Нейрохимия, 2020, T. 37, № 4, стр. 328-337

Возможные механизмы влияния супрамамиллярного ядра на функционирование зубчатой извилины и поля СА2 гиппокампа (роль растормаживания)

И. Г. Силькис 1, В. А. Маркевич 1

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Москва, Россия

Поступила в редакцию 11.03.2020
После доработки 28.04.2020
Принята к публикации 30.04.2020

Аннотация

Проведен анализ возможных механизмов влияния супрамамиллярного ядра гипоталамуса (СМЯ) на активность гранулярных клеток зубчатой извилины и пирамидных нейронов поля СА2 гиппокампа. Использованы известные данные о функциональной организации возбудительных и тормозных взаимодействий в нейронной сети, включающей СМЯ, гиппокамп, перегородку и энторинальную кору. Предположено, что индукции длительной потенциации на перфорантных входах к гранулярным клеткам и к пирамидным нейронам поля СА2 при условии одновременной стимуляции СМЯ и энторинальной коры способствует растормаживание, в котором участвуют взаимосвязанные тормозные нейроны, расположенные в разных полях гиппокампа, перегородке и СМЯ. В состоянии бодрствования глутаматергический вход из СМЯ в поле СА2 способствует потенциации входов к пирамидным нейронам поля СА2 из энторинальной коры и из поля СА3, что облегчает прохождение сигналов через трисинаптический гиппокампальный путь. С учетом известных данных о повышенной активности СМЯ при парадоксальном сне, об участии СМЯ в увеличении активности гранулярных клеток и пирамидных нейронов поля СА2, а также о высокой эффективности входа из поля СА2 в поле СА1, выдвинуто предположение, что при парадоксальном сне, когда передача информации через классический трисинаптический путь затруднена, ее перенос в поле СА1 осуществляется через зубчатую извилину и поле СА2. Из проведенного анализа следует, что облегчение под влиянием СМЯ прохождения сигналов через разные поля гиппокампа, а также увеличение активности СМЯ и гранулярных клеток при парадоксальном сне, способствующее нейрогенезу, могут лежать в основе участия СМЯ в процессах памяти.

Ключевые слова: супрамамиллярное ядро, гиппокамп, растормаживание, синаптическая пластичность

DOI: 10.31857/S1027813320040111

Список литературы

  1. Pan W.X., McNaughton N. // Prog. Neurobiol. 2004. V. 74. № 3. P. 127–166.

  2. Vertes R.P., McKenna J.T. // Synapse. 2000. V. 38. № 3. P. 281–293.

  3. Nitsch R., Leranth C. // J. Comp. Neurol. 1996. V. 364. № 3. P. 425–438.

  4. Leranth C., Hajszan T. // Prog. Brain Res. 2007. V. 163. P. 63–84.

  5. Shahidi S., Motamedi F., Naghdi N. // Brain Res. 2004. V. 1026. P. 267–274.

  6. Vann S.D., Nelson A.J. // Prog Brain Res. 2015. V. 219. P. 163–185.

  7. Luppi P.H., Billwiller F., Fort P. // Curr. Opin. Neurobiol. 2017. V. 44. P. 59–64.

  8. Renouard L., Billwiller F., Ogawa K., Clément O., Camargo N., Abdelkarim M., Gay N., Scoté-Blachon C., Touré R., Libourel P.A., Ravassard P., Salvert D., Peyron C., Claustrat B., Léger L., Salin P., Malleret G., Fort P., Luppi P.H. // Sci. Adv. 2015. V. 1. № 3. e1400177.

  9. Nakanishi K., Saito H., Abe K. // Eur. J. Neurosci. 2001. V. 13. № 4. P. 793–800.

  10. Hashimotodani Y., Karube F., Yanagawa Y., Fujiyama F., Kano M. // Cell. Rep. 2018. V. 25. № 10. P. 2704–2715.

  11. Boyce R., Williams S., Adamantidis A. // Curr. Opin. Neurobiol. 2017. V. 44. P. 167–177.

  12. Ohara S., Sato S., Tsutsui K., Witter M.P., Iijima T. // PLoS One. 2013. V. 8. № 11. e78928.

  13. Alhourani A., Fish K.N., Wozny T.A., Sudhakar V., Hamilton R.L., Richardson R.M. // J. Neurophysiol. 2019. V. [Epub ahead of print]

