Идентификация условной связи на клеточном и синаптическом уровнях

В исследованиях клеточных и синаптических механизмов условных связей важное значение приобретает их идентификация. Классические приемы такой идентификации, в первую очередь угашение условного рефлекса, его восстановление и выработка дифференцировок, здесь оказываются недостаточными, хотя их значение как одного из приемов остается. Естественно, что как угашение, так и дифференцировки остаются основными приемами выработки и анализа механизмов внутреннего торможения.

Ограниченность классических приемов идентификации связана с тем, что:

1. возможности анализа условных связей на уровне клетки, особенно при работе на бодрствующих животных и при внутриклеточных записях, лимитированы во времени техникой острого эксперимента. Исследователь не всегда успевает предъявить дополнительно к сочетаниям достаточное число проб на дифференцировки и угашение;
2. примерно только немногим больше 60% клеток из числа проявивших достоверные по другим критериям условные реакции способны выработать дифференцировки на стимулы той же сенсорной модальности, но других параметров, по крайней мере в условиях отмеченных выше возможностей. Известны также нейроны, условные реакции которых не поддаются полному угашению, несмотря на относительно большое число проб (Н. Н. Василевский, 1968; В. В. Шульговский, Б. И. Котляр, 1968; Е. Н. Соколов, 1969; М. Я. Рабинович, 1970; Л. Л. Воронин, Р. Г. Кожедуб, 1971а; Hirano e. a., 1970; Woody e. a., 1970; Segal, Olds, 1972, и др.).

Таким образом, идентификация условной связи на клеточном и синаптическом уровнях нуждается в дополнительных критериях. Наиболее широко для идентификации условной связи используются пробы на неспецифическую сенситизацию клетки, или так называемое псевдообусловливанне (Л. Л. Воронин, 1970 в; Bullock, 1967; Kandel, Spenser, 1968; Thompson e. a., 1972). Прием, как известно, основан на том, что условный и подкрепляющий стимулы предъявляются вне сочетаний. Обычно предъявляют подряд несколько раз безусловное раздражение, после чего возникает до того отсутствовавшая реакция на условный стимул, которым и тестируется состояние неспецифической сенситизации. От подлинной условной связи неспецифическая сенситизация отличается рядом существенных признаков: клетка реагирует не только на сигнальный стимул, но и на другие стимулы той же или другой модальности; реакции, как правило, кратковременны и самопроизвольно исчезают через несколько десятков секунд; реакции никогда не меняют своего знака в зависимости от активирующего или тормозного действия подкрепления, как это часто имеет место при выработке условной связи; наконец, такого типа реакции обычно сохраняют первоначальные латентные периоды, что также не свойственно подлинной условной реакции (Л. Л. Воронин, Р. Г. Кожедуб, 1971а; O'Brien, Fox, 1969).

Помимо проб на неспецифическую сенситизацию, мы обычно пользовались следующими критериями подлинности условной связи:

1. появление стабильных ответов на условный стимул, который в контрольных пробах до сочетаний их не вызывал;
2. изменение знака реакции (активирующей или тормозной) на условный стимул по мере сочетаний;
3. периодические пропуски в сочетаниях подкрепляющего стимула с воспроизведением следовой реакции на подкрепление в момент его обычного предъявления.

Идентификация условной связи по воспроизведению реакции нейрона на месте, приуроченном во времени к пропущенному в сочетании подкреплению (Л. Л. Воронин, Р. Г. Кожедуб, 19716; Е. Л. Полонская, М. Я. Рабинович, 1971; Adam e. a., 1971; Adorjani e. a., 1971; Rabinovich. Polonskaya, 1973), заслуживает особого внимания по ряду причин.

Во-первых, пропуск подкрепления не требует дополнительного времени и усилий, что чрезвычайно важно при внутриклеточной регистрации, и в то же время этот прием надежно верифицирует подлинность выработанной условной связи. Во-вторых, прием представляет возможность для идентификации условных связей нейронов таких структур, для которых сигнальный стимул сам по себе является эффективным адекватным раздражителем.

Например, почти все нейроны основной (мелкоклеточной) части внутреннего коленчатого тела стабильно реагируют на звуковые щелчки и не отвечают на электрокожное раздражение конечности. В таких случаях, как показали Е. Л. Полонская и М. Я. Рабинович (1972), выработанные условные связи клетки могут быть идентифицированы по появлению в процессе сочетаний ответов на ранее неэффективный подкрепляющий стимул (электрокожное раздражение конечности) и по сохранению этих реакций при периодических пропусках подкрепления. Следовая реакция, приуроченная ко времени пропущенного подкрепления, угашается после ряда предъявлений неподкрепляемого сигнального стимула и восстанавливается при повторных сочетаниях, т. е. проявляет классические признаки условной связи (см. рис. 34).

В теоретическом аспекте идентификация условной связи по особенностям реакции на подкрепляющий стимул обоснована разработанными Э. А. Асратяном (1955, 1970а) и И. С. Беритовым (1961) представлениями о двусторонней организации условного рефлекса с постоянно действующими прямыми и обратными влияниями. На клеточном уровне прямые и обратные связи закреплены механизмами "сцепления" следов условной и безусловной стимуляции (М. Я. Рабинович, 1973), которые присущи нейронам как зонам проекции подкрепляющего рефлекса, так и зонам проекции сигнального стимула.