Глава I Нейрофизиология Клеточные основы обучения

4 Трофическая роль сомы

35

3.3. Ионная гипотеза синаптической передачи

Р. Фэтт и Б. Кац (1952) установили, что химическая синаптичес-кая передача в ее простейшей форме может быть объяснена на основе ионной гипотезы, согласно которой рецепторные каналы открывают­ся химически при помощи трансмиттера, а не управляются измене­нием напряжения. Они показали, что АХ, высвобождаемый преси-наптической терминалью в синапсе между нейроном и мышцей позвоночного животного, вызывает возбуждающее действие в пост-синаптической мышечной клетке посредством связывания со специ­фическим рецептором, расположенным на внешней поверхности. Связывание АХ на этом рецепторе приводит к открытию класса кана­лов, которые проницаемы для Na и К. В тормозных синапсах часто ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) открывает каналы для ионов С1 или для К. Сравнивая тормозные и возбудительные синапсы на разных нервно-мышечных препаратах позвоночных и беспозвоноч­ных животных, Фэтт и Кац пришли к выводу о том, что различие между тормозными и возбудительными синапсами зависит не от идентичности нейротрансмиттеров, а от свойств постсинаптических каналов. Различие между синапсами возбудительными и синапсами тормозными лежит в соотношении потенциалов равновесия для ионов, проходящих через открытые каналы, до порогового потенциа­ла, запускающего генерацию потенциала действия (обычно -55 мВ). Когда передатчик открывает каналы для Na (чей потенциал равнове­сия равен +55 мВ), результирующее действие неизменно возбуждаю­щее (увеличивается даже калиевый ток и предотвращается достиже­ние потенциала равновесия для Na). Это происходит из-за того, что движущая сила Na настолько велика, что, несмотря на противополож­но направленный калиевый ток, она сдвигает мембранный потенциал в сторону 0 и, следовательно, за порог генерации. Когда нейротранс-миттер открывает ионные каналы для К или С1, чьи потенциалы рав­новесия между -70 и -60 мВ, результирующее действие — тормоз­ное, поэтому оно предотвращает смещение мембранного потенциала к порогу генерации.

Принципы, выведенные на основе исследований периферичес­ких синапсов, были вскоре подтверждены и обобщены Дж. Экклзом применительно к работе центральной нервной системы. В течение 60—70-х гг была проанализирована работа доступных для исследо­ваний постсинаптических ответов химических синапсов, включая те, в которых используется глютамат, ГАМК и глицин. В каждом случае было обнаружено, что происходит связывание рецептора,

которое напрямую регулирует открывание ионных каналов. Так, уда-лосьустановить, что распознавание места, которое связывается нейро-трансмиттером, и каналов, которые позволяют проходить,определен-ным ионам, внутри одного мул ьтимерного протеина содержит два раз-ныхдомена.

После демонстрации химической природы синаптической переда­чи в центральных и периферических синапсах нейробиологи начали соглашаться с тем, что коммуникации во всех синапсах опосредуются химическими сигналами. Однако было доказано, что передача в си­напсе гигантского волокна рака является электрической, а вскоре после этого была обнаружена электрическая передача в разных синап­сах позвоночных и беспозвоночных. Поэтому теперь нейробиологи со­гласны с существованием двух способов передачи в синапсах — элект­рического, которое связано с преодолением щели в соединении цито­плазмы пре- и постсинаптической клетки, и химического, при котором пре- и постсинаптические клетки не образуют непрерывной структу­ры.