Физиологические механизмы нейропластичности как основа психических процессов и социально-профессиональной адаптации (часть 1)

Изучение нейрофизиологических механизмов когнитивных функций и эмоциональных психических процессов, а также определение их роли в адаптации к условиям внешней и внутренней среды является одной из приоритетных задач современной нейрофизиологии и психофизиологии. В данном обзоре мы рассмотрим нейрофизиологические механизмы нейропластичности, лежащие в основе психических процессов, а также определим их роль в социально-профессиональной адаптации.

Впервые термин «пластичность» по отношению к мозгу был использован У. Джеймсом в 1890 году в книге «Принципы психологии» [1]. Позже, в 1934 году, А. Бете было введено понятие «пластичности нервной системы». Он описывал данный феномен как процесс приспособления нервной системы к изменившимся условиям посредством изменения периферической афферентации [2]. В 1948 году Е. Конорским был введен термин «нейропластичность», который применялся для описания характера синаптических модификаций, в частности синаптического спру-тинга, сопровождающегося электрофизиологическими эффектами, выражающимися проведением тормозных и возбуждающих сигналов к нервной клетке. При этом автором подчеркивалось, что модификации синаптических связей происходят на протяжении всей жизни и включают в себя как процессы возникновения, так и элиминирования незадей-ствованных межнейронных связей [3].

В литературе представлено множество определений феномена нейропластичности [4-12]. Общим для всех формулировок является то, что нейропластичность определяется как способность нервной ткани изменять свою структуру и функции в ответ на воздействие экзогенных и эндогенных факторов, включая реакции на альтерацию или гибель нервных и глиальных клеток, вследствие органических поражений ЦНС, травм, инсультов или нейродегенеративных заболеваний.

Анализ литературных источников позволил несколько дополнить данное определение и сформулировать его следующим образом. Под нейропластичностью понимается способность организма адаптироваться к условиям внутренней и внешней среды путем оптимальной структурно-функциональной перестройки нервной ткани головного мозга, имеющей в своей основе сложный комплекс событий, связанных с нейрогенезом и апоптозом, синаптогенезом и синаптической пластичностью, изменением электровозбудимости нервных клеток и экспрессией генов, ней-рон-глиальными взаимодействиями, а также ангиогенезом.

В многочисленных исследованиях отмечается, что нейропластичность лежит в основе когнитивных функций, эмоционального реагирования, адаптивного поведения, а также обучения и приобретения сложных, в том числе профессиональных навыков, что в своей совокупности определяет эффективность социальной адаптации индивида [5, 13-20]. Ряд авторов показал, что информационная насыщенность среды (обогащенная среда), включая социальное окружение и образовательную среду, также оказывает влияние на физиологические механизмы нейропластичности [15, 21–26]. Причем это влияние реализуется посредством сенсорной и моторной, эмоциональной и когнитивной стимуляции, что демонстрирует неразрывную взаимосвязь между социальной средой и нейропластичностью, являющейся, в своей сути, основным физиологическим механизмом адаптации.

Таким образом, целью работы является обзор современных исследований, посвященных изучению физиологических механизмов нейропластичности, рассматриваемой в качестве основы психических процессов и социально-профессиональной адаптации. Частной задачей является обоснование комплексного подхода в изучении нейропластичности с помощью молекулярно-генетических, цитомор-фологических и электрофизиологических методов.

Физиологические механизмы нейрогенеза как основа психических процессов и социальнопрофессиональной адаптации

Одним из основных физиологических механизмов нейропластичности является нейрогенез. Впервые данный феномен был описан в 1962 году Дж. Альтманом, который обнаружил активно делящиеся клетки в гиппокампе и зрительном бугре взрослых грызунов [27]. Однако результаты его исследования были проигнорированы научным сообществом по причине доминировавшей тогда концепции, сформулированной нобелевским лауреатом по физиологии и медицине (1906) Сантьяго Ра-мон-и-Кахалем, согласно которой утверждалась неизменность морфофункциональной структуры мозга после окончания процессов эмбрионального развития.

