В основе природы обучения и памяти лежат клеточные механизмы синаптический и несинаптической пластичности [1]. Известно, что в процессе обучения идет как увеличение отдельных синаптических связей [2], так и изменения эндогенных свойств нейрона и его мембраны [3]. Механизмы пластичности, связанные с изменением состояния (возбудимости) нейронов, участвующих в конвергенции сенсорной информации и передающих свои сигналы далее по сети, также являются одной из актуальных проблем современной нейробиологии [4,5,6]. Целью данной работы было исследование изменений подпороговой фоновой электрической активности интернейронов виноградной улитки после ассоциативного обучения. Регистрация подпороговой фоновой активности молчащего нейрона позволяет составить картину суммарной электрической активности входящих синапсов. Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи: разработать методику, позволяющую качественно и количественно оценивать фоновую электрическую активность при внутриклеточном отведении от нервной клетки и провести анализ ее изменения при формировании условного рефлекса аверзии к определенному виду пищи у виноградной улитки.



Электрофизиологические измерения проводились по усовершенствованной методике регистрации трансмембранного потенциала, позволившей обнаружить возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) с амплитудой от 0,2 мВ. ВПСП определялись визуально по характерной форме изменения мембранного потенциала. Методика регистрации была связана с достижением минимальных шумов при регистрации потенциалов и сглаживанием сигналов. Для описания наблюдаемых изменений фоновой активности нернейронов анализировалась средняя амплитуда и количество ВПСП.



Было найдено, что выработка условного оборонительного рефлекса пищевой аверзии у виноградной улитки приводит к достоверному увеличению количества низкоамплитудных одиночных ВПСП в гигантских интернейронах оборонительного поведения. Данное увеличение количества низкоамплитудных одиночных ВПСП в данном случае может говорить либо об увеличении количества потенциалов действия в соответствующих пресинаптических нейронах, либо об увеличении амплитуды ранее не поддававшихся измерению ВПСП (амплитудой ниже выбранного нами порога в 0.5 мВ). К сожалению, несмотря на то, что гигантские интернейроны оборонительного поведения имеют достаточно широкий сенсорный вход, в литературе имеется очень мало сведений о конкретных пресинаптических сенсорных нейронах [7]. Предпринятый анализ подпороговой фоновой активности молчащих интернейронов оборонительного поведения виноградной улитки позволил найти изменения в синаптическом входе, связанные с выработкой условного оборонительного рефлекса пищевой аверзии.



Работа поддержана Программой стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (Приоритет – 2030).



1.A. Losonczy, Nature 27, (452), 436 (2008)

2.T.V. Bliss, Journal Physiology 2, (232), 331 (1973)

3.J. Lisman et al., Nat Neurosci. 21 (3) 309–314 (2018)

4.П.М. Балабан, Т.А. Коршунова, Успехи физиол. Наук 42,(4), 3(2011)

5.Х.Л. Гайнутдинов, В.В. Андрианов, Т.Х. Гайнутдинова, Успехи физиол. Наук 42, (1), 33 (2011)

6.V.V. Andrianov, T. Kh, Bogodvid, I.B. Deryabina et al., Front. Behav. Neurosci. 9,(279), 1 (2015)

7.Т.A. Палихова, И.В. Маракуева, Г.Г. Аракелов, Журн. высш. нервн. деят. 42, (6), 1170 (1992)

The nature of learning and memory is based on the cellular mechanisms of synaptic and non-synaptic plasticity[1]. It is well established that both enhancements of individual synaptic connections [2] and changes in the endogenous properties of the neuron and its membrane [3] are what underpins the learning process. One of the most relevant issues of modern neurobiology is the plasticity mechanisms associated with changes in the state (excitability) of neurons involved in the convergence of sensory information and transmitting their signals further along the network [4,5,6]. This work aimed to study changes in the subthreshold background electrical activity of snail command neurons after associative learning. Recording the subthreshold background activity of silent neuronsallows us to infer the total electrical activity of incoming synapses. To that end, a method has to be developed that allows the qualitative and quantitative assessment of the background electrical activity during intracellular recording of a nerve cell and analysis of its changes during the formation of a conditioned reflex of aversion to a certain type of food in the snail.



Electrophysiological measurements were carried out using an improved technique for recording the transmembrane potential, which allows the detection ofexcitatory postsynaptic potentials (EPSPs) with an amplitude of 0.2 mV. EPSPs were determined visually by the characteristic shape of the change in the membrane potential. The recording technique was associated with achieving minimal noise when registering potentials and smoothing signals. To describe the observed changes in the background activity of neurons, the average amplitude and the number of EPSP were analyzed.



It was found that the development of a conditioned defensive reflex of food aversion in the terrestrial̆ snails is associated with a significant increase in the number of low-amplitude single EPSPs in the giant interneurons of defensive behavior. In this case, an increase in the number of low-amplitude single EPSPs may indicate either an increase in the number of action potentials in the corresponding presynaptic neurons or an increase in the amplitude of previously unmeasurable EPSPs (the amplitude is below the threshold of 0.5 mV chosen by us). Unfortunately, despite the fact that giant interneurons of defensive behavior have rather wide ̆ sensory inputs, there is very little information in the literature about specific presynaptic sensory neurons [7]. Our analysis of the subthreshold ̆ background ̆ activity of silent interneurons of the defensive behavior of the terrestrial snail made it possible to find changes in the synaptic input associated with the development of a conditioned defensive reflex of food aversion.



The work is supported by the Strategic Academic Leadership Program of Kazan (Volga Region) Federal University (Priority – 2030).



1.A. Losonczy, Nature 27, ( 452 ), 436 (2008)

2.TV Bliss, Journal of Physiology 2, (232), 331 (1973)

3.J. Lisman et al., Nat Neurosci. 21 (3) 309–314 (2018)

4.P.M. Balaban, T.A. Korshunova, Uspechi Physiologicheskih nauk (Russian), 2011, 42 (4), 3

5.Kh. L. Gainutdinov, V.V. Andrianov, T.Kh. Gainutdinova, Uspechi Physiologicheskih nauk (Russian), 2011, 42, (1), 33

6.V. V. Andrianov,T.Kh, Bogodvid, I.b. Deryabinaetal ., Front . Behav .Neurosci. 9, (279), 1 (2015)

7.T.A. Palikhova, I.V.Marakueva, G.G. Arakelov, Zhurnal vyshei nervnoi deyatelnosti (Russian), 1992 , 42 (6), 1170