VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Медицинская биофизика. Нейробиофизика

Мембранные характеристики премоторных интернейронов оборонительного поведения виноградной улитки после формирования тревожно-подобного состояния

А.И. Чумарина1,2*, А.И. Арсланов1,2, Д.И. Силантьева1,2

1.ИФМиБ;
2.Казанский Федеральный Университет;

* chumarinaadilya(at)yandex.ru

Тревожность представляет собой состояние организма, которое в зависимости от ситуации может быть естественной защитной реакцией организма или серьезной патологией. Тревожность часто рассматривается как преувеличенная реакция организма на внешнюю угрозу, протекающая в отсутствие угрожающего жизни стимула. Состояние тревожности высших позвоночных имеет глубокие корни в их эволюционном прошлом и может проявляться у беспозвоночных животных. Так у моллюсков тревожно-подобное состояние сопровождается непредсказуемым изменением оборонительной и двигательной активности. Было определено, что при формировании долговременной сенситизации, являющейся формой поведения наиболее близкой к такому состоянию как страх, наблюдается повышение возбудимости основных элементов нейронной сети - сенсорных либо командных нейронов, а также увеличение амплитуды ВПСП. (Hochner et al., 1986). В то же время представляется интересным как изменяются характеристики нейронов, включенных в выполнение оборонительной и двигательной реакции у моллюсков находящихся в тревожно-подобном состоянии. В связи с этим, целью данной работы являлось изучение влияния тревожно-подобного состояния на мембранные характеристики премоторных интернейронов оборонительного поведения виноградных улиток.

Эксперименты проводились на земноводном моллюске Helix Pomatia. Для выработки тревожно-подобного состояния моллюску предъявлялись 4 ежедневных электрических стимула в область головы с интервалом 1,5 часа в течении 3 дней. Затем животным давали двухдневный перерыв и далее повторяли сходную серию электрических стимуляций. Тревожно-подобное состояние определяли с помощью поведенческих тестов, измеряли скорость локомоции, время ретракции омматофоров и время закрытого состояния пневмостома. После формирования тревожно-подобного состояния на изолированном препарате нервной системы улиток регистрировалась электрофизиологическая активность нейронов (мембранный потенциал, порог генерации потенциала действия). Животные группы контроля содержались в идентичных условиях, как и животные группы в которой формировали тревожно-подобное состояние. Исследовались следующие параметры мембранных характеристик премоторных интеренейронов: мембранный потенциал (Vm), амплитуда и длительность возбуждающих постсинаптических потенциалов. Контролем служила регистрация электрофизиологических характеристик у улиток, не подвергшихся тревожно-подобному состоянию.

Исследование мембранных харктеристик премоторных интернейронов выявило достоверное (P<0,05) смещение мембранного потенциала в сторону деполяризации при формировании тревожно-подобного состояния: Vm интернейронов животных подвергшихся формированию тревожно-подобного состояния составил -52,95±1,7 мВ (n=9), в то время как Vm интернейронов животных контрольной группы составлял 59,2±2 мВ (n=6).

Анализ фоновой активности премоторных интернейронов улиток находящихся в тревожно-подобном состоянии показал, что суммарная амплитуда ВПСП регистрируемых на данных нейронах 1,01±0,1 мВ недостоверно снижена по сравнению с суммарной амплитудой ВПСП премоторных нейронов животных группы контроля 1,3±0,3 мВ. Частота появления ВПСП в премоторных интернейронах группе животных находящихся в тревожно-подобном состоянии не отличалась от таковой в интернейронах контрольных животных.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что в результате формирования тревожно-подобного состояния мембранный потенциал премоторных интернейронов оборанительного поведения смещается в сторону деполяризации, в то время как параметры ВПСП приходящие на данные интернейроны со стороны сенсорных клеток достоверно не изменяются. Тенденция к снижению амплитуды ВПСП после формирования тревожно-подобного состояния может быть объяснена деполяризацией мембранного потенциала на фоне которой теряется часть ВПСП сигнала. Исследования механизмов деполяризационного смещения мембранного потенциала при формировании тревожно-подобного состояния требует дальнейшего изучения и является целью наших следующих работ.



