Координация моторных программ в центральной нервной системе прудовика Lymnaea Stagnalis тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Воронцов, Дмитрий Дмитриевич

• Воронцов, Дмитрий Дмитриевич
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Воронцов, Дмитрий Дмитриевич

Список сокращений

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Поведенческая программа - ключевое понятие этологии

1.2. Нейроэтологический анализ представления о поведении как 12 совокупности моторных программ

1.2.1. Центральный генератор

1.2.2. Перестройка паттерн-генерирующих сетей

1.2.3. Фармакологическая активация моторных программ

1.2.4. Иерархия генераторов

1.2.5. Координация генераторов

1.3. Прудовик Lymnaea stagnalis как модельный объект нейроэтологии

1.3.1. Воздушное дыхание

1.3.2. Локомоция

1.3.3. Защитное втягивание

1.3.4. Движения радулы

1.3.5. Откладка яиц

1.4. Координация моторных программ у Lymnaea

1.4.1. Координация буккальной и локомоторной систем

1.4.2. Координирующие влияния системы защитного втягивания

1.4.3. Координирующие влияния системы откладки яиц

1.4.4. Координация дыхания и локомоции у Lymnaea

1.5. Сравнительная физиология взаимодействия дыхания 38 и локомоции

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Координация моторных программ в центральной нервной системе прудовика Lymnaea Stagnalis»

Актуальность исследования

Согласно представлениям современной нейроэтологии, зародившимся в последней трети XX столетия (Hoyle, 1970), ключевую роль в управлении отдельными поведенческими актами, из которых складывается целостное поведение, играют нейронные сети, генерирующие так называемые центральные моторные программы. В нейроэтологической литературе эти ансамбли нейронов обычно называются central pattern generators (CPGs), что можно перевести как «центральные генераторы упорядоченных движений» (Delcomyn, 1980, Arshavsky etal., 1991). Будучи расположены в пределах нервной системы, они часто способны работать автономно при экспериментальном исключении сенсорных влияний. Центральный генератор производит пространственно-временную программу нейронной активности, необходимую для скоординированного управления эффекторами, то есть для выполнения поведенческого акта.

В последнее время первоначальные представления о нейронной структуре и логике работы центральных генераторов подвергаются пересмотру. Множество накопленных примеров пластичности центральных генераторов говорит о том, что они не являются независимыми, жестко фиксированными нейронными сетями (Dickinson, 1995), какими их полагали ранее. Нейроны, осуществляющие генерацию моторной программы в рамках одного генератора, могут участвовать в управлении другими поведенческими паттернами, динамически переключаясь между несколькими нейронными сетями (Weimann, Marder, 1994). Не меньшая способность к динамической перестройке характерна, по-видимому, и для процессов координации между несколькими моторными программами, однако этот вопрос до настоящего времени остается малоизученным. Факторами, отвечающие за реконфигурацию нейронных сетей, во многих рассмотренных в литературе случаях являются эндогенные нейроакгивные вещества (нейротрансмиттеры, нейромодуляторы, гормоны), специфически воздействующие на все звенья нейронной сети генератора и способные менять его функциональную схему (Сахаров, 1983,1990ab, Dickinson, 1990).

Многие моторные паттерны, такие как локомоция, жевание и дыхание, обладают ритмической структурой. Значительная часть ритмических моторных программ подразумевает возможность их одновременной реализации, при том что присущие соответствующим центральным генераторам значения длительности цикла могут существенно различаться. Наблюдения за поведением животных свидетельствуют, что выполняемые одновременно моторные программы склонны к синхронизации, причем не обязательно равнопериодической. Наличие координирующих механизмов часто необходимо из-за анатомической несовместимости отдельных фаз моторных программ. Помимо этого, координация ритмических моторных актов приводит к суммарной экономии энергии при синергичной работе мышц.

Системы, осуществляющие взаимодействие моторных программ, являются объектами пристального изучения, накоплено достаточно поведенческих наблюдений координации ритмических моторных программ у различных животных и у человека. Тем не менее, до сих пор отсутствует понимание принципов их взаимодействия на клеточном уровне (Skinner, Mulloney, 1998). Не последним обстоятельством, замедляющим прогресс в этой области, является сложность устройства нервной системы высших животных.

В рамках проблемы координации центральных генераторов особенно малоизученным вопросом является взаимодействие осциллирующих нейронных сетей, генерирующих паттерны с различными периодами и обладающих различной стабильностью цикла. В то же время, кажется очевидным, что взаимодействия между такими нейронными сетями важны для реализации сложного поведения. Представляется, что найденные в простых нервных системах закономерности координации и построения сложного моторного поведения окажутся общими для всех животных.

Настоящая работа является составной частью научных проектов, которые получили высокие оценки при независимом рецензировании и были поддержаны грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ 99-04-48411, 01-04-06308, 02-04-48091, 03-04-06450).

Цели и задачи исследования

Целью настоящего исследования являлось изучение нейрональных механизмов координации ритмических моторных программ пресноводного легочного моллюска - большого прудовика Lymnaea stagnalis (L.).

Беспозвоночные животные с их сравнительно простой нервной системой, предоставляющей возможность для идентификации нейронов, являются классическими объектами нейробиологии. Накопленные для нескольких "модельных" беспозвоночных архивы описанных на нейрональном уровне центральных моторных программ образуют хороший задел для изучения координации между ними. Все вышесказанное справедливо для большого прудовика - модельного животного, широко используемого в мировой нейробиологической практике.

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработать методику поведенческой регистрации циклической наземной локомоции и легочного дыхания у моллюска Lymnaea.

2. Определить особенности координации между моторными программами на основании поведенческих наблюдений.

3. Исследовать характер перестроек координационных отношений локомоторной и дыхательной программ при изменении нейротрансмиттерного тонуса.

4. Разработать компьютерную модель системы из двух взаимосвязанных генераторов и провести анализ синхронизирующего влияния одного ритма на другой.

5. В экспериментах на редуцированном препарате определить степень соответствия предсказаний, полученных при моделировании, реальным нейрональным механизмам.

6. Описать нейрональные механизмы координации легочного дыхания и локомоции на уровне синаптических притоков к центральным нейронам.

Научная новизна работы

Показано, что у пресноводного моллюска прудовика переход от водной ресничной локомоции к движению по сухой поверхности сопровождается интенсификацией дыхания, что выражается в увеличении средней частоты дыхательных актов. В этом отношении прудовик не представляет исключения из общего для животных правила, согласно которому длительное повышение мышечной нагрузки влечет за собой усиление активности дыхательной системы.

На основании поведенческих данных сделан вывод о том, что генератор наземной мышечной локомоции обладает значительно большей стабильностью периода ритма по сравнению с респираторным. Моторные программы респирации и мышечной локомоции способны проявляться одновременно, то есть не являются взаимоисключающими.

Нами впервые обнаружено, что в нормальном поведении прудовика эти моторные программы координированы. Координация выражается в том, что между дыхательным и локомоторным циклами устанавливаются фазовые соотношения, в предельном случае сводящиеся к равнопериодической синхронизации.

Фазовая координация локомоции и респирации осуществляется на центральном уровне, что показано в опытах на редуцированных препаратах.

При активации серотонинергической или дофаминергической системы метаболическим предшественником соответствующего нейротрансмиттера препараты изолированной ЦНС и полуинтактные препараты, включающие мантию и пневмостом, склонны к устойчивой равнопериодической синхронизации, которая редко проявляется в фоновом поведении.

На основе анализа результатов поведенческих экспериментов и компьютерного моделирования предсказано наличие тормозной связи от локомоторного генератора к респираторному.

Установлено, что достаточно одной тормозной связи для устойчивой фазовой координации двух моторных генераторов с различной частотой и стабильностью ритма.

Анализ синаптических притоков на редуцированном препарате подтвердил существование проекции, предсказанной модельными экспериментами. В тех же экспериментах показано, что имеются две трансмиттер-специфические модификации фазовой привязки дыхания к локомоции, способные к динамической перестройке.

Впервые показано, что ритмические сокращения ПН могут возникать при отсутствии спайковой активности двух из трех ключевых нейронов описанного в литературе центрального генератора, что свидетельствует о неадекватности или недостаточности общепринятой схемы сети, ответственной за ритмическое дыхание.

Результаты работы в целом являются первым экспериментально обоснованным свидетельством способности дыхательного генератора к динамическим перестройкам.

Теоретическое значение работы

Впервые на трех методических уровнях - в поведении интактного животного, на редуцированном препарате и при помощи компьютерного моделирования - описан механизм фазовой координации между двумя ритмическими моторными программами.

Практическое значение работы

Исследованная система открывает практическую возможность изучать механизмы, лежащие в основе координации ритмических центральных программ - фундаментального явления, которое поможет приблизиться к пониманию физиологии и патологии мозга человека.

Помимо этого, примененная в работе логика исследования, показавшая адекватность компьютерного моделирования центральных процессов на основании поведенческих наблюдений, расширяет возможности исследования аналогичных явлений на других объектах. В особенности это касается высших животных и человека, обладающих сложной и часто недоступной для клеточного анализа нервной системой.

Положения, выносимые на защиту

1. Координация между ритмическими программами легочного дыхания и циклической наземной локомоции прудовика наблюдается как в нормальном поведении, так и в экспериментах на редуцированном препарате. В обоих случаях между ритмами устанавливается фазовая синхронизация.

2. Описанная координация сохраняется после частичного или полного исключения периферических систем, то есть осуществляется на уровне взаимодействия между генераторами (что не исключает участия сенсорики в адаптации координированных ритмов к условиям функционирования). В качестве механизма координации описана тормозная проекция от локомоторного к дыхательному генератору, активация которой происходит незадолго до окончания локомоторного цикла.

3. Функционирование описанного в литературе центрального генератора дыхательной моторной программы модифицируется в условиях его фармакологической активации.

Апробация диссертации

Материалы диссертации докладывались на VIII Всероссийской школе молодых ученых (Казань, 2001), XVIII съезде физиологического общества им. И. П. Павлова (Казань, 2001), 10-м симпозиуме Международного общества нейробиологии беспозвоночных (ISIN) "Neurobiology of Invertebrates" (Тихань, Венгрия, 2003), на VII Восточно-европейской конференции ISIN "Простые нервные системы" (Калининград-Светлогорск-Отрадное, 2003).

1. Обзор литературы

Заключение диссертации по теме «Физиология», Воронцов, Дмитрий Дмитриевич

Выводы

1. Нами впервые обнаружено, что в нормальном поведении прудовика происходит координация моторных программ легочного дыхания и циклической мышечной локомоции. Эти программы способны активироваться одновременно, то есть не являются взаимоисключающими. Координация выражается в том, что между дыхательным и локомоторным циклами устанавливаются фазовые соотношения.

