Jump to content

Острые волны и рябь

(Перенаправлено из резких волновых комплексов )

Острые волны и рябь ( SWR ) представляют собой колебательные паттерны, продуцируемые чрезвычайно синхронизированной активностью нейронов в гиппокампе млекопитающих и соседних областях, которые спонтанно встречаются в продовольственных состояниях или во время сна NREM. [ 1 ] Их можно наблюдать с различными методами визуализации, такими как ЭЭГ . Они состоят из больших амплитудных волн в локальном полевом потенциале и производится десятками тысяч нейронов, сжигающих вместе в пределах 30–100 мс. [ 1 ] Они являются одними из наиболее синхронных паттернов колебаний в мозге, что делает их восприимчивыми к патологическим моделям, таким как эпилепсия. Они были широко охарактеризованы и описаны Гиерги Бузсаки , и, как было показано, участвуют в консолидации памяти во сне и повторно Воспоминания, приобретенные во время бодрствования.

История и опыт

[ редактировать ]

Нейрональные колебания являются важными компонентами исследований нейробиологии. В течение последних двух десятилетий колебания гиппокампа были основным направлением в исследованиях нейрональных колебаний. [ 2 ] Среди различных колебаний, присутствующих в мозге, SWR являются первой и единственной популяционной активностью, которая начинается в развивающемся гиппокампе, но они являются наименее понятной сетью шаблона гиппокампа. [ 3 ]

Первоначально эти большие волны наблюдались Корнелиусом Вандерволфом в 1969 году, а затем Джон О'Киф исследовал SPW-RS более подробно в 1978 году, изучая пространственную память крыс. [ 2 ] Гирги Бузсаки и его сотрудники изучали и охарактеризовали SWRS в деталях и описали свои физиологические функции и роль в разных состояниях животного. [ 2 ] [ 4 ]

Эти паттерны представляют собой большую амплитуду, апериодические рецидивирующие колебания, возникающие в апикальном дендритном слое областей СА1 гиппокампа. За острыми волнами следуют синхронные быстрые колебания поля (частота 140–200 Гц), названная Ribples. [ 5 ]
Особенности этих колебаний предоставили доказательства их роли в индукции синаптической пластичности и консолидации памяти. Среди этих особенностей их широко распространенное влияние на нейроны популяции в гиппокампе и зависимое от опыта содержание участвующих нейронов. Исследования показали, что устранение SWRS путем электрической стимуляции мешает крысам способности вспоминать информацию о пространственной памяти. [ 6 ] [ 7 ] Эти функции поддерживают функциональную роль острых волн и рябь в консолидации памяти.

Формирование гиппокампа

[ редактировать ]

Структуры

[ редактировать ]
Гиппокампальная цепь в гиппокампе грызунов. Показаны связи между областями CA3 и CA1 со структурами парагиппокампа.

Трисинаптический цикл , как основная схема гиппокампа, отвечающего за передачу информации между гиппокампом и корой, также является схемой, производящей SWR. Эта схема обеспечивает путь, по которому SWR влияют на области коры, а также получают от них входные данные. Следовательно, этот цикл показан как путь, ответственный за преобразование кратковременной памяти в долговременную память . Трисинаптическая петля гиппокампа является одной из самых тщательно изученных цепей для долгосрочного потенцирования .

Участники нейрональных популяций

[ редактировать ]

Появление этих самоорганизованных событий гиппокампа зависит от взаимодействия между различными пирамидальными и гранулярными нейронами с различными типами интернейронов в этой схеме. Пирамидальные клетки области дендритного слоя CA3 и CA1 важны для создания этих волн, и они влияют на субикулум , парасубикулум , энторинальную кору и, в конечном счете, нейроны неокортекса. [ 3 ] Во время SWRS, который длится приблизительно 100 миллисекунд, 50 000–100 000 нейронов выделяют синхронность, что делает SWRS самым синхронным событием в мозге. [ 3 ] Важной концепцией о нейрональных популяциях, участвующих в этих событиях, является тот факт, что они зависят от опыта. Последовательности, которые были активны во время деятельности животного, являются те, которые участвуют в SWRS. Активность естественным образом распространяется вдоль путей, которые имеют более сильные синапсы. Это одна из особенностей SWR, предоставляющих доказательства для их роли в консолидации памяти.

Сетевые механизмы генерации

[ редактировать ]

Самостоятельная сеть

[ редактировать ]

Внутренние всплески пирамидальных клеток в области CA3 гиппокампа посредством коллатералей CA3 вызывают деполяризацию пирамидальных клеток в дендритном слое CA1, которые вызывают внеклеточные негативные волны - острые волны, посвященные быстрым рядам. [ 8 ] Разряд пирамидных клеток области CA3 также активирует GABAergic Interneirons. [ 3 ] Разреженное стрельба пирамидальных клеток CA1 и в фазе ингибирования из активированных интернейронов приводит к высоким колебаниям сети высоких частот (200 Гц), которые являются множеством. [ 9 ] Вскоре популяции CA1 приводят к сильно синхронизированной активности в целевой популяции парагиппокампальных структур. [ 10 ]

Эффекты неокортикальных входов

[ редактировать ]
Sleep Spindle и K-Complex в ЭЭГ

Несмотря на самостоятельную природу SWR, их активность может быть изменена входными данными из неокортекса через трисинаптический цикл в гиппокамп. Активность неокортекса во время медленного волнового сна определяет входы в гиппокамп; Таламокортикальные веретки для сна и дельта -волны - это схемы сна неокортекса. [ 11 ] Эти входные данные способствуют выбору различных нейрональных сборок для инициации SWR и влияют на время SWR. [ 3 ] Различные таламокортикальные нейрональные сборы вызывают веретки для сна, и эти клеточные сборки влияют на инициатор взрыва для острых волн. Таким образом, таламокортикальные входные данные влияют на содержание SWR, идущих в неокортекс.

Консолидация памяти

[ редактировать ]

Острые волны и связанные с ними рябы присутствуют в мозге млекопитающих видов, которые были исследованы для этой цели, включая мышей, крыс, кроликов, обезьян и людей. [ 5 ] У всех этих видов они были показаны, прежде всего, участвуют в консолидации недавно приобретенных воспоминаний во время неподвижности и медленного сна . Характеристики этих колебаний, такие как наличие зависимых от опыта содержания нейронов, воздействие кортикального ввода и реактивация неокортикальных путей, сформированных в результате недавнего опыта, обеспечивают доказательства их роли в консолидации памяти . Кроме того, некоторые прямые доказательства их роли происходят из -за исследований, исследуя последствия их удаления. Исследования на животных показали, что истощение волновой активности электрической стимуляцией будет нарушать образование новых воспоминаний у крыс. [ 7 ] [ 6 ] Кроме того, в пространственно не обоснованных задачах, таких как пассивное исследование, оптогенетическое нарушение событий SPW-R мешает стабилизации недавно образованного кода ячейки гиппокампа (Ref, [ 12 ] но см. Ref [ 13 ] ) Что касается людей, то в настоящее время предполагается, что гиппокамп в целом важен для некоторых форм консолидации памяти, таких как декларативные и пространственные воспоминания. [ 2 ] Тем не менее, четкие доказательства роли событий SPW-R в консолидации памяти в гиппокампе людей все еще отсутствуют.

Двухэтапная модель памяти

[ редактировать ]

Основываясь на результатах исследований о SPW-RS, в 1989 году влиятельная двухэтапная модель памяти, предложенная Бузсаки, подтверждала ее последующие доказательства. Основываясь на этой модели, первоначальные воспоминания о событиях образуются во время приобретения и усиливаются во время повторения. Приобретение происходит с помощью тета и гамма -волн, активирующих нейрональный путь для начального образования памяти. Позже этот путь будет воспроизведен после распространения SPW-RS в Neocortex. Нейрональные последовательности во время воспроизведения происходят более высокой скоростью и находятся в прямом и обратном направлении начального образования. [ 4 ]

Рябь и быстрые гамма

[ редактировать ]

Несмотря на то, что грабители гиппокампа (140–220 Гц) и быстрые гамма (90–150 Гц) колебания имеют сходные механизмы генерации, они представляют собой два отдельных закономерности в гиппокампе. Они оба производятся в качестве реакции области CA1 на входные данные из области CA3. Рибки присутствуют только тогда, когда тета -волны относительно отсутствуют во время острых волн, тогда как быстрые гамма -волны возникают во время тета -волн и острых волн. [ 10 ] Величина и частота как рябь, так и быстрых гамма -узоров зависят от величины острых волн гиппокампа. Более сильное возбуждение от острых волн приводит к пульсальным колебаниям, тогда как более слабые стимуляции генерируют быстрые гамма -модели. [ 14 ] Кроме того, они показаны зависимыми от региона, в пирамидальных клетках области CA1 рябы, которые являются самыми быстрыми колебаниями, в пирамидальных клетках области CA1, в то время как гамма -колебания доминируют в области CA3 и парагиппокампальных структурах. [ 10 ]

