Физиологические механизмы нейропластичности как основа психических процессов и социально-профессиональной адаптации (часть 2)

Физиологические механизмы нейропластичности как основа психических процессов и социально-профессиональной адаптации (часть 2)

Автор: Павлов Константин Иванович, Мухин Валерий Николаевич

Журнал: Психология. Психофизиология @jpps-susu

Рубрика: Психофизиология

Статья в выпуске: 4 т.14, 2021 года.

Бесплатный доступ

Целью работы является обзор современных исследований, посвященных изучению физиологических механизмов нейропластичности, рассматриваемой в качестве основы психических процессов и социально-профессиональной адаптации. Анализ литературных источников позволил определить феномен нейропластичности как 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, синаптической пластичностью, изменением электровозбудимости нервных клеток и экспрессией генов, а также нейрон-глиальными взаимодействиями. Во второй части аналитического обзора представлены работы отечественных и зарубежных авторов, посвященные изучению физиологических механизмов нейропластичности, связанные с экспрессией ранних и поздних генов, происходящей в результате развертывания программы долговременной потенциации синаптического проведения. Отмечается физиологическая роль этих генетических факторов в нейрогенезе, синаптической пластичности, познавательных и эмоциональных психических процессах, а также в адаптивном поведении и формировании интеллекта. Рассматриваются работы, демонстрирующие влияние микроглии и макроглии на физиологические механизмы нейропластичности, психические процессы и их электрофизиологические проявления, направленные на обеспечение эффективной адаптации организма к условиям социальной среды.

Еще

Нейропластичность, нейрогенез, синаптическая пластичность, долговременная потенциация, когнитивные функции, социально-профессиональная адаптация

Короткий адрес: https://sciup.org/147236667

IDR: 147236667   |   DOI: 10.14529/jpps210412

Список литературы Физиологические механизмы нейропластичности как основа психических процессов и социально-профессиональной адаптации (часть 2)

