СВОЙСТВА СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ, ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ БИОФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
Силькис И. Г., Мурзина Г. Б.
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва
Проведено математическое
моделирование биохимических процессов, запускаемых в постсинаптическом
нейроне ритмическими разрядами пресинаптической клетки. Результаты
показали, во-первых, что число фосфорилированных рецепторов (Рф)
и, следовательно, эффективность синаптической передачи (ЭСП) между
пре- и постсинаптической клетками, пропорциональная Рф, монотонно
возрастает при увеличении частоты разрядов пресинаптической клетки.
Из этой зависимости следует, что знак модификации - длительная
потенциация (ДП) или длительная депрессия (ДД) определяется разницей
(положительной или отрицательной) между Рф и начальным числом
фосфорилированных рецепторов (Рфо). Каждое последующее увеличение
или уменьшение частоты импульсации пресинаптической клетки должно
приводить соответственно к ДП или ДД. Таким образом, частота разрядов
пресинаптической клетки (или частота стимуляции постсинаптического
нейрона), при которой индуцируется ДП или ДД, является величиной
относительной, а не абсолютной, как предполагалось ранее. Повторение
одной и той же частоты стимуляции не должно привести к изменению
ЭСП. Для модификации ЭСП необходимо не только совпадение активности
пре- и постсинаптической клеток (не только выполнение правила
Хебба), но также изменение активности пре- и/или постсинаптической
клеток в течение времени, достаточного для изменения активности
внутриклеточных веществ. В стационарном состоянии значение Рф
не зависит от Рфо, а определяется количеством выделившегося медиатора.
Из этого следует, что величина ЭСП не зависит от предшествующей
эффективности синапса (ЭСПо), которая определяется величиной Рфo.
Этот вывод подтверждают экспериментальные данные о том, что как
на ранее неактивном входе, так и на входе, на котором предварительно
была индуцирована ДД, стимуляция приводит к одной и той же амплитуде
ВПСП. В общепринятой модели, основывающейся на существовании переменного
порога модификации, который тем больше, чем выше ЭСПо, одни и
те же параметры стимуляции могут привести к ДП (ДД), если ЭСПо
мала (велика). В отличие от нее, в предлагаемой модели роль такого
порога играет ЭСПо. Из полученных результатов следует, что зависимость
характера модификации от ЭСПо является не самостоятельным феноменом
(не "метапластичностью"), а одним из свойств, присущих
синаптической пластичности. Работа поддержана РФФИ (грант №
98-04-48368).