Доклады

Моделирование влияния этанола и блокаторов ГАМКэргической передачи на генерацию гиппокампального тета-ритма

Лагоша С.В., Солдатова А.Е.¹, Семьянов А.В., Браже А.Р.

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет кафедра биофизики, Россия, 119234, Москва, Ленинские горы дом 1 стр. 24, e-mail: brazhe@biophys.msu.ru

¹Государственный Научный Центр Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчин-никова Российской академии наук, Россия, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая,16/10.

Синхронизация активности групп нейронов в структурах мозга приводит к наведению макроскопических периолических колебаний электрического поля, которые поддаются регистрации при помощи электродов. При этом, разные по частоте колебания имеют раз-ные физиологические функции и коррелируют с разными паттернами поведения. В дан-ном исследовании мы использовали имплантируемые экстраклеточные электроды для регистрации тета-ритма , который определяется синхронизованной синаптической ак-тивностью на пирамидальных нейронах гиппокама с частотой от 4 до 12 герц. В качестве модельного организма выступали мыши (C57BL/6) с электродами, билатерально уста-новленными в зоны гиппокампа СА1 и СА3.

Мы исследовали влияние блокаторов экстрасинаптической ГАМК-зависимой передачи (пикротоксина) и этанола на тета-ритм в различных областях гиппокампа свободно дви-гающихся животных .

Низкие концентрации пикротоксина (1 мкМ) слабо влияют на характеристики тета-ритма. Повышение концентрации до 10 мкМ, приводит к укорочению эпизодов тета-ритма, значительному снижение частоты и мощности. Воздействие паров этанола оказы-вает седативный эффект на мышей, под конец воздействия снижая основную частоту те-та-ритма до 2-4Гц и подавляя локомоцию. Эффект усиливается при совместном действии этанола и пикротоксина.

Полученные результаты частично были воспроизведены с помощью модели ансамбля нейронов в среде моделирования BRIAN 2, уравнения мембранного потенциала описы-вались формализмом Ходжкина-Хаксли. Модель описывает набор нейронов и астроцитов области СА3 гиппокампа. Мы использовали ранее представленный подход, позволяющий количественно и качественно характеризовать ритмическую активность на основе записи локального полевого потенциала (ЛПП) и его вейвлет-преобразования.

Показана значительная взаимосвязь между концентрацией внеклеточного калия, внутри-астроцитарного хлора и равновесной концентрацией внеклеточной ГАМК на основе предложенной модели транспортёра GAT3. Результаты моделирования согласуются с по-следними литературными данными [1]. Подтверждена важность пространственной орга-низации нейронов в генерации специфических ответов на возбуждение [2]. Предлагае-мый модельный подход будет валидирован на экспериментальных данных.

Литература

1. Untiet V. et al. Astrocytic chloride is brain state dependent and modulates inhibitory neurotransmission in mice //Nature Communications. – 2023. – Т. 14. – №. 1. – С. 1871.

2. Aussel A. et al. A detailed anatomical and mathematical model of the hippocampal formation for the generation of sharp-wave ripples and theta-nested gamma oscillations //Journal of Computational Neuroscience. – 2018. – Т. 45. – С. 207-221.

• тезисы на русском языке (PDF)