Л.Д.Карпенко, Д.Филиппович, В.Иветич, М.Г.Маклецова
Институт нейрокибернетики РГУ, г. Ростов-на-Дону, Россия;
Кафедра физиологии медицинского факультета,
г. Нови Сад, Югославия;
Институт биологии РГУ, г. Ростов-на-Дону, Россия
Для решения ряда технических проблем необходимо
знать, каким образом в нервной системе реализуются такие свойства, как
надежность, пластичность, компактность. Принципы строения и функционирования
нервной системы любого живого объекта могут служить основой для создания технических
устройств, отвечающих самым жестким требованиям, потому что в нервной системе,
независимо от положения животного на ступенях эволюции, обязательно имеются все
вышеперечисленные свойства. Чем выше организовано животное, тем сложнее и
тоньше механизмы деятельности мозга. Но даже самая простая нервная система
неизмеримо превосходит по параметрам любое электронное устройство.
У ряда беспозвоночных животных, таких как пиявки и
моллюски, нервная система, обеспечивающая довольно сложное поведение, построена
из небольшого (10-100 тысяч) количества нейронов по сравнению с миллиардами у
высших позвоночных.
Цель нашего исследования - изучение
пластических свойств нервной системы на примере процесса привыкания, выявление
возможных способов кодирования информации и подавления избыточных импульсных
потоков в ЦНС виноградной улитки.
Сопоставление адаптации с пластичностью показывает,
что первая развивается при действии непрерывно действующего стимула, вторая - в ответ на
раздражители, разделенные значительными интервалами. Суть первой - изменение
реакции во время стимула, а суть второй - сохранение и накопление ²следов² после
каждого стимула. Ю. Конорски [1970] пластичностью называет изменение
реактивности нервной системы под влиянием последовательных раздражений. Е.Н.
Соколов [1972] определяет пластичность, как способность нейрона изменять свое
состояние так, что реакции на раздражители, разделенные значительными
интервалами, в ходе стимуляции изменяются.
Исследование проводилось на полуинтактном препарате
по методике, разработанной Е.Г. Литвиновым [1973]. Все опыты по исследованию
феномена привыкания проводились на командном нейроне оборонительного рефлекса RPa-3
и мотонейроне RPL-1. Тактильное раздражение на различные участки ноги
виноградной улитки наносились с помощью особой касалки.
В начале
стимуляции нервная клетка отвечала двумя импульсами, затем на 11-й стимул
реакция нейрона достигала максимума (5 импульсов). После этого ответы нейрона
удерживались приблизительно на одном уровне вплоть до 50-го раздражения.
Начиная с 65-го раздражения, приблизительно 40% всех ответов содержат лишь подпороговые
изменения мембранного потенциала. После 30 минутного отдыха раздражение того же
участка ноги уже на 6-ой стимул приводило к максимальному ответу (5 импульсов).
Сравнение динамики спайковых ответов при адекватном тактильном раздражении с
динамикой ответов при электрокожном раздражении показало следующие результаты:
ослабление реакции нейрона произошло гораздо быстрее, уже с 25-го стимула ответ
нейрона не превышал одного импульса.
Итак, нами показано, что процессы утомления и привыкания,
выражающиеся в уменьшении реакции нейрона на раздражение тела виноградной
улитки, протекают одновременно. Процесс привыкания развивается на субсинаптической
мембране и управляет работой пресинаптической мембраны.
Процесс привыкания развивается в каждом нейроне цепи,
обеспечивающей безусловно-рефлекторный акт, а суммарный эффект наблюдается в
конечном звене данной цепи - в мотонейроне (в нейронеRPl-1).