Избранные труды. Том 1

Б.Г.Режабек: Слово «поведение» очень важное. У собаки есть поведение, а у пули – нет.

Ю. М. Люляев: Поведение есть там, где возможен выбор.

И.А.Карышева: В Индии жил великий мыслитель Шри Ауробиндо, в работах которого говорится о «разуме клеток».

Б. Г. Режабек: Шри Ауробиндо – это не наука, а метафизика. Но индийский биофизик Джагадиш Чандра Бос имел сходные представления.

В беседе с С. В. Багоцким мы пришли к выводу о том, что МОИП мог бы представить нашу работу на соискание Нобелевской премии. Я делал доклад в МОИП о Нобелевских премиях, не выданных русским ученым, и говорил о том, что в ряде случаев (А. М. Оловников, Ю. А. Лабас) это произошло из-за того, что Европа мало читает нашу научную литературу, а мы не думаем о наших приоритетах и не представляем работ наших учёных в Нобелевский комитет.

А.Ф.Топунов: Экспериментальные данные докладчика очень интересны, но объяснение без дальнейших экспериментов – это метафизика. Нужно искать гранты на продолжение работы. Кто хочет – ищет возможности, кто не хочет – ищет причины. У эритроцитов есть метаболическая память.

Нужны серьезные исследования. Вопрос о выдвижении на Нобелевскую премию наше собрание решать не может, но можно поставить его на общей Конференции МОИП.

Е. Д. Яхнин: Ваши эксперименты очень интересны и нуждаются в развитии. Но я не могу одобрить Ваше стремление всюду искать душу. Душа – это не объяснение.

Председательствующий поблагодарил докладчиков и участников заседания за интересную дискуссию и объявил заседание закрытым.

Председатель секции Проблем

Эволюции материи МОИП Е.Д.Яхнин

Ученый секретарь секции А. К. Погорелов

Ученый секретарь МОИП С. В. Багоцкий

ЗАХВАТЫВАНИЕ РИТМА ПРИ РАЗДРАЖЕНИИ

НЕЙРОРЕЦЕПТОРНОЙ КЛЕТКИ РЕЧНОГО РАКА

БИОФИЗИКА Том XVIII, вып. 21973

А. Б. Коган, Б. Г. Режабек, О. С. Васильева

Ростовский государственный университет

При локальном раздражении синусоидальным током через микроэлектрод быстро адаптирующегося и медленно адаптирующегося нейронов обнаружено захватывание частот с отношением 1: 1 в области 2—4 и 19— 23 гц, а также с отношением 2:1 в области 5—7 и 24 – 27 гц. Увеличение амплитуды стимула приводит к расширению полос захвата. Обсуждается связь наблюдаемых эффектов с проблемой самоорганизации нейронных сетей.

Проблема самоорганизации нейронных структур требует выяснения двух основных вопросов:

1) какие свойства элементов систем существенны для самоорганизации, 2) какими должны быть законы взаимодействия элементов, позволяющие реализовать самоорганизацию.

То, что элементы самоорганизующихся систем должны обладать определенной спецификой, неоднократно подчеркивали как математики [1—3], так и биологи [4—8]. Поведение элементов биосистем в свою очередь определяется спецификой физико-химического состояния живого вещества, находящегося в состоянии «устойчивого неравновесия» [6], которое, с современной точки зрения, можно интерпретировать, как результат взаимодействия многоуровневых внутри- клеточных нелинейных осцилляторов как кинетической, так и молекулярно-структурной природы.

По-видимому, механизм взаимодействия нелинейных осцилляторов является одним из механизмов самоорганизации [9, 10].

В особенности существенным этот механизм может считаться при рассмотрении внутриклеточной самоорганизации как механизма синхронизации пространственно разобщенных процессов в клетке и взаимодействия нейронов, каждый из которых непрерывно подвергается воздействию ритмических импульсных потоков.