1.Hochner B., Klein M., Schacher S., Kandel E.R. Additional in the cellular mechanism of

presynaptic facilitation contributes to behavioral dishabituation in Aplysia // Proc. Natl.

Acad. Sci. USA. 1986 V. 83 P. 8794-8798.

Membrane characteristics of premotor interneurons of the defensive reflex after formation of anxiety-like behavior in snail

A.I. Chumarina1,2*, A.I. Arslanov1,2, D.I. Silantyeva1,2

1.Institute of Fundamental Medicine and Biology;
2.Kazan Federal University;

* chumarinaadilya(at)yandex.ru

Anxiety, depending on the situation, can be a natural defensive reaction of the body or a serious pathology. Anxiety is often viewed as an exaggerated reaction of the body to an external threat, occurring in the absence of a life-threatening stimulus. The anxiety in mammalian is deeply rooted in their evolutionary past and can be found in invertebrates. So, in mollusks, an anxiety-like behaviour is expressed as an unpredictable change in defensive and motor activity. It was determined that during the formation of long-term sensitization, which is close reaction such as fear, there is an increase in the excitability of the main elements of the neural network: sensory and command neurons, as well as an increase in the amplitude of EPSP. (Hochner et al., 1986). At the same time, it seems interesting how change the characteristics of neurons involved in the performing of defensive and motor responses in mollusks during anxiety. The aim of present study was to investigate how the anxiety-like behaviour affected the membrane characteristics of premotor interneurons of defensive reflex in snails.

The experiments were carried out on the terrestrial mollusk Helix Pomatia. To develop an anxiety-like behavior, 4 electrical stimuli were applied to mollusk on the area of the head each day with an interval of 1.5 hours within 3 days. Then the animals had 3 days of rest and after the same series of electrical stimulations were repeated. Anxiety-like behaviour was determined by behavioral tests such as locomotion, ommatophore and pneumostom retraction time. The electrophysiological activity of premotor interneurons was recorded on an isolated preparation of the nervous system of snails. The animals of the control group were kept in identical conditions, as well as the animals of the group when an anxiety-like behaviour was formed. The following parameters of the membrane characteristics of premotor interneurons were studied: membrane potential (Vm), amplitude and duration of excitatory postsynaptic potentials (EPSP). The registration of electrophysiological characteristics in snails that did not undergo the formation of anxiety-like behaviour was a control.

The study of the membrane characteristics of premotor interneurons showed that the membrane potential of premotor interneurons of snails with anxiety-like behaviour significantly shifted towards depolarization: Vm of the interneurons of animals with anxiety-like behaviour was -52.95±1.7 mV (n=9 ), while the Vm of the interneurons of animals in the control group was 59.2±2 mV (n=6) (P<0,05).

An analysis of the EPSP activity of premotor interneurons in snails showed that the total amplitude of EPSP recorded from these neurons in anxiety snails (1,01±0,1 mV) was slightly reduced compared to the total amplitude of EPSP in the premotor neurons of animals in the control group (1,3±0,3 мВ). The frequency of EPSP appearance in premotor interneurons in the group of animals with anxiety-like behaviour did not differ from that in the interneurons of control animals.

Thus, obtained data showed that, the rest membrane potential of premotor interneurons of defensive reflex in snails with anxiety-like behaviour was more depolarized compare with rest membrane potential in premotor interneurons in control snails, while the parameters of EPSP which reflected the activation of synapses from sensory neurons do not change significantly. The tendency to decreasing EPSP amplitude after the formation of an anxiety-like behavior can be explained by the depolarization of the membrane potential against which a part of the EPSP signal is lost. The mechanisms of the depolarization shift of the resting membrane potential during the formation of an anxiety-like state requires further study and is the goal of our next work.



1.Hochner B., Klein M., Schacher S., Kandel E.R. Additional in the cellular mechanism of

presynaptic facilitation contributes to behavioral dishabituation in Aplysia // Proc. Natl.

Acad. Sci. USA. 1986 V. 83 P. 8794-8798.



Докладчик: Чумарина А.И.
103
2023-02-13

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists