CC BY
163
13. Либерман Е.А., Мохова Е.Н., Скулачев В.П., Топалы В.П. //Действие РОФ на БЛМ//. Ж. Биофизика, XIII, 1968. - C. 188. *
14. Глаголева КМ., Либерман КА., Хашаев З.Х. //Влияние РОФ на выход ацетилхолина из нервных окончаний. Ж. Биофизика, XV, в. 1, 1970. - C. 76.
15. Скулачев В.П.// Аккумуляция энергии в клетке//. - М.: Наука, 1969.
16. Балмасоеа К.П., Никитина Т.П., Лавров О.В. //Чувстветельность лимфоидных субпопуляций к биогенным аминам при патологий, вызванной диоксинами//. Сб. трудов «Современные проблемы аллергологии». 2-й Национальный конгресс РААКИ, 22-24 сентября 1998. - М., 1998. - 222 с.
17. Dolwick K.M., Schmidt J.V., e.c.t. //Cloning and expression of human Ah receptor cDNA//. Mol. Pharmacol. V. 44, P. 911, 1993.
AX. Базян
КОДИРОВАНИЕ ЭМОЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ МОЗГОМ ЖИВОТНЫХ: МОЛЕКУЛЯРНО-ХИМИЧЕСКИЙ КОД
До настоящего времени считалось, что головной мозг кодирует информацию двумя способами: это синаптический частотный код и код по модальности. Интенсивность любого периферического стимула: зрительного, слухового и т. д. кодируется частотой синаптической передачи и передается по специфическим анатомическим путям и структурам, которые и являются кодом по модальности. Синаптическая связь строго специфична. Терминали миелинизированы. Скорость проведения импульса - 50 м/сек. Обязательным условием является наличие пост-синаптических ионотропных рецепторов - Na+ или Cl- каналы, генерирующие ВПСП (возбуждающий постсинаптический потенциал) или ТПСП (тормозной постсинаптический потенциал). ВПСП или ТПСП характеризуются: синаптической задержкой - максимум 0,5 мс; максимальная амплитуда ПСП наступает на 2-3 мс; общая длительность ПСП - 10 мс [Куффлер, Николс, 1996]. В головном мозге млекопитающих эти требования удовлетворяются в основном только двумя системы: глютаматергическая система, генерирующая ВПСП и ГАМКергическая система, генерирующая ТПСП. Постсинаптический ионотропный холинорецептор, ни-KOTHHOBbrn-Na+ канал, обнаружен только на вставочных и промежуточных нейронах: locus coeruleus, habenula (одно из ядер таламуса), стриатум, супраоптическое . -
ма [Базян, 2001].
Все остальные системы мозга (моноамины, мускариновая холинергическая система ретикулярной формации и коры, нейропептиды и нейрогормоны) являют-
[ , 1987].
компактно локализованы в определенных структурах, а терминали иннервируют многочисленные структуры мозга. Терминали диффузных систем немиелинизиро-ваны, обладают варикозными расширениями, наполненными пузырьками. Нейромодуляторы выделяются (в ответ на деполяризацию) по всей длине аксонов. Скорость проведения импульса 0,5 м/сек. Рецепторы этих систем метаботропные: через процессы фосфорилирования модулируют потенциал-зависимые ионные кана, -ронов. Латентный период медленных потенциалов (МП) - более 250 мс. Максимальная амплитуда МП достигается на 3-4 с. Общая длительность МП более 10 . ,
1000 . -
модуляторы относится скорее не к диффузии веществ в межклеточном пространстве на большие расстояния, а к диффузному распределению терминалей в структу-. -вуют с большой популяцией нейронов.
Вывод. Фактически, любой периферический или сенсорный стимул (слуховой, зрительный, тактильный, вкусовой, обонятельный) кодируется и передается в иерархических сетях головного мозга млекопитающих, только с помощью глута-. -сорной информации в локальных сетях. Диффузные нейромодуляторы и их мета-ботропные рецепторы являются системами управления синаптической пластичностью и соответственно нейронными сетями.
Эмоциональные и мотивационные состояния формируются, т.е. кодируются (химический индуцирующий код) модуляторными системами мозга. Хорошо из,
положительное состояние является дофаминергическая система мозга. К такому выводу пришли на основании многочисленных опытов по самостимуляции [Шабанов, Лебедев, 1994; Olds, 1995], по самовведению и контролированию введения кокаина (наркотик, активаторы дофаминовой системы) [Wilson et al., 1994; Crawford et al., 1995], героина и морфина (наркотики, активаторы опиоидной системы) [Kiyatkin, Belyi, 1991; Higgins et al., 1994] и т.д. Активация серотонинергиче-ской системы вызывает, т.е. кодирует эмоционально отрицательные состояния [Shepherd et al., 1994; Kennett, et al., 1995]. Здесь необходимо отметить, что наиболее однозначные результаты по формированию эмоциональных состояний этими ,
. , -фамина или серотонина. При использовании специфических агонистов и антагонистов рецепторов подчас получаются противоречивые результаты. Это имеет конкретное объяснение.