В настоящий момент под нейрогенезом понимается многоступенчатый регулируемый процесс, включающий этап трансформации мультипотентных нейрональных клеток-предшественников (прогениторов, прекурсоров, нейрональных стволовых клеток), этапы их миграции, дифференциации и интеграции образовавшихся нейронов в существующую нейрональную сеть. В многочисленных работах показано, что образование новых нейронов и нейроглии (астроцитов и олигодендроцитов) из прогениторов происходит на всех стадиях онтогенеза и служит цели восполнения числа клеток мозга, утрачиваемых в течение жизни или в результате патологических процессов.

Нейрогенез на этапах постнатального развития происходит в нейрогенных регионах мозга [6, 28–30]. Выделяют два основных региона: субгранулярную зону зубчатой извилины гиппокампа и субвентрикулярную зону боковых желудочков (субэпендиму) [29, 31].

Наибольшее число нейральных стволовых клеток располагается в субвентрикулярной зоне [32]. Под действием экзогенных и эндогенных факторов мультипотентные нейральные стволовые клетки подвергаются трансформации в транзиторные прогениторы и последовательно проходят стадии пролиферации и апоптоза [5, 33, 34]. При этом происходит селективный отбор транзиторных прогенито-ров, способных к дальнейшей дифференцировке в дочерние унипотентные клетки-предшественники нейронов и клетки нейроглии (астроглии и олигодендроцитов) [35].

В литературе описан также этап тангенциальной миграции клеток-предшественников (нейробластов) соответствующих фенотипов по ростральному миграционному тракту в обонятельную луковицу, где они окончательно дифференцируются в специфические для ольфакторной зоны интернейроны и клетки нейроглии, приобретая способность к синаптической интеграции в уже существующую нейрональную сеть [5, 36].

Вторым нейрогенным регионом является субгранулярная зона зубчатой извилины, которая входит в состав гиппокампальной формации. Здесь клетки-предшественники дифференцируются в большинстве случаев в гранулярные нейроны на протяжении всей жизни. По разным данным, количество новых нейронов, образовавшихся за сутки, достигает от 1400 до 9000 [37, 38]. Внимание исследователей к данной области мозга обусловлено тем, что гиппокампальная формация имеет прямое отношение к процессам научения, памяти, созданию и консолидации когнитивных карт, пространственной ориентации и навигации, к поведенческим и эмоциональным реакциям, к контролю социального поведения и процессам социальной адаптации [39–44].

Постнатальный нейрогенез обнаружен также в неокортексе, миндалине, стриатуме, перегородке, мозолистом теле, черной субстанции, спинном мозге. Он обеспечивается активацией мультипотентных нейрональных стволовых клеток субвентрикулярной зоны, миграцией транзиторных прогениторов через ростральный миграционный тракт и их дифференциацией в нейроны и клетки глии в соответствующих областях мозга в ответ на патологическое воздействие или альтерацию [45]. Некоторые авторы полагают, что такой нейрогенез носит репаративный характер. Имеются сведения о том, что вне основных нейрогенных регионов идет образование главным образом нейроглии [36].

Установлена потенциальная возможность нейрогенеза на основе активации периваскулярных мезенхимальных стволовых клеток (mesenchymal stem cells), которые располагаются диффузно во всем взрослом мозге как человека, так и животных. Эти клетки обнаруживаются в так называемых периваскулярных нишах, расположенных вдоль мелких сосудов, а также в местах их разветвления [30]. Отмечают, что периваскулярные мезенхимальные стволовые клетки отличаются бо́льшим потенциалом в отношении возмо ж-ности к дифференциации, чем нейрональные стволовые клетки, так как способны образовывать различные фенотипы клеток, включая не только олигодендроциты и астороциты, но и остебласты, хондроциты и адипоциты [46].

Регуляция нейрогенеза осуществляется внутренними молекулярно-генетическими факторами и внешними факторами среды.

Молекулярно-генетический контроль постнатального нейрогенеза реализуется с помощью различных факторов роста, нейромедиаторов и гормонов. Так, эксперименты на животных показали, что стимулирует нейрогенез внутрижелудочковое введение: мозгового нейротрофического фактора BDNF (brain derived neurotrophic factor) в полосатом теле, таламусе, перегородке, субвентрикулярной зоне гиппокампа, ольфакторной зоне; фактора роста нервов NGF (nerve growth factor) в субвентрикулярной зоне; фактора роста фибробластов FGF-2 (fibroblast grown factor 2) в зубчатой извилине [47–50].

