Чтобы запомнить новую информацию, нужно хорошо выспаться

Чтобы запомнить новую информацию, нужно хорошо выспаться

Иллюстрации

На данной странице представлен дополнительный иллюстративный материал к Публикациям . wrml формате,
положением и увеличением которых вы сможете сами управлять из окна вашего интернет броузера. —>
Вы можете загрузить изображение с большим разрешением и использовать его в презентациях.
Если Вам потребуется изображение с разрешением выше 1024х768, звоните .
Пожалуйста, относитесь с уважением к авторскому праву .

—>

3D электронная микроскопия | 3D cветовая микроскопия | Схемы

.

Структура синапсов на нейронах поля CA3 гиппокампа крысы.

Трехмерная реконструкция специфических синапсов, образуемых гигантскими бутонами мшистых волокон — аксонов гранулярных нейронов зубчатой фассции, на так называемых «колючих шишках» (thorny excrescences) или микродендритах, расположенных на проксимальных отделах апикальных дендритов пирамидных нейронов СА2-СА4 областей гиппокампа и некоторых нейронов хилуса. Сходную организацию постсинаптического отдела можно наблюдать в соматосенсорном таламусе (латеральное коленчатое тело, например, см. Peters, Palay 1966) и в других сенсорных ядрах (например, см. Spacek, Leiberman 1974; Wright, Ryugo 1996 — JCN 365:159-172; и др.). Реконструкция сегмента проксимального дендрита с «колючей шишкой» развернута в двух проекциях. В нижней части расположен сегмент дендрита нейрона от которого отходит тонкая веточка микродендрита с сидящими на ней «колючками» — торнами (thorn), аналогами дендритных шипиков. В отличие от дендритных шипиков в шишках/микродендритах могут находиться довольно крупные митохондрии (на рисунке отмечены фиолетовым цветом). С митохондриями плотно ассоциирована разветвленная сеть эндоплазматического ретикулума (выделена голубым цветом), связующая митохондриальную сеть дендритного ствола с постсинаптическими компартментами — торнами или шипиками, образуя непрерывный континуум. Красным цветом на торнах выделены активные области синапсов, включая постсинаптические уплотнения (PSD) и смежные с ними пресинаптические активные зоны — зоны выброса нейромедиатора. Гигантские бутоны не показаны. Длина желтой шкалы соответствует одному микрометру.

Пеньковые дендритные шипики.

3D реконструкции пеньковых дендритных шипиков (stubby spines) среднего молекулярного слоя зубчатой фасции гиппокампа крысы. Следует отметить, что дендритные шипики относимые по своим характеристикам к пеньковым в других отделах мозга и стадиях онтогенеза, могут отличаться по размерам и форме. Так, например, пеньковые шипики в CA1 области гиппокампа могут значительно превосходить представленные на данной иллюстрации. В любом случае пеньковым шипиком считаются шипики, у которых, согласно классификации Peters и Kaiserman-Abramof (1969, 1970), длина и диаметр приблизительно совпадают. Поверхность шипиков представлена полупрозрачным материалом. Постсинаптические уплотнения (PSD), лежащие под плазмалеммой, выделены красным цветом. Поскольку у пеньковых шипиков практически невозможно определить границу между головкой шипика и стволом дендрита, шипики реконструированы вместе с основаниями (выделены аквамарином). Шкалы выделены желтым цветом: длина 500 нанометров, толщина и ширина по 50 нм.

Грибовидные дендритные шипики.

3D реконструкции грибовидных дендритных шипиков среднего молекулярного слоя зубчатой фасции гиппокампа крысы. Кроме размерных характеристик (большая головка) четким признаком грибовидного шипика служит наличие в нем шипикового аппарата (в данном случае не показан). Другие критерии основаны на размерах и структуре постсинаптических уплотнений. Объем PSD грибовидных шипиков не менее чем в четыре раза превышает объем PSD синапсов на шипиках тонких. Дополнительным критерием принадлежности шипика к шипикам грибовидным служит наличие перфораций в PSD, которые являются признаком активности синапса. Для проявления скрытых особенностей объемной ультраструктуры поверхность шипиков представлена полупрозрачным материалом. Постсинаптические уплотнения (PSD), лежащие под полупрозрачными поверхностями, выделены красным цветом. Шкалы выделены желтым цветом: длина 500 нм, толщина и ширина по 50 нанометров.

Читайте также:  Виды диагностики - Городская клиническая больница № 7

Тонкие дендритные шипики.

3D реконструкции тонких дендритных шипиков (thin spines) среднего молекулярного слоя зубчатой фасции гиппокампа крысы. Как правило, тонкие дендритные шипики имеют головку, на которой формируется синапс и более длинную ножку. Тонкие шипики в других отделах мозга, могут отличаться по размерам и форме. Например, ножки тонких шипиков апикальных дендритов пирамидных нейронов сенсомоторной коры (коры больших полушарий) крысы могут достигать двух и более микрон в длину. Для классификации синапсов/шипиков в отдельных работах использовался лишь критерий основанный на соотношении рахмеров головки, длины и толщины ножки шипика. В таких случаях к тонким дендритным шипикам порой относили и шипики содержащие специальную структуру – шипиковый аппарат (spine apparatus). На реконструкциях поверхность шипиков представлена полупрозрачным материалом. Постсинаптические уплотнения (PSD), лежащие под плазмалеммой, выделены красным цветом. Шкалы выделены желтым цветом: длина 500 нм, толщина и ширина по 50 нм.