Определения. Что же мы понимаем под термином эмоциональные или мотивационные состояния. Под мотивационным состоянием мы понимаем физиоло-, , -ментаторы или наблюдатели на основании наблюдаемого поведения приходят к заключению о том, что у животного или другого человека определенное мотивационное состояние. Например, если животное ест, то у него пищевое мотивационное состояние, если пьет - питьевое, и т. д. Под эмоциональным состоянием мы понимаем физиологическое состояние, которое управляет поведением таким образом, что экспериментаторы или наблюдатели на основании наблюдаемого поведения приходят к заключению о том, что животное или человек продлевает свое состоя-( ) - , -ет/избавляется от своего состояния (или его раздражителя) - эмоционально отрицательное состояние, т.е. мы, можем судить о состоянии другой особи только по поведению. В данном случае соответствующие сопутствующие вегетативные показатели мы также рассматриваем как поведение. Состояние превращается в мотивацию или эмоцию, когда мы его ощущаем или осознаем, т.е. эмоции и мотивации отличаются от состояний тем, что это субъективные ощущения. Эмоции и мотивации другого человека мы воспринимаем по аналогии с собственной, наблюдая за поведением. В некоторых случаях мы делаем заключение и относительно животных, но при этом мы не знаем, что животные ощущают.
Системы, формирующие эмоциональные или мотивационные состояния являются модуляторными системами, которые управляют пространственно временной топологией нейронной сети и осуществляют целенаправленное эмоциональное или мотивированное поведение. Например, в нашей лаборатории, при выработке реакции эмоционального резонанса, удалось трансформировать эмоционально отрицательное поведение крыс «эгоистов» в относительно эмоционально положительное поведение крыс «адьтруистов» однократной внутрибрюшинной инъекцией низкой дозы 25 мг/кг дисульфирама (ингибитор дофамин-р-гидроксилазы, фермента синтезирующего норадреналин из дофамина) [Кругликов и др., 1995; Гецова и др., 2003]. Низкая доза дисульфирама вызывает увеличение содержания дофамина в структурах мозга без изменения содержания норадреналина [Кругликов и др., 1995]. После однократной инъекции дисульфирама трансформированное поведе, 1 повторного введения дисульфирама. Инъекция предшественника синтеза серотонина 5-гидрокситриптофана увеличивает содержание серотонина в мозге и трансформирует относительно эмоционально положительное поведение крыс «адьтруи-стов» в эмоционально отрицательное поведение крыс «эгоистов» и консолидирует (сохраняет) его [Кругликов и др., 1995]. Активация опиоидной системы даларги-ном действует неспецифичеси, усугубляя как эмоционально положительное пове-« »,
«эго истов» [Базян и др., 2000]. Неспецифическая реакция опиоидной системы оп-, - , -акции эмоционального резонанса [Гецова и др., 2003]. Но, тем не менее, даларгин усиливает относительно положительную реакцию крыс «адьтруистов» через усиление содержания дофамина и уменьшение активности серотонина в структурах мозга. Усиление отрицательной реакции крыс «эгоистов» индуцируется даларги-ном через увеличение содержания серотонина и уменьшение содержания дофамина в структурах мозга [Базян и др., 2000]. Эти результаты наряду с большим количеством литературных данных, позволяют предположить, что дофаминергическая система кодирует (химический индуцирующий код) эмоционально положительные ,
.
топологию сети и осуществляют специфическое эмоциональное поведение. Точно
,
,
сети для каждого образа. Но абсолютно непонятно - каким образо м человек воспринимает или трансформирует эмоциональный, зрительный или слуховой код в образы, т.е. каким образом человек воспринимает эмоции, видит или слышит.
Эмоциональные состояния представляют собой широко интегрированные состояния, вовлекающие несколько других нейромодуляторных систем. Например, эмоционально положительные состояния. Дофаминергическая система взаимодействует с опиоидной системой, повышает порог болевой чувствительности, и понижает мотивацию избегания и избавления [Гецова и др., 2003]. Активация дофами-нергической системы вызывает анальгетический эффект, сопровождающийся активацией опиоидной системы. Эмоционально положительные состояния могут усиливать пищевую или питьевую мотивацию [Базян, 2001]. Например, апоморфин , , -ведение в виде обнюхивания, грызения, лизания, кусания. Кокаин, блокатор захвата дофамина (активация системы), в дозе 40 мг/кг вызывает стереотипные реакции
обнюхивания, лизания и грызения. Агонисты Б2-рецепторов квинп ирол и бром-криптин усиливают эти реакции. Эти работы так же являются ярким примером , , сетью и индуцируют специфическое мотивированное поведение. Реакция обнюхивания и лизания может проявляться при питьевой мотивации, а обнюхивания, лизания, грызения и кусания - пищевой мотивации.