  14. Han Z.S., Buhl E.H., Lörinczi Z., Somogyi P. // Eur. J. Neurosci. 1993. V. 5. № 5. P. 395–410.

  15. Houser C.R. // Prog. Brain Res. 2007. V. 163. P. 217–232.

  16. Sik A., Penttonen M., Buzsáki G. // Eur. J. Neurosci. 1997. V. 9. № 3. P. 573–588.

  17. Halasy K., Somogyi P. // Eur. J. Neurosci. 1993. V. 5. № 5. P. 411–429.

  18. Tóth K., Maglóczky Z. // Front. Neuroanat. 2014. V. 8. Article 100.

  19. Blasco-Ibáñez J.M., Martínez-Guijarro F.J., Freund T.F. // Neuroreport. 2000. V. 11. № 14. P. 3219–3225.

  20. Ribak C.E., Seress L., Leranth C. // J. Comp. Neurol. 1993. V. 327. № 2. P. 298–321.

  21. Han Z.S. // Neurosci. Res. 1994. V. 19. № 1. P. 101–110.

  22. Elgueta C., Bartos M. // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 5561.

  23. Scharfman H.E. // Prog. Brain Res. 2007. V. 163. P. 627–637.

  24. Scharfman H.E. // Neuroscience. 1996 . V. 72. № 3. P. 655–668.

  25. Frotscher M., Soriano E., Leranth C. // Epilepsy Res. Suppl. 1992. V. 7. P. 65–78.

  26. Ruan M., Young C.K., McNaughton N. // Front. Neural Circuits. 2017. V. 11. Article 62.

  27. Soussi R., Zhang N., Tahtakran S., Houser C.R., Esclapez M. // Eur. J. Neurosci. 2010. V. 32. № 5. P. 771–785.

  28. Root D.H., Zhang S., Barker D.J., Miranda-Barrientos J., Liu B., Wang H.L., Morales M. // Cell Rep. 2018. V. 23. № 12. P. 3465–3479.

  29. Pedersen N.P., Ferrari L., Venner A., Wang J.L., Abbott S.B.G., Vujovic N., Arrigoni E., Saper C.B., Fuller P.M. // Nat. Commun. 2017. V. 8. № 1. P. 1405.

  30. Hansen M.G., Ledri L.N., Kirik D., Kokaia M., Ledri M. // Front. Cell Neurosci. 2018. V. 11. Article 433.

  31. Patton P.E., McNaughton B. // Hippocampus. 1995. V. 5. № 4. P. 245–286.

  32. Frotscher M., Jonas P., Sloviter R.S. // Cell Tissue Res. 2006. V. 326. № 2. P. 361–367.

  33. Botterill J.J., Lu Y.L., LaFrancois J.J., Bernstein H.L., Alcantara-Gonzalez D., Jain S., Leary P., Scharfman H.E. // Cell Rep. 2019. V. 29. № 9. P. 2875–2889.

  34. Benoy A., Dasgupta A., Sajikumar S. // Exp. Brain Res. 2018. V. 236. № 4. P. 919–931.

  35. Cui Z., Gerfen C.R., Young W.S., 3rd. // J. Comp. Neurol. 2013. V. 521. № 8. P. 1844–1866.

  36. Kohara K., Pignatelli M., Rivest A.J., Jung H.Y., Kitamura T., Suh J., Frank D., Kajikawa K., Mise N., Obata Y., Wickersham I.R., Tonegawa S. // Nat Neurosci. 2014. V. 17. № 2. P. 269–79.

  37. Llorens-Martín M., Jurado-Arjona J., Avila J., Hernández F. // Exp. Neurol. 2015. V. 263. P. 285–292.

  38. Chevaleyre V., Siegelbaum S.A. // Neuron. 2010. V. 66. № 4. P. 560–572.

  39. Nasrallah K., Piskorowski R.A., Chevaleyre V. // Neurobiol. Learn. Mem. 2017. V. 138. P. 173–181.

  40. Mercer A., Trigg H.L, Thomson A.M. J. Neurosci. 2007. V. 27. № 27. P. 7329–7338.

  41. Hayani H., Song I., Dityatev A. // Front. Cell Neurosci. 2018. V. 12. Article 149.

  42. Mercer A., Eastlake K., Trigg H.L., Thomson A.M. // Hippocampus. 2012. V. 22. № 1. P. 43–56.

  43. Caruana D.A., Alexander G.M., Dudek S.M. // Learn. Mem. 2012. V. 19. № 9. P. 391–400.

  44. Nasrallah K., Piskorowski R.A., Chevaleyre V. // eNeuro. 2015. V. 2. № 4. pii: ENEURO.0049-15.

  45. Leroy F., Brann D.H., Meira T., Siegelbaum S.A. // Neuron. 2017. V. 95. № 5. P. 1089–1102.

  46. Berger B., Esclapez M., Alvarez C., Meyer G., Catala M. // J. Comp. Neurol. 2001. V. 429. № 4. P. 515–529.

  47. Dasgupta A., Baby N., Krishna K., Hakim M., Wong Y.P., Behnisch T., Soong T.W., Sajikumar S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017. V. 114. № 41. P. E8741–E8749.

