Генеалогия нейронов - Сахаров Дмитрий Антонович - Страница 15

Кроме синаптического притока, на спонтанную активность клеток могут влиять факторы, меняющие состояние электрогенного насоса — например, температура. Имеются и более сложные обстоятельства, знание которых приходит с опытом работы. Так, при осторожном введении электрода в клетку, относящуюся к группе D, обычно регистрируется редкая спонтанная активность. Пропусканием деполяризующего тока можно вызвать на короткое время частый залп импульсов, вслед за чем в течение нескольких минут клетка развивает глубокую гиперполяризацию, примерно до -70 мВ, и надолго умолкает [280]. Такой же молчащей будет клетка, если частый залп был вызван резким введением в неё электрода. По-видимому, в обоих случаях имеет место стимуляция электрогенного насоса (это предположение экспериментально не проверялось). Приводя этот пример, мы хотели показать, что в данном случае характер спонтанной активности — отсутствие её или нерегулярная импульсация — зависит от незначительных и порой непроизвольных изменений в поведении экспериментатора. Важнее всего, однако, что даже и в этом сказываются характеристические особенности клеток. В отличие от клеток группы D, другие нейроны (например, клетки группы F) никогда не развивают длительную и даже кратковременную гиперполяризацию в ответ на преходящую деполяризацию.

Потенциал покоя. Наш собственный опыт в этом отношении не простирается дальше наблюдений, что определенным нейронам постоянно присущи меньшие значения потенциала, чем другим. Сошлёмся на количественные данные авторов, специально занимавшихся этим вопросом при работе на идентифицированных нейронах виноградной улитки.

«Молчащие» ростральные нейроны правого и левого париетальных ганглиев изучены в этом отношении независимо в трёх разных лабораториях, при этом всеми авторами даются близкие значения потенциала покоя. По А. В. Карякину [20], потенциал равен -56,6±4,2 мВ (для клетки ЛПа3, которую Карякин обозначает как ЛПа1) и -56±5,1 мВ (для ППа3). Французские авторы [171] указывают общую среднюю цифру для этих двух клеток, а также для ЛПа1, -54±6 мВ. Наконец, Н. Г. Пархоменко [45, 46] выделяет эти нейроны как клетки типа «а», характеризующиеся совокупностью биофизических характеристик, и указывает, что потенциал покоя у них обычно равен (-55) — (-65) мВ.

В противоположность клеткам типа «а», клетки типа «б» имеют, по данным Н. Т. Пархоменко, потенциал покоя, равный (-35) — (-40) мВ. Судя по рисунку, приложенному к этой работе, к этому типу относятся клетки группы В. Подтверждая эти результаты Пархоменко собственным опытом, мы можем добавить, что к этому типу можно отнести и другие белые клетки, в частности нейроны групп А и D.

Несмотря на ограниченность имеющихся данных, относящихся к идентифицированным клеткам, они однозначно свидетельствуют о закономерном характере различий в величинах потенциала покоя. Оценивая этот показатель, нужно, конечно, иметь в виду возможный вклад электрогенного насоса, о чём говорилось выше. Этот вопрос рассматривается в ряде специальных работ [1, 28, 113, 120 и др.].

Потенциалы действия. Параметры потенциала действия также различны у разных нейронов; кроме того, при идентификации клетки иногда важно рассматривать последовательный ряд потенциалов, так как их параметры могут характерно меняться в течение залпа.

С самого начала работы по картированию идентифицированных нейронов мы придавали большое значение этому показателю и предложили разделить полные потенциалы действия, не являющиеся псевдоспайками, на две категории: имеющие задержку на нисходящей фазе потенциала и не имеющие её [283]. В то время нам пришлось выслушать немало возражений, сводящихся в основном к тому, что «задержка» появляется у любой клетки, когда она находится в плохом состоянии. Однако тот факт, что упомянутая задержка во всех без исключения случаях наблюдается у одних идентифицируемых нейронов и отсутствует у других, давал нам уверенность в своей правоте. В частности, среди клеток правого париетального ганглия такую задержку закономерно проявляют нейроны группы D и залповик ППа1. Мы отметили также, что характерной чертой потенциалов действия в этих клетках является прогрессирующее удлинение задержки на нисходящей фазе в ряду импульсов, следующих с достаточно высокой частотой. Потенциалы действия, имеющие такую форму, проявляют большой овершут иблагодаря этому отличаются значительной величиной.

