16. Виды торможения в центральной нервной системе; тормозные нейроны.

 Обнаружено два совершенно различных механизма торможения: пресинаптический и постсинаптический.

      Постсинаптическое торможение. Этот вид торможения имеет особенно широкое распространение в ЦНС. Вставочные нейроны образуют тормозные синапсы на дендритах и телах мотонейронов, нервных клетках мозгового ствола, гиппокампа и коры. Выделяемый здесь медиатор (глицин или ГАМК) гиперполяризует постсинаптическую мембрану, т.е. увеличивает мембранный потенциал этой области. Эта гиперполяризация получила название тормозного постсинаптического потенциала (ТПСП).

Действие тормозного медиатора при постсинаптическом торможении связано с увеличением проницаемости постсинаптической мембраны мотонейрона для ионов К⁺ и CI ^– . Действие глицина на ионотропный рецептор постсинаптической мембраны сопровождается увеличением ее проницаемости для ионов CI^–, которые поступают в клетку согласно концентрационному градиенту, в результате чего заряд внутри клетки становится более отрицательным, что сопровождается повышением ПП (гиперполязацией мембраны). Это, в свою очередь, ведет к повышению порогового потенциала, снижению возбудимости  и развитию ТПСП. В безхлорной среде тормозная функция глицина не реализуется.

При действии ГАМК на постсинаптическую мембрану ТПСП развивается в результате входа CI^– в клетку или выхо­да К⁺ из клетки, что зависит от вида ре­цепторов, на которые действует ГАМК. Имеются ГАМК-рецепторы двух типов: ГАМК₁ (ГАМК_А) и ГАМК₂(ГАМК_В). Активация ГАМК₁-рецепторов (они ио-нотропные) ведёт к непосредственному повышению проницаемости клеточной мембраны для CI ^–, который поступает в клетку, как и при действии глицина, согласно концентрационному, но во­преки электрическому, в результате чего развивается гиперполяризация и снижение возбудимости нейрона. Ак­тивация ГАМК₂-рецепторов (они метаботропные) реализуется с помощью вторых посредников (цАМФ), при этом повышается проницаемость для К⁺, ко­торый выходит из клетки тоже согласно концентрационному градиенту, но во­преки электрическому, в результате чего также развивается гиперполяризация нейрона (ТПСП), что снижает его воз­будимость.

     Существует несколько разновидностей постсинаптического торможения: прямое, или реципрокное торможение и возвратное, или антидромное торможение в спинном мозгу.

      Понятие реципрокного торможения было предложено Шерригтоном для объяснения работы мышц – антагонистов. Современное представление об этом способе постсинаптического торможения было разработано Экклсом (1952 г.)

     Импульсы, идущие по афферентным волокнам, отходящих от мышечных веретен (рецепторов растяжения), возбуждают рецепторы своей мышцы (т.е. мышцы, от которой отходят афферентные волокна) и одновременно через тормозные вставочные нейроны тормозят мотонейроны мышцы-антагониста. Такие же отношения создаются между одноименными мышцами симметричных конечностей.

     Возвратное постсинаптическое торможение осуществляется клетками Реншоу (тормозный медиатор – глицин). Аксоны мотонейронов, идущие к мышцам, дают возвратную веточку в спинном мозгу, которая  оканчивается на  клетках Реншоу. Аксон клетки Реншоу образует тормозные синапсы на теле мотонейрона. Таким образом, мотонейрон при своем возбуждении стимулирует клетку Реншоу, которая тормозит этот же мотонейрон. Это торможение в центрах мышц-сгибателей и разгибателей обеспечивает поочередное сокращение и расслабление скелетной мышцы, что необходимо при ходьбе и беге.

Пресинаптическое торможение. В основе механизма пресинаптиче­ского торможения лежит деполяриза­ция пресинаптических окончаний (тор­мозная пресинаптическая деполяриза­ция – ТПД). В очаге деполяризации нарушается процесс распространения возбуждения, и, следовательно, посту­пающие к нервному окончанию импуль­сы, не имея возможности пройти зону деполяризации в обычном количестве и обычной амплитуды, не обеспечива­ют выделения медиатора из пресинап­тического окончания в синаптическую щель в достаточном количестве – пост-синаптический нейрон не возбуждается, его функциональное состояние, есте­ственно, остается неизменным. Депо­ляризацию пресинаптической терминали вызывают специальные тормозные вставочные клетки, аксоны которых образуют синапсы на пресинаптических окончаниях аксона-мишени. Снижение ПД в пресинаптической терминали (частичная деполяризация) всего лишь на 5 % уменьшает ВПСП на постсинаптической мембране на 50 %.

Торможение (деполяризация) терми­нали после одного афферентного залпа продолжается 300-400 мс; медиатором служит ГАМК, которая действует на ГАМК₁-рецепторы. ТПД является след­ствием повышения проницаемости для CI^– и выхода его из клетки. Этот факт свидетельствует о том, что в составе мембран пресинаптических терминалей имеется хлорный насос, обеспечиваю­щий первичный транспорт CI ^– внутрь клетки вопреки электрическому гради­енту. Под действием ГАМК тормозных нейронов и последующего повышения проницаемости мембраны для CI^– ионы последнего начинают выходить на­ружу согласно электрическому гради­енту, но вопреки концентрационному. Это приводит к деполяризации преси­наптических терминалей и ухудшению их способности проводить импульсы к постсинаптическому нейрону. Роль ГАМК₂-рецепторов на пресинаптиче­ских окончаниях изучена недостаточно. Хотя известно, что активация ГАМК₂-рецепторов на постсинаптической мем­бране нейрона ведет к выходу ионов К⁺ из клетки (гиперполяризация) и сниже­нию возбудимости.

Роль процессов торможения в ЦНС.

1) оба вида торможения являются важным фактором обеспе­чения координационной деятельности ЦНС. Об этом свидетельствует, в част­ности, тот факт, что блокада торможе­ния ведет к широкой иррадиации воз­буждения и судорогам (например, при выключении постсинаптического тор­можения столбнячным токсином).

2) оба известных вида торможения, включая все их разно­видности, выполняют охранительную роль. Отсутствие торможения привело бы к истощению медиаторов в аксонах нейронов и прекращению деятельности ЦНС.

3) торможение играет важную роль в обработке поступающей в ЦНС информации. Особенно ярко выражена эта роль у пресинаптическо­го торможения. Оно более точно регу­лирует процесс возбуждения, поскольку этим торможением могут быть заблоки­рованы отдельные синаптические входы. К одному возбуждающему нейрону мо­гут подходить сотни и тысячи импуль­сов по разным терминалям. Вместе с тем число дошедших до нейрона импульсов определяется пресинаптическим тормо­жением.

Оба механизма торможения широ­ко представлены в различных отделах ЦНС. ГАМК₁-рецепторы локализованы на нейронах гиппокампа, мозжечка, ги­поталамуса, коры большого мозга, на аксонах первичных афферентных кле­ток. ГАМК₂-рецепторы расположены в основном на терминалях моноаминер-гических нервных волокон и при воз­буждении тормозят секрецию медиа­тора. ГАМК повсеместно «со­провождает» глутамат, прекращая его возбуждающее действие. Глицин – ме­диатор постсинаптического торможе­ния, кроме клеток Реншоу, обнаружен в стволе мозга. Оба вида торможения могут быть заблокированы: пресинаптическое – бикукуллином, постсинаптическое –стрихнином. Общим блокатором для постсинаптического и пре-синаптического торможения является столбнячный токсин, который нарушает высвобождение тормозных медиаторов.