Начало >> Статьи >> Архивы >> Неопределенность в нервной системе

Культура нервной ткани - Неопределенность в нервной системе

Оглавление
Неопределенность в нервной системе
История аналогов нервной системы
Центральная нервная система как телефонная станция
Самоуправляющиеся системы
Универсальные вычислительные машины
Каналы с шумом
Вероятность в периферических системах
Вероятность и сенсорные нейроны
Непроизвольные движения глаз; физиологический нистагм
Методы статистического анализа
Анализ двоичных записей
Средняя частота
Кросскорреляционная функция и постстимуляционная гистограмма
Анализ интервалов
Автокорреляционная функция
Синхронная машинная обработка данных
Неустойчивость случайных нервных сетей
Случайные сети в нервной системе
Неустойчивость нервных сетей
Функция случайных сетей в нервной системе
Мозг в целом, рассматриваемый как нервная сеть
Мера предсказуемости
Неопределенная реакция корковых нейронов
Пространственное представительство внешней среды
Временное представительство внешней среды
Универсальный и специфический коды
Оптические иллюзии
Телеологический подход к проблеме кодирования сенсорной информации
Передача информации в мозгу
Устойчивость корковых нейронов
Теория обучающихся машин
Ценность теоретических моделей
Свидетельства длительных изменений синаптической проводимости в центральной нервной системе
Прямое измерение синаптического сопротивления
Дальнейшие шаги
Другие перспективные методики
Более простые нервные системы
Культура нервной ткани
Заключительные замечания

Выше я остановился на исследованиях, отражающих одну из целей сравнительной физиологии, — на поисках такой системы нейронов, которая была бы достаточно проста для того, чтобы легко было контролировать большинство факторов, управляющих ее работой. Другим перспективным направлением таких поисков было бы выращивание нервной системы по предварительной простой «монтажной схеме», так чтобы все ее важные элементы были легкодоступны для регистрации. Пока это еще неосуществимо, но недавние работы Крэна и Борнстейна [61] не оставляют сомнения, что скоро эта цель будет достигнута. Уже есть возможность вырезать маленькие кусочки мозговой коры у новорожденных животных и культивировать эксплантаты in vitro. Крэн и Борнстейн [61] описывают способ получения эксплантата из коры большого мозга мыши в возрасте 1—5 дней (фиг. 81); эти эксплантаты размером примерно 2Х1X0,5 мм состояли из коры и некоторого количества подлежащего белого вещества. Ткань переводили на покровное стекло, покрытое тонким слоем коллагенового геля, и затем подкармливали двумя каплями питательной среды в неделю. Вся культура находилась в газовой смеси, содержащей 5% СО2 и 95% О2.

Фиг. 81. Схема, показывающая способ иссечения ткани головного мозга мыши для получения эксплантатов мозговой коры [61].
Полушария разделяют разрезом вдоль линии А. По линиям B и С иссекают коронарный участок полушария шириной около 2 мм, из которого иссекают клин D, этот клин в свою очередь делят на сегменты (например, E), которые затем и эксплантируют.
Были сделаны приспособления для раздражения и регистрации внеклеточными металлическими микроэлектродами с диаметром кончика 10—25 мк.
Такие эксплантаты живут два месяца или дольше, и в течение первых нескольких дней трансплантированные клетки дифференцируются на легко отличимые нейроны, нейроглию, микроглию и эпендиму (19]. Клетки не размножаются, но в первые дни пребывания in vitro из эксплантированного кусочка вырастает множество нейритных отростков (фиг. 82); более того, Крэн и Борнстейн (61] получили убедительные функциональные данные о формировании новых синаптических соединений. В первые 2—3 дня раздражение белого вещества вызывает в лежащей над ним коре один импульсный ответ длительностью 2—3мсек. Через 3—4 дня ответ на стимуляцию становится более сложным, и длительность его постепенно возрастает.


Фиг. 82. Микрофотография культуры мозговой коры мыши после ее пребывания в течение трех недель in vitro (любезно предоставлена д-ром Крэном).
На краю эксплантата со стороны мягкой мозговой оболочки (внизу слева) видны многочисленные нейриты, растущие от кусочка вдоль клеток нейроглии (импрегнация серебром по Бодиану). 1 см соответствует 50 мк.
Реакции на одиночные стимулы
действительно начинают во многих отношениях походить на залповые ответы изолированной коры взрослой кошки (см. фиг. 28 и стр. 91—95). Продолжительный нерегулярный следовой разряд, следующий за одиночным стимулом (фиг. 83, 1—4), говорит о том, что сформировалась сеть из повторно самовозбуждающихся нейронов.
Несомненно, такие эксплантаты содержат живые клетки и функционирующие синапсы. В какой степени эти доморощенные миниатюрные нервные системы имитируют нормальную функцию родительского организма, предстоит еще выяснить, но в связи с этим интересно было прочесть, что в них может быть вызван рассеянный склероз. Очевидно, добавление сыворотки, полученной от людей, больных рассеянным склерозом, вызывает в эксплантате обратимую демиелинизацию [20].


Фиг. 83. Сложные картины импульсных ответов и медленных волн, регистрируемые в культуре мозговой коры новорожденного после 14 дней пребывания in vitro [60].
1—4 — длительные ответы на одиночный стимул, приложенный на расстоянии около 200 мк от места регистрации. Видны импульсные потенциалы, накладывающиеся на медленные волны. 5—9 — спонтанные медленные волны с множественными импульсами. 10—12 — последовательные записи, на которых виден более длительный ответ на одиночный стимул, нанесенный в начале записи (10), Обратите внимание, что в записях 11 и 12 скорость развертки меньше. 13 — та же последовательность при еще более медленной развертке. Заметьте внезапное появление импульсов более чем через 2 сек после большого коротколатентного вызванного потенциала.
Польза, которую принесет применение этой новой методики нейрофизиологии, нейрофармакологии и медицине в будущем, очевидна уже сейчас. Однако пока еще нет возможности вырастить маленькую систему нейронов с синаптическими соединениями, придав клеткам заранее заданное и доступное для регистрации расположение. Для этого нужно выращивать культуры слоями толщиной в одну клетку, а это до сих пор не удавалось.  Несмотря на то что в настоящее время возможности этого метода весьма ограничены, надо согласиться с Крэном и Борнстейном [61], что это новое направление исследования «...будет становиться все более плодотворным по мере того, как совершенствование оптических систем и техники культуры ткани даст возможность добиться большего цитологического разрешения при функциональном исследовании организованных сетей ЦНС in vitro». Авторы заключают свою статью словами: «Хотя структура и функция этих миниатюрных изолированных эксплантатов безусловно видоизменены во многих отношениях, характерная биоэлектрическая активность (сохранена в них настолько, что они могут служить хорошей модельной системой, изучение которой дополняет изучение нервной ткани in situ. Этот экспериментальный подход позволит, вероятно, найти тесную корреляцию между биоэлектрическими и цитологическими свойствами ЦНС на уровне, недоступном в живом организме».



 
« Немецкая психиатрия   Неопухолевые хирургические заболевания пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки »