«ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «БИОЛОГИЯ. ЭКОЛОГИЯ»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «BIOLOGIYA. ECOLOGIYA»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «BIOLOGY. ECOLOGY»
ISSN 2073-3372 (Print)

Список выпусков > Серия «Биология. Экология». 2023. Том 46

Основные нервные процессы – возбуждение и торможение как адаптивные реакции (обзор). Сообщение 1. Критический анализ эволюции теорий об основных нервных процессах и доказательство зависимости тормозного ответа нейронов от их текущего адаптационного состояния

Автор(ы)
С. Э. Мурик
Аннотация
Критикуется парадигма о возбуждении и торможении как основных нервных процессах, обусловленных деятельностью специфических возбуждающих и тормозных систем. Анализ литературы показывает, что доминирующий в настоящее время в нейрофизиологии подход, обосновывающий существование таких систем, опирается преимущественно на факты, полученные in vitro в условиях, далёких до нормальных для существования нервных клеток. Представлены доказательства, свидетельствующие о зависимости характера ответной реакции нейрона от его текущего адаптационного (биологического) состояния и цитотоксичности нейромедиатора.
Об авторах
Мурик Сергей Эдуардович, кандидат биологических наук, доцент, Иркутский государственный университет, Россия, 664003 г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: sergey_murik@mail.ru
Ссылка для цитирования
Мурик С. Э. Основные нервные процессы – возбуждение и торможение как адаптивные реакции (обзор). Сообщение 1. Критический анализ эволюции теорий об основных нервных процессах и доказательство зависимости тормозного ответа нейронов от их текущего адаптационного состояния // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2023. Т. 46. С. 44–75. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2023.46.44
Ключевые слова
нервные процессы, возбуждение, торможение, тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП), возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП), гиперполяризационный постсинаптический потенциал (ГПСП), деполяризационный постсинаптический потенциал (ДПСП), деполяризация, гиперполяризация, мембранный потенциал, адаптационное состояние, функциональное состояние, нейрон.
УДК
612.82(2)(812)+577.3
DOI
https://doi.org/10.26516/2073-3372.2023.46.44
Литература

Авербах М. С. К истории учения об аккомодации // Вестник Ленинградского университета. 1948. № 7. С. 69–78.

Анохин П. К. Условное торможение как проблема физиологии. Избранные труды. М. : Наука, 1979. С. 383–416.

Брейзье М. Электрическая активность нервной системы. М : Изд-во иностр. лит., 1955. 216 с.

Введенский Н. Е. Возбуждение, торможение и наркоз. СПб. : Тип. М. М. Стасюлевича, 1901. 110 с.

Вериго Б. Ф. К вопросу о действии на нерв гальванического тока прерывистого и непрерывного. (Попытка объяснения физиологических явлений электротона). СПб. : Тип. М. М. Стасюлевича, 1888. 338 с.

Воронин Л. Г. Физиология высшей нервной деятельности. М : Высш. шк., 1979. 312 с.

Дейч С. Модели нервной системы. М. : Мир, 1970. 325 с.

Иверсен Л. Химия мозга // Мозг. М. : Мир, 1984. С. 141–165.

Кондрашова М. Н. К биохимической характеристике парабиотического процесса // Бюлл. экспер. биол. и мед., 1954. Т. 37. С. 1–40.

Конорски Ю. Интегративная деятельность мозга. М. : Мир, 1970. 412 с.

Костюк П. Г., Крышталь О. А., Пидопличко В. И. Электрогенный натриевй насос и связанные с ним изменения проводимости поверхностной мембраны нейронов // Биофизика. 1972. Т. 17, № 6. С. 1048–1054.

Костюк П. Г., Крышталь О. А. Механизмы электрической возбудимости нервной клетки. М. : Наука, 1981. 204 с.

Мурик С. Э. О функциональном состоянии нейронов головного мозга // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2003. № 7. С. 51–53.

Мурик С. Э. Общая схема адаптации нервных клеток: новый взгляд // Адаптационные стратегии живых систем : междисципл. науч. конф. Киев : Mavis Publ., 2012. С. 82.

Мурик С. Э. Психология и физиология функциональных состояний человека. Saarbrücken : Lap Lambert Acad. Publ., 2013. 310 с.

О парабиотической природе физиологического электротона / Б. П. Ушаков, М. С. Авербах, И. П. Суздальская, В. П. Трошина, Т. Н. Черепанова // Физиологический журнал СССР. 1953. Т. 34, № 2. С. 218–224.

Окс С. Основы нейрофизиологии. М. : Мир, 1969. 448 с.

От нейрона к мозгу / Дж. Г. Николлс, А. Р. Мартин, Б. Дж. Валлас, П. Фукс. М. : URSS, 2022. 684 с.

Павлов И. П. Избранные произведения. М. : Госполитиздат, 1951. 583 c.

Прибрам К. Языки мозга: экспериментальные парадоксы и принципы нейропсихологии. М. : Либроком, 2009. 463 с.

Родинский А. Г., Демченко Т. В., Романенко Л. А. Медиаторные и метаболические свойства ГАМК в нервной системе (обзор литературы) // Вісник проблем біології і медицини. 2014. Т. 3(109), вып. 2. С. 38–44.

Сеченов И. М. Исследование центров, задерживающих отраженные движения в мозгу лягушки // Медицинский вестник. 1863. № 1, 2, 3.

Сеченов И. М. Избранные произведения. М. : Учпедгиз, 1953. 335 c.

Соколов Е. Н., Вайткявичус Г. Г. Нейроинтеллект: от нейрона к нейрокомпьютеру. М. : Наука, 1989. 238 с.

Сомьен Дж. Кодирование сенсорной информации в нервной системе млекопитающих. М. : Мир, 1975. 415 с.

Ходоров Б. И. Влияние цианидов на возбудимость и аккомодацию нормального и отравленного монойодацетатом нерва // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1950а. Т. 29, № 6. С. 425.

Ходоров Б. И. О влиянии хлористого калия на возбудимость и аккомодацию нерва лягушки // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1950б. Т. 29, № 5. С. 339.

Ходоров Б. И. О кажущихся и истинных изменениях возбудимости нерва на полюсах постоянного тока // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1950в. Т. 29, № 4. С. 272.

Ходоров Б. И. Проблема возбудимости. Л. : Медицина, 1969. 301 с.

Шаде Дж., Форд Д. Основы неврологии. М. : Мир, 1976. 351 с.

Шмидт Р. Межклеточная передача возбуждения // Физиология человека : в 4 т. М. : Мир, 1985. Т. 1. С. 78–106.

Экклс Дж. Тормозные пути центральной нервной системы. М. : Мир, 1971. 168 с.

A Review of Neurotransmitters Sensing Methods for Neuro-Engineering Research / S. D. Niyonambaza, P. Kumar, P. Xing, J. Mathault, P. De Koninck, E. Boisselier, M. Boukadoum, A. Miled // Appl. Sci. 2019. Vol. 9, Is. 21. 4719. https://doi.org/10.3390/app9214719

Alger B. E., Nicoll R. A. GABA-mediated biphasic inhibitory responses in hippocampus // Nature. 1979. N 281. P. 315–317. https://doi.org/10.1038/281315a0

Alvarez F. J., Benito-Gonzalez A., Siembab V. C. Principles of interneuron development learned from Renshaw cells and the motoneuron recurrent inhibitory circuit // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2013. Vol. 1279, Is. 1. P. 22–31. https://doi.org/10.1111/nyas.12084

Ben Ari Y. Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture // J. Neurosci. 2002. Vol. 3, N. 9. P. 728–739. https://doi.org/10.1038/nrn920

Cortical GABAergic excitation contributes to epileptic activities around human glioma / J. Pallud, M. Le Van Quyen, F. Bielle, Ch. Pellegrino, P. Varlet, M. Labussiere, N. Cresto, M.-J. Dieme, M. Baulac, Ch. Duyckaerts, N. Kourdougli, G. Chazal, B. Devaux, C. Rivera, R. Miles, L. Capelle, G. Huberfeld1 // Sci. Transl. Med. 2014. Vol. 6, N 244. P. 244–259. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3008065

Crawford J. M., Curtis D. R. The excitation and depression of mammalian cortical neurons by amino acids // Brit. J. Pharmacol. 1964. Vol. 23. P. 313–329. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.1964.tb01589.x

Delpire E. Cation-Chloride Cotransporters in Neuronal Communication // News Physiol. Sci. 2000. Vol. 15, N 6. P. 309–312. https://doi.org/10.1152/physiologyonline.2000.15.6.309

Eccles J. C. The electrophysiological properties of the motoneurone // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1952. Vol.17. P. 175–183.