Хотя этот вопрос несомненно важен, в современных моделях нейронов, к сожалению, не представлены ни способность нейрона к целесообразному приспособлению, ни возможность наличия эндогенных ритмов, свойст- венных данному нейрону и позволяющих ему избирательно реагировать на входной импульсный поток. Наличие таких ритмов обсуждалось в ряде физиологических работ в связи спроблемой «пейсмекеров» [11].

В настоящей работе представлены эксперименталь- ные данные, свидетельствующие о наличии таких ритмов в изолированной нейрорецепторной клетке речного рака.

Методика

Потенциалы действия (ПД) отводились внеклеточно от нервного ствола с помощью серебряного электрода диаметром 0,3 мм. Импульсы усиливались УБП1—02 и регистрировались с помощью шлейфного осциллографа Н-102.

Раздражение производилось стеклянными микроэлек- тродами, заполненными 3М раствором КСl. Диаметр кончика измерялся под микроскопом МБР-1 и составлял 2—5мк, сопротивление 1—5 Мом.

Микроэлектрод подводили с помощью микроманипулятора ММ-1 к избранной точке нейрона под контролем микроскопа МБР-1 (рис.1). В качестве источника раздражающего тока использовался генератор Г3—47.

Результаты экспериментов

– Реакция быстроадаптирующегося нейрона.

Реакция быстроадаптирующегося (БА) нейрона на механичеcкое (адекватное) раздражение достаточно подробно изучена многими авторами [12, 13].

При электрическом раздражении наиболее эффективным является положение микроэлектрода в области аксонного холмика (АХ), при этом возбуждение происходит, когда на микроэлектроде отрицательное напря- жение. Порог раздражения в этом случае минимален. Располагая микроэлектрод вблизи сомы или удаляясь от АХ по волокну, можно наблюдать изменение порога и даже инверсию знака раздражающего потенциала.

При условии одинаковой реакции на толчок постоянного тока, которой можно добиться, расположив микроэлектрод при подготовке к опыту соответствующим образом, реакции различных препаратов на ритмическое раздражение совпадают с точностью до 10%.

Такое раздражение не вызывает импульсной активности нейрона, пока f

<1,5 гц.

Рис.2

На рис. 2 показано изменение частоты БА-нейрона (f

) при изменении частоты стимула (f

); амплитуда раздражения 11 в. Микроэлектрод расположен вблизи АХ.

При достижении этой частоты наблюдается резкий переход к режиму, при котором нейрон работает с частотой, совпадающей с f

(рис. 3,а). Диапазон захватывания частоты (ЗЧ) зависит от амплитуды стимула.

В данном опыте ЗЧ скачком прекращается при fc = 7 гц. При изменении f

от 7 до 8 гц наблюдается ЗЧ с делением в отношении 2:1, при частотах, незначительно превышающих 8 гц, нейрон реагирует на каждый третий или четвертый стимул и затем реакция вообще исчезает вплоть до частоты 13 гц (рис. 3,б). От 13 до 14 гц реакция является вероятностной, т. е. однозначного соответствия между f

и f

установить не удается и при повторных стимуляциях реакция в этом диапазоне оказывается каждый раз иной. С 14 гц начинается ЗЧ вплоть до 27 гц. В диапазоне от 27 до 30 гц наблюдается переходной режим реакции, при котором можно обнаружить отклик нейрона, соответствующий либо каждому периоду стимула, либо с выпадением одного периода. С 30 до 42 гц наблюдается ЗЧ с делением частоты 2:1, и, наконец, при более высоких частотах реакция вновь становится вероятностной.

При дальнейшем увеличении частоты стимуляции вплоть до 20 000 гц импульсная реакция нейрона отсутствует. На рис. 3, в представлен ход процесса от 15 до 60 гц. Если изменять амплитуду стимула, общий ход реакции закономерно изменяется.

Результаты можно объединить с помощью рис.4. Линия а представляет собой геометрическое место точек, соответствующих началу первой полосы ЗЧ с отношением частот f

: fa равным 1:1. Линия б соответ ствует переходу в вероятностный режим, в – началу первой полосы ЗЧ с отношением частот 2:1, г – ее окончанию и д – исчезновению импульсной реакции. Линия е соответствует началу новой полосы ЗЧ.