Elektrofizjologiczne badania neuronalnych mechanizmów plastyczności kory baryłkowej myszy wywołanych uczeniem się

Abstrakt

Awersyjne warunkowanie klasyczne, polegające na skojarzeniu stymulacji dotykowej jednego z rzędów wibrys, jako bodźca warunkowego (CS), z szokiem elektrycznym w ogon, jako bodźcem bezwarunkowym (UCS), wywołuje powiększenie rozmiarów funkcjonalnych reprezentacji stym ulowanych wibrys w korze somatosensorycznej myszy, co wykazano przy zastosowaniu pomiarów aktywności metabolicznej tkanki nerwowej [13]. Efekt ten ma charakter uczenia asocjacyjnego. Dane literaturowe wskazują, źe po zakończeniu treningu, w obszarach stanowiących reprezentacje stymulowanych wibrys dochodzi do wzrostu poziomu markerów GABAergicznego przekaźnictwa synaptycznego. Jak dotąd, brak jednak danych na temat modyfikacji funkcji neuronów korowych i ich połączeń, które mogą być efektem zmian plastycznych. Celem wykonanych badań było określenie, które elementy sieci neuronalnej kory somatosensorycznej ulegają modyfikacjom w efekcie awersyjnego warunkowania klasycznego. Badania prowadzone były metodami rejestracji elektrofizjologicznej ex vivo z pojedynczych neuronów whole-cell patch-clamp w skrawkach kory somatosensorycznej myszy, poddanych wcześniej warunkowaniu awersyjnemu. W pierwszym etapie badań przeprowadzono charakterystykę elektrofizjologiczną glutaminianergicznych neuronów pobudzających i GABAergicznych neuronów hamujących. Następnie rejestrowano postsynaptyczne prądy hamujące i pobudzające, powstające spontanicznie. Uzyskane wyniki wykazały, że warunkowanie awersyjne nie spowodowało zmian podstawowych parametrów elektrofizjologicznych komórek GABAergicznych i glutaminianergicznych. w skrawkach kory pochodzących z mózgów zwierząt poddanych uprzednio procedurze warunkowania klasycznego. Wykazano, że warunkowanie klasyczne nasiliło częstotliwość spontanicznych postsynaptycznych prądów hamujących (sIPSC) rejestrowanych w komórkach glutaminianergicznych w skrawkach kory pochodzących z mózgów zwierząt poddanych procedurze warunkowania klasycznego. W przeciwieństwie do tego, nie stwierdzono istotnych zmian w częstotliwości spontanicznych postsynaptycznych prądów pobudzających (sEPSC) rejestrowanych w komórkach GABA i glutaminianergicznych. Wyniki te potwierdzają hipotezę o nasileniu przekaźnictwa synaptycznego w połączeniach pomiędzy interneuronami GABAergicznymi a neuronami pobudzającymi, powstającym w efekcie treningu. Zaobserwowane nasilenie przekaźnictwa GABAergicznego stanowi, prawdopodobnie, wyraz adaptacyjnej modyfikacji sieci neuronalnej połączeń pomiędzy neuronami baryłki, której sens polega na zapewnieniu niezbędnej równowagi pomiędzy przekaźnictwem pobudzającym a hamującym w zmienionych warunkach, związanych z awersyjnym warunkowaniem klasycznym. Mechanizm zaobserwowanych zmian nie jest znany i wymaga dalszych badań.