Eccles J. C. The Physiology of Synapses. Springer-Verlag, 1964. 316 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-64950-9

Eccles J. C., Fatt P., Koketsu K. Cholinergic and inhibitory synapses in a pathway from motoraxon collaterals to motoneurones // J. Physiol. 1954. Vol. 126, Is. 3. P. 524–562. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1954.sp005226

Energy substrate availability as a determinant of neuronal resting potential, GABA signaling and spontaneous network activity in the neonatal cortex in vitro / C. D. Holmgren, M. Mukhtarov, A. E. Malkov, I. Y. Popova, P. Bregestovski, Y. Zilberter // J. Neurochem. 2010. Vol. 112, Is. 4. P. 900–912. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2009.06506.x

Excitatory GABA responses in embryonic and neonatal cortical slices demonstrated by gramicidin perforated-patch recordings / D. F. Owens, L. H. Boyce, M. B. Davis, A. R. Kriegstein // J. Neurosci. 1996. Vol. 16, N. 20. P. 6414–6423. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-20-06414.1996

GABA action in immature neocortical neurons directly depends on the availability of ketone bodies / S. Rheims, C. D. Holmgren, G. Chazal, J. Mulder, T. Harkany, T. Zilberter, Y. Zilberter // J. Neurochem. 2009. Vol. 110, Is. 4. P. 1330–1338. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2009.06230.x

GABA in the mammalian suprachiasmatic nucleus and its role in diurnal rhythmicity / S. Wagner, M. Castel, H. Gainer, Y. Yarom // Nature. 1997. Vol. 387, N 6633. P. 598–603. https://doi.org/10.1038/42468

GABA: A Pioneer Transmitter That Excites Immature Neurons and Generates Primitive Oscillations / Y. Ben Ari, J.-L. Gaiarsa, R. Tyzio, R. Khazipov // Physiol. Rev. 2007. Vol. 87, N 4. P. 1215–1284. https://doi.org/10.1152/physrev.00017.2006

Ganguly K., Schinder A. F., Wong S. T. GABA itself promotes the developmental switch of neuronal GABAergic responses from excitation to inhibition // Cell. 2001. Vol. 105, N 4. P. 521–532. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(01)00341-5

Gascon E., Klauser P., Kiss J. Z. Potentially toxic effects of anaesthetics on the developing central nervous system // Eur. J. Anaesthesiol. 2007. Vol. 24, N 3. P. 213–224. https://doi.org/10.1017/S0265021506002365

Gasser S. H. The Control of Excitation in the Nervous System // Bull. N. Y. Acad. Med. 1937. Vol. 13, N 6. P. 324–348.

Glycolysis and oxidative phosphorylation in neurons and astrocytes during network activity in hippocampal slices / A. I. Ivanov, A. E. Malkov, T. Waseem, M. Mukhtarov, S. Buldakova, O. Gubkina, M. Zilberter, Y. Zilberter // J. Cerebr. Blood Flow Metabol. 2014. Vol. 34, N 3. P. 397–407. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2013.222

Gulledge A. T., Stuart G. J. Excitatory Actions of GABA in the Cortex // Neuron. 2003. Vol. 37, Is. 2. P. 299–309. https://doi.org/10.1016/s0896-6273(02)01146-7

Hill A. V. Excitation and accommodation in nerve // Proc. Roy. Soc., Ser. B. 1936. Vol. 119, Is. 814. P. 305–355. https://doi.org/10.1098/RSPB.1936.0012

Hill A. V. The intensity-duration relation for nerve excitation // J. Physiol. 1935. Vol. 83. P. 30.

Hodgkin A. L., Huxley A. F. Resting and action potentials in single nerve fibers // J. Physiol. 1945. Vol. 104, Is. 2. P. 176–195. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1945.sp004114

Hubner C., Stein V. Disruption of KCC2 reveals an essential role of K-Cl-cotransport already in early synaptic inhibition // Neuron. 2001. Vol. 30, N 2. P. 515–524. https://doi.org/10.1016/s0896-6273(01)00297-5

Jasper H. H. Functional properties of the thalamic reticular system // Brain Mechanisms and Consciousness / J. F. Delafresnaye (ed.). Blackwell, 1954. P. 374–401.

Kandel E. R., Spencer W. A., Brinley F. J. Electrophysiology of hippocampal neurons // J. Neurophysiol. 1961. Vol. 24, Is. 3. P. 225–242. https://doi.org/10.1152/jn.1961.24.3.225

Kato G. The Microphysiology of Nerve. Tokyo : Maruzen Company, 1934. 139 p.

Katz B. Nerve, Muscle and Synapse. New York : McGraw-Hill, 1966. 193 p.

Konorski J. Conditioned reflexes and neuron organization. Cambridge Univ. Press, 1948. 267 p.