  48. Bartesaghi R., Migliore M., Gessi T. // Neuroscience. 2006. V. 142. № 1. P. 247–265.

  49. Leranth C., Carpi D., Buzsaki G., Kiss J. // Neuroscience. 1999. V. 88. № 3. P. 701–718.

  50. Borhegyi Z., Freund T.F. // Brain Res. Bull. 1998. V. 46. № 5. P. 453–459.

  51. Christiansen K., Dillingham C.M., Wright N.F., Saunders R.C., Vann S.D., Aggleton J.P. // Eur. J. Neurosci. 2016. V. 43. № 8. P. 1044–1061.

  52. Risold P.Y., Swanson L.W. // Science. 1996. V. 272. P. 1484–1486.

  53. Austin K.B., Bronzino J.D., Morgane P.J. // Exp. Brain Res. 1989. V. 77. № 3. P. 594–604.

  54. Van Dort C.J., Zachs D.P, Kenny J.D., Zheng S., Goldblum R.R., Gelwan N.A., Ramos D.M., Nolan M.A., Wang K., Weng F-Ju., Lin Y., Wilson M.A., Brown E.N. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015. V. 112. № 2. P. 584–589.

  55. Kroeger D., Ferrari L.L., Petit G., Mahoney C.E., Fuller P.M., Arrigoni E., Scammell T.E. // J. Neurosci. 2017. V. 37. № 5. P. 1352–1366.

  56. Hallanger A.E., Wainer B.H. // J. Comp. Neurol. 1988. V. 274. № 4. P. 483–515.

  57. Satoh K., Fibiger H.C. // J. Comp. Neurol. 1986. V. 253. № 3. P. 277–302.

  58. Ariffin M.Z., Jiang F., Low C-M., Khanna S. // Hippocampus. 2010. V. 20. № 7. P. 852–865.

  59. Ariffin M.Z., Low C-M., Khanna S. // Front. Neuroanat. 2017. V. 11. Article 79.

  60. Bramham C.R., Srebro B. // Brain Res 1989. V. 493. № 1. P. 74–86.

  61. Luo J., Phan T.X., Yang Y., Garelick M.G., Storm D.R. // J. Neurosci. 2013. V. 33. P. 6460–6468.

  62. Billwiller F., Renouard L., Clement O., Fort P., Luppi P.H. // Brain Struct. Funct. 2017. V. 222. № 3. P. 1495–1507.

  63. Nasrallah K., Therreau L., Robert V., Huang A.J.Y., McHugh T.J., Piskorowski R.A., Chevaleyre V. // Cell Rep. 2019. V. 27. № 1. P. 86–98.

  64. Силькис И.Г. // Журн. высш.нерв. деят. 2008. Т. 58. № 3. С. 261–275.

  65. Силькис И.Г. // Журн. высш. нерв. деят. 2010. Т. 60. № 6. С. 645–663.

  66. Guzman-Marin R., Suntsova N., Bashir T., Nienhuis R., Szymusiak R., McGinty D. // Sleep. 2008. V. 31. № 2. P. 167–175.

  67. López-Virgen V., Zárate-López D., Adirsch F.L., Collas-Aguilar J., González-Pérez Ó. // Gac. Med. Mex. 2015. V. 151. № 1. P. 99–104.

  68. Mueller A.D., Meerlo P., McGinty D., Mistlberger R.E. // Curr. Top Behav. Neurosci. 2015. V. 25. P. 151–181.

  69. Parent J.M., Yu T.W., Leibowitz R.T., Geschwind D.H., Sloviter R.S., Lowenstein D.H. // J. Neurosci. 1997. V. 17. № 10. P. 3727–3738.

  70. Kempermann G., Song H., Gage F.H. // Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2015. V. 7. № 9. P. a018812.

  71. Aranda L., Santín L.J., Begega A., Aguirre J.A., Arias J.L. // Behav. Brain Res. 2006. V. 167. № 1. P. 156–164.

Дополнительные материалы отсутствуют.