Последующее изучение вопроса другими авторами подтвердило эти наблюдения и показало, что различия параметров потенциалов действия тесно связаны с другими различиями между нейронами [327]. Здесь снова уместно сослаться на результаты Н. Т. Пархоменко. По его данным, задержку на нисходящей фазе потенциала действия проявляют нейроны типа «б», т. е. те идентифицируемые клетки, у которых потенциал покоя равен (-35) — (-40) мВ. По подсчётам Н. Т. Пархоменко, потенциал действия в этих клетках имеет следующие параметры: амплитуда 90-105 мВ, овершут до 60 мВ, длительность 15 — 25 мсек. В отличие от этого, в нейронах типа «а» потенциал имеет следующие параметры: амплитуда 80-90 мВ, овершут 20-35 мВ, длительность 4-9 мсек, задержка на нисходящей фазе отсутствует. Клетки двух типов различаются по вольт-амперным характеристикам, по активности внутриклеточного калия и по ряду других показателей. Наконец, что особенно существенно, Н. Т. Пархоменко убедительно показал, что в этих двух типах различны ионные механизмы генерации соматических потенциалов действия. Если нейроны, относящиеся к типу «а», инактивируются и перестают генерировать в безнатриевых растворах, то в нейронах типа «б» способность к генерации в этих условиях сохраняется благодаря входящему току ионов кальция [45, 46].

Продолжая работу в этом направлении, мы нашли, что по типу «а» себя ведут клетки группы F, быстро теряющие возбудимость в безнатриевых растворах. Клетка ППа4, медленно теряющая возбудимость, но не способная генерировать кальциевые потенциалы, представляет особый тип и, возможно, сходна с теми неидентифицированными нейронами, изученными В. Д. Герасимовым [10], которые каким-то образом используют малые количества ионов натрия для создания эффективного градиента. Наконец, изучение клеток, проявляющих кальциевые потенциалы действия, привело нас к предположению, что, возможно, эти потенциалы являются секреторными. Белые клетки, для которых особенно характерна совокупность биофизических свойств, выделенных Н. Т. Пархоменко как тип «б», являются, судя по нашим электронно-микроскопическим данным, нейросекреторными клетками с гранулами пептидергического типа. Они имеют множество соматических отростков, из которых нейросекрет, по-видимому, секретируется в оболочку ганглия или под неё. Если это так, то соматическая мембрана должна обладать свойствами секреторной, пресинаптической мембраны [24].

Любопытно, что через два года точно такой же вывод был сделан французскими авторами, исследующими нейроны аплизии; на основании совсем другой системы экспериментов они также заключили, что соматическая мембрана, судя по поведению ионов кальция, может рассматриваться как модель пресинаптической мембраны [299]. В самом деле, известно, что мембрана пресинаптического окончания в условиях ингибирования натриевой проводимости развивает при деполяризации регенеративный спайкоподобный процесс, связанный с входом в окончание ионов кальция [207]. Обращают на себя внимание черты сходства этого процесса с потенциалом действия в клетках типа «б», в частности в нейронах группы D и ППа1: задержка на нисходящей фазе, её «утомление» в ходе залпа и т. д.

Отмеченными выше различиями не исчерпываются все возможные варианты потенциалов действия. Разными авторами неоднократно отмечалось, что для части клеток характерно наличие длительной, около 300 мсек, следовой гиперполяризации, имеющей тенденцию к суммации в ряду следующих друг за другом потенциалов. Этим признаком обладают, например, нейроны ППл1, ЛПл1, В4. В одних клетках (их много) соматическому потенциалу предшествует аксонная компонента, в других (например, ППа1) её нет. Имеются нейроны, в которых, напротив, сома, по-видимому, невозбудима и регистрируется только однокомпонентный потенциал действия аксонной природы. У части таких клеток амплитуда этого потенциала претерпевает резкие изменения под воздействием изменений в спонтанном синаптическом притоке (например, В6). То же, но в усложненном виде, имеет место в клетках с несколькими аксонами, где потенциалы действия генерируются в каждом из аксонов. Скопление таких клеток представлено на вентральной поверхности висцерального ганглия у выхода анального нерва.