БИОФИЗИКА Том XVIII, вып. 21973

А. Б. Коган, Б. Г. Режабек, О. С. Васильева

Ростовский государственный университет

При локальном раздражении синусоидальным током через микроэлектрод быстро адаптирующегося и медленно адаптирующегося нейронов обнаружено захватывание частот с отношением 1: 1 в области 2—4 и 19— 23 гц, а также с отношением 2:1 в области 5—7 и 24 – 27 гц. Увеличение амплитуды стимула приводит к расширению полос захвата. Обсуждается связь наблюдаемых эффектов с проблемой самоорганизации нейронных сетей.

Проблема самоорганизации нейронных структур требует выяснения двух основных вопросов:

1) какие свойства элементов систем существенны для самоорганизации, 2) какими должны быть законы взаимодействия элементов, позволяющие реализовать самоорганизацию.

То, что элементы самоорганизующихся систем должны обладать определенной спецификой, неоднократно подчеркивали как математики [1—3], так и биологи [4—8]. Поведение элементов биосистем в свою очередь определяется спецификой физико-химического состояния живого вещества, находящегося в состоянии «устойчивого неравновесия» [6], которое, с современной точки зрения, можно интерпретировать, как результат взаимодействия многоуровневых внутри- клеточных нелинейных осцилляторов как кинетической, так и молекулярно-структурной природы.

По-видимому, механизм взаимодействия нелинейных осцилляторов является одним из механизмов самоорганизации [9, 10].

В особенности существенным этот механизм может считаться при рассмотрении внутриклеточной самоорганизации как механизма синхронизации пространственно разобщенных процессов в клетке и взаимодействия нейронов, каждый из которых непрерывно подвергается воздействию ритмических импульсных потоков.

Хотя этот вопрос несомненно важен, в современных моделях нейронов, к сожалению, не представлены ни способность нейрона к целесообразному приспособлению, ни возможность наличия эндогенных ритмов, свойст- венных данному нейрону и позволяющих ему избирательно реагировать на входной импульсный поток. Наличие таких ритмов обсуждалось в ряде физиологических работ в связи спроблемой «пейсмекеров» [11].

В настоящей работе представлены эксперименталь- ные данные, свидетельствующие о наличии таких ритмов в изолированной нейрорецепторной клетке речного рака.

Методика

Потенциалы действия (ПД) отводились внеклеточно от нервного ствола с помощью серебряного электрода диаметром 0,3 мм. Импульсы усиливались УБП1—02 и регистрировались с помощью шлейфного осциллографа Н-102.

Раздражение производилось стеклянными микроэлек- тродами, заполненными 3М раствором КСl. Диаметр кончика измерялся под микроскопом МБР-1 и составлял 2—5мк, сопротивление 1—5 Мом.

Микроэлектрод подводили с помощью микроманипулятора ММ-1 к избранной точке нейрона под контролем микроскопа МБР-1 (рис.1). В качестве источника раздражающего тока использовался генератор Г3—47.

Результаты экспериментов

– Реакция быстроадаптирующегося нейрона.

Реакция быстроадаптирующегося (БА) нейрона на механичеcкое (адекватное) раздражение достаточно подробно изучена многими авторами [12, 13].

При электрическом раздражении наиболее эффективным является положение микроэлектрода в области аксонного холмика (АХ), при этом возбуждение происходит, когда на микроэлектроде отрицательное напря- жение. Порог раздражения в этом случае минимален. Располагая микроэлектрод вблизи сомы или удаляясь от АХ по волокну, можно наблюдать изменение порога и даже инверсию знака раздражающего потенциала.