Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов

Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов

Метрическая асимметрия, порожденная неравенством длин и/или диаметров сестринских ветвей дендритов, является общей характерной чертой сложных дендритных разветвлений нейронов разных типов. Следствием этой структурной особенности является электрическая асимметрия – неравенство пассивной электрическ...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2014
Hauptverfasser: Каспиржный, A.В., Кулагина, И.Б., Корогод, С.М.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2014
Schriftenreihe:Нейрофизиология
Schlagworte:
Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.)
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148378
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов / A.В. Каспиржный, И.Б. Кулагина, М. Корогод // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 498-502. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-148378
record_format dspace
spelling irk-123456789-1483782019-02-19T01:30:53Z Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов Каспиржный, A.В. Кулагина, И.Б. Корогод, С.М. Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.) Метрическая асимметрия, порожденная неравенством длин и/или диаметров сестринских ветвей дендритов, является общей характерной чертой сложных дендритных разветвлений нейронов разных типов. Следствием этой структурной особенности является электрическая асимметрия – неравенство пассивной электрической передачи вдоль метрически асимметричных ветвей и, соответственно, различные электрические состояния указанных ветвей. В наших предыдущих исследованиях было показано, что для любой пары ветвей дендритов с данной метрической асимметрией асимметрия их пассивных передаточных функций характерным образом изменяется с изменением удельной проводимости мембраны, зависимой от интенсивности активации дендритных синапсов. Мы детально исследовали соотношения метрической асимметрии и зависимых от синаптической активности передаточных свойств, характерных для дендритных разветвлений нейронов разных типов (таких, как пирамидные нейроны неокортекса и гиппокампа, мозжечковые нейроны Пуркинье, стволовые и спинальные мотонейроны), с одной стороны, и паттернов выходного разряда, генерируемых нейроном при получении его дендритами разных по интенсивности синаптических входных сигналов, – с другой. У всех исследованных нейронов репертуар паттернов выходного разряда критически зависел от синаптически индуцированных динамических изменений электрической асимметрии дендритного разветвления. Это указывает на важную роль параметрической чувствительности динамических передаточных функций сложного дендритного разветвления с активными мембранными свойствами в формировании выходных разрядных паттернов. Последние могут определяться множественными метастабильными электрическими состояниями метрически асимметричных ветвей и поддеревьев данного разветвления. Метрична асиметрія, спричинена нерівністю довжин і/або діаметрів сестринських гілок дендритів, є загальною характерною рисою складних дендритних розгалужень нейронів різних типів. Наслідком цієї структурної особливості є електрична асиметрія – нерівність пасивної електричної передачі уздовж метрично асиметричних гілок та, відповідно, різні електричні стани зазначених гілок. У наших попередніх дослідженнях було показано, що для будь-якої пари гілок дендритів із даною метричною асиметрією асиметрія їх пасивних передавальних функцій характерним чином змінюється зі змінами питомої провідності мембрани, що залежить від інтенсивності активації дендритних синапсів. Ми докладно дослідили співвідношення метричної асиметрії та залежних від синаптичної активності передавальних властивостей, характерних для дендритних розгалужень нейронів різних типів (таких, як пірамідні нейрони неокортексу і гіпокампа, мозочкові нейрони Пуркін’є, стовбурові та спінальні мотонейрони), з одного боку, і патернів вихідного розряду, що генеруються нейроном при отриманні його дендритами різних за інтенсивністю вхідних сигналів, – з іншого. У всіх досліджених нейронів репертуар вихідного розряду критично залежав від синаптично індукованих динамічних змін електричної асиметрії дендритного розгалуження. Це вказує на важливу роль параметричної чутливості динамічних передавальних функцій складного дендритного розгалуження з активними мембранними властивостями у формуванні вихідних розрядних патернів. Останні можуть визначатися множинними метастабільними електричними станами метрично асиметричних гілок і піддерев даного розгалуження 2014 Article Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов / A.В. Каспиржный, И.Б. Кулагина, М. Корогод // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 498-502. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148378 577.35:611.818:612.822.3:577.38 ru Нейрофизиология Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.)
Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.)
spellingShingle Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.)
Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.)
Каспиржный, A.В.
Кулагина, И.Б.
Корогод, С.М.
Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
Нейрофизиология
description Метрическая асимметрия, порожденная неравенством длин и/или диаметров сестринских ветвей дендритов, является общей характерной чертой сложных дендритных разветвлений нейронов разных типов. Следствием этой структурной особенности является электрическая асимметрия – неравенство пассивной электрической передачи вдоль метрически асимметричных ветвей и, соответственно, различные электрические состояния указанных ветвей. В наших предыдущих исследованиях было показано, что для любой пары ветвей дендритов с данной метрической асимметрией асимметрия их пассивных передаточных функций характерным образом изменяется с изменением удельной проводимости мембраны, зависимой от интенсивности активации дендритных синапсов. Мы детально исследовали соотношения метрической асимметрии и зависимых от синаптической активности передаточных свойств, характерных для дендритных разветвлений нейронов разных типов (таких, как пирамидные нейроны неокортекса и гиппокампа, мозжечковые нейроны Пуркинье, стволовые и спинальные мотонейроны), с одной стороны, и паттернов выходного разряда, генерируемых нейроном при получении его дендритами разных по интенсивности синаптических входных сигналов, – с другой. У всех исследованных нейронов репертуар паттернов выходного разряда критически зависел от синаптически индуцированных динамических изменений электрической асимметрии дендритного разветвления. Это указывает на важную роль параметрической чувствительности динамических передаточных функций сложного дендритного разветвления с активными мембранными свойствами в формировании выходных разрядных паттернов. Последние могут определяться множественными метастабильными электрическими состояниями метрически асимметричных ветвей и поддеревьев данного разветвления.
format Article
author Каспиржный, A.В.
Кулагина, И.Б.
Корогод, С.М.
author_facet Каспиржный, A.В.
Кулагина, И.Б.
Корогод, С.М.
author_sort Каспиржный, A.В.
title Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
title_short Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
title_full Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
title_fullStr Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
title_full_unstemmed Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
title_sort зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов
publisher Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
publishDate 2014
topic_facet Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.)
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148378
citation_txt Зависимая от активности электрическая асимметрия дендритов как фактор, определяющий репертуар собственных разрядных паттернов нейронов / A.В. Каспиржный, И.Б. Кулагина, М. Корогод // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 498-502. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series Нейрофизиология
work_keys_str_mv AT kaspiržnyjav zavisimaâotaktivnostiélektričeskaâasimmetriâdendritovkakfaktoropredelâûŝijrepertuarsobstvennyhrazrâdnyhpatternovnejronov
AT kulaginaib zavisimaâotaktivnostiélektričeskaâasimmetriâdendritovkakfaktoropredelâûŝijrepertuarsobstvennyhrazrâdnyhpatternovnejronov
AT korogodsm zavisimaâotaktivnostiélektričeskaâasimmetriâdendritovkakfaktoropredelâûŝijrepertuarsobstvennyhrazrâdnyhpatternovnejronov
first_indexed 2025-07-12T19:15:48Z
last_indexed 2025-07-12T19:15:48Z
_version_ 1837469801588457472
fulltext NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5498 Материалы VI Конгресса Украинского общества нейронаук, посвященного 90-летию со дня рождения академика П. Г. Костюка (Киев, 4 – 8 июня 2014 г.) УДК 577.35:611.818:612.822.3:577.38 A. В. КАСПИРЖНЫЙ1, И. Б. КУЛАГИНА1, 2, С. М. КОРОГОД2 ЗАВИСИМАЯ ОТ АКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АСИММЕТРИЯ ДЕНДРИТОВ КАК ФАКТОР, ОПРЕДЕЛЯюЩИЙ РЕПЕРТУАР СОБСТВЕННЫХ РАЗРЯДНЫХ ПАТТЕРНОВ НЕЙРОНОВ Получена 27.05.14 Метрическая асимметрия, порожденная неравенством длин и/или диаметров сестрин- ских ветвей дендритов, является общей характерной чертой сложных дендритных раз- ветвлений нейронов разных типов. Следствием этой структурной особенности является электрическая асимметрия – неравенство пассивной электрической передачи вдоль ме- трически асимметричных ветвей и, соответственно, различные электрические состояния указанных ветвей. В наших предыдущих исследованиях было