Инхибиране в ЦНС
Търсене в навигационен изглед
Видове инхибиране в ЦНС
Централното инхибиране се разпределя според локализацията на пре- и постсинаптични; по естеството на поляризацията (мембранен заряд) - на хипер- и деполяризация; според структурата на инхибиторните невронни вериги - на реципрочни или свързани, обратни и странични.
Пресинаптичното инхибиране, както подсказва името, е локализирано в пресинаптичните елементи и е свързано с инхибиране на проводимостта на нервните импулси в аксоналните (пресинаптичните) окончания. Хистологичният субстрат на такова инхибиране са аксоналните синапси. Инхибиторен аксон на вмъкване се приближава до възбуждащия аксон и освобождава инхибиторния невротрансмитер GABA. Този медиатор действа върху постсинаптичната мембрана, която е мембраната на възбуждащия аксон, и предизвиква деполяризация в него. Получената деполяризация инхибира навлизането на Ca2 + от синаптичната цепнатина в изхода на възбуждащия аксон и по този начин води до намаляване на освобождаването на възбуждащия медиатор в синаптичната цепнатина, инхибиране на реакцията. Пресинаптичното инхибиране достига максимум след 15-20 ms и продължава около 150 ms, т.е. много по-дълго от постсинаптичното инхибиране.Пресинаптичното инхибиране се блокира от конвулсивни отрови - бикулин и пикротоксин, които са конкурентни GABA антагонисти.
Постсинаптичното инхибиране (GPSP) се причинява от освобождаването на инхибиторен медиатор от пресинаптичния край на аксона, който намалява или инхибира възбудимостта на мембраните на сомата и дендритите на нервната клетка, с която контактува. Свързва се с наличието на инхибиторни неврони, чиито аксони се образуват върху сомата и дендритите на клетките на нервните окончания, освобождавайки инхибиторни медиатори - GABA и глицин. Под въздействието на тези медиатори възниква инхибиране на възбуждащите неврони. Примери за инхибиторни неврони са клетки на Реншоу в гръбначния мозък, крушовидни неврони (клетки на Пуркине на малкия мозък), звездовидни клетки на мозъчната кора, мозъка и др. Проучване на П. Г. Костюк (1977) доказва, че постсинаптичното инхибиране е свързано с първична хиперполяризация на сомалната мембрана на неврона, която се основава на увеличаване на пропускливостта на постсинаптичния мембрана за K +. В резултат на хиперполяризацията нивото на мембранния потенциал се отдалечава от критичното (праговото) ниво. Тоест настъпва неговото увеличаване - хиперполяризация. Това води до инхибиране на неврона. Този тип инхибиране се нарича хиперполяризация. Амплитудата и полярността на HPSP зависят от първоначалното ниво на мембранния потенциал на самия неврон. Механизмът на това явление се свързва с Cl+. С началото на развитието на IPSP, Cl - навлиза в клетката. Когато има повече от него вътре в клетката, отколкото навън, глицинът се приспособява към мембраната и Cl + излиза от клетката през отворените отвори. Намалява броя на отрицателните заряди, развива се деполяризация. Този тип инхибиране се нарича деполяризация.
Реципрочното (комбинираното) инхибиране се характеризира с това, че в случай, когатоактивиране на аференти, например, моторните неврони на мускулите на флексора се възбуждат, след това в същото време (от тази страна) се инхибират моторните неврони на мускулите на екстензора, действащи върху същата става. Това се случва, защото аферентите от мускулните вретена образуват възбуждащи синапси върху мотоневроните на мускулите-агонисти и чрез намесения инхибиторен неврон, инхибиторни синапси върху мотоневроните на мускулите-антагонисти. От физиологична гледна точка такова инхибиране е много полезно, тъй като улеснява движението на ставата „автоматично“, без допълнителен доброволен или неволен контрол.
Спиране на заден ход. В този случай едно или повече колатерали се отклоняват от аксоните на моторния неврон, които са насочени към интеркалирани инхибиторни неврони, например клетки на Renshaw. На свой ред клетките на Renshaw образуват инхибиторни синапси върху моторните неврони. В случай на възбуждане на моторния неврон се активират и клетки на Renshaw, в резултат на което настъпва хиперполяризация на мембраната на моторния неврон и неговата активност се инхибира. Колкото повече е възбуден моторният неврон, толкова по-големи са осезаемите инхибиторни ефекти чрез клетките на Renshaw. По този начин обратното постсинаптично инхибиране функционира на принципа на отрицателната обратна връзка. Има предположение, че този тип инхибиране е необходим за саморегулиране на възбуждането на невроните, както и за предотвратяване на тяхното свръхвъзбуждане и конвулсивни реакции.
