Выброс (экзоцитоз) медиатора в синаптическую щель
происходит после появления ПД, который вызывает открывание электрочувствительных Са 2+ -каналов (примерно на 2-3 мс).
В результате в пресинаптическое окончание успевает войти несколько сот ионов Са 2+, которые активируют белки, запускающие экзоцитоз. Для экзоцитоза одной везикулы
требуется несколько (не < 4-х) ионов Са 2+.
Особые белки-
насосы
быстро
удаляют Са 2+ из
пресинаптического
окончания (как в
случае клеток серд-
ца), иначе выброс
медиатора не пре-
кратится.
Увеличение концентрации Са2+в межклеточной среде ведет к его более активному входу в пресинаптическое окончание и росту выброса медиатора (СаCl2= хлорид кальция – мягкий стимулятор работы нервных и
мышечных клеток, сердца).
Ионы Mg2+способны проникать через Са2+-каналы, но не акти-вируют белки, запускающие экзоцитоз. Добавка Mg2+
в среду ведет к снижению входа Са2+и падению выброса медиатора (Mg2+конкурирует с Са2+за вход в окончание аксона; MgSO4= магнезия – тормозит работу синапсов и сердца, снижает тонус сосудов).
Каракурт «черная вдова»:
токсин представляет собой белок, схожий с постоянно открытым Са2+-каналом.
После укуса паука токсин встраивается в мембрану пресинаптическ. окончания, вызывая мощный вход Са2+, выброс медиатора и судороги; затем запас медиатора истощается, наступает паралич и остановка дыхания.
примером ВтП являются ионы Са2+, которые не только переносят поло-жительный заряд, но и влияют на работу дви-гательных белков, ферментов, насосов и др.
Сон и его значение для работы мозга. Стадии сна;парадоксальный сон.ЭЭГ сна. Снотворные препараты и препараты для наркоза.
Мозговые центры, регулирующие смену сна и бодрствования – одни из самых древних структур НС. Засыпаем мы по многим причинам, в т.ч. при снижении сенсорного притока; это снижение имитируют снотворные препараты.
Но сон – не только фаза отдыха мозга; он включает в себя т.н. парадоксальную фазу (REM-sleep), во время которой ЦНС обрабатывает накопленную за день информацию («фаза сновидений»).
Барбитураты, вызывая избыточно сильное торможение, блокируют эту фазу, мешая, прежде всего, полно-ценной «очистке» контуров памяти.
Сон, вызванный бензодиазепинами, ближе к естественному, однако и в этом случае всегда есть риск привыка-
ния и зависимости.
Снотворные – препараты для «аварийного» (но не для ежедневного) применения!
Барбитураты в большей степени (чем бензодиазепины) подходят для длительного наркоза во время операций (гексенал).
Сверхдозы агонистов ГАМК способны вызвать остановку дыхания (самый частый способ суицида).
Запись ЭЭГ (электроэнцефа-лограммы) производится от стандартных точек скальпа в стандартизированных усло-виях (спокойное бодрствова-ние, умственная нагрузка, сон, гипервентиляция и др.).
Awake: бодрствование; альфа-ритм – 10-12 Гц;
бета-ритм – 15-30 Гц; дельта-ритм – 1-3 Гц.
ЭЭГ во время парадоксального сна и бодрствования близки.
Центры положительного и отрицательного подкрепления головного мозга,их роль в организации поведения.Прилежащее ядро; феномен самостимуляции мозга.
(не доделан)
Билет № 17.
Потенциал деятельности.
Определение. Параметры. Порог запуска.
ПД – универсальный ответ нервной клетки на стимуляцию. Порог запуска ПД -50 мВ. 20 мВ: пороговый стимул при ПП(потенциал покоя) = -70 мВ. (При ПП=-80 мВ, пороговый стимул = 30 мВ. При ПП = - 60, пороговый стимул = 10 мВ.)
Чем ближе ПП к -91 мВ (чем < у нейрона постоянно открытых Na+-каналов), тем > порог. стимул, т.е. ниже возбудимость. Чем ближе ПП к -50 мВ (чем > у нейрона постоянно открытых Na+-каналов), тем < порог. стимул, т.е. выше возбудимость.
У некоторых клеток так много постоянно открытых Na+-каналов, что их «ПП» стремится оказаться выше -50 мВ.
Восходящая и нисходящая фазы.
По ходу ПД можно выделить восходящую и нисходящую фазы (примерно равные по длительности. Так, если весь ПД составляет 1 мс, то фазы по 0.5 мс каждая. Восходящая фаза (деполяризация): вход в клетку «порции» Na+. Нисходящая фаза (реполяризация): выход из клетки примерно такой же «порции» К+.
В основе этих процессов – открывание и закрывание электрочувстви-тельных Na+- и К+-каналов. Эти каналы имеют створки, реагирующие на изменение заряда внутри нейрона и открывающиеся, если этот заряд становится выше -50 мВ. Если заряд внутри нейрона вновь ниже -50 мВ – створка закрывается, т.к. положительные заряды, расположенные на ней, притягиваются к отрицательно заряженным ионам цитоплазмы.
Положительные заряды створки – это заряды аминокислот, входящих
в состав соответствующей молекулярной петли белка-канала. Открытие электрочувствительного Na+-канала «разрешает» вход Na+ в клетку. Открытие электрочувствительного К+-канала «разрешает» выход К+ из клетки.
Na+-каналы открываются очень быстро после стимула и самопроизвольно закрываются примерно через 0.5 мс.
К+-каналы открываются медленно – в течение примерно 0.5 мс после стимула; закрываются они в большинстве своем к моменту снижения заряда нейрона до уровня ПП.
Для закрытия Na+-каналов на пике ПД служит дополнительная (внутриклеточная, инактивационная, И-) створка – h-ворота. Вторая створка
(активационная, А-) – m-ворота. Именно разная скорость открытия Na+-каналов и К+-каналов позволяет возникнуть сначала восходящей, а
затем – нисходящей фазе ПД.(сначала ионы Na+ вносят в нейрон положительный заряд, а затем ионы К+ выносят его, возвращая клетку в исходное состояние.
Реполяризация: абсолютная рефрактерность (полная нечувствительность к стимуляции из-за закрытой h-створки.
Гиперполяризация: относительная рефрактерность (пороговый стимул
>, чем обычно)
Поскольку К+-каналы начинают закрываться довольно поздно (вслед за проходом уровня -50 мВ), заряд нейрона после ПД нередко опускается
ниже ПП (следовая гиперполяризация, относит. рефрактерность).
Вершина ПД («овершут») – момент равенства токов натрия и калия; она не м.б. выше равновесного потенциала для натрия, который составляет 61.5 мВ при соотношении Na+out: Na+in = 10: 1.
Что будет, если заблокировать электрочувствительные («потенциал-зависимые») Na+-каналы?
Тетродотоксин –яд рыбы фугу (аминогруппа работает как «пробка»
для Na+-канала) В результате действия токсина прекращается генерация и проведение ПД: сначала – по периферическим нервам («иллюзии» кожной чувствительности, параличи, нарушения зрения и слуха),позже – потер сознания; смерть от остановки дыхания.
Что будет, если заблокировать электрочувствительные («потенциал-зависимые») К+-каналы?
ТЕА – тетраэтиламмоний:работает как «пробка» поотношению к К+-каналу.В результате восходящаяфаза ПД изменяется мало,нисходящая – затягивается до 50 и > мс (реполяризация происходит за счет постоянно открытыхК+-каналов, которых примерно в 100 раз <, чем электрочувствительных);ТЭА вызывает глубокуюпотерю сознания.
Дофамин.
Пути синтеза и инактивации в нервных клетках.
Дофамин – один из медиаторов нервной системы человека. Дофамин и серотонин: 1-2% – мотивационно-эмоциональная сфера.
Дофамин особенностями химического строения относят к моноаминам – производным аминокислот (пищевых), потерявших СО 2 (декарбоксилирование).
Синтез дофамина.
1. Тирозин превращается в L-дофа; фермент тирозин-гидроксилаза
2. L-дофа дает дофамин (декарбоксилирование)
3. Дофамин превращается в NЕ и т.д.
На стадии дофамина реакция останавливается в нейронах:
А) черной субстанции среднего мозга
(аксоны идут в базальные ганглии)
Б) вентральной покрышки среднего
мозга (аксоны идут в кору б. п/ш.)
В) гипоталамуса (короткие аксоны,
локальные влияния и нейроэндокринная функция).
Жизненный цикл DA:
1. Синтез в пресинаптическом окончании и экзоцитоз при приходе ПД
2. Действие на постсинаптические рецепторы, связанные с G-белками.
3. Действие на пресинаптические рецепторы: аутоторможение экзоцитоза (как и в случае NE).
4. Инактивация: обратный захват и последующее повторное использование либо разрушение с помощью МАО.
(МАО – фермент моноаминоксидаза; расщепляет самые разные моноамины, в т.ч. медиаторы и гормоны.)
Рецепторы к DA:
выделяют 5 типов (D1, …, D5);метаботропные, действуют через аденилатциклазу (АЦ): активируют ее либо тормозят.
Гипоталамус.
Гипоталамус: главный центр эндокринной и вегетативной регуляции, а также биологических потребностей и связанных с ними эмоций (голод и жажда, страх, агрессия, половая и родит. мотивации).
Рефлекторно-эндокринная «дуга»: сосание тормозит выработку DA в гипоталамусе, акти-вируя выработку пролактина и дальнейшую лактацию.
Дофамин оказывает тормозящее действие на секрецию гипофизом пролактина.
Пролактин – гормон, активирующий лактацию, а также родительское поведение (как у ♀, так и у ♂); тормозит половую мотивацию, овуляцию.
D2-агонисты (бромокриптин) используются для прекращения лактации при воспалении молочных желез.
Вегетативные эффекты DA, выделяемого нейронами гипоталамуса, имеют симпатическую направленность (задняя часть гипоталамуса); при периферическом введении DA
не проходит ГЭБ и, постепенно превращаясь в NE и адреналин, работает как относительно мягкий кардиостимулятор.
Действие DA на центры одних биологических потребностей имеет тормозную направленность (голод, страх и тревожность, родительская мотивация), на центры других – активирующую (половое поведение, в некоторых случаях – агрессия).
DA – гормон «любви» и агрессии против чужаков у моногамных полевок.
3. Кратковременная и долговременная память.
Долговременная и кратковременная память. Механизм образования.
Сначала происходит ассоциативное научение (пример с крысой, которую учат прыжком реагировать на звонок, иначе удар током.) Чтобы приблизить эту схему к реальности надо добавить еще один фактор: влияние центров положительного подкрепления. Эти влияния должны одновременно с сенсорными стимулами подействовать на обучающиеся нейроны и тогда начнется синтез Glu-рецепторов. Таким образом, произошло формирование нового канала для передачи информации. Данный механизм – главной способ формирования долговременной памяти, которая по сути заключается в ассоциациях между сенсорными стимулами и двигательными реакциями.
Подобного рода обучение идет медленно (часы и сутки). Но это не единственный путь формирования канала для передачи информации. Есть еще один способ – выбивание Mg2+ - пробок (NMDA-рецепторы). Этот путь малостабильный (кратковременная память), но зато очень быстрый. Поэтому, как правило, информация сначала записывается на кратковременную память, а затем происходит «перезапись» в долговременную.
Билет № 18.