Информационные механизмы нейрона и нейронной памяти
Аннотация
Рассмотрена схема биофизических процессов нейрона и нейронной памяти, основанная на конформационных изменениях соматодендритной мембраны. Показано, что вызываемая этими изменениями "спонтанная" активность нейрона в действительности детерминирована афферентацией, а также комбинаторной и геометрической спецификой синаптического окружения конформационных кластеров. Анализируется рецептивная структура таких кластеров и их реакции на химические и электрические стимулы. Найдена связь биомолекулярных и нейрофизиологических явлений, включая соответствие между тремя конформационными состояниями рецептивных кластеров, и функциями воротных зарядов, определяющих закрытое, открытое и инактивированное состояние ионных кана- лов. Инактивация связана с формированием энграмм. Селективные свойства конформационных локусов отражены в информационной модели, которая позволяет получить информационно-преобразующую функцию нейрона.Литература
Бородкин Ю. С. Нейрофармакологический анализ различных этапов формирования энграмм кратковременной и долгосрочной памяти и проблема неспецифической коннекции. — Механизмы управления памятью. — Л.: Наука, 1979. — 14-24.
Кабаков А. Ю. О природе пейсмекерной активности // Биофизика. 1991. Т. 36. Вып. 4. С 632-639.
Прибрам К. Языки мозга. — М.: Прогресс, 1975. — с.95–96.
Радченко А.Н. Физическое моделирование нейронной памяти как мозаики хемо- и электрорецептивных элементов СД-мембраны // Нейрофизиология. 1974. Т. 6. № 1. — С. 90-97.
Радченко А.Н. Гистерезисные свойства возбудимых мембран — основа нейронной памяти // Биофизика. 1993. Т. 38. Вып. 2. — С. 288–293.
Радченко А.Н. Оптимизация распределенной ассоциативной памяти со случайной организацией // Биофизика. 1993. Т. 38. Вып. 2. — С. 294–299.
Радченко А.Н. Запись, консолидация и воспроизведение в нейронной памяти. — Биофизика. 1993. Т.38. Вып.2. — С. 300-304.
Радченко А.Н. Влияние подвижности воротных зарядов на вольтамперные характеристики возбудимых мембран // Биофизика. 1996. Т. 41. №3. — С. 625–635.
Радченко А.Н. Ассоциативная память. Нейронные сети. Оптимизация нейропроцессоров. — СПб.: Наука, 1998. — 261 с.
Радченко А.Н. Селективные свойства межнейронных соединений и их изменение в процессе инактивации элементов соматодендритной мембраны // Сб. Научных трудов в 3-х частях. Часть 1. — М.: МИФИ. 1999. — С. 168-176.
Радченко А.Н. Биофизические основы нейронной памяти. // Всероссийская научно- техническая конференция «Нейроинформатика — 99».Сб. научных трудов в 3-х частях. Часть 1. — М.: МИФИ. 1999. — С. 176 — 185.
Радченко А.Н. Настройка соматодендритных мембран на афферентные паттерны. Проблемы нейрокибернетики. — Ростов-на-Дону: 1999. — С. 149–152.
Радченко А.Н. Многомерность — без проклятий // International Conference "Intelligent Systems and Information Technologies in Control" IS&TC-2000. — St. Petersburg/Pskov, SPbSTU Publishers, 2000. — Pp. 146–149
Сахаров Д.А. Множественность нейротрансмиттеров: функциональное значение // Журнал эволюционной физиологии и биохимии. — 1990. Т.26. — С.733.
Соколов Е.Н. Нейронные механизмы памяти и обучения. — М.: Наука, 1981. — 140 с.
Шевелев И.А., Левшина И.П. Временная суммация в зрительной системе при электрической стимуляции зрительного нерва // Механизмы кодирования зрительной информации. — М.-Л.: Наука, 1966. — C.41.
Шуранова Ж.П., Гвоздикова З.М. Реакции нейронов сенсомоторной области коры на ее прямое электрическое раздражение // Исследование организации нейронной деятельности в коре больших полушарий головного мозга. — М.: Наука, 1971. — с. 158-180.
Agnati L. F., Fuxe K., Zini I., Lenzi P. L. and Hökfelt T. // Aspects on receptor regulation and isoreceptor identification," Med. Biol. 1980. V. 58. — Pp. 182-187.
Agnati L.F., Zoli M., Stromberg I., Fuxe K. Intercellular communication in the brain: Wiring versus volume transmission. // Neurosci. 1995. V. 69. — Pp. 711-726.
Arhem P. and Johansson S. Spontaneous signaling in small central neurons: mechanisms and roles of spike-amplitude and spike-interval fluctuations // International. Journal Neural Systems. 1996. V. 7. — Pp. 369-376.
Armstrong C.M., Bezanilla F. Inactivation of the sodium cannel // J. Gen.Phisiol. 1979. V. 74. — 691-711.
Avissar S., Amitai G. and Sokolovsky M. // Oligomeric structure of muscarinic receptors is shown by photoaffinity labeling: Subunit assembly may explain high- and low-affinity agonist states," Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1983. V. 80 — 156-159.
Barnes C.A. Involvement of LPT in memory: Are we «searching under the street light»? // Neuron. 1995. V.15. — 751-754.
Chabre M. 1987. The G-protein connection: Is it in the membrane or the cytoplasm? // Trends Biochem. Sci. V. 12:— Pp. 213-215.
Conn P. M., Rogers D. C., Stewart J. M., Niedel J. and Shefield T. Conversion of a gonadotropin- releasing hormone antagonist to an agonist // Nature. 1982. V. 296. — Pp. 653-655.
Contant C., Umbriaco D.,Garcia Ultrastructural characterization of acetylcholine innervation in adault rat neostriatum // Neurosci. 1996. V. 71. P 937-.
Coster H.G.L. Electromechanical stresses and the effect of pH on membrane structure // 1975. BBA. V. 382 — Pp. 142-146.
Habliz J.J. аnd Jonston D. Endogenous nature of spontaneous bursting in hippocampal pyramidal neurons. Cell. Mol. Neurobiol. 1981. V.1. — Pp. 325-334.
Kenakin T. Agonist receptor efficacy I: Mechanisms of efficacy and receptor promiscuity. // Trends. Pharmacol. Sci. 1995. V. 16. — Pp. 188-192.
Kloboucek A., Behrisch A., Faix J. and Sackmann E. Adhesion-Induced Receptor Segregation and Adhesion Plaque Formation: A Model Membrane Study // Biophys J. 1999. V. 77. — Pp. 2311-2328.
Maggio R., Vogel Z. and Wess J. Coexpression studies with mutant muscarinic/adrenergic receptors provide evidence for intermolecular cross-talk" between G-protein-linked receptors. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.1993. V.90. — Pp. 3103-3107.
Mednikova Yu. S., Karnup S. V., Zhadin M. N. The two models of dendritic propagation // Proceedings of the 1-st International symposium on electrical activity of the brain: Mathematical models & analitical methods. — Puschino, 1997. — P.79.
Nonner W., Rojas E., Stamfly R. Displasement currents in the node of Ranvier // Pflugers Arch. 1975. V. 354. — Pp. 1-18.
Schindler H., Spillecke F. and Neumann E. Different channel properties of Torpedo acetylcholine receptor monomers and dimers reconstituted in planar membranes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1984. V. 81. — Pp. 6222-6226.
Schmidt R. Cell-adhesion molecules in memory formation. — Behavior Brain research. 1995. V. 66. — Pp. 65-72.
Sutor B., Hablitz J.J. Exitatory postsynaptic potentials in rat neocortical neurons in vitro. I. Electrophysiological evidence for two distinct EPSPs. J Neurophysiol. 1989. V. 61. — Pp. 607-620.
Yeramian E., Trautmann A. and Claverie P. Acetylcholine receptors are not functionally independent. "Biophys. J. 1986. V. 50. — Pp. 253-263.
Zoli M., Agnati L. F., Hedlund P., Li X. M., Ferre S. and Fuxe K. Receptor-receptor interactions as an integrative mechanism in nerve cells // Mol. Neurobiol. 1993 V. 7. — Pp. 293-334.
Zoli M., Guidolin D., Fuxe K., Agnati L. F. The receptor mosaic hypothesis of the engram possible relevance of Boolean network modeling // Int. J. Neural Syst. 1996. V. 7. No 4. — Pp. 363-368.
Кабаков А. Ю. О природе пейсмекерной активности // Биофизика. 1991. Т. 36. Вып. 4. С 632-639.
Прибрам К. Языки мозга. — М.: Прогресс, 1975. — с.95–96.
Радченко А.Н. Физическое моделирование нейронной памяти как мозаики хемо- и электрорецептивных элементов СД-мембраны // Нейрофизиология. 1974. Т. 6. № 1. — С. 90-97.
Радченко А.Н. Гистерезисные свойства возбудимых мембран — основа нейронной памяти // Биофизика. 1993. Т. 38. Вып. 2. — С. 288–293.
Радченко А.Н. Оптимизация распределенной ассоциативной памяти со случайной организацией // Биофизика. 1993. Т. 38. Вып. 2. — С. 294–299.
Радченко А.Н. Запись, консолидация и воспроизведение в нейронной памяти. — Биофизика. 1993. Т.38. Вып.2. — С. 300-304.
Радченко А.Н. Влияние подвижности воротных зарядов на вольтамперные характеристики возбудимых мембран // Биофизика. 1996. Т. 41. №3. — С. 625–635.
Радченко А.Н. Ассоциативная память. Нейронные сети. Оптимизация нейропроцессоров. — СПб.: Наука, 1998. — 261 с.
Радченко А.Н. Селективные свойства межнейронных соединений и их изменение в процессе инактивации элементов соматодендритной мембраны // Сб. Научных трудов в 3-х частях. Часть 1. — М.: МИФИ. 1999. — С. 168-176.
Радченко А.Н. Биофизические основы нейронной памяти. // Всероссийская научно- техническая конференция «Нейроинформатика — 99».Сб. научных трудов в 3-х частях. Часть 1. — М.: МИФИ. 1999. — С. 176 — 185.
Радченко А.Н. Настройка соматодендритных мембран на афферентные паттерны. Проблемы нейрокибернетики. — Ростов-на-Дону: 1999. — С. 149–152.
Радченко А.Н. Многомерность — без проклятий // International Conference "Intelligent Systems and Information Technologies in Control" IS&TC-2000. — St. Petersburg/Pskov, SPbSTU Publishers, 2000. — Pp. 146–149
Сахаров Д.А. Множественность нейротрансмиттеров: функциональное значение // Журнал эволюционной физиологии и биохимии. — 1990. Т.26. — С.733.
Соколов Е.Н. Нейронные механизмы памяти и обучения. — М.: Наука, 1981. — 140 с.
Шевелев И.А., Левшина И.П. Временная суммация в зрительной системе при электрической стимуляции зрительного нерва // Механизмы кодирования зрительной информации. — М.-Л.: Наука, 1966. — C.41.
Шуранова Ж.П., Гвоздикова З.М. Реакции нейронов сенсомоторной области коры на ее прямое электрическое раздражение // Исследование организации нейронной деятельности в коре больших полушарий головного мозга. — М.: Наука, 1971. — с. 158-180.
Agnati L. F., Fuxe K., Zini I., Lenzi P. L. and Hökfelt T. // Aspects on receptor regulation and isoreceptor identification," Med. Biol. 1980. V. 58. — Pp. 182-187.
Agnati L.F., Zoli M., Stromberg I., Fuxe K. Intercellular communication in the brain: Wiring versus volume transmission. // Neurosci. 1995. V. 69. — Pp. 711-726.
Arhem P. and Johansson S. Spontaneous signaling in small central neurons: mechanisms and roles of spike-amplitude and spike-interval fluctuations // International. Journal Neural Systems. 1996. V. 7. — Pp. 369-376.
Armstrong C.M., Bezanilla F. Inactivation of the sodium cannel // J. Gen.Phisiol. 1979. V. 74. — 691-711.
Avissar S., Amitai G. and Sokolovsky M. // Oligomeric structure of muscarinic receptors is shown by photoaffinity labeling: Subunit assembly may explain high- and low-affinity agonist states," Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1983. V. 80 — 156-159.
Barnes C.A. Involvement of LPT in memory: Are we «searching under the street light»? // Neuron. 1995. V.15. — 751-754.
Chabre M. 1987. The G-protein connection: Is it in the membrane or the cytoplasm? // Trends Biochem. Sci. V. 12:— Pp. 213-215.
Conn P. M., Rogers D. C., Stewart J. M., Niedel J. and Shefield T. Conversion of a gonadotropin- releasing hormone antagonist to an agonist // Nature. 1982. V. 296. — Pp. 653-655.
Contant C., Umbriaco D.,Garcia Ultrastructural characterization of acetylcholine innervation in adault rat neostriatum // Neurosci. 1996. V. 71. P 937-.
Coster H.G.L. Electromechanical stresses and the effect of pH on membrane structure // 1975. BBA. V. 382 — Pp. 142-146.
Habliz J.J. аnd Jonston D. Endogenous nature of spontaneous bursting in hippocampal pyramidal neurons. Cell. Mol. Neurobiol. 1981. V.1. — Pp. 325-334.
Kenakin T. Agonist receptor efficacy I: Mechanisms of efficacy and receptor promiscuity. // Trends. Pharmacol. Sci. 1995. V. 16. — Pp. 188-192.
Kloboucek A., Behrisch A., Faix J. and Sackmann E. Adhesion-Induced Receptor Segregation and Adhesion Plaque Formation: A Model Membrane Study // Biophys J. 1999. V. 77. — Pp. 2311-2328.
Maggio R., Vogel Z. and Wess J. Coexpression studies with mutant muscarinic/adrenergic receptors provide evidence for intermolecular cross-talk" between G-protein-linked receptors. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.1993. V.90. — Pp. 3103-3107.
Mednikova Yu. S., Karnup S. V., Zhadin M. N. The two models of dendritic propagation // Proceedings of the 1-st International symposium on electrical activity of the brain: Mathematical models & analitical methods. — Puschino, 1997. — P.79.
Nonner W., Rojas E., Stamfly R. Displasement currents in the node of Ranvier // Pflugers Arch. 1975. V. 354. — Pp. 1-18.
Schindler H., Spillecke F. and Neumann E. Different channel properties of Torpedo acetylcholine receptor monomers and dimers reconstituted in planar membranes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1984. V. 81. — Pp. 6222-6226.
Schmidt R. Cell-adhesion molecules in memory formation. — Behavior Brain research. 1995. V. 66. — Pp. 65-72.
Sutor B., Hablitz J.J. Exitatory postsynaptic potentials in rat neocortical neurons in vitro. I. Electrophysiological evidence for two distinct EPSPs. J Neurophysiol. 1989. V. 61. — Pp. 607-620.
Yeramian E., Trautmann A. and Claverie P. Acetylcholine receptors are not functionally independent. "Biophys. J. 1986. V. 50. — Pp. 253-263.
Zoli M., Agnati L. F., Hedlund P., Li X. M., Ferre S. and Fuxe K. Receptor-receptor interactions as an integrative mechanism in nerve cells // Mol. Neurobiol. 1993 V. 7. — Pp. 293-334.
Zoli M., Guidolin D., Fuxe K., Agnati L. F. The receptor mosaic hypothesis of the engram possible relevance of Boolean network modeling // Int. J. Neural Syst. 1996. V. 7. No 4. — Pp. 363-368.
Опубликован
2002-02-01
Как цитировать
Радченко,. (2002). Информационные механизмы нейрона и нейронной памяти. Труды СПИИРАН, 1(1), 240-257. https://doi.org/10.15622/sp.1.17
Раздел
Статьи
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