Состояние болезней

[ редактировать ]

Эпилепсия

[ редактировать ]

В дополнение к продолжающимся исследованиям роли комплексов SPW-R в консолидации памяти и пластичности нейронов, еще одной важной областью внимания является их роль в развитии эпилепсии. Как упоминалось ранее, SPW-RS являются наиболее синхронными колебаниями, наблюдаемыми в мозге; что подразумевает любую аномальную активность в этой сети, приведет к значительным последствиям. Одним из отклонений от нормальной активности является быстрый рябь. Быстрая рябь - это патологический паттерн, который возникает из физиологических ряби. Эти быстрые ряби являются полевыми потенциалами гиперсинхронного разрыва возбуждающих нейронов пирамидальных клеток на частотах от 250 до 600 Гц. [ 15 ] Быстрая активность Rifples в гиппокампе рассматривается как патологические паттерны, непосредственно связанные с эпилепсией , но они, по -видимому, как физиологическая, так и патологическая активность в неокортексе. [ 16 ] Хотя базовая физиология и выявление вклада быстрого ряда в генерации судорог все еще находятся в расследовании и дальнейших исследованиях, исследования предполагают, что быстрые ряды могут использоваться в качестве биомаркера эпилептогенных тканей. [ 17 ]

Смотрите также

[ редактировать ]

Другие мозговые волны

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а беременный Бузсаки, Гьорги (2021). Мозг изнутри . Нью -Йорк, Нью -Йорк, Соединенные Штаты Америки. п. 200. ISBN  978-0-19-754950-6 Полем OCLC   1225288277 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
  2. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Maier, n; Draguhn A.; Schmitz D; Оба М. (март 2013 г.). «Быстрые колебания сети в явлениях гиппокампа, механизмов и открытых вопросов на границе сотовой и системной нейронаук» . e-neuroforum . 4 (1): 1–10. doi : 10.1007/s13295-013-0038-0 .
  3. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Buzsáki, György (2006). Ритмы мозга . Нью -Йорк: Оксфордский университет. Нажимать. С. 344–349. ISBN  978-0-19-982823-4 .
  4. ^ Jump up to: а беременный Buzsáki, Györgyi (1989). «Двухэтапная модель формирования трассировки памяти: роль для« шумных »состояний мозга». Нейробиология . 31 (3): 551–570. doi : 10.1016/0306-4522 (89) 90423-5 . PMID   2687720 . S2CID   23957660 .
  5. ^ Jump up to: а беременный Logothetis, NK; О. Эшенко; Y. Murayama; М. Аугат; Т. Студель; HC Evard; М. Бессерв; A. Oeltermann (ноябрь 2012 г.). «Гиппокампа -кортикальное взаимодействие во время периодов подкоркового молчания». Природа . 491 (7425): 547–553. Bibcode : 2012natur.491..547L . doi : 10.1038/nature11618 . PMID   23172213 . S2CID   4416746 .
  6. ^ Jump up to: а беременный Жирардо, Габриель; Карим скамейн; Сидни, я винер; György Buzsáki; Михаэль б Зугаро (сентябрь 2009 г.). «Селективное подавление разжигания гиппокампа нарушает пространственную память». Nature Neuroscience . 12 (10): 1222–1223. doi : 10.1038/nn.2384 . PMID   19749750 . S2CID   23637142 .
  7. ^ Jump up to: а беременный Эго-Стангель, Валери; Мэтью А. Уилсон (январь 2010 г.). «Разрушение активности гиппокампа, ассоциированной с пульсами во время отдыха, нарушает пространственное обучение у крысы» (PDF) . Гиппокамп . 20 (1): 1–10. doi : 10.1002/hipo.20707 . HDL : 1721.1/70466 . PMC   2801761 . PMID   19816984 .
  8. ^ Бузсаки, Гёрги; Horvath Z; Urioste R; Hetke J; Мудрый К (15 мая 1992 г.). «Высокочастотные колебания сети в гиппокампе». Наука . 256 (5059): 1025–1027. Bibcode : 1992sci ... 256.1025b . doi : 10.1126/science.1589772 . PMID   1589772 .
  9. ^ Илен, Аарен; Анатол Брагин; Золтан Надасди; Габор Джандо; Имре Сезабо; Аттила Сик; Г. Бузсаки (январь 1995 г.). «Острые волновые высокочастотные колебания (200 Гц) в неповрежденном гиппокампе: сетевой и внутриклеточный механизм» . Журнал нейробиологии . 15 (1 пт 1): 30–46. doi : 10.1523/jneurosci.15-01-00030.1995 . PMC   6578299 . PMID   7823136 .
  10. ^ Jump up to: а беременный в Бузсаки, Гирги; Фернандо Лопес да Силваб (март 2012 г.). «Высокочастотные колебания в интактном мозге» . Прогресс в нейробиологии . 98 (3): 241–249. doi : 10.1016/j.pneurobio.2012.02.004 . PMC   4895831 . PMID   22449727 .
  11. ^ Сирота, Антон; Jozsef csicsvari; Дерек Буль; Györgyi Buzsáki (февраль 2003 г.). «Связь между неокортексом и гиппокампом во время сна у грызунов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (4): 2065–2069. Bibcode : 2003pnas..100.2065S . doi : 10.1073/pnas.0437938100 . PMC   149959 . PMID   12576550 .
  12. ^ Ван де Вен Г.М., Труш С., Макнамара К.Г., Аллен К., Дупрет Д. (7 декабря 2016 г.). «Консолидаты реактивации в автономном режиме гиппокампа недавно сформировали схемы сборки клеток во время резких волновых расколов» . Нейрон . 92 (5): 968–974. doi : 10.1016/j.neuron.2016.10.020 . PMC   5158132 . PMID   27840002 .
  13. ^ Kovacs KA, O'Neill J, Schoenenberger P, Penttonen M, Ranguel Guerrero DK, CSICSVARI J (19 ноября 2016 г.). «Оптогенетически блокирование острых волновых волновых событий во сне не мешает образованию стабильного пространственного представления в области CA1 гиппокампа» . Plos один . 11 (10): E0164675. BIBCODE : 2016PLOSO..1164675K . doi : 10.1371/journal.pone.0164675 . PMC   5070819 . PMID   27760158 .
  14. ^ Салливан, Дэвид; Jozsef csicsvari; Кенджи Мизузеки; Шон Монтгомери; Камран Диба; György Buzsáki (июнь 2011 г.). «Отношения между острыми волнами гиппокампа, рябью и быстрыми гаммами -колебаниями: влияние зубчатой ​​и энторинальной корковой активности» . Нейробиология . 31 (23): 8605–8616. doi : 10.1523/jneurosci.0294-11.2011 . PMC   3134187 . PMID   21653864 .
  15. ^ Брагин А., Энгель Дж. М.Р., Уилсон К.Л., Фрид I, Матерн Г.В. (февраль 1999). «Высокочастотные колебания гиппокампа и энторинальной коры (100-500 Гц) в эпилептическом мозге человека и у крыс, обработанных каиновой кислотой, с хроническими припадками» . Эпилепсия . 40 (2): 127–37. doi : 10.1111/j.1528-1157.1999.tb02065.x . PMID   9952257 . S2CID   45089490 .
  16. ^ Келинг, Рудигер; Стейли Кевин (апрель 2011 г.). «Сетевые механизмы для быстрой активности волны в эпилептической ткани» . Исследование эпилепсии . 97 (3): 318–323. doi : 10.1016/j.eplepsyres.2011.03.006 . PMC   3152631 . PMID   21470826 .
  17. ^ Джейкобс, Дж.; П. Леван; CE Chatillon; А. Оливье; Ф. Дубо; Дж. Готман (март 2009 г.). «Высокочастотные колебания во внутричерепных ЭЭГ отмечают эпилептогенность, а не тип поражения» . Мозг . 132 (4): 1022–1037. doi : 10.1093/brain/awn351 . PMC   3792079 . PMID   19297507 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7bdf007d80405f72c6f789c9f5498373__1698103800
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7b/73/7bdf007d80405f72c6f789c9f5498373.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Sharp waves and ripples - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)