2. Построение и анализ компьютерной модели двух связанных между собой генераторов позволил предсказать наличие тормозной проекции (связи) от локомоторного генератора к респираторному, которая могла бы быть ответственна за наблюдаемую фазовую координацию.

3. Результаты экспериментов на редуцированных препаратах свидетельствуют, что фазовая координация локомоции и респирации реализуется за счёт связей в пределах ЦНС. Анализ синаптических притоков, наблюдаемых внутриклеточно в редуцированных препаратах, подтвердил существование тормозной проекции, предсказанной при моделировании.

4. Описаны две модификации фазовой координации дыхательной и локомоторной программ, коррелирующие с активацией серотонин- или дофаминергической системы. Показана возможность дискретных переходов от одного типа фазовой привязки к другому.

5. Структура описанного в литературе респираторного генератора подвержена значительной функциональной перестройке при фармакологической активации моторных программ в редуцированном препарате.

6. Примененный в работе комплексный метод исследования взаимодействия между двумя моторными ритмами (эксперименты на интактных животных -имитационное компьютерное моделирование - электрофизиологические эксперименты на редуцированных препаратах) оптимизирует исследование нейронных механизмов, обеспечивающих адаптивную координацию двух и более поведенческих программ.

4. Заключение

Наши представления о механизме координации между циклической локомоцией и дыханием у Lymnaea были основаны на первоначальных наблюдениях привязки открывания ПН к локомоторному циклу. Предложенная схема координации в целом сводилась к значительной перестройке респираторного генератора с переносом его центрального звена в локомоторную нейронную сеть, расположенную в педальных ганглиях (Цыганов, Сахаров, 2002). Описанная реконфигурация центрального генератора под действием нейромодуляторного вещества хорошо согласуется с современными представлениями о таких процессах (Dickinson, 1995) и подтверждается примерами сходных перестроек нейронных сетей ф (Weimann, Marder, 1994; Meyrand et al., 1994). В пользу предложенной схемы также свидетельствовали результаты перерезок в пределах ЦНС (Цыганов, Сахаров, 2002), говорившие о пластичности структуры описанного ранее в литературе респираторного генератора (Syed, Winlow, 1991 b)

Альтернативная схема координации дыхания и локомоции предполагала сохранение возможности независимой генерации обеих моторных программ, в то время как между ними устанавливались либо проявлялись исходно имеющиеся координационные связи. Она также объясняла часто наблюдаемую в опытах на редуцированных препаратах жесткую равнопериодическую синхронизацию ритмов, но, помимо этого, обосновывала возможность нарушения равнопериодической синхронизации, появление гармонических отношений между ритмами (2:1 и др.), возможность быстрой смены фазы привязки открывания ПН к ЛЦ, а также возможность работы каждой из моторных программ в отсутствие другой. Все перечисленные явления, большинство из которых плохо совместимо с гипотезой о едином генераторе для обоих моторных ритмов, неоднократно наблюдались нами в ходе экспериментов и подробно рассмотрены в разделе "Результаты и

• обсуждение".

Полученные в работе данные свидетельствуют о том, что между системами дыхания и циклической локомоции прудовика существует центральная координация. Вероятно, она редко проявляется в нормальном поведении моллюска, находящегося большую часть жизни в водной среде и нечасто вынужденного использовать наземную локомоцию для поиска другого водоема при пересыхании или загрязнении воды. Тем не менее, во время активации циклической мышечной локомоции, призванной заменить ресничную при значительном увеличении силы тяжести в безводной среде, включаются механизмы координации локомоции с участившимся в соответствии с мышечной нагрузкой дыханием.

Согласно нашим наблюдениям, ведущую, доминирующую роль во взаимодействии двух моторных программ играет локомоция, тормозящая дыхательную программу на определенной фазе локомоторного цикла. Эта координация имеет центральную природу, поскольку сохраняется в редуцированных препаратах, включая изолированную ЦНС. Однако не следует исключать и периферических рефлекторных механизмов, в какой-то мере модифицирующих выполнение центральных программ, что подтверждается продемонстрированным в наших поведенческих экспериментах учащением дыхания при частичном устранении механического влияния раковины на ПН. Однако несмотря на описанное изменение, фазовая координация моторных программ при этом не претерпела существенных изменений.

Полученные нами результаты, подтверждающие преимущественно центральный механизм взаимодействия моторных программ, вновь поднимают вопрос о степени участия в установлении координации периферических обратных связей. Среди имеющихся в литературе данных о фазовой координации ритмических моторных программ есть примеры как центрального (Malyshev, Norekian, 2002), так и периферического (Morin, Viala, 2002) механизмов координации.

Существует ли обратное координирующее влияние со стороны дыхания на локомоторную программу? Полученные нами результаты свидетельствуют, что обратное влияние имеет место, однако вопрос о его значимости для формирования целостного поведения Lymnaea остается открытым. Вероятнее всего, указанное координирующее влияние проявляется при нормальном дыхательном поведении моллюска в водной среде, когда он находится на поверхностной пленке воды. Излишняя активность локомоторной системы нежелательна в момент совершения дыхательного акта. В наших экспериментах влияние, обеспечивающее торможение локомоторной системы в момент открывания ПН, проявилось в поведенческих экспериментах с чрезмерной фармакологической активацией дыхательной системы, а также было неоднократно показано в редуцированных препаратах.

Можно предположить, что описанные координирующие механизмы достались прудовику, вторично-водному легочному моллюску, от сухопутных предков. Однако существует и другое возможное объяснение функционального смысла наблюдаемой нами координации. Помимо циклической наземной локомоции, в поведенческом репертуаре Lymnaea можно выделить еще один тип локомоторного поведения - акватическую локомоцию, демонстрируемую моллюском на поверхностной пленке воды (Winlow, Haydon, 1986) и часто синхронизированную с легочным дыханием. Фазы движения ноги и раковины во многом совпадают с теми, которые наблюдаются при наземной локомоции. Однако фаза привязки открывания ПН к локомоторному циклу отличается от той, которая подробно рассмотрена в данной работе - при акватической локомоции ПН открывается в начальной части ЛЦ, сразу же вслед за подтягиванием раковины (В. В. Цыганов, личное сообщение). Ранняя привязка ПН к ЛЦ была также описана в нескольких экспериментах на редуцированном препарате, выполненных в рамках настоящей работы. Помимо этого, мы наблюдали скачкообразную смену привязки с ранней на позднюю и наоборот, что предполагает наличие нескольких стабильных состояний координирующей системы. Не исключено, что основным, эволюционно первоначальным, назначением координации между локомоцией и дыханием было именно акватическое поведение, в то время как их взаимодействие при наземной локомоции является одним из нескольких возможных состояний этой системы.

В данной работе наиболее подробно было исследовано одно из стабильных состояний координации, а именно поздняя привязка дыхательного акта к локомоторному циклу. Полученные результаты показали возможность довольно точно предсказывать принципы функционирования нейрональных механизмов, основываясь на поведенческих наблюдениях. Кроме того, наша работа подтвердила адекватность использования редуцированного препарата для анализа таких процессов, как координация движений.

Проведенное в работе исследование активности одного из ключевых интернейронов респираторного генератора, клетки VD4 (Syed, Winlow, 1991b; Syed et al., 1992) показало, что в условиях фармакологически активированной респираторной программы ритмические открывания и закрывания ПН могут происходить без участия спайковой активности упомянутого нейрона. Исходя из полученных данных, мы делаем вывод о том, что структура респираторного генератора не является строго детерминированной и подвержена изменению или же она была неверно описана в литературе.

Помимо этого, было показано, что и координационные отношения локомоторного и респираторного генераторов могут динамически изменяться на коротких отрезках времени, что потенциально может обеспечить их подстройку под текущие поведенческие задачи. Нельзя исключать, что и перестройка респираторного генератора, и активация локомоторного, происходящие при определенных изменениях активности моноаминергических систем, и установление координации между двумя генераторами являются тесно связанными и, возможно, взаимообусловленными событиями.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Воронцов, Дмитрий Дмитриевич, 2003 год

1. Alania М. (1995). Pleuro-buccal projections in pulmonate molluscs // Acta Biol Hung 46(2-4): 267-270.

2. Alania M., Panchin Y. V., Sakharov D. A. (1999). Pleural-buccal interneurons in the pteropod mollusc Clione limacina И J. Сотр. Physiol. A 185: 267-275.

3. Alania M., Sakharov D. A. (2000). Morphology and physiology of pleural-to-buccal neurons coordinating defensive retraction with feeding arrest in the pond snail Lymnaea stagnalis II Acta Biol Hung 51 (2-4): 197-203.

4. Alania M., Sakharov D. A., Elliott C. J. H. (2002). Mechanisms of inhibition of feeding by a pleural interneuron in the mollusc Lymnaea stagnalis II J. Physiol., Lond., 536.

5. Alexander R. M. (1993). Breathing while trotting II Science 262:196-197.

6. Arshavsky Y. I., Deliagina T. G., Orlovsky G. N. (1997). Pattern generation // Curr Opin Neurobiol 7(6): 781-789.

7. Bartos M., Manor Y., Nadim F., Marder E., Nusbaum M. P. (1999). Coordination of fast and slow rhythmic neuronal circuits // J Neurosci 19(15): 6650-6660.

8. Benjamin P. R. (1984). Interneuronal network acting on snail neurosecretory neurons (Yellow Cells and Yellow Green Cells of Lymnaea). II J. Exp. Biol. 113: 165-185.

9. Benjamin P. R., Winlow W. (1981). The distribution of three wide-acting synaptic inputs to identified neurons in the isolated brain ot Lymnaea stagnalis (L.). // Сотр. Biochem. Physiol. A 70: 293-307.

10. Bramble D. M., Carrier D. R. (1983). Running and breathing in mammals // Science 219(4582): 251-256.

11. Bramble D. M., Jenkins F. A., Jr. (1993). Mammalian locomotor-respiratory integration: implications for diaphragmatic and pulmonary design // Science 262(5131): 235-240.

12. Brown T. G. (1911). The intrinsic factors in the acts of progression in mammal // Proc. R. Soc. В 84: 308-319.

13. Butler P. J., West N. H., Jones D. R. (1977). Respiratory and cardiovascular responses of the pigeon to sustained level flight in a wind tunnel. // J exp Biol 71: 7-26.

14. Calabrese R. L., Nadim F., Olsen О. H. (1995). Heartbeat control in the medicinal leech: a model system for understanding the origin, coordination, and modulation of rhythmic motor patterns // J Neurobiol 27(3): 390-402.