  • Анохин К.В. Экспрессия ранних генов в механизмах памяти // Вестник РАМН. 1998. Т. 12. С. 58–61.
  • Suge R., McCade B.L. Early stages of memory formation in filial imprinting: Foslike immunoreactivity and behavior in the domestic chick // Journal of Neuroscience. 2004. Vol. 123(4). P. 847–856. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2003.11.002.
  • Vianna M.R., Izquirdo L.A., Barros D.M. Differential role of hippocampal cAMPdependent protein kinase in short and longterm memory // Neurochemical Research. 2000. Vol. 25(5). P. 621–626. DOI: 10.1023/a:1007502918282.
  • Никитин В.П., Шерстнев В.В. Концепция интегративной деятельности нейрона и механизмы нейропластичности // Нейрохимия. 2009. Т. 26, № 1. С. 35–41.
  • Hoz L., Gierej D., Lioudyno V. Blocking c–Fos Expression Reveals the Role of Auditory Cortex Plasticity in Sound Frequency Discrimination Learning // Cerebral Cortex. 2018. Vol. 28(5). P. 1645–1655. DOI: 10.1093/cercor/bhx060.
  • GrassiZucconi G., Menegazzi M., Prati A.D. et al. C–fos mRNA is spontaneously induced in the rat brain during the activity period of the circadian cycle // European Journal of Neuroscience. 1993. Vol. 5(8). P. 1071–1080. DOI: 10.1111/j.1460–9568.1993.tb00960.x.
  • Hawkins R.D., Kandel E.R., Bailey C.H. Molecular mechanisms of memory storage in Aplysia // The Biological Bulletin. 2006. Vol. 210(3). P. 174–191. DOI: 10.2307/4134556.
  • Jodar L., Kaneto H. Synaptic plasticity: stairway to memory // Japanese Journal of Pharmacology. 1995. Vol. 68(4). P. 259–387. DOI: 10.1254/jjp.68.359.
  • Sandi S., Merino J.J., Cordero M.I. Modulation of hippocampal NCAM polysialytation and spatal memory consolidation by fear conditioning // Biological Psychiatry. 2003. Vol. 54(6). P. 599–607. DOI: 10.1016/s0006–3223(03)00182–3.
  • Сигнальные молекулы, вовлеченные в образование новых нейронных окончаний при эндометриозе / А.Е. Андреев, Т.С. Клейменова, А.О. Дробинцева, В.О. Полякова, И.М. Кветной // Научные результаты биомедицинских исследований. 2019. Т. 5, № 1. С. 94–107.
  • Биохимический и клинический взгляд на нейротрофический фактор мозга (BDNF) / Ю.И. Доян, Ю.К. Сидорова, О.А. Кичерова, Л.И. Рейхерт // Медицинская наука и образование Урала. 2018. Т. 1. С. 165–169.
  • Chen Z.Y., Patel P.D., Sant G. et al. Variant brainderived neurotrophic factor (BDNF) (Met66) alters the intracellular trafficking and activitydependent secretion of wildtype BDNF in neurosecretory cells and cortical neurons // The Journal of Neuroscience. 2004. Vol. 24(18). P. 4401–4411. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0348–04.2004.
  • PearsonFuhrhop K.M., Kleim J.A., Cramer S.C. Brain plasticity and genetic factors // Topics in Stroke Rehabilitation. 2009. Vol. 16(4). P. 282–299. DOI: 10.1310/tsr1604–282.
  • Крыжановская С.Ю., Запара М.А., Глазачев О.С. Нейротрофины и адаптация к средовым стимулам: возможности расширения «терапевтического потенциала» // Вестник Международной академии наук. 2020. Т. 1. С. 36–43.
  • Hassan A., Arnold B.M., Caine S., Toosi B.M. Acute intermittent hypoxia and rehabilitative training following cervical spinal injury alerts neuronal hypoxia and plasticityassociated protein expression // PLoS One. 2018. Vol. 13(5). e0197486. DOI: 10.1371/journal.pone.0197486.
  • Гудашева Т.А., Поварнина П.Ю., Середенин С.Б., Тарасюк А.В. Мозговой нейротрофический фактор и его низкомолекулярные миметики // Фармакокинетика и фармакодинамика. 2017. Т. 3. С. 3–13.
  • Geist P.A., Dulka B.N., Barnes A., Totty M., Datta S. BNDF heterozygosity is associated with memory deficits and alterations in cortical and hippocampal EEG power // Behavioural Brain Research. 2017. Vol. 332. P. 154–163. DOI: 10.1016/j.bbr.2017.05.039.
  • Marinho V., Pinto G.R., Figueiredo R., Ayres C., Bandeira J., Teixeira S. The BDNF Val66Met Polymorphism Promotes Changes in the Neuronal Integrity and Alters the Time Perception // Journal of Molecular Neuroscience. 2019. Vol. 67(1). P. 82–88. DOI: 10.1007/s12031–018–1212–1.
  • Ермаков П.Н., Воробьева Е.В., Ковш Е.М., Столетний А.С. Особенности вызванной активности мозга при анализе изображений эмоциогенного характера у носителей полиморфных вариантов генов BDNF и HTR2A // Экспериментальная психология. 2017. Т. 10, № 3. С. 65–85.
  • Gatt J.M., Kuan S.A., Dobson–Stone C., Paul R.H., Joffe R.T. Association between BDNF Val66Met polymorphism and trait depression is mediated via resting EEG alpha band activity // Biological Psychology. 2008. Vol. 79(2). P. 275–284. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2008.07.004.
  • Roy N., Barry R.J., Fernandez F.E., Lim C.K. Electrophysiological correlates of the brainderived neurotrophic factor (BDNF) Val66Met polymorphism // Scientific Reports. 2020. Vol. 10(1). P. 17915. DOI: 10.1038/s41598–020–74780–9.
