Информационный ключ к памяти мозга
Аннотация
Анализируются реакции нейрона на конформационные переходы рецепторов. Взаимодействуя с медиаторами, мембраной, ионными каналами и между собой, рецепторы образуют на плазматической мембране мозаики ионотропных и метаботропных рецептивных кластеров (ИРК и МРК). Их функции — трансмембранная передача сигналов — зависят от конформационной подвижности рецепторов и локализации мозаичных элементов ИРК и МРК относительно множества синапсов. В зависимости от мембранных потенциалов МРК функционируют как бистабильные (W) или моностабильные (R) молекулярные триггеры, что позволяет соответственно записывать и воспроизводить информацию. Исследованы формирование ИРК и МРК и их реакции на электрические и химические стимулы. Совместное их действие переводит МРК в третью конформацию, где адгезия обездвиживает рецепторы. В ИРК такое уменьшение конформационной подвижности инактивирует проводимость каналов, а в МРК — формирует элемент энграммы. Конформационные свойства МРК объясняют механизмы кратковременной и долговременной памяти и стратификацию энграмм по возрасту. Вместе с синаптическим окружением множество МРК образует синаптически адресуемую запоминающую среду, где запись и воспроизведение импульсных текстов закономерно чередуются благодаря вариативности вызванных потенциалов и результирующей пространственной подвижности R/W режимов.Литература
Kullmann D. M., Ruiz A., Rusakov D. M., Scott R., Semyanov A., Walker M. C. Presynaptic, extrasynaptic and axonal GABAA receptors in the CNS: where and why? // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2005. Vol. 87, no. 1. P. 8733–8746.
Семьянов А. Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК [Электронный документ] // (по со- стоянию на 2005 г.)
Экклз Дж. Тормозные пути центральной нервной системы. М.: Мир, 1971. 168 с.
Habliz J. J., Jonston D. Cell. Mol. Endogenous nature of spontaneous bursting in hippocampal pyramidal neurons // Neurobiol. 1981. Vol. 1. P. 325–334.
Прибрам К. Языки мозга. М.: Прогресс, 1975. 467 с.
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 & analytical methods. Puschino, 1997. P. 79.
Соколов Е. Н. Нейронные механизмы памяти и обучения. М.: Наука, 1981. 140 с.
Johansson S., Arhem P. Single channel currents trigger axon potentials in small cultured hyppocampal neurons // Proc. Nat. Acad. of Sci. USA. 1994. Vol. 91. P. 1761–1765.
Шуранова Ж. П., Гвоздикова З. М. Реакция нейронов сенсомоторной области коры на ее прямое электрическое раздражение // Исследование организации нейронной деятельности в коре больших полушарий головного мозга. М.: Наука, 1971. C. 158–180.
Maggio R., Barbier P., Fornai F., Corsini G. U. Functional role of the third cytoplasmic loop in muscarinic receptor dimerization // J. Biol. Chem. 1996. Vol. 271. P. 31055–31060.
Soyer O., Dimmic M. W., Neubig R. R., Goldsein R. A. Using evolutionary methods to study Gprotein coupled receptors // University of Michigan. Ann. Arbor. 2005. MI 48109–1055.
Хаггис Дж., Михи Д., Мюир А., Робертс К., Уокер П. Введение в молекулярную биологию. М.: Мир, 1967. 434 c.
Бергельсон Л. Д. Биологические мембраны. М.: Наука, 1975. 183 c.
Lim R., Alvarez F. J., Walmsley B. Quantal size is correlated with receptor cluster area at glycinergic synapses in the rat brainstem // Journal of Physiology. 1999. Vol. 516, 2. P. 505–512.
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. Vol. 7. P. 293–334.
Maggio R., Barbier P., Colelli A., Salvadori F., Demontis G., Corsini G. U. G Protein-Linked Receptors: Pharmacological Evidence for the Formation of Heterodimers // J. Pharmacol. Expr. Ther. 1999. Vol. 291. P. 251–257.
