• Эпилепсия
• Маниакально-депрессивное расстройство

• Сенсорные системы
• неокортекс
• Хеббовская пластичность
• ИВНД
• оптогенетика

Первично сенсорные области неокортекса (зрительная, слуховая, соматосенсорная) у позвоночных представляют собой центральный отдел соответствующего сенсорного анализатора. Долгое время считалось, что во взрослом мозга эти области должны обеспечивать точное кодирование поступающей информации и поэтому не пластичны. Однако впоследствии было найдено, что существуют виды обучения, например, перцептивное обучение, которые сопровождаются пластическими перестройками в первичных сенсорных областях. Ярким примером такого обучения является способность различать близкие звуковые тоны, которая развивается при длительных занятиях музыкой. В опубликованной статье, сотрудники ИВНД и НФ РАН изучали клеточные механизмы пластичности первичной зрительной коры мыши. Принято считать, что основным механизмом синаптической пластичности является Хеббовская пластичность – когда пластическим модификациям подвергаются синапсы между нейронами, активность которых тем или иным способом синхронизована (fire together - wire together). Однако помимо Хеббовской пластичности, существует еще значительно менее изученная гетеросинаптическая пластичность, которая заключается в модификации синапсов, вызванных исключительно активностью постсинаптического нейрона при неактивных пресинаптических входах. В нашей работе мы изучали изменение функциональных свойств (характеристики зрительных ответов) нейронов зрительной коры после индукции в них высокочастотных пачек потенциалов действия – внутриклеточной тетанизации. Ранее в многочисленных работах на срезах мозга было показано, что подобное воздействие приводит к массированным перестройкам синаптических входов на данный нейрон, выражающихся в том, что часть входов претерпевает долговрекменную потенциацию, а часть – долговременную депрессию. Для того, чтобы иметь возможность селективно активировать единичный нейрон в мозге мыши мы использовали метод оптогенетики – клетки были заражены адено-ассоциированным вирусом, несущим ген светоактивируемого белка канального родопсина 2. После этого к нейрону подводился тонкий стеклянный электрод, который, во-первых, позволял производить экстраклеточную регистрацию активности нейрона, а во-вторых, позволял локально освещать клетку синим светом, вызывая в ней высокочастотные пачки потенциалов действия. В начале эксперимента наркотизированной мыши с фиксированной головой на экране компьютера демонстрировались решетки, движущиеся в 12 различных ориентациях. Затем по ответам на каждый зрительный стимул строилась т.н. карта ориентационной селективности клеток. Нейроны в первичной зрительной коры отвечают не на все стимулы одинаково, но отвечают сильнее на стимул какой-то одной (оптимальной) ориентации и движущийся в оптимальном направлении. Чем больше разница между ответами на стимул, движущийся в оптимальном и не-оптимальном направлениях, тем более узко настроенной является клетка. Оказалось, что индукция высокочастотных (75-100Гц) пачек потенциалов действия в пирамидном нейроне зрительной коры приводит к тому, что его настройка становится более широкой. Таким образом, можно предположить, что высокочастотная спайковая активность, возникающая в зрительном корковом нейроне в отсутствии специфической сенсорной активации, например, во время сна, может приводить к снижению дирекциональной селективности клеток, что обеспечивает нейронам возможность более тонкой подстройки характеристик их зрительных ответов к новым зрительным сценам во время бодрствования. Возможно, что механизмом, лежащим в основе такой подстройки, является изменение эффективности синаптических входов, развивающиеся по механизму гетеросинаптической пластичности. Данное исследование было поддержано Российским научным фондом (грант № #20-15-00398).