Генеалогия нейронов - Сахаров Дмитрий Антонович - Страница 13

Эти ганглии собраны у виноградной улитки в компактную массу, состоящую из двух частей, надглоточной и подглоточной. Надглоточную часть, или мозг, составляет пара церебральных ганглиев. Она связана двумя парами коннективов с подглоточным комплексом, в составе которого семь ганглиев: дорзальную часть комплекса образуют ганглии висцеральной дуги (два плевральных, два париетальных и непарный абдоминальный), а вентральную — парные педальные ганглии. Вместе надглоточные и подглоточные ганглии образуют окологлоточное кольцо, с которым тесно связаны лежащие здесь же, у основания пищевода, парные буккальные ганглии. Одиннадцать названных ганглиев дают начало многочисленным нервам, идущим к разным частям тела (рис. 2 — 4). Гигантские нейроны в том или ином числе представлены в каждом из одиннадцати ганглиев [226, 226а]. В головном отделе виноградной улитки имеются также дополнительные сенсорные ганглии, в частности, у концов каждого из четырёх щупалец.

4. 2. Результаты электрофизиологических исследований

4. 2. 1. Развитие исследований на идентифицируемых нейронах гастропод

Физиологам, начинавшим в 50-60-х гг. работу с отдельными нейронами гастропод, пришлось столкнуться с неожиданной трудностью, заключавшейся в том, что наблюдения, которые делались во время эксперимента, зачастую не соответствовали представлениям о нервной клетке, почерпнутым из физиологических руководств. В разных клетках одного ганглия регистрировались совершенно разные величины мембранного потенциала; потенциалы действия то оказывались равными мембранному потенциалу, то превышали его более чем вдвое, то были размером всего в несколько милливольт. Этого мало. Иногда наблюдатель мог видеть, как длительность потенциала действия растёт в течение залпа и снова уменьшается после паузы. В других случаях клетка генерировала потенциалы действия нескольких разных амплитуд, причем каждый из них разряжался со своим собственным ритмом. Автор этих строк хорошо помнит то не очень давнее время, когда даже авторитетные физиологи отвергали некоторые из полученных результатов, полагая их артефактами, да и сами экспериментаторы охотно делили нейроны на «хорошие» и «плохие», выбирая те, которые ведут себя согласно учебнику.

Эти трудности были скорее субъективными, чем объективными. На смену нашим предвзятым представлениям о нейроне постепенно приходило понимание того, что реальность сложнее схемы. Именно в процессе исследования «плохих» клеток и отступлений от правил были добыты знания, обогатившие физиологию. Так, изучение упомянутого выше аномального поведения потенциалов действия позволило открыть новое явление — независимую активность разных аксонных ветвей одного нейрона [305, 310]. Напомним также, какую огромную литературу породило наблюдение киевских авторов, что в одном и том же ганглии нейроны различаются по своей способности генерировать потенциалы действия в безнатриевых растворах [11]. Число таких примеров можно умножить.

Успешному разрешению проблемы «плохих нейронов» способствовала работа на идентифицируемых клетках. Лишь при многократном изучении одной и той же клетки в разных препаратах исследователь может установить, что та или иная аномалия не является результатом повреждения или ошибки опыта, а выражает собой особенность данного нейрона. Нам представляется, что в настоящее время, когда большинство исследователей работает на идентифицируемых нейронах и когда свойства ряда нейронов описаны достаточно полно, уже невозможно дать описание физиологии абстрактного «нейрона моллюсков», настолько различны физиологические свойства разных нейронов.

Внутриклеточную регистрацию потенциалов из крупных нейронов гастропод впервые осуществили в 1955 г. во Франции А. Арванитаки и Н. Халазонитис; не без их влияния в другой французской лаборатории примерно в то же время такую же работу начал Л. Тауц. Объектом первых исследований были морские заднежаберные моллюски рода аплизия (Aplysia), однако вскоре обе лаборатории стали также публиковать результаты, полученные на нейронах виноградной улитки. Существенная разница заключалась, однако, в том, что, работая на аплизии, исследователи могли визуально идентифицировать некоторые нейроны, т. е. имели возможность изучать индивидуальные характеристики определенных клеток, тогда как на виноградной улитке работа проводилась на случайных клетках. Единственным исключением была гигантская метацеребральная клетка, выделяющаяся по своим размерам [204, 205]. Ярко и по-разному пигментированные нейроны аплизии, покрытые прозрачным периневрием, делали лёгкой идентификацию, которая казалась невозможной при работе с одинаково, на первый взгляд, слабо пигментированными нейронами виноградной улитки, покрытыми толстой и непрозрачной соединительнотканной оболочкой ганглия.

Уже в первые годы работы на нейронах аплизии обе французские лаборатории пришли к выводу, что определённые, узнаваемые по внешнему виду нейроны всегда, от препарата к препарату, обладают определённым характером электрической активности.

В начале 60-х годов микроэлектродные исследования на нейронах гастропод начались в нашей стране, США и Англии. В США, где эти исследования быстро приобрели широкий размах, пионером их явился Ф. Струмвассер, с которым Арванитаки и Халазонитис поделились своим опытом работы на аплизии [см. историю вопроса в 302]. Может быть, по этой причине аплизия надолго стала основным объектом американских исследователей, несмотря на наличие достаточно удобных местных пресноводных и наземных объектов. В Англии Г. Керкут и его сотрудники убедительно показали, что исследования, в том числе на идентифицируемых нейронах, можно с успехом вести на местном виде — садовой улитке, Helix (Cryptomphallus) aspersa, которая не обладает ни крупными размерами, ни ярко пигментированными нейронами. На этом же виде выполнена серия исследований в Южной Америке.

В Японии несколько интересных исследований было выполнено на гигантских нейронах безраковинного лёгочного моллюска Onchidium, обитателя опреснённых мелководий; но эта работа не приобрела широкого размаха.

В нашей стране исследователи также пошли по пути освоения объектов, представляющих местную фауну гастропод. Коллектив сотрудников П. Г. Костюка на протяжении ряда лет использует для микроэлектродных экспериментов нейроны катушки (Planorbarius corneus), прудовика (Lymnaea stagnalis) и виноградной улитки. Нужно заметить, что катушка и прудовик, как и другие сидячеглазые лёгочные моллюски, обладают, подобно аплизии, ярко пигментированными нервными клетками, многие из которых имеют крупные размеры и легко поддаются визуальной идентификации [например, 290].

Картирование идентифицируемых нейронов, т. е. описание свойств клеток, которые могут быть опознаны визуально или найдены в определенной области на основе этого описания, было успешно осуществлено группой Канделя на абдоминальном ганглии аплизии [160] и Уиллоусом на ЦНС тритонии [347]. Работа, проведённая мной совместно с Я. Шаланки, явилась как будто первым опытом картирования нейронов виноградной улитки [283]. Исследования в этом направлении я продолжил в сотрудничестве с Г. Н. Коробцовым. В литературе последних лет — как отечественной, так и зарубежной, уже имеется ряд исследований, выполненных на идентифицируемых клетках виноградной улитки.

4. 2. 2. Обозначение нейронов и их визуальная идентификация

Как уже было отмечено выше, первым идентифицируемым объектом при работе на нейронах виноградной улитки явилась гигантская клетка, расположенная в каждом из церебральных ганглиев на вентральной поверхности вблизи корешков губных нервов. Эта клетка резко выделяется своими размерами среди окружающих нейронов, что позволило авторам исследования, Канделю и Тауцу, легко обнаруживать её в разных препаратах и провести ценное исследование. К этим парным метацеребральным нейронам мы вернёмся позже (4.2.5). В целом же нейроны церебральных ганглиев, не отличающиеся значительными размерами, не привлекали исследователей, что отчасти, по нашему мнению, объясняется и их физиологическими свойствами: клетки церебральных ганглиев зачастую ведут себя как «плохие нейроны», т. е. генерируют псевдоспайки, а не полные потенциалы действия, мало чувствительны к поляризующему току, и т. п. Все отечественные и зарубежные лаборатории, работающие на хелицидах, словно сговорившись, избрали в качестве основного или даже единственного препарата дорзальную поверхность подглоточного комплекса ганглиев.