15. Cang J., Friesen W. O. (2002). Model for intersegmental coordination of leech swimming: central and sensory mechanisms // J Neurophysiol 87(6): 2760-9.

16. Caunce M., McKenzie J. D., Tripp J., Winlow W. (1988). Serotonergic innervation of the pedal epidermis of Lymnaea II Symp Biol Hung 36: 691.

17. Cobbs J. S., Pinsker H. M. (1982). Role of bag cells in egg deposition of Aplysia braziliana. 1. Comparison of normal and elicited behavior. // J. Сотр. Physiol. A 147: 523-535.

18. Cook A. (1975). The withdrawal response of a freshwater snail (Lymnaea stagnalis) IIJ exp Biol 62: 783-796.

19. Davis W. J., Mpitsos G. L., Pinneo J. M. (1974a). The behavioral hierarchy of the mollusk Pleurobranchaea. 1. The dominant position of the feeding behavior. II J. Сотр. Physiol. A 90: 207-224.

20. Davis W. J., Mpitsos G. L., Pinneo J. M. (1974b). The behavioral hierarchy of the mollusk Pleurobranchaea. 2.Hormonal suppression of feeding associated with egg-lying. II J. Сотр. Physiol. A 90: 225-243.

21. Delcomyn F. (1980). Neural basis of rhythmic behavior in animals // Science 210: 492-498.

22. Dickinson P. S. (1995). Interactions among neural networks for behavior // Curr Opin Neurobiol 5: 792-798.

23. Dickinson P. S., Mecsas C., Marder E. (1990). Neuropeptide fusion of two motor pattern generator circuits // Nature 344: 155-158.

24. Dorsett D. A. (1980). Principles underlying the coordination of locomotory behaviour in invertebrates // In Aspects of animal movement. H. Y. Elder and E. R. Trueman, eds., Cambridge University press.

25. Elliott C. J., Benjamin P. R. (1985). Interactions of the slow oscillator interneuron with feeding pattern-generating interneurons in Lymnaea stagnalis //J Neurophysiol 54(6): 1412-21.

26. Ezure К., Tanaka I. (1997). Convergence of central respiratory and locomotor rhythms onto single neurons of the lateral reticular nucleus // Exp Brain Res 113(2): 230-42.t

27. Ferguson G. P., Benjamin P. R. (1991a). The whole-body withdrawal response of Lymnaea stagnalis. I. Identification of central motoneurones and muscles II J Exp Biol 158: 63-95.

28. Ferguson G. P., Benjamin P. R. (1991b). The whole-body withdrawal response of Lymnaea stagnalis. II. Activation of central motoneurones and muscles by sensory input//J Exp Biol 158: 97-116.

29. Ferguson G. P., Pieneman A. W., Jansen R. F., ter Maat A. (1993). Neuronal feedback in egg-laying behavior of the pond snail Lymnaea stagnalis II Jexp Biol 178:251-259.

30. Funk G., Sholomenko G. N., Valenzuela I. J., Milsom W. K. (1993). Coordination of wingbeat frequency and respiration in Canada geese during free flight // J. exp. Biol. 175: 317-323.

31. Funk G., Valenzuela 1.1., Milsom W. (1997). Energetic consequences of coordinating wingbeat and respiratory rhythms in birds // J. Exp. Biol. 200(5): 915-20.

32. Gamkrelidze G. N., Laurienti P. J., Blankenship J. E. (1995). Identification and characterization of cerebral ganglion neurons that induce swimming and modulate swim-related pedal ganglion neurons in Aplysia brasiliana II

33. J Neurophysiol 74(4): 1444-62.

34. Glover J. C., Kramer A. P. (1982). Serotonin analog selectively ablates identified neurons in the leech embryo // Science 216: 317-319.

35. Gray С. M. (1995). Synchronous oscillations in neuronal systems: mechanisms and functions. // J Comput Neurosci 1:11-38.

36. Grillner S., Ekeberg, El Manira A., Lansner A., Parker D., Tegner J., Wallen P. (1998). Intrinsic function of a neuronal network a vertebrate central pattern generator// Brain Res Brain Res Rev26(2-3): 184-97.

37. Grillner S., Wallen P., Dale N. Brodin L., Buchanan J. Т., Hill R. A. (1987). Transmitters, membrane properties and network circuitry in the control of locomotion in lamprey // Trends Neurosci 10: 34-41.

38. Harris-Warrick R. M., Cohen A. H. (1985). Serotonin modulates the central pattern generator for locomotion in the isolated lamprey spinal cord // J Exp Biol 116:27-46.

39. Haydon P. G., Winlow W. (1986). Shell movements associated with locomotion of Lymnaea are driven by a central pattern generator // Сотр. Biochem. Physiol. 83A: 23-25.

40. Hermann P. M., ter Maat A., Jansen R. F. (1994). The neuronal control of egg-laying behavior in the pond snail Lymnaea stagnate: motor control of shell turning. // J. Exp. Biol. 197: 79-99.

41. Hill A. A., Masino M. A., Calabrese R. L. (2002). Model of intersegmental coordination in the leech heartbeat neuronal network // J Neurophysiol 87(3): 1586-602.

42. Hoyle G. (1970). Cellular mechanisms underlying behavior Neuroethology // In .Advances in insect physiology. London, Academic Press. 7: 349-444.

43. Huerta R., Sanchez-Montanes M. A., Corbacho F., Siguenza J. A. (2000). A central pattern generator to control a pyloric-based system // Biol Cybern 82(1): 85-94.

44. Inoue Т., Takasaki M., Lukowiak K., Syed N. (1996). Inhibition of the respiratory pattern-generating neurons by an identified whole-body withdrawal interneuron of Lymnaea stagnalis IIJ Exp Biol 199(Pt 9): 1887-98.

45. Jacobs B. L., Fornal C. A. (1993). 5-HT and motor control: a hypothesis // Trends in Neuroscience 16(9): 346-352.

46. Janse C., van der Wilt C. J., van der Plas J., van der Roest M. (1985). Central and peripheral neurons involved in oxygen perception in the pulmonate snail Lymnaea stagnalis (Mollusca, Gastropoda). // Сотр. Biochem. Physiol. A. 82: 459-469.

47. Jansen R. F., Bos N. P. (1984). An identified neuron modulating the activity of the ovulation hormone producing caudo-dorsal cells of the pond snail Lymnaea stagnalis И J Neurobiol 15(2): 161-7.

48. Jansen R. F., Pieneman A. W., Maat A. T. (1999). Pattern generation in the buccal system of freely behaving Lymnaea stagnalis IIJ Neurophysiol 82(6): 3378-91.

49. Jansen R. F., Pieneman A. W., ter Maat A. (1997). Behavior-dependent activities of a central pattern generator in freely behaving Lymnaea stagnalis II J Neurophysiol 78(6): 3415-27:

50. Jansen R. F., ter Maat A. (1985). Ring neuron control of columellar motor neurons during egg-laying behavior in the pond snail //J Neurobiol 16(1): 1-14.

51. Jing J., Gillette R. (1999). Central pattern generator for escape swimming in the notaspid sea slug Pleurobranchaea califomica IIJ Neurophysiol 81(2): 654-67.

52. Jones H. D. (1975). Locomotion // In:Pulmonates. V. F. Seller and J. Peake, eds. London, Academic Press. 1:1-32.

53. Kabotyanski E. A., Winlow W., Sakharov D. A., Bauce L., Lukowiak K. (1992). 5-hydroxytryptophan elicits sustained CPG activity for rhytmic shell movements in Lymnaea stagnalis/l Soc. Neurosci. Abstr. 18: 531.

54. Katz P. S., Frost W. N. (1996). Intrinsic neuromodulation: altering neuronal circuits from within // Trends Neurosci 19: 54-61.

55. Kawahara K., Kumagai S., Nakazono Y., Myamoto Y. (1989). Coupling between respiratory and stepping rhythms during locomotion in decerebrate cats //

56. J Appl Physiol 67:110-115.

57. Koester J., Koch U. T. (1987). Neural control of the circulatory system in Aplysia II Experientia 43: 972-980.

58. Kovac M. P., Davis W. J. (1980). Neural mechanism underlying behavioral choice in Pleunobranchaea II J. Neurophysiol. 43: 469-487.

59. Kyriakides M. A., McCrohan C. R. (1988). Central coordination of buccal and pedal neuronal activity in the pond snail Lymnaea stagnalis И J exp Biol 136: 103-123.

60. Landberg Т., Mailhot J. D., Brainerd E. L. (2003). Lung ventilation during treadmill locomotion in a terrestrial turtle, Terrapene Carolina // J Exp Biol 206(Pt 19): 3391-404.

61. Laurent G. (1997). Olfactory processing: maps, time and codes // Curr Opin Neurobiol 7: 547-553.

62. Lisman J. E. (1997). Bursts as a unit of neural information: making unreliablesynapses reliable // Trends Neurosci 20: 38 -43.

63. Mackey S. L., Carew T. J. (1983). Locomotion in Aplysia: triggering by serotonin and modulation by bag cell extract // J Neurosci 3(7): 1469-1477.

64. Malyshev A. Y., Norekian T. P. (2002). Phase-locked coordination between two rhythmically active feeding structures in the mollusk Clione limacina. I. Motor neurons // J Neurophysiol 87(6): 2996-3005.

65. Marder E.f Bucher D. (2001). Central pattern generators and the control of rhythmic movements // Current Biology 11: 986-996.

66. Marder E., Eisen J. S. (1984). Electrically coupled pacemaker neurons respond differently to same physiological inputs and neurotransmitters // J Neurophysiol 51(6): 1362-74.

67. Masino M. A., Calabrese R. L. (2002). Period differences between segmental oscillators produce intersegmental phase differences in the leech heartbeat timing network//J Neurophysiol 87(3): 1603-15.

68. Masino M. A., Calabrese R. L. (2002). Phase relationships between segmentally organized oscillators in the leech heartbeat pattern generating network // J Neurophysiol 87(3): 1572-85.

69. McClellan A. D., Brown G. D., Getting P. A. (1994). Modulation of swimming in Tritonia: excitatory and inhibitory effects of serotonin //J Comp Physiol A 174(2): 257-66.

70. McCormick D. A., Bal T. (1997). Sleep and arousal: thalamocortical mechanisms // Annu Rev Neurosci 20:185-215.

71. McCrohan C. R., Audesirk Т. E. (1987). Initiation, maintenance and modification of patterned buccal motor output by the cerebral giant cells of Lymnaea stagnalis II Comp Biochem Physiol 87A: 969-977.

72. McCrohan C. R., Kyriakides M. A. (1992). Motor programme selection and the control of feeding in the snail. // \n .Neurobiology of motor programme selection. J. Kien, C. McCrohan and W. Winlow, eds. Manchester, Manchester University Press: 37-51.

73. McCrohan C. R., Kyriakides M. A., Tuersley M. D. (1989). Initiation and modification of rhythmic buccal motor output in the isolated central nervoussystem of Lymnaea stagnalis II J. Moll. Stud. 55:183-192.

74. McFarland D. H., Lund J. P. (1993). An Investigation of the coupling between respiration, mastication and swallowing in the awake rabbit. // J Neurophysiol 69(4): 95-108.

75. Meyrand P., Simmers J., Moulins M. (1994). Dynamic construction od a neural network from multiple pattern generators in the lobster stomatogastric nervous system // J Neurosci 14: 630-644.

76. Morin D., Viala D. (2002). Coordinations of locomotor and respiratory rhythms in vitro are critically dependent on hindlimb sensory inputs // J Neurosci 22(11): 4756-65.

77. Moroz L. L., Park J. H., Winlow W. (1993). Nitric oxide activates buccal motor patterns in Lymnaea stagnalis II Neuroreport 4(6): 643-6.

78. Moroz L. L., Winlow W. (1992). Respiratory behaviour in Lymnaea stagnalis: Pharmacological and cellular analyses. //Acta biol. Hung. 43(1-4): 421-429.

79. Nadim F., Manor Y., Nusbaum M. P., Marder E. (1998). Frequency Regulation of a Slow Rhythm by a Fast Periodic Input // J Neurosci 18(13): 5053-5067.

80. Nadim F., Olsen О. H., Calabrese R. L. (1995). Modeling the leech heartbeat elemental oscillator. I. Interactions of intrinsic and synaptic currents. //

81. J Comput Neurosci 2: 215-235.

82. Norekian T. P. (1997). Coordination of startle and swimming neural systems in the pteropod mollusk Clione limacina: role of the cerebral cholinergic interneuron // J Neurophysiol 78(1): 308-20.

83. Nusbaum M. P., Beenhakker M. P. (2002). A small-systems approach to motor pattern generation // Nature 417: 343-350.

84. Panchin Y. V., Sadreev R. I., Arshavsky Y. I. (1995). Control of locomotion in marine mollusc Clione limacina. X. Effects of acetylcholine antagonists // Exp Brain Res 106(1): 135-44.

85. Parsons D. W., Pinsker H. M. (1989). Swimming in Aplysia brasiliana: behavioral and cellular effects of serotonin // J Neurophysiol 62(5): 1163-76.

86. Pearce R. A., Friesen W. O. (1984). Intersegmental coordination of leech swimming: comparison of in situ and isolated nerve cord activity with body wall movement // Brain Res 299(2): 363-6.

87. Piiper J., Meyer M., Worth H., Willmer H. (1977). Respiration and circulation during swimming activity in the dogfish Scyliorhinus stellaris II Respir Physiol 30(1-2): 221-39.

88. Quinlan E. M., Murphy A. D. (1996). Plasticity in the multifunctional buccal central pattern generator of Helisoma illuminated by the identification of phase 3 interneurons//J Neurophysiol 75(2): 561-74.

89. Rassler В., Kohl J. (1996). Analysis of coordination between breathing and walking rhythms in humans // Respir Physiol 106(3): 317-27.

90. Rose R. M., Benjamin P. R. (1981). Interneuronal control of feeding in the pond snail Lymnaea stagnalis. 1. Initiation of feeding cycles by a single buccal interneurone//J exp Biol 92:187-201.

91. Sakharov D. A. (1990). Integrative function of serotonin common to distantly related invertebrate animals // 1п:ГЛе Early Brain. Turku, Finland, Abo Akademi Press.

92. Sakharov D. A., Milosevic I., Salimova N. (1989). Drug-induced locomotor stereotypes in Aplysia II Сотр. Biochem. Physiol. 93C: 161-166.

93. Sakharov D. A., Rozsa K. S. (1989). Defensive behaviour in the pond snail, Lymnaea stagnalis: the whole body withdrawal associated with exsanguination //Acta Biol Hung40(4): 329-41.

94. Satterlie R. A., Norekian T. P. (1995). Serotonergic modulation of swimming speed in the pteropod mollusc Clione limacina. III. Cerebral neurons //

95. J Exp Biol 198(Pt 4): 917-30.

96. Sherrington C. (1906). The Integrative Action of the Nervous System. New Haven, CT, Yale Univ. Press.

97. Skinner F. K., Mulloney B. (1998). Intersegmental coordination of limb movements during locomotion: mathematical models predict circuits that drive swimmeret beating //J Neurosci 18(10): 3831-42.

98. Slade С. Т., Mills J., Winlow W. (1981). The neuronal organization of the paired pedal ganglia of Lymnaea stagnalis (L.) // Сотр. Biochem. Physiol. 69A: 789803.

99. Sombati S., Hoyle G. (1984). Generation of specific behaviors in a locust by local release into neuropil of the natural neuromodulator octopamine //

100. J. Neurobiol. 15: 481-506.

101. Syed N. I., Bulloch A. G., Lukowiak K. (1990). In vitro reconstruction of the respiratory central pattern generator of the mollusk Lymnaea // Science 250(4978): 282-5.