Киназа гликогенсинтазы-3β (GSK-3β – glycogen synthase kinase-3β) занимает важное место в регуляции процессов нейропластичности, а именно, нейронального морфогенеза и синаптической пластичности. Она ингибирует активность белков, необходимых для реорганизации цитоскелета аксонов, препятствуя их росту и ветвлению. Показано, что ингибирование GSK-3β в глутаматергических синапсах стимулирует долговременную по-тенциацию, а ее высокая активность, напротив, обеспечивает процессы долговременной депрессии [51]. Установлено, что факторы роста BDNF, NGF, GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor), IGF-1 (insulin-like grown factor-1) способствуют нейрональной поляризации, росту и ветвлению аксонов, блокируя GSK-3β [52].

К нейромедиаторам, регулирующим нейрогенез, относятся: глутамат, оказывающий угнетающее влияние на нейрогенез в гипофизе; серотонин, приводящий к подавлению нейрогенеза в гиппокампе и субвентрикулярной зоне; норадреналин, уменьшение концентрации которого снижает интенсивность пролиферации клеток гиппокампа; дофамин, при увеличении уровня которого происходит стимуляция пролиферации клеток в субвентрикулярной зоне гиппокампа [53-56].

Гормоны – эстрогены и пролактин усиливают нейрогенез в гиппокампе, а стероидные гормоны надпочечников, наоборот, подавляют его [57, 58].

К внешним факторам, влияющим на нейрогенез, можно отнести: обогащенную среду, и социальное окружение, характер отношений между членами социальной группы, когнитивную и физическую активность, обучение новым формам поведения, а также уровень образования. Под обогащенной подразумевается среда, содержащая разнообразные социальные и несоциальные стимулы, воздействующие на различные аспекты развития и функции головного мозга [5, 15, 36]. Обязательными составляющими обогащенной среды в условиях лабораторного эксперимента с участием в качестве объекта исследования животных считается наличие большого числа объектов, различающихся по составу, форме, цвету, размеру, текстуре и запаху, а также доступа к беговым колесам. Помещение животного в такую среду повышает его поисковую и двигательную активность, которая определяет эффективность научения.

Пребывание в обогащенной среде усиливает ветвление нейритов и формирование синапсов в коре, снижает интенсивность апоптоза, усиливает локальный кровоток и нейрогенез главным образом в гиппокампе, в котором наблюдается возрастание числа астроцитов и увеличение толщины его слоев. При этом происходит повышение эффективности научения, распознавания стимулов и консолидации памяти, а также отмечается возрастание поисковой активности и уменьшение уровня тревожности [5].

Установлено, что гиппокампальный нейрогенез идет более интенсивно при высокой физической активности, что, согласно мнению некоторых исследователей, в совокупности улучшает работу физиологических механизмов нейропластичности и пространственной памяти, а также способствует более легкому обучению [59, 60].

Функциональная связь между гиппокампом, нейрогенезом, когнитивными функциями, интеллектом и адаптивным поведением подчеркивается О.А. Гомазковым [5]. Подтверждением этой точки зрения служат многочисленные исследования, в которых показано, что гиппокампальный нейрогенез усиливается в условиях тренировок по ассоциативному обучению [61]. При искусственном подавлении нейрогенеза наблюдалось снижение количества гранулярных клеток в гиппокампе и числа кле- ток в ольфакторной зоне, что коррелировало с нарушениями контекстуальной и пространственной памяти, а также регистрировалось нарушение пространственной ориентации [62, 63]. Напротив, активация процессов нейрогенеза в ольфакторной зоне ассоциировалась с возрастанием эффективности памяти на запахи у лабораторных животных [64].

Обогащенная среда является индуктором увеличения силы синаптических контактов и долговременной потенциации, считающейся физиологической основой долговременной памяти. В основе этих процессов лежит интенсификация синтеза основных нейротрофических факторов (BDNF, NGF, GDNF), усиление экспрессии синаптических белков – си-наптофизина и синаптотагмина, увеличение экспрессии NMDA- (N-methyl-D-aspartate receptor) и AMPA- (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor) рецепторов, снижение уровней провоспалитель-ных цитокинов (TNF-α – tumor necrosis factor, IL-1 – interleukin-1) и хемокинов, а также возрастание секреции ацетилхолина и селективное усиление экспрессии серотониновых рецепторов [15, 65]. Показано, что помещение мышей с генетически обусловленной слабой обучаемостью и с низким уровнем нейрогенеза в обогащенную среду вызывало увеличение поисковой активности, повышало эффективность научения и усиливало гиппокампальный нейрогенез [66].

Особое место в индукции нейрогенеза занимают социальные факторы. Обнаружено, что интенсивность гиппокампального нейрогенеза у животных и человека зависит от социального статуса особи в группе. Так, при исследовании групп подчиненных и доминирующих бабуинов было обнаружено, что больший объем гиппокампа имели доминантные особи, что объяснялось наличием у них большей интенсивности пролиферации клеток и большего числа нейробластов [67].

У мышей, занимающих более высокое положение в социальной иерархии, отмечалось увеличение числа гранулярных клеток в субвентрикулярной зоне, а также увеличение экспрессии BDNF и NGF в герминативных зонах мозга. Напротив, у мышей-аутсайдеров регистрировалось снижение интенсивности пролиферации и дифференцировки нейрональных стволовых клеток, а также наблюдались признаки повышенной тревожности и депрессивного состояния [23, 25, 68]. Также установлено, что место индивида в социальной иерархии высших животных определяют изменения в серотонинергической и дофаминергической медиаторных системах мозга [69]. Так, полиморфизм переменного числа тандемных повторов – VNTR (variable number of tandem repeats) гена DRD4 (dopamine receptor D4), кодирующий D4 дофаминовые рецепторы, связан не только с активацией внимания и рабочей памяти, но и поисковым поведением [70].

Фактор социальной изоляции влияет и на молекулярно-генетические механизмы регуляции нейрогенеза. Установлено, что экспериментально индуцированная социальная изоляция у мышей снижает уровень BDNF в гиппокампе, а также провоцирует увеличение тревожности и развитие депрессивного состояния [71]. Социальная изоляция в форме отлучения крысят подсосного периода жизни от матери в течение 4 недель снижала уровень нейротрофинов BDNF, NGF, а также уменьшала экспрессию необходимого для эффективного научения гена Arc (activity-regulated cytoskeleton-associated protein) в гиппокампе. Возвращение крысят к матери повышало уровень нейротрофинов и экспрессии Arc практически до нормы, что сопровождалось усилением плотности и ветвления дендритного дерева нейронов в зубчатой извилине [72].

Характер отношений в социуме также влияет на нейрогенез. Эксперименты показали, что в условиях социального конфликта у более «агрессивных» мышей уровень нейрогенеза в гиппокампе увеличивался [73].

Сложные условия обитания, связанные с ограниченной кормовой базой, необходимостью постоянной защиты территории и сезонными миграциями животных, также являются факторами, стимулирующими гиппокампальный нейрогенез. Авторы этих работ подчеркивают, что нейрогенез, индуцируемый такими факторами, ассоциирован со сложными формами поведения и носит адаптивный характер [22, 74].

Аналогами обогащенной среды в случае рассмотрения в качестве объекта исследования человека являются условия получения образования и приобретения профессиональных знаний, умений и навыков. Установлено, что уровень образования является значимым фактором, определяющим структуру и функции головного мозга. Показано, что люди с низким уровнем образования имели меньший внутренний объем мозгового отдела черепа и меньшие наружные размеры головы [75]. По данным диффузно-взвешенной МРТ измеряемый коэффициент диффузии в левом и правом гиппокампе у здоровых испытуемых отрицательно коррелировал с уровнем образования. Это свидетельствовало о том, что у людей с более высоким уровнем образования наблюдалась более высокая плотность нейронов и их отростков в гиппокампе обоих полушарий [76]. Эти работы подтверждаются также исследованиями, проведенными на 2838 здоровых испытуемых, в которых было показано увеличение объема серого вещества не только гиппокампа, но и передней части поясной извилины и миндалины, которое положительно коррелировало с длительностью обучения [77].

Опыт обучения в вузе влияет на характер нейрогенеза при развитии нейродегенератив-ных заболеваний, способствуя замедлению развития патологического процесса и когнитивного дефицита. Так, пациенты с болезнью Альцгеймера (БА) с высшим образованием, отличающиеся более выраженными цитомор-фологическими изменениями в мозге, имели такой же уровень сохранности когнитивных функций, как и пациенты с БА с низким уровнем образования, но менее выраженным повреждением мозга. Авторами делается вывод об адаптивной роли образования в эволюционном процессе, которое позволяет организму более эффективно противостоять повреждающим внутренним и внешним факторам среды [78].

В пользу справедливости этого положения свидетельствуют многочисленные работы по определению положительных корреляций между интеллектом, эффективностью когнитивных функций, уровнем образования с одной стороны и длиной теломер и активностью теломеразы – с другой стороны. Отметим, что увеличение длины теломер и возрастание активности теломеразы определяет число клеточных делений и ассоциировано с большей продолжительностью жизни как животных, так и человека [79].

Специфика профессиональной деятельности также определяет интенсивность нейрогенеза. Например, у лондонских таксистов, отличающихся высокой эффективностью пространственной ориентации и пространственной памяти, приобретенной в результате подготовки к квалификационному экзамену по знанию расположения всех улиц, учреждений, заведений и номеров домов в городе, обнаруживалось увеличение объема заднего отдела гиппокампа, ответственного за пространственную ориентацию. Интересно, что увеличение заднего отдела гиппокампа, вероятнее всего, происходило за счет уменьшения объема его переднего отдела, в результате чего общий объем гиппокампа не изменился [80]. Показано, что у профессиональных переводчиков наблюдалось увеличение левой височной доли, а у музыкантов происходило увеличение первичной моторной зоны, височной доли и передней части мозолистого тела [7].

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что нейрогенез, являясь основным физиологическим механизмом нейропластичности, играет ключевую роль в регуляции когнитивных и эмоциональных психических процессов, психической деятельности, направленной на обеспечение эффективной адаптации организма к условиям как внутренней среды, так и внешней, социальной, среды, в которой происходит передача опыта и приобретение профессиональных знаний, умений и навыков.

Физиологические механизмы синаптической пластичности как основа психических процессов и адаптивного поведения

Неотъемлемой составляющей нейропластичности является процесс морфологической и функциональной интеграции образовавшихся нейронов в существующую сеть. Морфологическая интеграция реализуется посредством образования новых синаптических контактов между нейронами, а функциональная интеграция происходит внутри синапсов – на уровне постсинаптических и пресинаптиче-ских мембран, за счет морфофункциональных изменений, итогом которых является возникновение потенциала действия и облегчение передачи информации между нейронами. Способность синапсов менять силу передачи в зависимости от нейронной активности в ответ на внешние раздражители лежит в основе синаптической пластичности.

В работах множества авторов отмечается, что синаптическая пластичность является важнейшим механизмом, обеспечивающим структурную и функциональную адаптацию нейронных сетей к изменениям, связанным: с обучением новым формам поведения и памятью, с влиянием факторов окружающей среды и патологическими процессами, происходящими в головном мозге [16, 81]. Синаптическая пластичность также лежит в основе восприятия, обработки и анализа сигналов, когнитивных и эмоциональных психических процессов, интеллекта, определяя формы адаптивного поведения [82].

Наиболее изученным видом синаптической пластичности является долговременная потенциация синаптического проведения (LTP – long term potentiation of synaptic strength). Физиологическая сущность данного феномена состоит в усилении синаптической передачи – «силы синапса» между двумя нейронами при передаче информации в мозге, сохраняющегося в течение длительного времени.

В обзоре Е.А. Цветкова представлены результаты многочисленных экспериментов in vivo и in vitro, в том числе на переживающих срезах мозга, которые показали способность к потенциации синапсов различных отделов коры, гиппокампа, мозжечка и миндалины [83]. Согласно литературным данным, LTP является важнейшим нейрофизиологическим механизмом формирования энграмм декларативной памяти и научения [84]. В LTP можно условно выделить раннюю и позднюю фазы, которые являются основой кратковременной и долговременной памяти соответственно [85].

В условиях электрофизиологического эксперимента ранняя фаза LTP индуцируется с помощью высокочастотной или низкочастотной электрической стимуляции, причем различные режимы тетанизации влияют на продолжительность LTP. Помимо стимуляции мозга факторами, инициирующими раннюю фазу LTP, являются: эмоционально значимые воздействия, кратковременный стресс, пищевые и аверсивные стимулы, обогащенная среда, фактор новизны и обучение новым формам поведения [86].

Длительность ранней фазы составляет в среднем около 30 минут после стимуляции [83]. Рассмотрим физиологический механизм формирования LTP более подробно с учетом новых данных, представленных в литературных источниках.

Наиболее изучена LTP в глутаматергиче-ских синапсах. В результате стимуляции нейромедиатор через пресинаптическую мембрану попадает в синаптическую щель и активирует NMDA-рецепторы на постсинаптической мембране. Активация NMDA-рецепторов достигается путем удаления иона Mg2+ из ионного канала, приводящего к разблокировке канала и прохождению через него ионов Ca2+. Увеличение концентрации ионов Ca2+ в постсинаптической клетке активирует кальций-кальмодулин-зависимую протеинкиназу II (CaMKII – Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II), что сопровождается инициацией процессов фосфорилирования С-концевых участков белка старгазина семейства TARP (Transmembrane AMPA receptor regulatory proteins) и усилением транспорта AMPA-рецепторов к постсинаптическому уплотнению (postsynaptic density – PSD) и их закреплению на поверхности постсинаптической мембраны [87].

Сравнительно недавно показано, что этим процессам также способствуют другие вспомогательные регуляторные трансмембранные белки как семейства TARP, так и семейств CKAMP (Cistine-knot AMPA receptormodulating proteins), GSG1L (Germline-specific gene 1-like), CNIH (Cornichon homolog protein) [88–90]. Эти белки принимают активное участие в регуляции внутриклеточной рециркуляции молекул, в проводимости ионных каналов и синаптической экспрессии AMPA-рецепторов, регулирующих трансмембранное поступление ионов Na+ в клетку и выход из нее ионов K+, тем самым определяя биофизические свойства AMPA-рецепторов, их активность и количество на постсинаптической мембране. Вышеописанные ионные процессы приводят к деполяризации мембраны и генерации возбуждающего постсинаптического потенциала (excitatory postsynaptic potential – EPSP). Причем при суммации отдельных EPSP происходит также активация потенциалзависимых кальциевых каналов (voltage dependent Ca2+ channels – VDCC), что вызывает дополнительный вход в клетку Ca2+, еще более усиливающего EPSP [82].

Таким образом, активация NMDA- и AMPA-рецепторов обеспечивает поддержание генерации EPSP и является физиологической основой для процессов LTP, лежащих в основе когнитивных функций мозга, таких как восприятие, обработка и анализ сигналов, запоминание, хранение и обмен информацией. Данный вывод подтверждается работами Henley J.M. и Cheng G.R. [91–93].

Поздняя фаза LTP может продолжаться в течение нескольких дней, недель и даже месяцев [82, 84]. Она требует экспрессии генов и белков, осуществляющейся через систему внутриклеточных сигнальных каскадов, которые, в свою очередь, модулируются различными сигнальными молекулами при изменении нейронной активности. Так, хорошо известно, что увеличение внутриклеточной концентрации комплекса Ca2+ с кальций-связывающим белком кальмодулином (calmodulin – CaM) активирует аденилатцик-лазу (adenylate cyclase – AC), превращающую АТФ в цАМФ.

В свою очередь, цАМФ, являясь вторичным внутриклеточным посредником кальций-зависимых процессов, активирует цАМФ-зависимую протеинкиназу (protein kinase A – PKA), которая обладает высокой способностью к фосфорилированию внутриклеточных, в том числе внутриядерных, субстратов. Фосфорилированию в этом случае подвергаются субъединицы трансмембранных каналов, что повышает их чувствительность к нейромедиаторам, а также объектом этого процесса становится цАМФ-зависимый транскрипционный фактор (CREB – cAMP response element-binding protein), регулирующий экспрессию генов.

Увеличение концентрации внутриклеточного Ca2+, активация протеинкиназы типа C (PKС – protein kinase C), происходящая с помощью вторичного мембраносвязанного посредника диацилглицерола (diacylglycerol – DAG), а также активация тирозинкиназных рецепторов (tyrosine receptor kinase B – TrkB) мозгового нейротрофического фактора BDNF приводят посредством мембраносвязанного белка Ras (retrovirus associated DNA sequences) к запуску мультифункциональной внутриклеточной сигнальной системы MAPK (mitogen-activated protein kinase), также контролирующей экспрессию генов. Причем показано, что каскад MAPK, реализующийся тремя группами киназ – ERK (extracellular regulated kinase), p38 и JNK (c-jun-N-terminal kinase) – регулирует активность основного транскрипционного фактора – активирующего белка-1 (activating protein-1 – AP-1). AP-1 состоит из двух субъединиц, одна из которых относится к семейству ДНК-связывающих белков Jun и Fos, являющихся продуктами экспрессии ранних генов семейств c-fos и c-jun, а вторая субъединица принадлежит семейству ATF (activating transcription factor), куда входит также и фактор CREB1 [94].

Следовательно, реализация поздней фазы LTP и, соответственно, процессов консолидации зависит от степени активации различных сигнальных каскадов, главным образом PKA, PKС и MAPK. Причем развертывание этих программ внутриклеточного сигналинга приводит к экспрессии большого числа ранних генов: c-fos, c-jun, junB, junD, С/EBP, arc, zif268, NGF, GH, c-kit, mGluR5 и т. д., которые, в свою очередь, индуцируют экспрессию поздних генов.

Физиологические механизмы экспрессии ранних и поздних генов, ассоциированных с психическими процессами и адаптивным поведением, а также роль нейроглии в процессах нейропластичности мы подробно рассмотрим во второй части нашего обзора.

Заключение

Нейропластичность – это способность организма адаптироваться к постоянно изменяющимся условиям внутренней и внешней среды. Нейропластичность выражается структурно-функциональными перестройками нейронной системы. В основе этих перестроек лежат сложные комплексы событий, связанные с нейрогенезом и интеграцией нервных клеток в существующую нейрональную сеть, с изменением электровозбудимости нервных клеток и синаптической пластичностью, с нейрон-глиальными взаимодействиями и экспрессией ранних и поздних генов.

В заключение первой части обзора отметим, что процессы нейропластичности протекают не только в периоде пренатального развития, но и на всех последующих этапах онтогенеза. Это высоко динамичные процессы, которые происходят в каждый момент времени на протяжении всей жизни.

Физиологические механизмы нейропластичности лежат в основе интегративных функций мозга, когнитивных и эмоциональных психических процессов, психической деятельности и интеллекта, которые направлены на обеспечение эффективной адаптации организма к условиям среды.

Социальные факторы, такие как предметная и информационная насыщенность окружающей среды, социальное окружение и характер отношений между членами социальной группы, когнитивная и физическая активность, обучение новым формам поведения и приобретение профессиональных знаний в рамках развитой системы образования оказы- вают заметное влияние на механизмы нейропластичности. В результате воздействия этих факторов происходит возрастание структурнофункциональной сложности нейронных сетей мозга, что увеличивает разнообразие реакций организма без выхода его систем из зоны оптимума функционирования, а также повышается устойчивость к развитию патологических состояний и увеличивается эффективность социально-профессиональной адаптации.

Анализ работ, выполненных с применением комплекса молекулярно-генетических, ци-томорфологических и электрофизиологических методов, позволяет рассматривать нейропластичность как физиологическую основу интегративных функций мозга, психической деятельности человека и социальнопрофессиональной адаптации.