Странично инхибиране. Инхибиторната верига на невроните се характеризира с факта, че инхибиторните неврони засягат не само възпалената клетка, но и съседните неврони, в които възбуждането е слабо или напълно липсва. Такова инхибиране се нарича странично, тъй като мястото на инхибиране, което се образува, се съдържа странично (странично) от възбудения неврон. Той играе особено важна роля в сетивносттасистеми, създавайки феномен на контраста.
Постсинаптичното инхибиране се отстранява предимно лесно с въвеждането на стрихнин, който се конкурира с инхибиторния медиатор (глицин) на постсинаптичната мембрана. Тетаничният токсин също инхибира постсинаптичното инхибиране чрез намеса в освобождаването на невротрансмитери от инхибиторните пресинаптични окончания. Следователно въвеждането на стрихнин или тетаничен токсин е придружено от конвулсии, които се появяват в резултат на рязко увеличаване на процеса на възбуждане в централната нервна система, по-специално моторните неврони. Във връзка с разкриването на йонните механизми на постсинаптичното инхибиране стана възможно да се обясни механизмът на действие на Br. Натриевият бромид в оптимални дози се използва широко в клиничната практика като седативно (успокоително) средство. Доказано е, че този ефект на натриев бромид е свързан с повишено постсинаптично инхибиране в ЦНС. -
Ролята на различните видове централно инхибиране
Основната роля на централното инхибиране е да осигури, във взаимодействие с централното възбуждане, възможността за анализиране и синтезиране на нервни сигнали в централната нервна система и, следователно, възможността за координиране на всички функции на тялото помежду си и с околната среда. Тази роля на централното инхибиране се нарича координация. Някои видове централно инхибиране изпълняват не само координираща, но и защитна (паза) роля. Предполага се, че основната координираща роля на пресинаптичното инхибиране е потискането в ЦНС от незначителни аферентни сигнали. Поради директното постсинаптично инхибиране се координира дейността на антагонистичните центрове. Обратното инхибиране, ограничаващо максималната възможна честота на изхвърляне на мотоневроните на гръбначния мозък, също играе координираща роля (координира максималнатачестотата на разрядите на моторните неврони със скоростта на свиване на мускулните влакна, които те инервират) и защитна (предотвратява възбуждането на моторните неврони). При бозайниците този тип инхибиране се разпространява главно в спиналните аферентни системи. В по-високите части на мозъка, а именно в кората на главния мозък, доминира постсинаптичното инхибиране.
Какво е функционалното значение на пресинаптичното инхибиране? Поради него се засяга не само собственият рефлексен апарат на гръбначния мозък, но и синаптичното превключване на редица пътища, възходящи през мозъка. Известно е също за низходящото пресинаптично инхибиране на първичните аферентни влакна от групата Аа и кожните аференти. В този случай пресинаптичното инхибиране очевидно е първото "ниво" на активното ограничаване на информацията, идваща отвън. В ЦНС, особено в гръбначния мозък, пресинаптичното инхибиране често действа като вид отрицателна обратна връзка, която ограничава аферентните импулси по време на силни (например патологични) стимули и по този начин частично изпълнява защитна функция по отношение на гръбначните и по-високо разположените центрове.
Функционалните свойства на синапсите не са постоянни. При определени условия ефективността на тяхната дейност може да се увеличи или намали. Обикновено при високи честоти на стимулация (няколкостотин за 1 s) синаптичното предаване се улеснява в рамките на няколко секунди или дори минути. Това явление се нарича синаптично потенциране. Такова синаптично потенциране може да се наблюдава и след края на тетаничната стимулация. Тогава ще се нарича посттетанично потенциране (PTP). В основата на PTP (дългосрочно повишаване на ефективността на комуникацията между невроните) е вероятно товапромени във функционалността на пресинаптичните влакна, а именно неговата хиперполяризация. От своя страна това е придружено от увеличаване на освобождаването на невротрансмитера в синаптичната цепнатина и появата на повишен EPSP в постсинаптичната структура. Има и данни за структурни промени в PTP (подуване и растеж на пресинаптичните окончания, стесняване на синаптичната празнина и др.).
PTP е много по-добре изразен в по-високите части на ЦНС (например в хипокампуса, пирамидалните неврони на мозъчната кора) в сравнение със спиналните неврони. Заедно с PTP може да възникне постактивационна депресия в синаптичния апарат, което се изразява в намаляване на амплитудата на EPSP. Тази депресия се свързва от много изследователи с отслабване на чувствителността към действието на невротрансмитера (десенсибилизация) на постсинаптичната мембрана или различно съотношение на разходите и мобилизацията на медиатора.
Пластичността на синаптичните процеси, по-специално PTP, може да бъде свързана с образуването на нови междуневронни връзки в ЦНС и тяхното фиксиране, т.е. механизми на учене и памет. В същото време трябва да се признае, че пластичните свойства на централните синапси все още не са достатъчно проучени.