показано, что для любой пары ветвей дендритов с данной метрической асимметрией асимметрия их пассивных передаточных функций характерным образом изменяется с изменением удельной прово- димости мембраны, зависимой от интенсивности активации дендритных синапсов. Мы детально исследовали соотношения метрической асимметрии и зависимых от синапти- ческой активности передаточных свойств, характерных для дендритных разветвлений нейронов разных типов (таких, как пирамидные нейроны неокортекса и гиппокампа, моз- жечковые нейроны Пуркинье, стволовые и спинальные мотонейроны), с одной стороны, и паттернов выходного разряда, генерируемых нейроном при получении его дендритами разных по интенсивности синаптических входных сигналов, – с другой. У всех исследо- ванных нейронов репертуар паттернов выходного разряда критически зависел от синап- тически индуцированных динамических изменений электрической асимметрии дендрит- ного разветвления. Это указывает на важную роль параметрической чувствительности динамических передаточных функций сложного дендритного разветвления с активными мембранными свойствами в формировании выходных разрядных паттернов. Последние могут определяться множественными метастабильными электрическими состояниями метрически асимметричных ветвей и поддеревьев данного разветвления. КЛюЧЕВЫЕ СЛОВА: нейрон, активные дендриты, собственные разрядные пат- терны, метрическая асимметрия, электрическая метастабильность. 1 ГУ “Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины” (Украина). 2Международный центр молекулярной физиологии (Днепропетровское отделение), НАН Украины (Украина). Эл. почта: dnipro@biph.kiev.ua (С. М. Корогод). ВВЕДЕНИЕ Активные электрические свойства дендритной мембраны, обнаруженные в нейронах практически всех изученных к настоящему времени типов [1, 2], наделяют эти клетки способностью генерировать богатый репертуар собственных разрядных паттер- нов – от простых (периодически повторяющихся одинаковых пачек или отдельных потенциалов дей- ствия – ПД) до весьма сложных (стохастических последовательностей, состоящих из комбинаций различных пачек и ПД). Генерация того или ино- го паттерна зависит от интенсивности тонической синаптической активации [3]. Мы анализировали в данном аспекте ранее описанные модели пира- мидных нейронов неокортекса [4–6] и гиппокампа [7, 8], нейронов Пуркинье мозжечка [9], мотоней- ронов отводящего ядра ствола мозга [10] и неона- тальных спинальных мотонейронов [11] с подоб- но реконструированной геометрией. Для всех этих клеток характерны активные мембранные свойства дендритных разветвлений. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5 499 ЗАВИСИМАЯ ОТ АКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АСИММЕТРИЯ ДЕНДРИТОВ МЕТОДИКА Для каждого разветвления дендрита мы сравни- вали морфометрические (метрическая асимме- трия, размер, сложность) и электрические (функ- ции относительной эффективности передачи тока Т(х) [12], сопряженные функции параметрической Т(х)-чувствительности к изменениям проводимо- сти мембраны G [13–15]) характеристики, а также динамические электрические состояния. Послед- ние представляли как дендритные карты мем- бранных потенциалов Е(х), динамически изменя- ющихся в ходе генерации выходного разрядного паттерна при данном значении возбуждающей си- наптической проводимости GS, однородно распре- деленной по дендритам. Разности ΔT(x) и ΔE(x) между равноудаленными от общего начала участ- ками сестринских ветвей, как правило, асимме- тричны. Причиной этого являются различия длин и/или диаметров ветвей. С учетом данного обстоя- тельства мы характеризовали электрическую асим- метрию соответствующей пары [3, 15]. Усреднен- ные по всем парам сестринских ветвей разности ΔT(x) и ΔĒ характеризовали гетерогенность элек- трических состояний и, следовательно, электриче- скую асимметрию всего разветвления [9, 15]. Ме- трическую асимметрию и размер (протяженность) всего разветвления определяли по дендрограмме на основе геометрической реконструкции путем измерения маршрутного расстояния xe до дендрит- ных концов от сомы [6, 8, 11]; измеряли значения xe = xp и xe = xd для наиболее проксимальных и дис- тальных концов, определяли диапазон вариации маршрутной длины вследствие метрической асим- метрии сестринских ветвей. Значение xd, соответ- ствующее самому длинному маршруту, определяло максимальную протяженность (размер) ветви. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Для выяснения общих и специфичных для нейро- нов различных типов (клеточноспецифичных) черт разрядных репертуаров нейронов мы анализирова- ли описанные в наших предыдущих работах пас- сивные передаточные характеристики, активные электрические состояния и морфометрические ха- рактеристики дендритных разветвлений всех выше- упомянутых клеток ЦНС [5, 6, 8–11]. Общей харак- терной чертой нейронов всех типов было сходное разрядное поведение в условиях низких, средних и высоких значений возбуждающей синаптиче- ской проводимости (GS), однородно распределен- ной по дендритам. Клетки генерировали простые периодические высоко- и низкочастотные паттер- ны (последовательности повторяющихся идентич- ных пачек или отдельных ПД) при соответственно низких и высоких GS. В случае промежуточных GS генерировались сложные периодические или сто- хастические паттерны (разнообразные комбина- ции разных пачек и ПД). Диапазон промежуточных значений GS, соответствующих наиболее сложным паттернам, был специфичен для клеток каждого из типов. Как правило, чем большей была протяжен- ность дендритного разветвления, тем ниже оказы- валась характеристическая проводимость GS = GS*, при которой генерировался наиболее сложный раз- рядный паттерн. Метрическая асимметрия была общей характерной структурной чертой реконстру- ированных дендритных разветвлений. Клеточно- специфичными особенностями были диапазон ва- риации маршрутной протяженности в целом (от xp до xd), определявший асимметрию, и, в частности, верхний предел (xd), определявший размер/протя- женность разветвления. Анализ электрической асимметрии, оценивае- мой по средней разности величин Т(х) сестринских ветвей, показал, что она достигала максимума при определенном характеристическом значении про- странственно однородной мембранной проводимо- сти Gm = Gm*. Это значение было специфичным для размера конкретного дендрита. Определение точ- ных связей между такими структурными и функ- циональными особенностями требует дальнейше- го строгого количественного анализа. Тем не менее представляется возможным предварительно отме- тить некоторые тенденции, рассматривая приве- денные в сравнительной таблице клеточноспеци- фичные свойства, такие как характеристическая проводимость Gm*, морфометрические параметры разветвления (xp, xd), определяющие его асимме- трию и размер, а также удельное сопротивление цитоплазмы Ri. Следует указать, что в случаях пи- рамидных нейронов коры головного мозга и гип- покампа данные приведены для всего дендритного разветвления и его базального и апикального под- деревьев. Общие тенденции оказались следующими. Ха- рактеристическая проводимость Gm* была мень- шей в случае большего Ri для дендритных деревьев сравнимой протяженности (например, xd = 260, 280 и 300 мкм у нейрона Пуркинье), базальных поддере- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5500 A. В. КАСПИРЖНЫЙ, И. Б. КУЛАГИНА, С. М. КОРОГОД 0 0 0 0 0 0 А Б В Г 1 2 2 1 0 0 –50 –50 –50 –50 –100 –100 100 100 100 200 200 600 600 1200 1200 1800 1800 50 50 50 мВ мВ мс мс мс τh_Ca τh_Ca τm_Ca τm_Ca τh_Na τh_Na τm_Na τm_Na τn_km τn_km τn_kCa τn_kCa мВ мВ базальн. базальн. апикальн. апикальн. мВ мВ мВ мкм мкм 800 800 1600 1600 Зависимость паттернов импульсной активности модельного неокортикального пирамидного нейрона с реконструированным дендритным разветвлением, включающим в себя метрически асимметричные апикальные поддеревья, от электрических состояний этих поддеревьев. А – реконструкция дендритных разветвлений исследуемого нейрона. На Б и В: 1 – паттерны выходных разрядов, генерируемые при высокой и промежуточной интенсивностях тонической активации возбуждающей синаптической проводимости GS, которая однородно распределена по дендритам (15 и 13 мкСм/см2; калибровки 50 мВ и 100 мс общие), 2 – сделанные в моменты времени, указанные стрелками, снимки распределения мембранного потенциала (ось ординат, мВ) в зависимости от маршрутного расстояния от сомы (ось абсцисс, мкм). Г – постоянные времени (мс) кинетических переменных активации/инактивации парциальных токов через дендритные каналы (см. текст) в зависимости от стационарного мембранного потенциала (мВ); одни и те же графики дублированы и приведены в соответствие с графиками профилей, представленными на Б и В. Горизонтальными серыми полосами указаны диапазоны напряжений, соответствующие электрическим состояниям двух апикальных поддеревьев и всего базального поддерева. Залежність патернів імпульсної активності модельного неокортикального пірамідного нейрона з реконструйованим дендритним розгалуженням, яке включає в себе метрично асиметричні апікальні піддерева, від електричних станів цих піддерев. Параметры дендритных деревьев исследованных реконструированных нейронов Параметри дендритних дерев досліджених реконструйованих нейронів Тип нейрона Вид дендритов xp (мкм) xd (мкм) Gm* (мкСм/см2) Ri (Ом · см) Нейрон Пуркинье [9] общий 60 260 1.0 250 Пирамидный нейрон слоя 3 новой коры [4, 6] общий 20 530 0.93 150 базальный 20 300 1.2 150 апикальный 200 530 0.57 150 Неонатальный спинальный мотонейрон [11] общий 20 590 0.9 80 Пирамидный нейрон гиппокампа [7, 8] общий 150 700 1.0 150 базальный 170 280 1.5 150 апикальный 150 700 0.3 150 Мотонейрон отводящего ядра [10] общий 160 780 0.62 100 Пирамидный нейрон слоя 5 новой коры [4, 5] общий 90 1630 3.0 150 базальный 90 360 5.0 150 апикальный 1150 1630 1.4 150 П р и м е ч а н и я. Gm * – характеристическая проводимость; xp, xd – морфометрические параметры разветвления; Ri – удельное сопротивление цитоплазмы. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5 501 ЗАВИСИМАЯ ОТ АКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АСИММЕТРИЯ ДЕНДРИТОВ вьев пирамидных нейронов гиппокампа и слоя 3 но- вой коры соответственно. В случае же одинаковых значений Ri величина Gm* была меньшей для более протяженных деревьев (можно сравнить, например, значения для апикального и базального поддеревьев любого из пирамидных нейронов). Для более глу- бокого анализа этих тенденций требуется важная дополнительная информация, а именно сведения о диаметрах сестринских ветвей. Для определения ме- трической асимметрии и индуцированной ею чув- ствительности электрической передачи в дендрит- ных разветвлениях диаметры столь же важны, сколь и длины [14, 15]. Еще одна общая черта была об- наружена в результате сравнительного анализа про- странственных распределений мембранного потен- циала вдоль асимметричных поддеревьев в случаях простых периодических и сложных периодических или апериодических (стохастических) паттернов, ко- торые генерировались данным нейроном. В одних и тех же поддеревьях мембранные потенциалы были подобны в первом случае и отличны – в последнем (например, фрагменты Б и В на рисунке). Индуци- рованная асимметрией неодинаковость мембранных потенциалов определяла различия между асимме- тричными поддеревьями по характерным потенци- алзависимым постоянным времени активации/инак- тивации ионных каналов, «населяющих» дендриты (ср. фрагменты Б и В с Г). Эти наблюдения объяс- няют асинхронность или синхронность изменений электрических состояний асимметричных поддере- вьев во время генерации соответственно простых и сложных разрядных паттернов. Ведь упомянутые выше постоянные времени определяют конечные времена жизни (метастабильность) точек нулевого тока у динамической вольт-амперной характеристи- ки дендритной мембраны. Таким образом, осуществленный сравнитель- ный анализ выявил определенные тенденции, кото- рые могут быть ориентиром для дальнейшего поис- ка конкретных количественных отношений между структурными и электрическими характеристиками дендритных разветвлений, имеющих электрически активную мембрану. Это определяет существен- ную роль дендритов как структурной части нейро- нов разных типов, которая в значительной степени формирует выходной паттерн их импульсной актив- ности. Авторы настоящей работы –А. В. Каспиржный, И. Б. Ку- лагина и С. М. Корогод – подтверждают, что у них отсут- ствует конфликт интересов. А.В. Каспіржний1, І. Б. Кулагіна1,2, С. М. Корогод2 ЗАЛЕЖНА ВІД АКТИВНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНА АСИМЕТРІЯ ДЕНДРИТІВ ЯК ФАКТОР, ЩО ВИЗНАЧАЄ РЕПЕРТУАР ВЛАСНИХ РОЗРЯДНИХ ПАТЕРНІВ НЕЙРОНІВ 1ДУ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України» (Україна). 2Міжнародний центр молекулярної фізіології (Дніпропетровське відділення) НАН України (Україна). Р е з ю м е Метрична асиметрія, спричинена нерівністю довжин і/або діаметрів сестринських гілок дендритів, є загальною харак- терною рисою складних дендритних розгалужень нейронів різних типів. Наслідком цієї структурної особливості є елек- трична асиметрія – нерівність пасивної електричної переда- чі уздовж метрично асиметричних гілок та, відповідно, різні електричні стани зазначених гілок. У наших попередніх до- слідженнях було показано, що для будь-якої пари гілок ден- дритів із даною метричною асиметрією асиметрія їх пасив- них передавальних функцій характерним чином змінюється зі змінами питомої провідності мембрани, що залежить від інтенсивності активації дендритних синапсів. Ми докладно дослідили співвідношення метричної асиметрії та залежних від синаптичної активності передавальних властивостей, ха- рактерних для дендритних розгалужень нейронів різних ти- пів (таких, як пірамідні нейрони неокортексу і гіпокампа, мозочкові нейрони Пуркін’є, стовбурові та спінальні мото- нейрони), з одного боку, і патернів вихідного розряду, що генеруються нейроном при отриманні його дендритами різ- них за інтенсивністю вхідних сигналів, – з іншого. У всіх досліджених нейронів репертуар вихідного розряду критич- но залежав від синаптично індукованих динамічних змін електричної асиметрії дендритного розгалуження. Це вка- зує на важливу роль параметричної чутливості динамічних передавальних функцій складного дендритного розгалужен- ня з активними мембранними властивостями у формуванні вихідних розрядних патернів. Останні можуть визначатися множинними метастабільними електричними станами ме- трично асиметричних гілок і піддерев даного розгалуження. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. J. C. Magee, “Voltage-gated channels in dendrites,” in: Dendrites, G. Stuart, N. Spruston, and M. Hausser (eds.), Oxford Univ. Press, Oxford (1999), pp. 139-160. 2. M. Migliore and G. M. Shepherd, “Emerging rules for the distributions of active dendritic conductances,” Nat. Rev. Neurosci., 3, No. 5, 362-370 (2002). 3. S. M. Korogod and S. Tyč-Dumont, Electrical Dynamics of the Dendritic Space, Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York, Melbourne (2009). 4. Z. F. Mainen and T. J. Sejnowski, “Influence of dendritic NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5502 A. В. КАСПИРЖНЫЙ, И. Б. КУЛАГИНА, С. М. КОРОГОД structure on firing pattern in model neocortical neurons,” Nature, 382, 363-366 (1996). 5. I. B. Кulagina and S. M. Коrogod, “Dependence of transformation of intrinsic rhythmic impulse activity of neurons on spatio-temporal organization of synaptic actions on dendrites: a simulation study,” Neurophysiology, 43, No. 6, 425-431 (2012). 6. I. B. Kulagina, V. I. Kukushka, and S. M. Korogod, “Structure- dependent electrical and concentration processes in the dendrites of pyramidal neurons of superficial neocortical layers: model study,” Neurophysiology, 43, No. 2, 95-108 (2011). 7. P. Hemond, D. Epstein, A. Boley, et al., “Distinct classes of pyramidal cells exhibit mutually exclusive firing patterns in hippocampal area CA3b,” Hippocampus, 18, 411-424 (2008). 8. I. B. Kulagina, A. V. Kaspirzhny, and S. M. Korogod, “Organization of activity of pyramidal neurons of hippocampus under co-activation of dendritic glutamate- and GABA- sensitive receptors: a simulation study,” Neurophysiology, 45, No. 2, 99-105 (2014). 9. I. B. Кulagina, T. Launey, V. I. Кukushka, and S. M. Коrogod, “Conversion of electrical and synaptic actions into impulse discharge patterns in Purkinje neurons with active dendrites: a simulation study,” Neurophysiology, 44, 187-200 (2012). 10. S. M. Korogod, I. B. Kulagina, and V. I. Kukushka, “Impulse coding of electrical and synaptic input actions by nucl. abducens motoneurons with active dendrites: a simulation study,” Neurophysiology, 44, No. 2, 89-97 (2012). 11. I. B. Kulagina and J. Durand, “Comparative analysis of geometry and electrical properties of simulated normal and genetically modified motoneurons,” Neurophysiology, 43, No. 3, 217-222 (2011). 12. J. N. Barrett and W. E. Crill, “Influence of dendritic location and membrane properties on the effectiveness of synapses on cat motoneurons,” J. Physiol., 239, 325-345 (1974). 13. S. M. Korogod, I. B. Kulagina, G. Horcholle-Bossavit, et al., “Activity-dependent reconfiguration of the effective dendritic field of motoneurons,” J. Comp. Neurol., 422, No. 1, 18-34 (2000). 14. S. M. Korogod and A. V. Kaspirzhny, “Parameter sensitivity of distributed transfer properties of neuronal dendrites: a passive cable approximation,” Biol. Cybern., 98, No. 2, 87-100 (2008). 15. S. M. Korogod and A. V. Kaspirzhny, “Spatial heterogeneity of passive electrical transfer properties of neuronal dendrites due to their metrical asymmetry,” Biol. Cybern., 105, Nos. 5/6, 305-317 (2011).

Ähnliche Einträge