Одним из проявлений долговременной памяти является долговременная сенситизация (ДС). Сенситизация - это форма неассоциативного обучения, при которой у животного происходит значительное усиление величины вызванной реакции на ранее нейтральный стимул, следующей вслед за нанесением сильной (повреждающей) стимуляции [1,2]. Если отдельный сильный стимул вызывает кратковременную сенситизацию, длящуюся минуты, то повторение такой стимуляции вызывает ДС, длящуюся дни и недели [3]. Было показано, что выработанная ДС сохраняется от 2-х недель до 1 месяца [1]. Долговременный характер феномена доказывается также тем, что ДС не вырабатывается при использовании блокаторов биосинтеза белка и блокаторов транскрипции. Эти результаты демонстрируют, что ДС, несмотря на неассоциативный характер ее выработки, нуждается в белковом синтезе, т.е. она является формой долговременной памяти. Было найдено, что когда аплизия получает опасный (сильный) стимул, например, электрошок хвоста, то сети серотонинергических нейронов животного выделяют эндогенный серотонин [4]. Этот выделенный серотонин (5-HT) вызывает целый ряд клеточных изменений, которые ведут к повышению оборонительного рефлекса. Доказательством необходимости 5-HT для формирования ДС послужили эксперименты с применением нейротоксина, истощающего серотонин.

Кроме хорошо известной роли 5-HT как медиатора в синаптической передаче было показано, что он может выполнять интегративные функции при выделении его во внеклеточную среду [5]. Эти результаты послужили основой для применения аппликации 5-HT в омывающий раствор в качестве подкрепляющего стимула для создания клеточных аналогов обучения. Известно, что аппликация 5-HT вызывает эффекты, сходные с облегчением дегабитуирующих и сенситизирующих стимулов на нервную сеть, лежащую в основе оборонительного ответа. Посредством аппликаций 5-HT в омывающий центральную нервную систему раствор также удается воспроизвести электрофизиологические корреляты пластичности [6]. Ранее нами было найдено, что аппликации 5-HT и 5-гидрокситриптофана (5-HTP) в раствор, омывающий препарат, вызывали уменьшение мембранного потенциала премоторных интернейронов как интактных, так и обученных улиток [7]. В то же время у обученных улиток, в отличие от интактных, аппликации 5-HT и 5-HTP вызывали повышение порогового потенциалов премоторных интернейронов LPa3 и RPa3. В данной работе мы исследовали изменения возбудимости премоторных интернейронов в ответ на аппликацию 5-HT и 5-HTP в препаратах интактных улиток и улиток после ДС.

Эксперименты были проведены на изолированном препарате нервной системы моллюска Helix lucorum. Для выработки ДС оборонительного рефлекса животным предъявляли электрические стимулы в область головы 4 раза в день в течение 4-х дней с интервалом в 1,5-2 часа. Регистрация электрических характеристик производилась на премоторных интернейронах оборонительного рефлекса LPa3 и RPa3, для вызова потенциала действия через регистрирующий электрод подавали прямоугольный импульс тока длительностью в одну секунду. Анализировались величины мембранного потенциала (Vm) и порога генерации потенциала действия (Vt) в ответ на аппликацию в раствор 5-HT и 5-HTP в препаратах интактных улиток и улиток после ДС. Было найдено, что при аппликации 5-HT и 5-HTP мембранный потенциал достоверно снижался в группах как интактных, так и сенситизированных улиток (на 4 мВ). Порог генерации потенциала действия, наоборот, недостоверно повышался. Полученные результаты свидетельствуют об изменениях свойств разных 5-HT рецепторов при формировании ДС.

Работа поддержана Программой стратегического академического лидерства Казанского федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030).



1. Береговой Н.А. и др., Изменение поведения при выработке долговременной сенситизации оборонительного рефлекса у виноградной улитки // Журн. высш. нервн. деят. 1990. Т. 40. № 3. С. 594-596.

2. Herdegen S. et al., Immediate and persistent transcriptional correlates of long-term sensitization training at different CNS loci in Aplysia californica. PLoS ONE. 2014. V.9. No 12. e114481.

3. Philips G.T. et al., (2011). The tail-elicited tail withdrawal reflex of Aplysia is mediated centrally at tail sensory-motor synapses and exhibits sensitization across multiple temporal domains. Learn. Mem. 18(4), 272–282.

4. Levenson J. et al., Levels of serotonin in the hemolymph of Aplysia are modulated by light/dark cycles and sensitization training // J. Neurosci. - 1999. - V. 19, № 18. - P. 8094-8103.

5. Marinesco S, Carew TJ. Serotonin release evoked by tail nerve stimulation in the CNS of Aplysia: characterization and relationship to heterosynaptic plasticity. J. Neurosci. 2002;22(6):2299-2312.

6. Lin, A.H. et al., (2010). Serotonin stimulation of cAMP-dependent plasticity in Aplysia sensory neurons is mediated by calmodulin-sensitive adenylyl cyclase. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 107, 15607–15612.

7. Bogodvid T.K. et al., Responses of premotor interneurons to serotonin application in naïve and learned snails are different // Front. Cell. Neurosci. 2017. V. 11. Article 403.

One of the manifestations of long-term memory is long-term sensitization (LTS). Sensitization is a form of non-associative learning in which the animal experiences a significant increase in the magnitude of the evoked response to a previously neutral stimulus following the application of a strong (damaging) stimulation [1,2]. If a single strong stimulus causes short-term sensitization lasting minutes, then the repetition of such stimulation causes LTS lasting days and weeks [3]. It has been shown that the developed LTS persists from 2 weeks to 1 month [1]. The long-term nature of the phenomenon is also proved by the fact that LTS is not produced when blockers of protein biosynthesis and transcription blockers are used. These results demonstrate that LTS, despite the non-associative nature of its production, needs protein synthesis; it is a form of long-term memory. It was found that when Aplysia receives a dangerous (strong) stimulus, for example, a tail electric shock, the network of serotonergic neurons of the animal releases endogenous serotonin [4]. This released serotonin (5-HT) induces a series of cellular changes that lead to an increase in the defensive reflex. Evidence of the need for 5-HT for the formation of LTS came from experiments using a neurotoxin that depletes serotonin.

In addition to the well-known role of 5-HT as a mediator in synaptic transmission, it was shown that it can perform integrative functions when released into the extracellular environment [5]. These results provided the basis for the application of 5-HT bathing solution as a reinforcer to create cellular analogues of learning. It is known that the application of 5-HT causes effects similar to the facilitation of dehabituating and sensitizing stimuli on the neural network underlying the defensive response. By means of applications of 5-HT in the solution bathing the central nervous system, it is also possible to reproduce the electrophysiological correlates of plasticity [6]. Previously, we found that applications of 5-HT and 5-hydroxytryptophan (5-HTP) into a solution washing the preparation of the nervous system caused a decrease in the membrane potential of premotor interneurons in both intact and trained snails [7]. At the same time, in trained snails, in contrast to intact ones, applications of 5-HT and 5-HTP caused an increase in the threshold potentials of LPa3 and RPa3 premotor interneurons. In this work, we studied changes in the excitability of premotor interneurons in response to the application of 5-HT and 5-HTP in preparations of intact snails and snails after LTS.

The experiments were carried out on isolated preparations of the nervous system of the mollusk Helix lucorum. To develop the LTS of the defensive reflex, the animals were presented with electrical stimuli in the head area 4 times a day for 4 days at an interval of 1.5-2 hours. Registration of electrical characteristics was carried out on the premotor interneurons of the defence reflex LPa3 and RPa3; to evoke an action potential, a rectangular current pulse with a duration of one second was applied through the recording electrode. Membrane potential (Vm) and action potential generation threshold (Vt) values were analyzed in response to the application of 5-HT and 5-HTP solutions in preparations of intact snails and snails after LTS. It was found that the application of 5-HT and 5-HTP significantly reduced the membrane potential in the groups of both intact and sensitized snails (by 4 mV). The action potential generation threshold, on the contrary, increased insignificantly. The results obtained indicate changes in the properties of various 5-HT receptors during the formation of LTS.

This work was funded by Kazan Federal University Strategic Academic Leadership Program (PRIORITY-2030).



1. Beregovoi N.A. et al. Changes in behavior during the development of long-term sensitization of the defensive reflex in the terrestrial snail, Zh Vyss Nerv Deiat Im I P Pavlova (Russian), 1990. V. 40. No. 3. P. 594-596.

2. Herdegen S. et al., Immediate and persistent transcriptional correlates of long-term sensitization training at different CNS loci in Aplysia californica. PLoS ONE. 2014. V.9. No 12. e114481.

3. Philips G.T. et al., (2011). The tail-elicited tail withdrawal reflex of Aplysia is mediated centrally at tail sensory-motor synapses and exhibits sensitization across multiple temporal domains. Learn. Mem. 18(4), 272–282.

4. Levenson J. et al., Levels of serotonin in the hemolymph of Aplysia are modulated by light/dark cycles and sensitization training // J. Neurosci. - 1999. - V. 19, № 18. - P. 8094-8103.

5. Marinesco S, Carew TJ. Serotonin release evoked by tail nerve stimulation in the CNS of Aplysia: characterization and relationship to heterosynaptic plasticity. J. Neurosci. 2002;22(6):2299-2312.

6. Lin, A.H. et al., (2010). Serotonin stimulation of cAMP-dependent plasticity in Aplysia sensory neurons is mediated by calmodulin-sensitive adenylyl cyclase. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 107, 15607–15612.

7. Bogodvid T.K. et al., Responses of premotor interneurons to serotonin application in naïve and learned snails are different // Front. Cell. Neurosci. 2017. V. 11. Article 403.