Пищевая мотивация контролируется инсулиновой модуляторной системой мозга, нейроны которой локализованы в центре насыщения в гипоталамусе. Рецеп-,
(рецепторы давления) локализованы на вазопресиновых нейронах гипоталамуса. Вазопрессин, кроме модуляторной функции в мозге, является уретическим гормоном, который контролирует водный баланс в организме. Известно, что опиоидная система одна из систем контролирующая порог болевой чувствительности. Можно полагать, что эта система участвует в кодировании мотивации избавления и избегания; инсулиновая система - в кодировании пищевой мотивации; вазопрессиновая
- .
Рецепторы модуляторных систем не генерируют ВПСП или ТПСП как ио-,
внутриклеточных метаболических реакций. Внутриклеточные метаболические ре, , -.
класса функционально активных белков нейрона; ионных каналов, рецепторов, ферментов синтеза и деградации медиаторов и модуляторов, транспортеров, насосов и т.д. [Базян, 19976]. Далее процессы фосфорилирования и дефосфорилирова-ния модифицируют экспрессию генов и консолидируют в долговременной памяти модификации функционально активных белков нейронов вызванных модулятор. , -дукционный сигнал , который включает в себя 2 этапа: первый этап - модификация функционально активных белков; второй этап - их консолидация с помощью модификации экспрессии генов клеток. Этот двухэтапный процесс можно назвать молекулярно-химическим кодом, контролируемым геномом клеток^. До сих пор считалось, что нейромодуляторы не кодируют информацию, а только модифицируют частотный код, усиливая или уменьшая ее. Экспериментальные данные по, -лярно-химического кода, который формирует эмоциональные и мотивационные состояния. Управление частотным кодом модуляторными системами (или модуля, -) , -скую пространственно временную топологию сети и индуцирует специфическое эмоциональное или мотивированное поведение. Именно генетический (то есть мо-
* Трансдукционным называется сигнал с рецепторов клетки, который модифицирует экспрессию генов.
^ На самом деле молекулярно-химический код, контролируемый геномом, это тот же самый генетический код, который передает по наследству темперамент, склонность к развитию некоторых черт характера и склонность к развитию психопатоло-. , приобретенные в течение жизни знания (в самом широком смысле этого слова) не передаются по наследству.
- ) , -сти. В процессе онтогенеза животных генетический код контролирует формирование и развитие зрительных, слуховых, обонятельных и других модальных структур .
Взаимодействие нейромодуляторных и нейромедиаторных систем, формирование эмоциональных и мотивационных состояний и соответствующей специфической пространственно временной топологии сети является сложным много.
( ), [ , 1997 [ , ]. , -
. -
химический код возникший впервые. Код является общим для всей системы, но строго специфический для однотипных клеток входящих в систему. Но каждая клетка мозга обладает собственным геномом и поэтому молекулярно-химический код консолидируется (сохраняется) каждой клеткой. Если клетка не сохраняет вновь выработанный код, то она выпадет из системы. Получается, что сложная многоуровневая система консолидируется (сохраняется) каждой точкой. При этом молекулярно-химический код, консолидированный каждой клеткой в отдельности, превращается в клеточный аналог сложной высокоорганизованной системы. Это происходит вследствие того, что каждая клетка сама является сложной высокоорганизованной молекулярно-химической системой, т.е. молекулярно-химический , , аналогом эмоциональных и мотивационных состояний мозга. Если бы все клетки мозга были бы однотипные, то получился бы голографический принцип - каждый элемент системы несет полную информацию о всей системе. Но, так как мозг состоит из различных структур, а структуры обладают разными типами клеток, то голографический принцип работает для однотипных клеток.
ГАМК и глютаматергические медиаторные системы мозга тоже обладают рецепторами контролирующими внутриклеточные метаболические реакции. Показано, что КМБЛ глютаматергические рецептор, ионотропный Са2+ канал, вызывает трансдукционный сигнал и участвует в процессах обучения и памяти, а также в формировании эмоциональных состояний. ГАМКа рецептор, ионотропный С1- ка,
трансдукционный сигнал и участвует в процессах обучения и память. Нейроактив-ные стероиды как и бензодиазепины обладают седативным, гипнотическим, анестетическим, антису дорожным, анксиолитическим, антидепрессивным, антипсихо, .
Заключение. Таким образом, можно считать, что головной мозг животных кодирует информацию с помощью частотного кода, кода по модальности и молекулярно-химического кода. Молекулярно-химический код кодирует информацию об эмоциональных и мотивационных состояниях. Суть молекулярно-химического кодирования сводится к тому, что модуляторные рецепторы запускают внутриклеточные процессы фосфорилирования и, управляя синаптическими процессами и порогом возбудимости нейронов, формируют пространственно-временную топологию нейронной сети и, тем самым, индуцируют специфическое для эмоционального или мотивационного состояния поведение. Вторым этапом процессы фосфорилирования включают трансдукционный сигнал, который модифицирует экспрессию генов и сохраняет в долговременной памяти процессы первого этапа, т.е. фак-
-
поведение. Эмоциональное или мотивационное состояние представляет собой сложную высокоорганизованную систему и включает много структур с их нейронами. Для каждого типа нейронов высокоорганизованной системы вырабатывается
- , -ционального состояния. Это происходит вследствие того, что каждый нейрон представляет собой высокоорганизованную модекулярно-химическую систему. Эмоциональное или мотивационное состояние консолидируется каждым нейроном через модификацию экспрессии его генов. Сложная высокоорганизованная система консолидируется в долговременной памяти каждой точкой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Базян Л. С. Модуляторная интеграция как нейрохимическая основа интегративных процессов мозга. I. Пресинаптические механизмы. Нейрохимия. 1997а. 14, - С. 240-247.
2. Базян Л.С. Модуляторная интеграция как нейрохимическая основа интегративных процессов мозга. II. Сомато-дендритные механизмы. Нейрохимия. 19976. 14, - С. 323-343.
3. Базян Л.С., Орлова Н.В., Гецова В.М. Модификация даларгином активности моноами-нергических систем мозга и эмоциональных состояний крыс при выработке реакции эмоционального резонанса. Жури. Высш. Нерв. Деят. 2000. 50, - С. 500-508.
4. Базян Л.С. Взаимодействие медиаторных и модуляторных систем головного мозга и их возможная роль в формировании психофизиологических и психопатологических состояний. Усп. Физиол. Наук. 2001. 32, - С. 3-22.
5. /ег/ова В.М., Орлова НМ., Фоломкина А.А., Базян А.С. Низкая доза дисульфирама и L-ДОФА однонаправлено модифицируют поведение двух линий крыс Wistar и WAG/Rij.
. . . . 2003. 53, - . 674-680.
6. . ., . ., . ., .
мозге влияет на реакцию эмоционального резонанса. Журн. высш. нерв. деят. 1995. 45, - С. 551-557.
7. ., . . - .: . 1979.
8. . ., . .
реакции самостимуляции латерального гипоталамуса у крыс с разрушением медиальной префронтальной коры. Физиол. журн. им. Сеченова. 1994. 80, - С. 19-25.
9. Шеперд Г. Нейробиология, Т. 1 - 2, - М.: Мир, 1987.
10. Crawford C.A., McDougall S.A., Bolanos C.A. The effects of the kappa agonist U-50,488 on cocaine-induced conditioned and unconditioned behaviors and Fos immunoreactivity. Psychopharmacol. Berl. 1995. 120, - pp. 392-399.
11. Higgins G.A., Joharchi N., Wang Y. The CCKA receptor antagonist devazepide does not modify opioid self-administration or drug discrimination: comparison with the dopamine antagonist haloperidol. Brain Res. 1994. 640, - pp. 246-254.
12. Kennett G.A., Bailey F., Piper D.C. Effect of SB 200646A, a 5-HT2C/5-HT2B receptor antagonist, in two conflict models of anxiety. Psychopharmacol. Berl. 1995. 118, - pp. 178-182.
13. Kiyatkin E.A., Belyi V.P. Reinforcing properties of morphine chronically used in aversive life conditions: place-preference paradigm, long-term changes in behavioral reactivity. Int. J. Neurosci. 1991. 57, - pp. 193-203.
14. Shepherd J.K., Grewal S.S., Fletcher A. Behavioural and pharmacological characterisation of the elevated "zero-maze" as an animal model of anxiety. Psychopharmacol. Berl. 1994. 116, -pp. 56-64.
15. Olds M.E. Dopamine agonists prevent or counteract the suppression of brain stimulation reward by fenfluramine. Pharmacol. Biochem. Behav. 1995. 50, - pp. 41-48.
16. Wilson J.M., Nobrega J.N., Corrigall W.A. Amygdala dopamine levels are markedly elevated after self- but not passive-administration of cocaine. Brain Res. 1994. 668, - pp. 39-45.
