Снижение амплитуды медленных колебаний в коре головного мозга и генерация тета-ритма в двусторонне связанных структурах лимбической системы отражают общий процесс. При обсуждении растормаживающего действия подкрепления следует специально остановиться на таком явлении как тета-ритм гиппокампа. Этот ритм в состоянии активного бодрствования возникает в структурах лимбической системы не только у животных, но и у людей (Брейже, 1969). Ряд исследователей предполагает, что этот ритм реализуется, как и все остальные ритмы ЭЭГ, вследствие чередования относительного усиления де- и гиперполяризационных процессов, при участии возвратного торможения (см. Экклс,1966). Однако уже в 1964 г. японские авторы (Fujita & Sato, 1964) специальным приемом повышения уровня Cl в регистрируемой клетке показали, что в генерации тета-ритма при активном состоянии мозга ТПСП не участвуют. Ритм создается ритмическими посылками групп потенциалов действия в гиппокамп из прозрачной перегородки (Petshe, Stump, Gogolak, 1962) и представляет собой колебания уровня деполяризации гиппокампальных клеток. Эти данные позволяют представить, что обе формы активации ЭЭГ: и снижение амплитуды медленных колебаний, и генерация тета-ритма в двусторонне связанных структурах лимбической системы отражают общий процесс относительного ослабления тормозных гиперполяризационных влияний при действии нового или биологически значимого изменения внешней или внутренней среды.
Снижение энтропии в распределении импульсации нейронов во времени – качественное отличие активного состояния структур головного мозга. И тоническое учащение потенциалов действия, и групповые разряды в ритме тета проявляют общее свойство – повышение упорядоченности в распределении импульсации во времени, снижение их энтропии (таблица 3). Очевидно, именно эта форма активности – длительные упорядоченные потоки импульсации, тонические и групповые, в двусторонне взаимосвязанных структурах головного мозга, играет решающую роль в процессе фиксации новой информации, а в дальнейшем в ее воспроизведении и в реализации активных форм поведения.
Таблица 3.
Изменение значений энтропии гистограмм межимпульсных интервалов
Системное обеспечение растормаживания поведения. Одновременная регистрация ЭЭГ и активности отдельных нейронов при выработке оборонительных условных рефлексов отчетливо выявила, что кроме общего повышения уровня активации и тонического торможения, подкрепляющий болевой стимул вызывает и другой процесс – растормаживание в работе нейронов, который проявляется в ослаблении тормозных пауз и послетормозной активации. При этом, согласно данным общей нейрофизиологии, растормаживание на уровне поведения может быть обусловлено различными процессами на уровне системной организации нейронов. Растормаживание активности нейронов – это может быть и действительно простое превышение активирующих влияний над тормозящими.
Это может быть и процесс «торможения торможения», т. е. результат торможения тормозных интернейронов со стороны других таких же клеток (Purpura, McMurtry &. Maekawa, 1966; Tóth, Freund & Miles, 1997 и др.). Так по данным (Tóth, Freund & Miles, 1997) активация септальных афферентов инициирует ТПСП в тормозных клетках гиппокампа, но не в пирамидных клетках. По мнению авторов, эти результаты предполагают, что ГАМКергические септо-гиппокампальные афференты тормозят гиппокампальные тормозные клетки и таким образом растормаживают пирамидные клетки. Большая часть нервных клеток таких структур, как мозжечок и базальные ядра, формирующих программы движений, имеют тормозные выходы.
Если на этих тормозных нейронах оканчиваются тормозящие клетки, либо их терминали оканчиваются на тормозящих нейронах, то результатом активации этих клеток будет растормаживание последующих клеток – мишеней (Экклс, 1966, 1971; Maurice, Deniau, Glowinski, et al., 1998 и др.).
Растормаживание как третий основной нервный процесс, наряду с возбуждением и торможением. Процесс растормаживания в ЦНС может происходить и более сложно, с одной стороны, и более экономично, с другой. Исследование действия наркотиков на молекулярном уровне обнаружило процесс, который, вероятно, играет основную роль в реализации растормаживания. Этот процесс наиболее изучен для эндоканнабиноидов. Показано, что повышение уровня кальция в нейроне вследствие его активации приводит к синтезу эндоканнабиноидов на поверхности мембраны этого нейрона. Эндоканнабиноиды, в свою очередь, активируют рецепторы каннабиноидов, сосредоточенные в большинстве своем на термина-лях тормозных интернейронов, что приводит к угнетению выброса тормозного медиатора – ГАМК, т. е. к пресинаптическому торможению тормозного интернейрона и, следовательно, к растормаживанию постсинаптического нейрона. Это явление получило название депрессии торможения, вызванной деполяризацией («depolarization induced suppression of inhibition» – DSI) (Scabo, Dorner, Pereundtner et al., 1998; Kreitzer, Regehr, 2001; Wilson, Nicoll, 2001; Chavaleyre, Castillo, 2003; Diana, Levenes, Mackie et al., 2002; Edwards, Kim, Alger, 2006 и др.).
Обнаружено, что у мышей с поврежденным геном рецептора каннабиноидов CB1 улучшается выработка привыкания (угасательного торможения) к новому стимулу (Degroot, Salhoff, Davis et al., 2005). Авторы предполагают, что это происходит вследствие усиления холинергической передачи. Но более вероятной причиной, возможно, является ослабление способности нервной системы таких мышей к реализации растормаживания. Таким образом, растормаживание может происходить при участии пресинаптических процессов. Но реализуется оно не вследствие аксо-аксональных взаимодействий, а вследствие влияний постсинапса на пресинапс. Обнаружено, что опиаты также тормозят ГАМК-ергический вход к дофаминовым нейронам среднего мозга, приводя, таким образом, к эффекту их растормаживания (Johnson, North, 1992). Необходимо иметь в виду, что действие со стороны эндоканнабиноидов и опиатов имеет место не только в отношении ГАМК-ергических терминалей, но, в некоторых структурах мозга, и в отношении терминалей глутаматергических нейронов, например, в случае мозжечка (Kreitzer, Regher, 2001), прилежащего ядра (Robbe, Alonso, Duchamp et al. 2001) и гиппокампа (Hajos, Ledent, Freund, 2001). В этих условиях происходит депрессия возбуждения, вызванная деполяризацией (depolarization-induced suppression of extitation – DSE).
Своеобразное взаимодействие пре- и постсинаптического нейронов в виде торможения высвобождения нейромедиаторов из пресинаптических терминалей со стороны постсинаптического нейрона наблюдается не только в случае эндоканнабиноидов и не только в отношении высвобождения ГАМК. Так было установлено, что активация мускариновых рецепторов агонистом ацетилхолина карбахолом ослабляет амплитуду тормозных постсинаптических потенциалов (Scabo, Dorner, Pereundtner et al., 1998). Для клеток латеральной миндалины, прилежащего ядра и полосатого тела in vitro также показано, что подведение ацетилхолина, активируя рецепторы M1, тормозит высвобождение ГАМК из терминалей тормозных интернейронов (Sugita, Ushimura, Jiang, 1991). Подобным образом активация рецепторов глутамата (каинатные рецепторы в гиппокампе) может опосредовать пресинаптическое торможение высвобождения ГАМК в терминалях соответствующих тормозных интернейронов (Сlarke, Ballyk, Hoo et al., 1997).
Возможно, подобные процессы определяли и в наших опытах с введением физостигмина и ослабление тормозных пауз в реакциях нейронов коры и растормаживание движений на тормозные вспышки света.
Наличие в ЦНС процесса ослабления выброса ГАМК из терминалей тормозных интернейронов со стороны эндоканнабиноидов и других нейромедиаторов и нейромодуляторов постсинаптических нейронов говорит о многообразии причин растормаживания на молекулярном уровне. Следует учитывать также неоднозначность обратного действия постсинаптического нейрона на пресинаптический в разных структурах головного мозга. Так, например, для терминалей стрионигральных нейронов показано, что активация каннабиноидных рецепторов сопровождается здесь редукцией обратного захвата ГАМК, что способствует уже не ослаблению, а продлению ее действия (Romero, De Miguel, Ramos et al., 1998).
Показано, что для эффекта депрессии выброса медиатора не обязательна деполяризация пресинапса (стимул, который обычно используется в культуре ткани для индукции DSE или DSI). Достаточно генерации потенциала действия в постсинаптическом нейроне (Ohno-Shosaku, Maejima, Kano, 2001).
Рецепторы ацетилхолина, опиатов и каннабиноидов выявлены во всех структурах мозга. А на протяжении многих лет разного рода исследования показали, что активация ЭЭГ, на фоне которой происходит растормаживание поведения и импульсной активности нейронов, регистрируется тоже практически во всех структурах мозга. Таким универсальным образом очень экономично решает природа сложнейшую задачу устранения торможения при необходимости быстрого распространения возбуждения в ЦНС для организации и фиксации новых функциональных систем нейронов.
Наличие в ЦНС процесса ослабления выброса ГАМК из терминалей тормозных интернейронов со стороны эндоканнабиноидов и других нейромедиаторов и нейромодуляторов постсинаптических нейронов говорит о том, что растормаживание является специфическим процессом, отличным по своему обеспечению от процессов возбуждения и торможения. Вероятно, его можно считать третьим основным нервным процессом, наряду с возбуждением и торможением.
Функциональное значение тонических и групповых потоков импульсации в работе ЦНС. Функциональная роль колебаний потенциала и соответствующих им упорядоченных потоков импульсации, тонических и групповых, при обучении и при реализации активных форм поведения, простого и сложного, детально рассматривалось нами в ряде публикаций (см обзорные работы: Шульгина, 1976 б,1978; Shul’gina, 2013).
Переход нейронов коры на фоне активации ЭЭГ при обучении в ответ на биологически значимый стимул – УС и подкрепление от нерегулярных групповых или хаотических разрядов к повышению упорядоченности, в первый момент, очевидно, несет существенную информацию об изменении условий организации работы мозга. В дальнейшем, согласно теории информации (Шеннон,1963), длительная тоническая и групповая импульсация новой информации не несет, но, вероятно, выполняет две функции: 1) под