Генеалогия нейронов
Шрифт:
На рис. 5 показана картина клеточной коры, в препаратах подглоточного комплекса ганглиев. Эти рисунки представляют собой схему, составленную на основании многих десятков рисунков, сверенных с результатами физиологических экспериментов. Каждый конкретный препарат в той или иной степени отличается от этой схемы, поскольку позиции определённых клеток довольно изменчивы. Всё же, имея определенный навык, в большинстве случаев можно без труда найти нужную клетку; ещё легче найти нейрон, представляющий ту или иную однородную группу.
При визуальной идентификации учитываются следующие три признака: размеры, цвет и позиция. Каждый из них колеблется лишь в известных пределах.
Почти все клетки, обозначенные на карте номерами, имеют гигантские или, по крайней мере, крупные размеры. Этот признак помогает без затруднений идентифицировать, например, клетки ЛПл1 и ППл1, (диаметр — более 150 мк), когда они занимают типичную позицию, так как на дорзальной поверхности
Колебания размерных характеристик более выражены для одних нейронов (например, ВЗ, В5), чем для других (например, ЛПа2, ППа1).
Цвет нейронов улитки только неопытному глазу представляется одинаковым. При внимательном рассмотрении неповрежденных нейронов легко заметить, что цитоплазма одних имеет желто-оранжевый оттенок, других — белесоватый, третьих — молочно-белый; кроме того, часть нейронов содержит коричневатые зерна пигмента. Эти признаки также довольно постоянны и могут служить характеристикой определённых нейронов. Так, нейроны группы F, расположенные более или менее компактно в ВГ, выделяются прозрачной оранжеватой цитоплазмой; они, как и хорошо пигментированные нейроны группы Е, никогда не содержат белого материала. В отличие от этого, клетки группы D иногда бывают совершенно белыми, но и в тех случаях, когда в них мало белого секрета, они выделяются отсутствием пигментации, бледным видом цитоплазмы. Присутствие белого материала характерно также для клеток, относящихся к группам А, В и С. Индивидуальные, отдельно от групп лежащие белые нейроны, имеются в обоих париетальных и висцеральном ганглиях. Клетка ППа1 иногда бывает белесоватой.
Об изменчивости позиций уже говорилось выше. Отметим клетку ЛПа1, которая в некоторых случаях лежит не в ЛПаГ, а рядом с ним, в ВГ, т. е. по другую сторону от складки, разделяющей два ганглия. Большинство нейронов, однако, имеет достаточно постоянное расположение. Детальнее см. об этом в упомянутой статье Кунце [226].
4. 2. 3. Электрофизиологические критерии идентификации
Даже с помощью одного внутриклеточного электрода можно получить довольно разнообразную информацию о клетке. Важно из всех этих возможностей выбрать такие, которые позволяют, взятые в совокупности, с уверенностью находить нужную клетку. Рассмотрим следующие показатели: спонтанная импульсная активность; мембранный потенциал; потенциалы действия; спонтанный синаптический приток; реакция клетки на поляризацию мембраны; биофизические характеристики клеточной мембраны; фармакологические характеристики клеточной мембраны.
Спонтанная активность. В своей первой работе, посвящённой идентификации нейронов улитки, мы исключили этот показатель как сильно изменчивый и потому ненадёжный [283]. Главной причиной такого решения послужили в то время наблюдения, проведённые на многих препаратах на клетке ППа1. Эта клетка, проявляющая уникальный тип залповой активности, у некоторых улиток оказывалась молчащей, у других имела нерегулярную незалповую активность, и нам приходилось прибегать к фармакологическим критериям, чтобы убедиться в том, что исследуемая клетка — действительно ППа1.
Ныне, обладая несколько большим опытом, мы вслед за многими авторами, работающими на нейронах гастропод, считаем, что характер спонтанной активности вправе рассматриваться среди свойств, постоянных для каждого нейрона. Наш опыт, как и опыт других исследователей, показывает, что определённые клетки относятся к типу «молчащих», т. е. не проявляют спонтанной активности (например, ЛПа2 и ППа3); другие имеют активность регулярного типа, т. е. с довольно постоянными интервалами между потенциалами действия (например, группа F); третьи проявляют нерегулярную активность — относительно редкую (например, ЛПл1, ППл1) или частую (ППа4); четвёртые склонны к залповым разрядам, которые в разных клетках неодинаковы. Как оказалось, упомянутая выше изменчивость спонтанной активности, особенно сильно выраженная у некоторых нейронов, зависит от некоторых факторов, знание которых помогает прояснить картину. Исследования, проведённые на изолированных идентифицированных нейронах гастропод, подтвердили, что клеткам в самом деле присущи определённые свойства — например, наличие или отсутствие пейсмекерных свойств, способность разряжаться характерными залпами и т. д. [118].Реализация этих свойств в целостном многоклеточном препарате сильно зависит, во-первых, от синаптического притока, который может меняться при незначительных изменениях условий препаровки, при повреждениях
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.