Смешанный синапс на грибовидном шипике.

Расположение щелевых контактов на дендрите и шипиках из среднего молекулярного слоя зубчатой фасции гиппокампа крысы. На рисунке слева представлена объемная реконструкция короткого сегмента дендрита, несущего 53 щелевых контакта (выделены зеленым цветом), которые занимают 2,4% площади полупрозрачной плазматической мембраны. Под поверхностью красным цветом выделены постсинаптические уплотнения (PSD) – области химической нейротрансмисии. Желтая шкала у дендрита = 2 мкм. Справа, на четырех последовательных снимках из серии срезов, показан синапс на дендритном шипике отмеченный звездочкой на реконструированном дендрите. Пресинаптический бутон, расширение проходящего аксона, и шипик образуют смешанный тип синапса (mixed synapse). Шкалы на снимках по 100 нм. В центре представлена 3D реконструкция синапса на этом грибовидном шипике. Под реконструкцией синапса на грибовидном шипике развернута область занимаемая контактом пре- и постсинапса – так называемая внесинаптическая область контакта – занимающая 20% поверхности шипика. В свою очередь 20% этой области занято собственно синаптической частью (активная зона химической передачи); при этом 2 щелевых контакта занимают 7,5% области контакта аксонального бутона с шипиком. Шкала в центре = 500 нм.

Мультисинаптический контакт на грибовидном шипике.

Expected Expected Expected Expected

Содержимое этой страницы будет постоянно дополняться.

Почему сон укрепляет память

Чтобы кратковременная память превратилась в долговременную, в мозге должны образоваться новые межнейронные контакты, а формирование таких контактов лучше всего происходит во время сонной активности нервных клеток.

Превращение кратковременной памяти в долговременную называют консолидацией памяти, и нейробиологи усердно пытаются выяснить, как и почему это происходит. Довольно давно удалось выяснить, что консолидация памяти очень хорошо идёт во время сна. То есть, чтобы запомнить прочитанный перед экзаменом учебник, нужно поспать, тогда информация, что называется, уляжется в голове, то есть перейдёт в долговременное хранилище. Доказательств связи между сном и памятью довольно много. Например, исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что снотворные препараты не только нормализуют сон, но и улучшают память. А их коллеги из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе смогли описать информационные процессы в мозге, которые связаны с консолидацией памяти во время сна.

Читайте также:  Коллапс - Медицинский справочник

То, что такой важный процесс происходит именно во сне, неудивительно: ведь давно уже все знают, что сон – лишь иная форма активности мозга. Считается, что специфические нейронные импульсы, «сонные» волны мозга связаны в том числе и с тем, что наша нервная система занимается сортировкой полученной днём информации, пока внешние сигналы не мешают. Но вот как при этом ведут себя нейроны, какие клеточные и молекулярные механизмы здесь задействованы, биологам долгое время выяснить не получалось.

Чтобы узнать, что же происходит с нейронами во время консолидации памяти, Вэнь-Бяо Гань (Wen-Biao Gan) и его сотрудники из Нью-Йоркского университета создали генетически модифицированную мышь, у которой в нейронах моторной коры синтезировался флуоресцентный белок. С его помощью можно было наблюдать за изменениями в нервных клетках, например, где и когда образуются дендритные шипики, особые выросты на дендритных отростках нервных клеток. Появление шипика говорит о том, что в этом месте нейрон готов создать контакт с другим нейроном, иными словами, шипик предшествует синапсу. Благодаря синапсам образуются нейронные цепи, которые нужны для запоминания информации. Когда мы, например, учимся ездить на велосипеде, у нас в мозге складываются новые нервные цепи, которые возникли в ответ на необходимость по-новому координировать мышечные усилия. Потом, когда мы снова садимся на велосипед, эти нервные цепи снова включаются – если, конечно, они по какой-то причине не распались, если синапсы между нейронами не исчезли. Возвращаясь к дендритным шипикам, можно сказать, что они свидетельствуют о реакции нейрона на новую информацию и о готовности её запомнить.

Собственно, мышам в эксперименте устроили тоже что-то вроде велосипеда: животные должны были сохранять равновесие на вертящейся палке, которая вращалась всё быстрее и быстрее. Со временем мыши запоминали, что нужно делать, и уже не падали с неё. При этом у нейронов моторной коры появлялись те самые дендритные выросты – клетки понимали, что новый стимул важен для организма и готовились сформировать новые цепи. Тогда исследователи изменили условия опыта: мышей тренировали на поворачивающейся палке один час, но потом одних животных отправляли спать на семь часов, а другие должны были такое же время бодрствовать. Оказалось, что у тех мышей, которым разрешили поспать, дендритные шипики росли активнее. Иными словами, сон помогал нервным клеткам настроиться на запоминание новой информации.

Более того, характер появления дендритных выростов зависел от того, какое именно упражнение нужно было выполнить. Например, если мышь должна была идти по вращающейся палке в одну сторону, то шипики возникали на одних дендритах, а если нужно было идти в другую сторону, то шипики появлялись на других дендритах. То есть клеточная морфология нейронных отростков зависела от того, что за информацию нужно было обработать.

Наконец, нейробиологам удалось показать, что клетки моторной коры, от которых зависело выполнение упражнения, активировались во время медленно-волновой фазы сна. Такая активация во сне была важна для формирования пресловутых шипиков: если «сонную» активность клеток подавляли, то шипики не формировались. Это было похоже на то, как если бы мозг снова прокручивал для себя то, что он должен был недавно выполнять во время бодрствования – прокручивал, чтобы лучше запомнить.

Читайте также:  Достойное качество медицинской помощи - «Властная вертикаль ФЕДЕРАЦИИ»

В итоге получилась такая схема: нейроны во время бодрствования получают какой-то стимул или выполняют какую-то процедуру, затем во время сна эти клетки снова активируются, и такая повторная активация стимулирует клеточные перестройки, способствующие долговременному запоминанию стимула. То, что всё именно так и происходит, нейробиологи предполагали давно, однако сейчас удалось получить именно экспериментальное подтверждение, и не на каких-нибудь дрозофилах, а на мозге млекопитающих. Хотя, конечно, теперь учёным нужно выяснять, какие молекулярные процессы тут задействованы, что за гены и белки управляют увеличением дендритных шипиков во время сна, какие сигнальные пути тут работают и т. д.

К слову, о дрозофилах: несколько лет назад исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Университета Висконсина в Мадисоне ставили похожие эксперименты с плодовыми мушками, и тогда результаты говорили о том же – что сон необходим для консолидации памяти. Однако при этом нейробиологи наблюдали очистку мозга дрозофил от синапсов, то есть происходило что-то вроде редакции нервных контуров, очистки нейронов от ненужных связей, которые отнимали бы ресурсы от нужных контактов. Скорее всего, такое устранение ненужных синапсов не есть специфический процесс, свойственный одним лишь насекомым (или членистоногим, или беспозвоночным), и в мозге высших животных в момент «сонного» закрепления памяти наряду с формированием новых синапсов происходит и разрыв старых – осталось только увидеть это в эксперименте.

Дендритный шипик

Дендритный шипик — мембранный вырост на поверхности дендрита, способный образовать синаптическое соединение. Шипики обычно имеют тонкую дендритную шейку, оканчивающуюся шарообразной дендритной головкой. Дендритные шипики обнаруживаются на дендритах большинства основных типов нейронов мозга.

Шипики отличаются множеством форм, что отражается в их категоризации — различают филоподии, протошипики, грибовидные шипики, тонкие шипики, пеньковые шипики, разветвленные шипики и т. д. Существуют свидетельства того, что разные формы шипиков соответствуют разным стадиям развития и различной силе синаптических соединений. В исследованиях с использованием двухфотонных лазерных сканирующих микроскопов и конфокальных микроскопов было показано, что в зависимости от типа синаптической стимуляции объём и форма шипиков может изменяться, а сами шипики могут поворачиваться в пространстве, появляться и исчезать, при этом наиболее устойчивыми являются грибовидные шипики.

Шипики, в частности, выполняют роль отдельных клеточных компартментов, предотвращающих изменения в содержании ионов в цитоплазме материнского дендрита при активной работе синапсов.

См. также

  • Дендрит
  • Синапс
  • Двухфотонный лазерный микроскоп

Внешние ссылки

  • Трехмерная организация синапсов и астроглии в гиппокампе крыс и сусликов.

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Дендритный шипик. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

Ссылка на основную публикацию
Что такое скандинавская ходьба с палками и что она дает польза, противопоказания и вред для здоровья
Польза скандинавской ходьбы с палками Скандинавская ходьба с палками — польза которой неоспоримый факт — это тот вид спорта, которым...
Что такое менструация у женщин, почему и как происходит
Нарушение менструального цикла (менструации) – лечение сбоя месячных Нарушение менструального цикла (менструации) – состояние, свидетельствующее об изменении функционировании органов репродуктивной...
Что такое метеоризм Симптомы, причины, лечение, рекомендации — Сорбекс — официальный сайт Sorbex —
Вздутие живота: скорая помощь при метеоризме Повышенное газообразование (метеоризм) – это избыточное скопление газов, которое говорит о сбое в работе...
Что такое сколиоз первой степени и чем он опасен; Румянцево
Что такое сколиоз первой степени и чем он опасен Сколиоз – это искривление позвоночника, которое чаще всего развивается в детском...
Adblock detector