Bezanilla F., Perozo E., Papazian D. M. Stefani E. Molecular basis of gating charge immobilization in Shaker potassium channels // Science. 1991. Vol. 254, no 5032. P. 679–683.
Lujan R., Roberts J. D., Shigemoto R., Ohishi H., Somogyi P. Differential plasma membrane distribution of metabotropic receptors mGluR1 alpha, mGluR2 and mGluR5, relative to neurotransmitter release sites // J. Chem. Neuroanat. 1997. Vol. 13. P. 219–241.
Blanpied T. A., Scott D. B., Ehlers M. D. Dynamics and regulation of clathrin coats at specialized endocytic zones of dendrites and spines // Neuron. 2002. Vol. 36. P. 435–449.
Agnati L. F., Zoli M., Stromberg I., Fuxe K. Intercellular communication in the brain: Wiring versus volume transmission // Neurosci. 1995. Vol. 69. P. 711–726.
Sykova E., Mazel T., Vargova L., Vorisek I., Prokopova-Kubinova S. Extracellular space diffusion and pathological states // Progress in Brain Research. 2000. Vol. 125. P. 155–178.
Roche K. W., Standley S., McCallum J., Ly C. D., Ehlers M. D., Wenthold R. J. Molecular determinants of NMDA receptor internalization [Электронный документ] // Nature Neuroscience. 2001. Vol. 4, no. 8. P. 794–802..
Klauck T. M., Scott J. D. The postsynaptic density: a subcellular anchor for signal transduction enzymes // Cell Signal. 1995. Vol. 7. P. 747–757.
Kennedy, M. B. The postsynaptic density // Curr. Opin. Neurobiol. 1993. Vol. 3. P. 732–737.
Ehlers M. D., Mammen A. L., Lau L. F., Huganir R. L. Synaptic targeting of glutamate receptors. // Curr. Opin. Cell Biol. 1996. Vol. 8. P. 484–489.
Радченко А.Н. Двухканальное управление нейронной памятью // Труды международной конференции «Устойчивость и процессы управления (SCP’2005)». T. 2. СПб.: 2005. C. 1173– 1182.
Hanson J. E., Smith Y. Cell-adhesion molecules in memory formation // Journal of Neuroscience. 1999. Vol. 19(15). P. 6488–6496.
Kruk P. J, Korn H., Faber D. S. The effects of geometrical parameters on synaptic transmission: a Monte Carlo simulation study // Biophysical Journal. 1997. Vol. 73. P. 2874–2890.
Nieuwenhius R. Comparative aspects of volume transmission, with sidelight on other forms of intercellular communication // Progress in Brain Research. 2000. Vol. 125. P. 49–126.
Радченко А. Н. Оптимизация распределенной ассоциативной памяти со случайной органи- зацией // Биофизика. 1993. T. 38, вып. 2. C. 294–299.
Радченко А. Н. Межуровневые отношения в нейронной памяти: внесинаптическая рецепция медиаторов, потенциация, спонтанная активность // Успехи физиологических наук. 2002. T. 33, № 1. C. 58–76.
Радченко А. Н. Ассоциативная память. Нейронные сети. Оптимизация нейропроцессоров. СПб.: Наука, 1998. 261 с.
Радченко А. Н. Информационные механизмы нейронной памяти и модели амнезий. СПб.: Анатолия, 2002. 297 с.
Радченко А. Н. Влияние подвижности воротных зарядов на вольтамперные характеристики возбудимых мембран // Биофизика. 1996. Т. 41, № 3. С. 625–635.
Kloboucek A., Behrisch A., Faix J. and Sackmann E. Adhesion-Induced Receptor Segregation and Adhesion Plaque Formation: A Model Membrane Study // Biophys J. 1999. Vol. 77. P. 2311–2328.
Schmidt R. Cell-adhesion molecules in memory formation // Behavior Brain research. 1995. Vol. 66. P. 65–72.
Mueller V. J., Wienisch M., Nehring R. B., Klingauf J. Monitoring Clathrin-Mediated Endocytosis during Synaptic Activity // The Journal of Neuroscience. 2004. Vol. 24(8). P. 2004–2012.
Coster H. G. L. Electromechanical stresses and the effect of pH on membrane structure // BBA. 1975. Vol. 382. P. 142–146.
Пасечник В. И., Гианик Т. Искажение структуры и упругих свойств бислоя при встраивании ионных каналов и переносчиков // Биофизика мембран. М.: Наука, 1981. С. 98–113.
Поликар А. Молекулярная цитология мембранных систем животной клетки. М.: Мир, 1982. 158 с.
Семьянов А. Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК [Электронный документ] //
Экклз Дж. Тормозные пути центральной нервной системы. М.: Мир, 1971. 168 с.
Habliz J. J., Jonston D. Cell. Mol. Endogenous nature of spontaneous bursting in hippocampal pyramidal neurons // Neurobiol. 1981. Vol. 1. P. 325–334.
Прибрам К. Языки мозга. М.: Прогресс, 1975. 467 с.
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 & analytical methods. Puschino, 1997. P. 79.
Соколов Е. Н. Нейронные механизмы памяти и обучения. М.: Наука, 1981. 140 с.
Johansson S., Arhem P. Single channel currents trigger axon potentials in small cultured hyppocampal neurons // Proc. Nat. Acad. of Sci. USA. 1994. Vol. 91. P. 1761–1765.
Шуранова Ж. П., Гвоздикова З. М. Реакция нейронов сенсомоторной области коры на ее прямое электрическое раздражение // Исследование организации нейронной деятельности в коре больших полушарий головного мозга. М.: Наука, 1971. C. 158–180.
Maggio R., Barbier P., Fornai F., Corsini G. U. Functional role of the third cytoplasmic loop in muscarinic receptor dimerization // J. Biol. Chem. 1996. Vol. 271. P. 31055–31060.
Soyer O., Dimmic M. W., Neubig R. R., Goldsein R. A. Using evolutionary methods to study Gprotein coupled receptors // University of Michigan. Ann. Arbor. 2005. MI 48109–1055.
Хаггис Дж., Михи Д., Мюир А., Робертс К., Уокер П. Введение в молекулярную биологию. М.: Мир, 1967. 434 c.
Бергельсон Л. Д. Биологические мембраны. М.: Наука, 1975. 183 c.
Lim R., Alvarez F. J., Walmsley B. Quantal size is correlated with receptor cluster area at glycinergic synapses in the rat brainstem // Journal of Physiology. 1999. Vol. 516, 2. P. 505–512.
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. Vol. 7. P. 293–334.
Maggio R., Barbier P., Colelli A., Salvadori F., Demontis G., Corsini G. U. G Protein-Linked Receptors: Pharmacological Evidence for the Formation of Heterodimers // J. Pharmacol. Expr. Ther. 1999. Vol. 291. P. 251–257.
Bezanilla F., Perozo E., Papazian D. M. Stefani E. Molecular basis of gating charge immobilization in Shaker potassium channels // Science. 1991. Vol. 254, no 5032. P. 679–683.
Lujan R., Roberts J. D., Shigemoto R., Ohishi H., Somogyi P. Differential plasma membrane distribution of metabotropic receptors mGluR1 alpha, mGluR2 and mGluR5, relative to neurotransmitter release sites // J. Chem. Neuroanat. 1997. Vol. 13. P. 219–241.
Blanpied T. A., Scott D. B., Ehlers M. D. Dynamics and regulation of clathrin coats at specialized endocytic zones of dendrites and spines // Neuron. 2002. Vol. 36. P. 435–449.
Agnati L. F., Zoli M., Stromberg I., Fuxe K. Intercellular communication in the brain: Wiring versus volume transmission // Neurosci. 1995. Vol. 69. P. 711–726.
Sykova E., Mazel T., Vargova L., Vorisek I., Prokopova-Kubinova S. Extracellular space diffusion and pathological states // Progress in Brain Research. 2000. Vol. 125. P. 155–178.
Roche K. W., Standley S., McCallum J., Ly C. D., Ehlers M. D., Wenthold R. J. Molecular determinants of NMDA receptor internalization [Электронный документ] // Nature Neuroscience. 2001. Vol. 4, no. 8. P. 794–802.
Klauck T. M., Scott J. D. The postsynaptic density: a subcellular anchor for signal transduction enzymes // Cell Signal. 1995. Vol. 7. P. 747–757.
Kennedy, M. B. The postsynaptic density // Curr. Opin. Neurobiol. 1993. Vol. 3. P. 732–737.
Ehlers M. D., Mammen A. L., Lau L. F., Huganir R. L. Synaptic targeting of glutamate receptors. // Curr. Opin. Cell Biol. 1996. Vol. 8. P. 484–489.
Радченко А.Н. Двухканальное управление нейронной памятью // Труды международной конференции «Устойчивость и процессы управления (SCP’2005)». T. 2. СПб.: 2005. C. 1173– 1182.
Hanson J. E., Smith Y. Cell-adhesion molecules in memory formation // Journal of Neuroscience. 1999. Vol. 19(15). P. 6488–6496.
Kruk P. J, Korn H., Faber D. S. The effects of geometrical parameters on synaptic transmission: a Monte Carlo simulation study // Biophysical Journal. 1997. Vol. 73. P. 2874–2890.
Nieuwenhius R. Comparative aspects of volume transmission, with sidelight on other forms of intercellular communication // Progress in Brain Research. 2000. Vol. 125. P. 49–126.
Радченко А. Н. Оптимизация распределенной ассоциативной памяти со случайной органи- зацией // Биофизика. 1993. T. 38, вып. 2. C. 294–299.
Радченко А. Н. Межуровневые отношения в нейронной памяти: внесинаптическая рецепция медиаторов, потенциация, спонтанная активность // Успехи физиологических наук. 2002. T. 33, № 1. C. 58–76.
Радченко А. Н. Ассоциативная память. Нейронные сети. Оптимизация нейропроцессоров. СПб.: Наука, 1998. 261 с.
Радченко А. Н. Информационные механизмы нейронной памяти и модели амнезий. СПб.: Анатолия, 2002. 297 с.
Радченко А. Н. Влияние подвижности воротных зарядов на вольтамперные характеристики возбудимых мембран // Биофизика. 1996. Т. 41, № 3. С. 625–635.
Kloboucek A., Behrisch A., Faix J. and Sackmann E. Adhesion-Induced Receptor Segregation and Adhesion Plaque Formation: A Model Membrane Study // Biophys J. 1999. Vol. 77. P. 2311–2328.
Schmidt R. Cell-adhesion molecules in memory formation // Behavior Brain research. 1995. Vol. 66. P. 65–72.
Mueller V. J., Wienisch M., Nehring R. B., Klingauf J. Monitoring Clathrin-Mediated Endocytosis during Synaptic Activity // The Journal of Neuroscience. 2004. Vol. 24(8). P. 2004–2012.
Coster H. G. L. Electromechanical stresses and the effect of pH on membrane structure // BBA. 1975. Vol. 382. P. 142–146.
Пасечник В. И., Гианик Т. Искажение структуры и упругих свойств бислоя при встраивании ионных каналов и переносчиков // Биофизика мембран. М.: Наука, 1981. С. 98–113.
Поликар А. Молекулярная цитология мембранных систем животной клетки. М.: Мир, 1982. 158 с.
Опубликован
2006-04-01
Как цитировать
Радченко,. (2006). Информационный ключ к памяти мозга. Труды СПИИРАН, 2(3), 269-286. https://doi.org/10.15622/sp.3.22
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).