102. Syed N. I., Harrison D., Winlow W. (1988). Locomotion in Lymnaea Role of serotonergic motoneurones controlling the pedal cilia // Symp. Biol. Hung. 36: 387-399.

103. Syed N. I., Harrison D., Winlow W. (1991). Respiratory behavior in the pond snail Lymnaea stagnalis I. Behavioral analysis and the identification of motor neurons // J. Сотр. Physiol. A 169: 541-555.

104. Syed N. I., Ridgway R. L., Lukowiak K., Bulloch A. G. (1992). Transplantation and functional integration of an identified respiratory interneuron in Lymnaea stagnalis // Neuron 8(4): 767-74.

105. Syed N. I., Winlow W. (1988). A central pattern generator for locomotion in Lymnaea II J. Physiol. 406: 78.

106. Syed N. I., Winlow W. (1989). Morphology and electrophysiology of neurons innervating the ciliated locomotor epithelium in Lymnaea stagnalis (L.) // Comp Biochem Physiol 93A: 633-644.

107. Syed N. I., Winlow W. (1991a). Coordination of locomotor and cardiorespiratory networks of Lymnaea stagnalis by a pair of identified interneurons. //1. J. exp. Biol. 158: 37-62.

108. Syed N. I., Winlow W. (1991b). Respiratory behavior in the pond snail Lymnaea stagnalis II. Neural elements of the central pattern generator (CPG) II J. Сотр. Physiol. A 169: 557-568.

109. Trimble D. L., Barker D. L. (1984). Activation by dopamine of patterned motor output from the buccal ganglia of Helisoma trivolvis IIJ Neurobiol 15: 37-48.

110. Tsyganov V. V. (2000). Respiratory rhythm in the pond snail Lymnaeastagnalis: coupling to cyclic locomotion // VI East European Conference of the ISIN, Moscow-Puschino, Russia.

111. Viala D., Vidal C., Freton E. (1979). Coordinated rhythmic bursting in respiratory and locomotor muscle nerves in the spinal rabbit// Neurosci Lett 11(2): 155-9.

112. Weimann J. M., Marder E. (1994). Switching neurons are integral members of multiple oscillatory networks // Curr Biol 4: 896-902.

113. Wieland S. J., Gelperin A. (1983). Dopamine elicits feeding motor program in Umax maximus IIJ Neurosci 3:1735-1745.

114. Willard A. L. (1981). Effects of serotonin on the generation of the motor programme for swimming by the medicinal leech // J. Neurosci. 1: 936-944.

115. Willows A. O. D., Dorsett D. A., Hoyle G. (1973). Neuronal basis of behavior in Tritonia: III: Neuronal mechanism of a fixed action pattern. // J. Neurobiol. 4: 255-285.

116. Winlow W., Haydon P. G. (1986). A behavioral and neuronal analysis of the locomotory system of Lymnaea stagnalis II Comp Biochem Physiol 83A: 13-21.

117. Wu J. Y., Cohen L. В., Falk С. X. (1994). Neuronal activity during different behaviors in Aplysia: a distributed organization? // Science 263(5148): 820-3.

118. Yeoman M. S., Parish D. C., Benjamin P. R. (1993). A cholinergic modulatoryinterneuron in the feeding system of the snail, Lymnaea II J Neurophysiol 70(1): 37-50.

119. Young I. S., Warren R. D., Altringham J. D. (1992). Some properties of the mammalian locomotory and respiratory systems in relation to body mass // J Exp Biol 164: 283-94.

120. Лакин Г. Ф. (1990). Биометрия. М.: Высш. шк., 352 с.

121. Павлова Г. А. (1997). Влияние серотонина на локомоцию пресноводного моллюска Lymnaea stagnalis И Журн. эволюц. биохимии и физиологии 33(6): 599-606.

122. Павлова Г. А. (1998). Влияние эргометрина на длину подошвы и скорость локомоции у пресноводного моллюска Lymnaea stagnalis II XVII съезд Всеросийского физиологического общества им. И. П. Павлова, Ростов-на-Дону.

123. Сахаров Д. А. (1983) Организация гетерогенных нейронных систем //

124. Тр. XIV съезда Всесоюз. физиол. о-ва им. И. П. Павлова, Баку. 1:175-177.

125. Сахаров Д. А. (1990а). Множественность нейротрансмиттеров: функциональное значение //Журн. эволюционной биохимии и физиологии 26(5): 733-740.

126. Сахаров Д. A. (1990b) Интегративная функция серотонина у примитивных Metazoa // Журн. общ. биол. № 54(4): 437-449.

127. Сахаров Д. А., Цыганов В. В. (1998). Трансмиттерзависимое включение респираторного интернейрона в локомоторный ритм у легочного моллюска Lymnaea II Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова 84(10): 1029-1037.

128. Цыганов В. В. (2000). Координация активности моноаминергических редальных нейронов у пресноводных улиток II Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова 86(4): 369-378.

129. Цыганов В. В. (2001). Нейрональные корреляты серотонин-зависимогомоторного поведения прудовика Lymnaea stagnalis. Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук. Институт биологии развития РАН, Москва.

130. Цыганов В. В., Сахаров Д. А. (2002). Серотонин-зависимое переподчинение респираторного ритма центральному генератору локомоции у легочного моллюска Lymnaea И Доклады РАН 382(4): 554-556.