  • Kim K.M., Choi S.W., Lee J., Kim J.W. EEG correlates associated with the severity of gambling disorder and serum BDNF levels in patients with gambling disorder // Journal of Behavioral Addictions. 2018. Vol. 7(2). P. 331–338. DOI: 10.1556/2006.7.2018.43.
  • Guindalini C., Mazzotti D.R., Castro L.S., D'Aurea C.V.R. Brain–derived neurotrophic factor gene polymorphism predicts interindividual variation in the sleep electroencephalogram // Journal of Neuroscience Research. 2014. Vol. 92(8). P. 1018–1023. DOI: 10.1002/jnr.23380.
  • Bachmann V., Klein C., Bodenmann S. The BDNF Val66Met polymorphism modulates sleep intensity: EEG frequency and statspecificity // Sleep. 2012. Vol. 35(3). P. 335–344. DOI: 10.5665/sleep.1690.
  • Степаничев М.Ю. Современные подходы и перспективы применения генной терапии при болезни Альцгеймера // Нейрохимия. 2011. Т. 28, № 3. С. 181–191.
  • Sokolova M.G., Alekseeva T.M., Lobzin S.V., Demeshonok V.S., Nikishina O.A., Ulyanova N.V. Нейротрофические факторы. Перспективы применения в клинической неврологии // Вестник СевероЗападного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. 2014. Т. 6, № 3. С. 75–81.
  • Исаев Н.К., Стельмашук Е.В., Генрихс Е.Е. Роль фактора роста нервов в пластических перестройках головного мозга // Биохимия. 2017. Т. 82. С. 429.
  • Шерстнев В.В., Груден М.А., Сторожева З.И., Прошин А.Т. Гетерохрония участия нейротрофических факторов в нейрохимической организации процессов обучения и памяти в зрелом организме // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2001. Т. 87, № 6. С. 752–761.
  • Shtark M.B., Shevchuk E.V., Viazovoĭ V.V. Electroencephalographic effects of the intracentral administration of antibodies to brainspecific antigen S–100 // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1977. Vol. 84(8). P. 158–160.
  • O'Dowd B.S., Zhao W.Q., Ng K.T., Robinson S.R. Chicks injected with antisera to either S–100α or S–100β protein develop amnesia for a passive avoidance task // Neurobiology of Learning and Memory. 1997. Vol. 67(3). P. 197–206. DOI: 10.1006/nlme.1997.3766.
  • Sakatani S., SetoOhshima A., Itohara S., Hirase H. Impact of S100B on local field potential patterns in anesthetized and kainic acidinduced seizure conditions in vivo // European Journal of Neuroscience. 2007. Vol. 25(4). P. 1144–1154. DOI: 10.1111/j.1460–9568.2007.05337.x.
  • Donato R., Cannon B.R., Sorci G., Riuzzi F., Hsu K., Weber D.J., Geczy C.L. Functions of S100 proteins // Current Molecular Medicine. 2013. Vol. 13(1). P. 24–57.
  • Sorci G., Riuzzi F., Arcuri C. S100B protein in tissue development, repair and regeneration // World Journal of Biological Chemistry. 2013. Vol. 4(1). P. 1–12. DOI: 10.4331/wjbc.v4.i1.1.
  • Краснов А.В. Астроцитарные белки головного мозга: структура, функции, клиническое значение // Неврологический журнал. 2012. Т. 1. С. 37–42.
  • Zhang L., Liu W., Alizadeh D., Zhao D. S100B attenuates microglia activation in gliomas: possible role of STAT3 pathway // Glia. 2011. Vol. 59. P. 486–498. DOI: 10.1002/glia.21118. 36. Bazhanova E.D., Molodtsov V.N., Pavlov K.I. Aging–related changes in the expression of apoptosisassociated molecules in neurosecretory cells of the mouse hypothalamus // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2008. Vol. 38(1). P. 43–47. DOI: 10.1007/s11055–008–0006–2.
  • Кадырова И.А., Миндубаева Ф.А., Грижибовский А.М. Системный обзор методов прогнозирования исхода мозгового инсульта // Экология человека. 2015. Т. 10. С. 55–64.
  • Bianchi R., Kastrisianaki I., Giambanco R., Donato R., Bianchi E. S100B protein stimulates microglia migration via RAGE–dependent upregulation of chemokine expression and release // Journal of Biological Chemistry. 2011. Vol. 286. P. 7214–7226. DOI: 10.1074/jbc.M110.169342.
  • Винарская А.Х., Богодвид Т.Х., Андрианов В.В. Кальцийсвязывающий белок S100 и некоторые проблемы неврологии // Евразийское научное объединение. 2018. Т. 4–3, № 62. С. 146–150.
  • Nishiyama H., Knopfel T., Endo S., Itohara S. Glial protein S100B modulates longterm neuronal synaptic plasticity // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2002. Vol. 99. P. 4037–4042. DOI: 10.1073/pnas.052020999.
  • Talypov A.E., Puras Iu.V., Godkov M.A., Sharifullin F.A., Kuksova N.S., Sosnovskiĭ E.A., Krylov V.V. Levels of S100β protein in patients with mild traumamic brain injury // Journal of Neurology and Psychiatry named after S.S. Korsakov. 2010. Vol. 110(12). P. 4–8.
  • Маркелова Е.В., Зенина А.А., Кадыров Р.В. Нейропептиды как маркеры повреждения головного мозга // Современные проблемы науки и образования. 2018. Т. 5. С. 206–219.