Konorski J. Mechanisms of learning // Sympos. Soc. Experim. Biol. Vol. 4. Cambridge Univ. Press, 1950.

Martina M., Royer S., Pare D. Cell-type-specific GABA responses and chloride homeostasis in the cortex and amygdala // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 86, Is. 6. P. 2887–2895. https://doi.org/10.1152/jn.2001.86.6.2887

Molecular structure and physiological function of chloride channels / T. J. Jentsch, V. Stein, F. Weinreich, A. A. Zdebik // Physiol. Rev. 2002. Vol. 82, N 2. P. 503–568. https://doi.org/10.1152/physrev.00029.2001

Morgan C. T. Physiological Psychology. McGraw-Hill, 1943. 623 p.

Obrietan K., Pol F. N. GABA neurotransmission in the hypothalamus: developmental transition from Ca2+ elevating to depressing // J. Neurosci. 1995. Vol. 15, N 7. P. 5065–5077. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.15-07-05065.1995

Okun M. Lampl I. Balance of Excitation and Inhibition. Scholarpedia. 2009. Vol. 4, N 8. 7467. https://doi.org/10.4249/scholarpedia.7467

Pflüger E. Physiologie des Electrotonus. Berlin, 1859. 502 p.

Phillips C. G. Intracellular records from Betz cells in the cat // Quart. J. Exp. Physiol. 1956a. Vol. 41, Is. 1. P. 58–69. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1956.sp001163

Phillips C. G. Cortical motor threshold and the thresholds and distribution of excited Betz cells in the cat // Quart. J. Exp. Physiol. 1956b. Vol. 41, Is. 1. P. 70–84. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1956.sp001164

Pol A. N., Obrietan K., Chen G. Excitatory actions of GABA after neuronal trauma // J. Neurosci. 1996. Vol. 16, N 13. P. 4283–4292. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-13-04283.1996

Reichling D. B., Kyrozis A., Wang J. Mechanisms of GABA and glycine depolarizationinduced calcium transients in rat dorsal horn neurons // J. Physiol. 1994. Vol. 476, N 3. P. 411–421. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1994.sp020142

Renshaw B. Influence of discharge of motoneurons upon excitation of neighboring motoneurons // J. Neurophysiol. 1941. Vol. 4, N 2, P. 167–183. https://doi.org/10.1152/jn.1941.4.2.167

Renshaw B. Central effects of centripetal impulses in axons of spinal ventral roots // J. Neurophysiol. 1946. Vol. 9, N 6. P. 191–204. https://doi.org/10.1152/jn.1946.9.3.191

Rivera C., Voipio J., Kaila K. Two developmental switches in GABAergic signaling // J. Physiol. 2005. Vol. 562, N 1. P. 27–36. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2004.077495

Sherrington Ch. S. The Integrative Action of the Nervous System. Scribner and Sons. New York, 1906. https://doi.org/10.2307/2010953

Synaptic control of motoneuronal excitability / J. C. Rekling, G. D. Funk, D. A. Bayliss, X. W. Dong, J. L. Feldman // Physiol. Rev. 2000. Vol. 80, N 2. P. 767–852. https://doi.org/10.1152/physrev.2000.80.2.767

Staley K. J., Soldo B. L., Proctor W. R. Ionic mechanisms of neuronal excitation by inhibitory GABAA receptors // Science. 1995. Vol. 269, N 5226. P. 977–981. https://doi.org/10.1126/science.7638623

Two different responses of hippocampal pyramidal cells to application of GABA / P. Andersen, R. Dingledine, L. Gjerstad, I. A. Langmoen, A. M. Laursen // J. Physiol. 1980. Vol. 305, Is. 1. P. 279–296. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1980.sp013363

Wang J. Developmental loss of GABA- and glycine-induced depolarization and Ca2+ transients in embryonic rat dorsal horn neurons in culture // Eur. J. Neurosci. 1994. Vol. 6, N 8. P. 1275–1280. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.1994.tb00317.x

Werigo B. Die sekundären Erregbarkeitsänderungen an der Kathodes des polarisierten Nerven // Pflüg. Arch. 1883. Vol. 31, P. 417–478.

Zilberter Y., Zilberter T., Bregestovski P. Neuronal activity in vitro and the in vivo reality: the role of energy homeostasis // Trends Pharmacol. Sci. 2010. Vol. 31, N 9. P. 394–401. https://doi.org/10.1016/j.tips.2010.06.005


Полная версия (русская)