  • Малых С.Б., Малых А.С., Карунас А.С., Еникеева Р.Ф., Давыдова Ю.Д., Хуснутдинова Е.К. Молекулярногенетические исследования когнитивных способностей // Генетика. 2019. Т. 55, № 7. С. 741–754.
  • Мустафин Р.Н., Казанцева А.В., Малых С.Б., Хуснутдинова Э.К. Генетические механизмы когнитивного развития // Генетика. 2020. Т. 56, № 8. С. 865–877.
  • Berto S., Wang G.Z., Germi J. Human genomic signatures of brain oscillations during memory encoding // Cerebral Cortex. 2018. Vol. 28(5). P. 1733–1748. DOI: 10.1093/cercor/bhx083.
  • Christoforou A., Espeseth T., Davies G. GWAS based pathway analysis differentiates between fluid and crystallized intelligence // Genes, Brain and Behavior. 2014. Vol. 13(7). P. 663–674. DOI: 10.1111/gbb.12152.
  • Davies G., Lam M., Herris S.E. Study of 300,486 individuals identifies 148 independent genetic loci influencing general cognitive function // Nature Communications. 2018. Vol. 9(1). P. 2098. DOI: 10.1038/s41467–018–04362–x.
  • Sasaki T., Ishikawa T., Abe R. Astrocyte calcium signaling orchestrates neuronal synchronization in organotypic hippocampal slices // The Journal of Physiology. 2014. Vol. 592. P. 2771–2783. DOI: 10.1113/jphysiol.2014.272864.
  • Santello M., Calì C., Bezzi P. Gliotransmission and the tripartite synapse // Advances in Experimental Medicine and Biology. 2012. Vol. 970. P. 307–312. DOI: 10.1007/978–3–7091–0932–8_14.
  • Henneberger C., Papouin T., Oliet S.H., Rusakov D.A. Longterm potentiation depends on release of Dserine from astrocytes // Nature. 2010. Vol. 463 P. 232–236. DOI: 10.1038/nature08673.
  • Lee H.U., Yamazaki Y., Tanaka K.F. Increased astrocytic ATP release results in enhanced excitability of the hippocampus // Glia. 2013. Vol. 61(2). P. 210–224. DOI: 10.1002/glia.22427.
  • Гомазков О.А. Астроциты мозга и синаптический диссонанс: нейродегенеративная и психическая патология // Успехи современной биологии. 2020. Т. 140, № 2. С. 130–139.
  • Chan W.Y., Kohsaka S., Rezaie P. The origin and cell lineage of microglia: new concepts // Brain Research Reviews. 2007. Vol. 53. P. 344–354. DOI: 10.1016/j.brainresrev.2006.11.002.
  • Тишкина А.О., Степаничев М.Ю., Аниол В.А., Гуляева Н.В. Функции микроглии в здоровом мозге: фокус на нейропластичность // Успехи физиологических наук. 2014. Т. 45, № 4. С. 3–18.
  • Kettenmann H., Hanisch U., Noda M., Verkhratsky A. Physiology of microglia // Physiological Reviews. 2011. Vol. 91(2). P. 461–553. DOI: 10.1152/physrev.00011.2010.
  • Левин С.Г., Годухин О.В. Модулирующее действие цитокинов на механизмы синаптической пластичности в мозге // Биохимия. 2017. Т. 82, № 3. С. 397–409.
  • Goshen I., Yirmia R. The role of proinflammatory cytokines in memory processes and neural plasticity // Psychoneuroimmunology Journal. 2007. Vol. 1. P. 337–367.
  • Taishi P., Churchill L., Wang M., Kay D. TNF alpha siRNA reduces brain TNF and EEG delta wave activity in rats // Brain Research. 2007. Vol. 1156. P. 125–132. DOI: 10.1016/j.brainres.2007.04.072.
  • Kim J.S., Kang E.S., Bahk Y.C. Exploratory Analysis of Behavioral Impulsivity, Proinflammatory Cytokines, and RestingState Frontal EEG Activity Associated With Nonsuicidal SelfInjury in Patients With Mood Disorder // Front Psychiatry. 2020. Vol. 26(11). P. 124. DOI: 10.3389/fpsyt.2020.00124.
  • Borghini G., Arico P., Di. Flumeri G., Cartocci G., Colosimo A., Bonelli S. EEGBased Cognitive Control Behaviour Assessment: an Ecological study with Professional Air Traffic Controllers // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. 547. DOI: 10.1038/s41598–017–00633–7.
  • Dai Z., Souza J., Lim J. EEG Cortical Connectivity Analysis of Working Memory Reveals Topological Reorganization in Theta and Alpha Bands // Frontiers in Human Neuroscience. 2017. Vol. 11. P. 237. DOI: 10.3389/fnhum.2017.00237.
  • Stock E.D., Christensen R.N., Huie J.R., Tovar C.A., Miller B.A., Nout Y.S., Bresnahan J.C., Beattie M.S., Ferguson A.R. Tumor necrosis factor alpha mediates GABA(A) receptor trafficking to the plasma membrane of spinal cord neurons in vivo // Neural Plasticity. 2012. Vol. 2012. P. 261345. DOI: 10.1155/2012/261345.
  • Munckhof B., Vries E., Braun K.P.J., Boss H.M. Serum inflammatory mediators correlate with disease activity in electrical status epilepticus in sleep (ESES) syndrome // Epilepsia. 2016. Vol. 57(2). P. 45–50. DOI: 10.1111/epi.13274.
  • May U., Schiffelholz T., Baier P.C., Krueger J.M. IL–6–trans–signalling increases rapideyemovement sleep in rats // European Journal of Pharmacology. 2009. Vol. 613(1–3). P. 141–145. DOI: 10.1016/j.ejphar.2009.04.023.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp