Регуляция пароксизмальной деполяризационной активности нейронов гиппокампа крысы in vitro тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ларюшкин Денис Павлович

• Ларюшкин Денис Павлович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Ларюшкин Денис Павлович

ВВДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о пароксизмальном деполяризационном сдвиге

1.2 Механизм пароксизмальных деполяризационных сдвигов

1.2.1 Возможная роль потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа в формировании пароксизмального деполяризационного сдвига

1.2.2 Участие NMDA-рецепторов в формировании пароксизмального деполяризационного сдвига

1.2.3 Другие ионные каналы, которые могут играть важную роль в формировании пароксизмального деполяризационного сдвига

1.3 Предполагаемый механизм формирования и поддержания пароксизмального деполяризационного сдвига

1.4 Причины возникновения пароксизмальных деполяризационных сдвигов

1.5 Клеточные модели, используемые для изучения пароксизмального деполяризационного сдвига

1.6 Роль эфаптической связи в пароксизмальном деполяризационном сдвиге

1.7 Связь пароксизмального деполяризационного сдвига и эпилепсии

1.7.1 Общие сведения об эпилепсии

1.7.2 Иктальные спайки и пароксизмальный деполяризационный сдвиг

1.8 Возможное участие пароксизмального деполяризационного сдвига в других неврологических заболеваниях

1.9 Оьбелок сопряжённые рецепторы как возможная мишень для регуляции пароксизмального деполяризационного сдвига

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Объект исследования

2.2 Реактивы

2.3 Приготовление клеточной культуры

2.3.1 Подготовка стёкол

2.3.2 Получение клеточной суспензии

2.4 Флуоресцентная микроскопия

2.4.1 Регистрация динамики внутриклеточной концентрации ионов кальция

2.5 Регистрация электрофизиологической активности

2.5.1 Протоколы стимуляци

2.6 Анализ данных

2.6.1 Анализ изображений

2.5.2 Анализ электрофизиологических данных

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Поведение пароксизмального деполяризационного сдвига во время деполяризации и гиперполяризации

3.2 Симуляция пароксизмального деполяризационного сдвига при помощи протоколов стимуляции

3.3 Классификация паттернов пароксизмальных деполяризационных сдвигов

3.4 Регистрация пароксизмального деполяризационного сдвига при помощи метода локальной фиксации потенциала на расстоянии от нейрональной сети

3.5 Роль ионотропных рецепторов глутамата в формировании пароксизмального деполяризационного сдвига

3.2 Роль потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа в пароксизмальном деполяризационном сдвиге

3.3 Подавление пароксизмальной активности агонистами Gi сопряженных рецепторов

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

Список литературы

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

ВВДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регуляция пароксизмальной деполяризационной активности нейронов гиппокампа крысы in vitro»

Актуальность исследования

Эпилепсия - это одно из наиболее распространённых заболеваний центральной нервной системы, которое характеризуется внезапно наступающими приступами, проявляющимися, как правило, в виде судорог [1]. Несмотря на значительный прогресс в симптоматическом купировании приступов эпилепсии, до сих пор существуют сложности, связанные с фармакорезистентностью пациентов, побочными эффектами терапии, а также с фундаментальным пониманием патогенеза этого заболевания на клеточном уровне [2]. Ещё в 60-х годах прошлого века было обнаружено, что на уровне единичных нейронов эпилептиформная активность проявляется в виде пароксизмального деполяризационного сдвига (ПДС) [2, 3]. ПДС - это электрофизиологическое событие, представляющее собой аномальную деполяризацию мембраны нейрона амплитудой от 30 до 70 мВ, и в большинстве случаев сопровождающееся одним или несколькими потенциалами действия (ПД). ПДС может длиться сотни миллисекунд и образовывать кластеры из нескольких ПДС, идущих друг за другом.

На сегодняшний день роль и механизмы ПДС при эпилепсии остаются неясными. Когда одни исследователи предполагают, что ПДС может участвовать в распространении эпилептического очага, например, при помощи эфаптической связи (несинаптическая передача сигнала), другие обсуждают возможные защитные функции ПДС [4-6]. В этом свете изучение механизмов генерации и регуляции ПДС является важным ключом к пониманию природы эпилепсии, а также фундаментальной основой для создания новой терапии этого заболевания. Так, было показано, что рецепторы, сопряженные с Оьбелками (Оьбелки содержащие а1 субъединицу например, СВ и А1), могут уменьшать количество приступов или отменять их у эпилептических мышей [7]. Однако то, каким образом влияет активность этих рецепторов на ПДС, до сих пор не продемонстрировано. Кроме этого,

было опубликовано несколько противоречивых работ о роли разных ионных каналов в генерации ПДС, например, потенциалзависимых каналов Ь-типа и КМОА-рецепторов [2], тогда как участие ЛМРЛ-рецепторов в частности и глутаматных рецепторов в общем при эпилептиформной активности было рассмотрено не полностью. Эти пробелы в понимании роли ПДС затрудняют разработку современной терапии эпилепсии, а также методов предотвращения приступов.

Таким образом, цель настоящей работы заключается в изучении регуляции пароксизмального деполяризационного сдвига на примере нейрон -глиальной культуры гиппокампа.

Задачи работы:

1. Исследовать индивидуальные ответы нейронов во время пароксизмального деполяризационного сдвига на деполяризующий и гиперполяризующий стимул.

2. Провести классификацию паттернов пароксизмального деполяризационного сдвига с применением алгоритмов машинного обучения.

3. Установить возможность распространения пароксизмального деполяризационного сдвига при помощи эфаптической связи.

4. Изучить роль ионотропных рецепторов глутамата и потенциалзависимых кальциевых каналов Ь-типа в поддержании пароксизмального деполяризационного сдвига.

5. Исследовать роль серотониновых (5-НТ1), аденозиновых (А3, А1) и каннабиноидных (СВ) рецепторов как потенциальных мишеней в подавлении пароксизмального деполяризационного сдвига.

Научная новизна работы

В рамках диссертационной работы впервые показано, что градиентная деполяризация нейрона до +20 мВ не прекращает генерацию пароксизмальных

деполяризационных сдвигов (ПДС) и их кластеров, что указывает на сетевую природу этого феномена. На потенциалах мембраны от -20 мВ до +20мВ структура сигнала ПДС имеет треугольную форму, а количество ПДС в кластере не завит от потенциала. Градиентная гиперполяризация мембраны нейрона до -120 мВ также не влияла на количество ПДС в кластере, подтверждая тем самым предположение о внеклеточном происхождении стимулов, вызывающих пароксизмальный сдвиг. С применением стимулирующего сигнала треугольной формы на нейроны в эксперименте впервые получена симуляция, воссоздающая паттерны индивидуальных ПДС и их кластеров.

Исходя из вышесказанного в совокупности с исследованиями влияния деполяризации и гиперполяризации, впервые сделан вывод о том, что ПДС -это сетевой феномен (то есть могут генерироваться только в сети нейронов), а паттерны ПДС - это индивидуальные ответы нейронов на входящий стимул. На основании этого заключения, впервые были разработаны прогностические правила для предсказания паттернов ПДС с применением алгоритма машинного обучения «Случайный лес». Так, паттерны были разделены на три типа: ПДС с одним ПД на переднем фронте, ПДС с несколькими затухающими ПД на переднем фронте и ПДС с несколькими незатухающими ПД на заднем фронте.

В рамках диссертационной работы впервые экспериментально установлено, что ПДС может распространятся при помощи эфаптической связи, что указывает на возможную роль этого типа связи в патологической синхронизации нейрональной сети во время эпилептиформной активности, поскольку скорость ее распространения выше скорости распространения сигнала через химический синапс. Помимо этого, было показано, что AMPA-рецепторы (класс ионотропных рецепторов глутамата) играют ключевую роль в поддержании пароксизмальной активности, что согласуется с экспериментами по регистрации внутриклеточной кальциевой динамики, сделанными ранее в нашей лаборатории. В дополнение к этому, впервые

показано, что такие ионотропные рецепторы глутамата, как каинатные (KA) и NMDA-рецепторы, а также потенциалзависимые кальциевые каналы L-типа оказывали лишь модулирующие действие на ПДС: так, блокирование KA- и NMDA-рецепторов приводило к снижению частоты и полуширины кальциевых колебаний, но при этом не изменяло паттерны самих ПДС. В свою очередь, блокирование ПЗКК L-типа не только уменьшало частоту и полуширину кальциевых колебаний, но и количество ПДС в кластере.

Впервые рассмотрено влияние рецепторов, сопряжённых с Gi-белками на кальциевые колебания, сопровождающие ПДС (эпилептиформная активность сети). Было обнаружено, что пароксизмальная активность сохраняется при использовании агонистов серотониновых 5-НТ1 и аденозиновых A3 рецепторов, тогда как агонист СВ рецепторов - WIN 55,2122 снижал частоту кальциевых колебаний, а агонист А1 рецепторов - N6-CHA не только полностью подавлял колебания кальция, но и предотвращал их.

Таким образом, настоящая работа впервые раскрывает особенности природы поддержания ПДС, а именно критическую роль AMPA -рецепторов и модулирующую NMDA-, KA-рецепторов, потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа. В работе впервые показано участие эфаптической связи в поддержании ПДС на расстоянии до 20 мкм, а значит и в несинаптическом распространении ПДС в нейрональной сети. Впервые было продемонстрированно, что ПДС можно симулировать в единичном нейроне с помощью стимуляции треугольной формы, используя метод локальной фиксации потенциала. Вдобавок к этому, впервые произведена классификация ПДС с помощью алгоритма машинного обучения «Случайный лес» и определены три типа ПДС на основании электрофизиологических параметров.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость этой работы заключается в установлении ключевых компонентов регуляции ПДС в нейрональной сети и классификации паттернов ПДС, что несомненно расширяет наши представления о природе

пароксизмальной активности нейронов гиппокампа. С практической точки зрения, найдены мишени, предотвращающие ПДС, что в будущем может лечь в основу разработки превентивной терапии эпилептических состояний.

Методология и методы диссертационного исследования

Настоящая работа была выполнена на смешанных нейрон-глиальных культурах гиппокампа новорождённых крыс линии Sprague -Dawley. Для достижения поставленных целей и решения конкретных задач были использованы современные биофизические методы, такие как флуоресцентная микроскопия и метод локальной фиксации потенциала. Оценку динамики внутриклеточной концентрации ионов кальция проводили методом флуоресцентной микроскопии с использованием Са2+-селективного флуоресцентного зонда ^ига-2). Оценка электрофизиологических характеристик нейронов осуществлялась при помощи метода локальной фиксации потенциала на уникальной научной установке (номер во всероссийском реестре УНУ - 445679), расположенной на базе Лаборатории внутриклеточной сигнализации Института биофизики клетки РАН. Обработку и анализ полученных данных осуществляли с использованием специализированного программного обеспечения. Все работы с животными проводились в соответствии с международно-правовыми нормами указанных в Европейской конвенции ETS № 123 «О защите позвоночных животных, используемых для лабораторных экспериментов или иных научных целях» и руководством по работе с лабораторными животными ИБК РАН № 57.30.12.2011

Положения, выносимые на защиту:

1. Пароксизмальный деполяризационный сдвиг (ПДС) является сетевым феноменом, а паттерны, возникающие во время ПДС - это индивидуальные ответы нейронов на входящий сигнал.

2. Пароксизмальный деполяризационный сдвиг распространятся не только посредством химических синапсов, но и при помощи эфаптической связи.

3. Потенциалзависимые кальциевые каналы L-типа, а также ионотропные рецепторы глутамата, такие как КА- и NMDA-рецепторы, вовлечены в модуляцию пароксизамальной активности, тогда как AMPA-рецепторы выступают ключевым компонентом, необходимым для её поддержания.

4. Агонисты аденозиновых рецепторов А1, сопряжённые с Gi-белками как подавляют, так и предотвращают пароксизмальную активность, тогда как агонисты серотониновых 5-НТ1, аденозиновых A3 и каннабиноидных СВ рецепторов обладают модулирующими свойствами: снижают частоту и амплитуду пароксизмальной активности.

Степень достоверности и апробация результатов

Полученные в работе результаты воспроизводимы и статистически значимы. Экспериментальные данные были получены с использованием прецизионных приборов, что позволяет говорить о высокой достоверности полученных данных.

Материалы диссертации были представлены на российских и международных конференциях: VII Съезд биофизиков России 2023, Краснодар (устный доклад); 3-я международная конференция «Системная биология и системная физиология: регуляция сложных биологических систем» 2022, Москва (устный доклад); Отчётная научная конференция института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино 2021/22 гг. (устный доклад); Международная школа-конференция молодых ученых «Ion Channels and Neuronal Excitability» NERKA, Черногория 2021 год (устный доклад), Международная школа-конференция молодых ученых «Mathematics, theoretical physics and mathematical methods of data analysis in neuroscience» 2021, Сириус (устный доклад).

Публикации

Содержание работы отражено в 10 публикациях, в том числе в 4 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК и международные базы данных (Scopus, Web of Science).

Личный вклад соискателя

Все результаты, представленные в диссертации, были получены лично соискателем. Автор принимал непосредственное участие в планировании и выполнении экспериментов, а также анализе полученных результатов и написании научных публикаций. Материалы, вошедшие в совместные публикации, обсуждались с соавторами работы.

Связь работы с научными программами

Результаты, представленные в работе, получены при выполнении государственного задания ИБК РАН № 075-01512-22-02/004-00 по теме: «Нейропротекторные препараты нового поколения» № 1022080100047-5-1.6.4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о пароксизмальном деполяризационном сдвиге

Современное представление о пароксизмальном деполяризационном сдвиге (ПДС) основывается на электрофизиологических исследованиях единичных нейронов. Важно отметить тот факт, что как было показано, ПДС является отражением интериктальных спайков (ИИС) на клеточном уровне [11, 12] и представляет собой положительный сдвиг мембранного потенциала, достигающий -10 мВ и длящийся до 400 мс, на фоне которого могут возникать потенциалы действия (ПД) [8]. На Рисунке 1 представлены репрезентативные ПДС, объединённые в кластер: видно, что на переднем фронте ПДС возникает один ПД.

Рисунок 1. Представлены репрезентативные ПДСы, объединённые в кластер (отмечено серым цветом). На переднем фронте ПДС наблюдается ПД (отмечено оранжевым цветом).

На настоящий момент в литературе встречается два различных описания ПДС, разница между которыми заключается в паттерне ПД на их фоне. Согласно первому варианту, ПДС - это аномальная деполяризация мембранного потенциала нейрона с затухающими ПД на переднем фронте [3], тогда как согласно второму варианту ПДС - это аномальная деполяризация

мембранного потенциала нейрона, на плато которого возникают ПД с уменьшением амплитуды, но не исчезающие полностью [8]. Мы полагаем, что такие паттерны ПДС могут быть присущи различным нейронам, однако на сегодняшний день классификации ПДС, исходящей из этих предпосылок, в научной литературе описано не было. Интересно, что на зрелых нейрональных культурах гиппокампа (30 В1У), также было обнаружено два паттерна такой активности, однако эти данные были получены при помощи микроэлектродных матриц, регистрирующих активность группы нейронов [9]. Как правило, ПДС объединяются в кластеры по 5-7 единиц, после которых наступает период покоя, а далее новая генерация кластера и т.д. Помимо этого известно, что такое электрическое событие как кластер ПДС сопровождается подъёмом внутриклеточной концентрации кальция, что может быть зарегистрировано при помощи флуоресцентного микроскопа. Этот факт позволяет исследовать пароксизмальную активность с точки зрения кальциевых колебаний всей нейрональной сети [10]. Так, на рисунке 2 продемонстрирована одновременная регистрация потенциала мембраны нейрона и изменений внутриклеточной концентрации Са2+.

Рисунок 2. Одновременная регистрация мембранного потенциала нейрона и изменений внутриклеточной концентрации Са2+ в нём. Сверху представлена электрофизиологическая запись нейрона, снизу - кальциевый

импульс. Серым отображено соответствие ПДС с кальциевым импульсом. (Адаптировано из [10]).

Таким образом, ПДС можно считать видом эпилептиформной активности, проявляющейся на уровне единичного нейрона. Далее, в этой работе под эпилептиформной нейрональной активностью мы будем понимать ИИС, ПДС и кальциевые колебания (колебательные изменения внутриклеточной концентрации Са2+) как суть одного феномена, регистрируемого различными методами и проявляющегося на различных уровнях (ЭЭГ - мозг, кальциевые колебания - нейрональная сеть, ПДС -единичный нейрон).

Впервые ПДС, описанные как феномен аномальных колебаний мембранного потенциала нейронов, которые невозможно вызвать при помощи стандартных протоколов электрической стимуляции, были обнаружены в 1960-х годах в коре головного мозга кошек при аппликации пенициллина [8]. Сегодня известно, что пенициллин в высоких концентрациях, используемых в этих работах, является антагонистом ГАМК(А)-рецепторов, то есть рецепторов, отвечающих за торможение нейрональной сети. ГАМК(А)-рецепторы экспрессируются практически во всех отделах ЦНС млекопитающих и состоят из 5 субъединиц, образующих канал для ионов хлора. Идея о том, что подавление этих рецепторов приводит к генерации ПДС, была подтверждена и при использовании других веществ со сходными свойствами: пикротоксина, пентилентетразола и бикукуллина [13-16]. На основе этого появилась «Синаптическая теория», в рамках которой утверждалось, что аномальная деполяризация вызывается чрезмерной стимуляцией условно здоровых нейронов, например из-за повторяющейся синаптической обратной связи [17]. Альтернативной идеей стала «Теория эпилептических нейронов», в которой утверждалось, что синаптические потенциалы повреждённых нейронов приводят к ПДС из-за изменений их внутренних свойств, например вследствие нарушения гомеостаза ионов кальция [18]. Мы полагаем, что обе идеи могут быть взаимосвязанными:

повышенная внутренняя возбудимость нейронов происходит из-за синаптической нагрузки, в то время как синаптическая активность является следствием внутренних изменений нейронов. Возможно, в этом свете будет более оправданно звучать вопрос о том, является ли ПДС сетевым феноменом, или, напротив, может возникать на уровне одного или нескольких нейронов, которые как водители ритма «заставляют» колебаться всю сеть. Возможным решением этой проблемы стало исследование Сигала и коллег, проведённое в 1990-х годах, в котором было показано, что ПДС могут возникать в единичном нейроне, но только при условии, что этот нейрон является аутапсическим возбуждающим нейроном гиппокампа [6]. За исключением этой работы, данных о том, что нейрон способен генерировать ПДС вне сети, нами обнаружено не было.

1.2 Механизм пароксизмальных деполяризационных сдвигов

1.2.1 Возможная роль потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа в формировании пароксизмального деполяризационного сдвига

Механизмы возникновения ПДС до сих пор раскрыты не полностью, хотя и существуют экспериментальные работы, в которых авторы сообщают о решающей роли потенциалзависимых кальциевых каналов (ПЗКК) L -типа в формировании ПДС [19]. Кальциевые каналы L-типа представляют собой гетеротетрамер, состоящий из порообразующей трансмембранной а1 -субъединицы, внутриклеточной в-субъединицы и внеклеточной а25-субъединицы. Субъединица а1 определяет биофизические и фармакологические свойства канала и её структура весьма консервативна. В нейронах гиппокампа представлены СаУь2 и СаУьз изоформы этого семейства, которые имеют медленную кинетику активации и инактивации. Так, зависимость активации этого канала от потенциала имеет порог около 30 мВ, максимум открытия достигается от -20 до +10 мВ [20]. Поскольку

известно, что ПДС сопровождаются подъёмом внутриклеточного кальция, а кальциевые каналы L-типа обеспечивают до 50% всего притока ионов кальция в нейроны [21], выглядит правдоподобным тот факт, что эти каналы могут играть важную роль в генерации ПДС. Было показано, что при использовании структурного аналога нифедипина - Bay K 8644, который является селективным активатором кальциевых каналов L-типа, ПД приобретали траектории, внешне напоминающие ПДС [19]. Однако данных, о подавлении ПДС с использованием блокаторов этих каналов, представлено не было. Таким образом существует необходимость в установлении роли ПЗКК L-типа в генерации/поддержании ПДС и кальциевых колебаний с целью оценки их вклада в такую эпилептиформную активность.

1.2.2 Участие NMDA-рецепторов в формировании

пароксизмального деполяризационного сдвига

В дополнение к опосредованному ПЗКК L-типа притоку Ca2+ были представлены данные, демонстрирующие, что ток катионов, опосредованный NMDA-рецепторами, также способствует генерации ПДС [22-25], хотя и действие антагониста NMDA-рецепторов (АР-5) на ПДС оказалось более выраженным в нейронах неокортекса, чем в нейронах гиппокампа [26, 27]. NMDA-рецепторы (^метил^-аспартатные рецепторы) - это подтип ионотропных рецепторов глутамата, играющих важную роль в процессах обучения и памяти в центральной нервной системе. Они экспрессируются преимущественно в гиппокампе, коре головного мозга и мозжечке и состоят из четырёх субъединиц: двух облигатных NR1 и двух регуляторных NR2. Активация этого подтипа рецепторов происходит при связывании с глутаматом. Также эти рецепторы могут быть активированы при помощи аминокислоты ^метил^-аспартата (NMDA), от которой и происходит название. При потенциалах, близких к потенциалу покоя, пора в составе NMDA-рецептора заблокирована ионами Mg2+, которые удаляются при деполяризации. NMDA-рецепторы проводят катионы, в том числе ионы Ca2+,

что может являться главной причиной гибели нейронов при гипервозбуждении [28]. Следует отметить, что некоторые авторы высказывают сомнения в правильности разделения относительного вклада токов, опосредованных КМОА-рецепторами и ПЗКК L-типа, поскольку между этими каналами в нейронах было продемонстрировано функциональное взаимодействие [29-31]. Так, например, КМОА-рецепторы во время ПДС обеспечивают критический возбуждающий компонент, который может в конечном итоге активировать кальциевые каналы L-типа [32]. Таким образом, существует необходимость в устранении вышеизложенных противоречий в определении роли ПЗКК L-типа и КМОА рецепторов в формировании и поддержании ПДС.

1.2.3 Другие ионные каналы, которые могут играть важную роль в

формировании пароксизмального деполяризационного сдвига

Были выдвинуты предположения об участии в эпилептиформной активности ещё двух ионных проводимостей, обнаруженных в пилокарпиновой модели приобретённой эпилепсии [33]. Эти предполагаемые проводимости опосредованы каналами КаУ16, обуславливающими постоянный натриевый ток (1ш,р), и каналами ПЗКК Т-типа [34-36]. Говоря о каналах КаУ16 необходимо отметить, что они локализуются на аксональном холмике нейронов и участвуют в генерации ПД [37]. Каналы этого подтипа активируются при деполяризации, как и опосредующие классический быстрый натриевый ток 1ма каналы, однако не инактивируются полностью и продолжают проводить ток в течение сотен миллисекунд. При этом существуют эксперименты с использованием рилузола, блокирующего КаУ16 в микромолярных концентрациях, в которых было показано, что значительного влияние на ПДС данный тип каналов не оказывает [19]. Что касается ПЗКК Т-типа, то важно подчеркнуть, что ПДС также могут индуцироваться и в менее поляризованных нейронах гиппокампа (до -50 мВ), что было продемонстрировано в экспериментах на первичных культурах с

использованием изолированного мозга морской свинки [38]. Эти каналы относятся к семейству ПЗКК Са2+ каналов и представляют подсемейство СаУ3х. Они активируются при малой деполяризации, имеют низкий порог активации (около -60 мВ) и демонстрируют быструю активацию и инактивацию. Поскольку кальциевые каналы Т-типа практически полностью инактивируются при потенциале - 50 мВ [39], маловероятно, что они будут играть какую-либо существенную роль в ПДС.

Другие ионные каналы, которые обсуждались как возможный ключевой компонент в формировании ПДС, это каналы транзиентного рецепторного потенциала (TRP) [40]. TRP является семейством каналов, проницаемых в основном для ионов Са2+, которое делится на несколько подсемейств: TRPA, TRPC, TRPV, TRPM. Этот тип каналов активируется различными физическими и химическими стимулами, а также температурой, механическим воздействием др. Рецепторы TRP широко представлены в нейронах гиппокампа и играют важную роль в регуляции их функций. Так, например, TRPC1, TRPC3, TRPC5 участвуют в синаптической пластичности, обучении и памяти. Они модулируют высвобождение глутамата и синаптическую передачу, опосредует долговременную депрессию в гиппокампе и участвует в регуляции дендритного роста и морфологии нейронов. Таким образом, TRP каналы регулируют клеточные процессы в нейронах гиппокампа: синаптическую пластичность, выживаемость, метаболизм, воспаление. В своей работе Фелан с соавторами описали ПДС -подобные колебания мембранного потенциала, которые зависели от активности каналов TRP [40]. По продолжительности эти колебания были более 500 мс, что значительно превышает паттерны классических ПДС. Как следствие, они не могут быть рассмотрены в качестве ключевого участника в формировании такой эпилептиформной активности как ПДС.

1.3 Предполагаемый механизм формирования и поддержания пароксизмального деполяризационного сдвига

Основываясь на различных исследованиях, в том числе и описанных выше, М. Хотка и Х. Кубиста предлагают следующую схему ионных проводимостей во время ПДС, представленную на Рисунке 3 [2].

Рисунок 3. Возможная схема генерации ПДС. (А) ПДС и кластеры ПДС. Цифрами обозначены стадии ПДС, которым соответствует вклад определённых каналов. (Б) Схематичное изображение нейрона с ионными каналами, которые вносят вклад в траекторию ПДС. События обозначены цифрами и соответствуют траектории ПДС из А (Адаптировано из [2]).

Так, ПДС возникает из управляемого сетью гигантского возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП), запускаемого быстрой нейротрансмиссией, опосредованной AMPA-рецепторами (АМРА-рецептор представляет собой активируемый глутаматом лиганд -управляемый ионный канал). Связывание глутамата со специализированным сайтом открывает состоящий из четырёх субъединиц GluA1-GluA4 ионный канал рецептора,

позволяя ионам №+ и Са2+ проникать внутрь клетки, вызывая деполяризацию. Эти каналы распространены по всему мозгу, особенно в коре и гиппокампе, и играют ключевую роль в быстрой синаптической передаче. Далее, деполяризующее плато ВПСП определяется током через канал КМОА-рецептора и током через ПЗКК L-типа. Потенциалы действия на фоне ПДС обусловлены активацией потенциалзависимых натриевых каналов, а снижение амплитуды и/или прекращение возбуждения, вероятно, связано с прогрессирующей инактивацией этих каналов во время непрерывной деполяризации. Прекращение ПДС в зависимости от характера экспрессии различных ионных каналов в конкретном типе нейронов может включать различные ионные механизмы. Релевантными ионными каналами являются: Са2+-зависимые (например, чувствительные к апамину), К+ каналы, ионотропные рецепторы ГАМК(А) а также ГАМК(В). Вдобавок к этому, присутствие дополнительных ионных каналов в нейронах определённого типа и/или их метаботропная активация могут модифицировать траекторию отдельных ПДС или их кластеров [2]. В свете вышесказанного возникают новые противоречия о роли АМРА-рецепторов, которые, по мнению автора, являются триггером, запускающим колебания ПДС, хотя в ранее рассмотренных нами работах обсуждались другие ключевые участники ПДС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ларюшкин Денис Павлович, 2023 год

Список литературы

1. Wirrell, E. C. Methodology for classification and definition of epilepsy syndromes with list of syndromes: Report of the ILAE Task Force on Nosology and Definitions / E. C. Wirrell, R. Nabbout, I. E. Scheffer, T. Alsaadi, A. Bogacz, J. A. French, E. Hirsch, S. Jain, S. Kaneko, K. Riney, P. Samia, O. Carter Snead, E. Somerville, N. Specchio, E. Trinka, S. M. Zuberi, S. Balestrini, S. Wiebe, J. Helen Cross, E. Perucca, S. L. Moshe,P. Tinuper // Epilepsia. - 2022. - 63, N 6. - С. 1333-1348.

2. Hotka, M. The paroxysmal depolarization shift in epilepsy research / M. Hotka,H. Kubista // The international journal of biochemistry & cell biology. -2019. - 107. - С. 77-81.

3. Goldensohn, E. S. Intracellular Potentials of Cortical Neurons during Focal Epileptogenic Discharges / E. S. Goldensohn,D. P. Purpura // Science. - 1963.

- 139, N 3557. - С. 840-842.

4. Cherubini, E. The depolarizing action of GABA controls early network activity in the developing hippocampus / E. Cherubini, M. Griguoli, V. Safiulina,L. Lagostena // Molecular neurobiology. - 2011. - 43, N 2. - С. 97106.

5. Librizzi, L. Epileptiform ictal discharges are prevented by periodic interictal spiking in the olfactory cortex / L. Librizzi,M. de Curtis // Annals of neurology. - 2003. - 53, N 3. - С. 382-389.

6. Segal, M. M. Epileptiform activity in microcultures containing one excitatory hippocampal neuron / M. M. Segal // Journal of neurophysiology. - 1991. - 65, N 4. - С. 761-770.

7. Yu, Y. G protein-coupled receptors in acquired epilepsy: Druggability and translatability / Y. Yu, D. T. Nguyen,J. Jiang // Progress in neurobiology. -2019. - 183. - С. 101682.

8. Matsumoto, h. Cortical cellular phenomena in experimental epilepsy: interictal manifestations / h. Matsumoto,c. A. Marsan // experimental neurology. - 1964.

- 9. - с. 286-304.

9. Gladkov, A. Theta rhythm-like bidirectional cycling dynamics of living neuronal networks in vitro / A. Gladkov, O. Grinchuk, Y. Pigareva, I. Mukhina, V. Kazantsev,A. Pimashkin // PloS one. - 2018. - 13, N 2. -e0192468.

10. Teplov, I. Y. Involvement of NMDA and GABA(A) receptors in modulation of spontaneous activity in hippocampal culture: Interrelations between burst firing and intracellular calcium signal / I. Yu Teplov, V. P. Zinchenko, A. M. Kosenkov, S. G. Gaidin, M. N. Nenov,A. I. Sergeev // Biochemical and biophysical research communications. - 2021. - 553. - С. 99-106.

11. Zhou, J.-L. Effect of interictal spikes on single-cell firing patterns in the hippocampus / J.-L. Zhou, P.-P. Lenck-Santini, Q. Zhao,G. L. Holmes // Epilepsia. - 2007. - 48, N 4. - C. 720-731.

12. Schiller, Y. Inter-ictal- and ictal-like epileptic discharges in the dendritic tree of neocortical pyramidal neurons / Y. Schiller // Journal of neurophysiology. -2002. - 88, N 6. - C. 2954-2962.

13. Bingmann, D. Differential antiepileptic effects of the organic calcium antagonists verapamil and flunarizine in neurons of organotypic neocortical explants from newborn rats / D. Bingmann, E. J. Speckmann, R. E. Baker, J. Ruijter,B. M. de Jong // Experimental brain research. - 1988. - 72, N 2. - C. 439-442.

14. Hablitz, J. J. Picrotoxin-induced epileptiform activity in hippocampus: Role of endogenous versus synaptic factors / J. J. Hablitz // Journal of neurophysiology. - 1984. - 51, N 5. - C. 1011-1027.

15. Straub, H. Paroxysmal depolarization shifts induced by bicuculline in CA3 neurons of hippocampal slices: Suppression by the organic calcium antagonist verapamil / H. Straub, E. J. Speckmann, D. Bingmann,J. Walden // Neuroscience letters. - 1990. - 111, 1-2. - C. 99-101.

16. Regan, L. J. Voltage-dependent calcium currents in Purkinje cells from rat cerebellar vermis / L. J. Regan // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 1991. - 11, N 7. - C. 2259-2269.

17. Segal, M. M. Epileptiform activity in microcultures containing small numbers of hippocampal neurons / M. M. Segal,E. J. Furshpan // Journal of neurophysiology. - 1990. - 64, N 5. - C. 1390-1399.

18. Moraidis, I. Caffeine-induced epileptic discharges in CA3 neurons of hippocampal slices of the guinea pig / I. Moraidis, D. Bingmann, A. Lehmenkuhler,E. J. Speckmann // Neuroscience letters. - 1991. - 129, N 1. - C. 51-54.

19. Stiglbauer, V. Ca(v) 1.3 channels play a crucial role in the formation of paroxysmal depolarization shifts in cultured hippocampal neurons / V. Stiglbauer, M. Hotka, M. RuiB, K. Hilber, S. Boehm,H. Kubista // Epilepsia. -2017. - 58, N 5. - C. 858-871.

20. Feng, T. L-Type Calcium Channels: Structure and Functions: 7. // Ion Channels in Health and Sickness / K. F. Shad. Rijeka: IntechOpen, 2018.

21. Rubi, L. Raised activity of L-type calcium channels renders neurons prone to form paroxysmal depolarization shifts / L. Rubi, U. Schandl, M. Lagler, P. Geier, D. Spies, K. Das Gupta, S. Boehm,H. Kubista // Neuromolecular medicine. - 2013. - 15, N 3. - C. 476-492.

22. Baldino, F., JR. An N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist reduces bicuculline-induced depolarization shifts in neocortical explant

cultures / F. Baldino, JR, B. Wolfson, U. Heinemann,M. J. Gutnick // Neuroscience letters. - 1986. - 70, N 1. - C. 101-105.

23. Jones, R. S. G. Epileptiform events induced by GABA-antagonists in entorhinal cortical cells in vitro are partly mediated byN-methyl-d-aspartate receptors / R. S. G. Jones // Brain Research. - 1988. - 457, N 1. - C. 113-121.

24. McBain, C. J. Rat hippocampal slices 'in vitro' display spontaneous epileptiform activity following long-term organotypic culture / C. J. McBain, P. Boden,R. G. Hill // Journal of Neuroscience Methods. - 1989. - 27, N 1. - C. 35-49.

25. Gean, P. W. Ketamine suppresses synchronized discharges in the disinhibited amygdala slice / P. W. Gean,F. C. Chang // Brain research bulletin. - 1991. -26, N 6. - C. 923-927.

26. Lee, W. L. Effect of APV and ketamine on epileptiform activity in the CA1 and CA3 regions of the hippocampus / W. L. Lee,J. J. Hablitz // Epilepsy research. - 1990. - 6, N 2. - C. 87-94.

27. Lee, W. L. Excitatory synaptic involvement in epileptiform bursting in the immature rat neocortex / W. L. Lee,J. J. Hablitz // Journal of neurophysiology. - 1991. - 66, N 6. - C. 1894-1901.

28. Hansen, K. B. Structure, function, and allosteric modulation of NMDA receptors / K. B. Hansen, F. Yi, R. E. Perszyk, H. Furukawa, L. P. Wollmuth, A. J. Gibb,S. F. Traynelis // The Journal of general physiology. - 2018. - 150, N 8. - C. 1081-1105.

29. Akopian, G. Corticostriatal paired-pulse potentiation produced by voltage-dependent activation of NMDA receptors and L-type Ca(2+) channels / G. Akopian,J. P. Walsh // Journal of neurophysiology. - 2002. - 87, N 1. - C. 157165.

30. Baginskas, A. L-type Ca2+ current in frog tectal recurrent neurons determines the NMDA receptor activation on efferent neuron / A. Baginskas,A. Kuras // Experimental brain research. - 2009. - 193, N 4. - C. 509-517.

31. Di Wang. Calcium dynamics during NMDA-induced membrane potential oscillations in lamprey spinal neurons--contribution of L-type calcium channels (CaV1.3) / Di Wang, S. Grillner,P. Wallen // The Journal of physiology. - 2013. - 591, N 10. - C. 2509-2521.

32. Fossat, P. L-type calcium channels and NMDA receptors: A determinant duo for short-term nociceptive plasticity / P. Fossat, I. Sibon, G. Le Masson, M. Landry,F. Nagy // The European journal of neuroscience. - 2007. - 25, N 1. -C.127-135.

33. Sanabria, E. R. Initiation of network bursts by Ca2+-dependent intrinsic bursting in the rat pilocarpine model of temporal lobe epilepsy / E. R. Sanabria, H. Su,Y. Yaari // The Journal of physiology. - 2001. - 532, Pt 1. - C. 205-216.

34. Yaari, Y. Recruitment of apical dendritic T-type Ca2+ channels by backpropagating spikes underlies de novo intrinsic bursting in hippocampal epileptogenesis / Y. Yaari, C. Yue,H. Su // The Journal of physiology. - 2007. -580, Pt. 2. - C. 435-450.

35. Becker, A. J. Transcriptional upregulation of Cav3.2 mediates epileptogenesis in the pilocarpine model of epilepsy / A. J. Becker, J. Pitsch, D. Sochivko, T. Opitz, M. Staniek, C.-C. Chen, K. P. Campbell, S. Schoch, Y. Yaari,H. Beck // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 2008. - 28, N 49. - C. 13341-13353.

36. Chen, S. An increase in persistent sodium current contributes to intrinsic neuronal bursting after status epilepticus / S. Chen, H. Su, C. Yue, S. Remy, M. Royeck, D. Sochivko, T. Opitz, H. Beck,Y. Yaari // Journal of neurophysiology. - 2011. - 105, N 1. - C. 117-129.

37. Solé, L. Trafficking mechanisms underlying Na(v) channel subcellular localization in neurons / L. Solé,M. M. Tamkun // Channels (Austin, Tex.). -2020. - 14, N 1. - C. 1-17.

38. Curtis, M. de. Cellular mechanisms underlying spontaneous interictal spikes in an acute model of focal cortical epileptogenesis / M. de Curtis, C. Radici,M. Forti // Neuroscience. - 1999. - 88, N 1. - C. 107-117.

39. Perez-Reyes, E. Molecular physiology of low-voltage-activated t-type calcium channels / E. Perez-Reyes // Physiological reviews. - 2003. - 83, N 1. - C. 117161.

40. Zheng, F. The role of canonical transient receptor potential channels in seizure and excitotoxicity / F. Zheng,K. D. Phelan // Cells. - 2014. - 3, N 2. - C. 288303.

41. Holmes, G. L. The neurobiology and consequences of epilepsy in the developing brain / G. L. Holmes,Y. Ben-Ari // Pediatric research. - 2001. - 49, N 3. - C. 320-325.

42. Domann, R. Afterpotentials following penicillin-induced paroxysmal depolarizations in rat hippocampal CA1 pyramidal cells in vitro / R. Domann, T. Dorn,O. W. Witte // Pflugers Archiv : European journal of physiology. -1991. - 417, N 5. - C. 469-478.

43. Witte, O. W. Afterpotentials of penicillin-induced epileptiform neuronal discharges in the motor cortex of the rat in vivo / O. W. Witte // Epilepsy research. - 1994. - 18, N 1. - C. 43-55.

44. Domann, R. Inhibitory mechanisms terminating paroxysmal depolarization shifts in hippocampal neurons of rats / R. Domann, C. H. Westerhoff,O. W. Witte // Neuroscience letters. - 1994. - 176, N 1. - C. 71-74.

45. Hellier, J. L. Assessment of inhibition and epileptiform activity in the septal dentate gyrus of freely behaving rats during the first week after kainate treatment / J. L. Hellier, P. R. Patrylo, P. Dou, M. Nett, G. M. Rose,F. E.

Dudek // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 1999. - 19, N 22. - C. 10053-10064.

46. Dinocourt, C. Loss of interneurons innervating pyramidal cell dendrites and axon initial segments in the CA1 region of the hippocampus following pilocarpine-induced seizures / C. Dinocourt, Z. Petanjek, T. F. Freund, Y. Ben-Ari,M. Esclapez // The Journal of comparative neurology. - 2003. - 459, N 4. -C. 407-425.

47. Drexel, M. Parvalbumin interneurons and calretinin fibers arising from the thalamic nucleus reuniens degenerate in the subiculum after kainic acid-induced seizures / M. Drexel, A. P. Preidt, E. Kirchmair,G. Sperk // Neuroscience. - 2011. - 189, 1-2. - C. 316-329.

48. Rakhade, S. N. Glutamate receptor 1 phosphorylation at serine 831 and 845 modulates seizure susceptibility and hippocampal hyperexcitability after early life seizures / S. N. Rakhade, E. F. Fitzgerald, P. M. Klein, C. Zhou, H. Sun, R. L. Huganir,F. E. Jensen // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 2012. - 32, N 49. - C. 17800-17812.

49. Lopes, M. W. Time-dependent modulation of AMPA receptor phosphorylation and mRNA expression of NMDA receptors and glial glutamate transporters in the rat hippocampus and cerebral cortex in a pilocarpine model of epilepsy / M. William Lopes, F. Mahatma Schneider Soares, N. de Mello, J. Costa Nunes, A. Gomes Cajado, D. de Brito, F. Mendes de Cordova, R. Maranguape Silva da Cunha, R. Walz,R. Bainy Leal // Experimental brain research. - 2013. - 226, N 2. - C. 153-163.

50. Raza, M. Evidence that injury-induced changes in hippocampal neuronal calcium dynamics during epileptogenesis cause acquired epilepsy / M. Raza, R. E. Blair, S. Sombati, D. S. Carter, L. S. Deshpande,R. J. DeLorenzo // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2004. - 101, N 50. - C. 17522-17527.

51. DeLorenzo, R. J. Erratum to "Cellular mechanisms underlying acquired epilepsy: The calcium hypothesis of the induction and maintenance of epilepsy." Pharmacol. Ther. 105(3) (2005) 229-266 / R. J. DeLorenzo, D. A. Sun,L. S. Deshpande // Pharmacology & therapeutics. - 2006. - 111, N 1. - C. 288-325.

52. Di Maio, R. Pilocapine alters NMDA receptor expression and function in hippocampal neurons: NADPH oxidase and ERK1/2 mechanisms / R. Di Maio, P. G. Mastroberardino, X. Hu, L. Montero,J. Timothy Greenamyre // Neurobiology of Disease. - 2011. - 42, N 3. - C. 482-495.

53. Waldbaum, S. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress: A contributing link to acquired epilepsy? / S. Waldbaum,M. Patel // Journal of bioenergetics and biomembranes. - 2010. - 42, N 6. - C. 449-455.

54. Li, X. Long-term expressional changes of Na+ -K+ -Cl- co-transporter 1 (NKCC1) and K+ -Cl- co-transporter 2 (KCC2) in CA1 region of hippocampus following lithium-pilocarpine induced status epilepticus (PISE) / X. Li, J. Zhou, Z. Chen, S. Chen, F. Zhu,L. Zhou // Brain Research. - 2008. - 1221. - С. 141-146.

55. Barmashenko, G. Positive shifts of the GABAA receptor reversal potential due to altered chloride homeostasis is widespread after status epilepticus / G. Barmashenko, S. Hefft, A. Aertsen, T. Kirschstein,R. Kohling // Epilepsia. -2011. - 52, N 9. - С. 1570-1578.

56. Bingmann, D. Actions of pentylenetetrazol (PTZ) on CA3 neurons in hippocampal slices of guinea pigs / D. Bingmann,E. J. Speckmann // Experimental brain research. - 1986. - 64, N 1. - С. 94-104.

57. Gutnick, M. J. Mechanisms of neocortical epileptogenesis in vitro / M. J. Gutnick, B. W. Connors,D. A. Prince // Journal of neurophysiology. - 1982. -48, N 6. - С. 1321-1335.

58. Raza, M. In vitro inhibition of pentylenetetrazole and bicuculline-induced epileptiform activity in rat hippocampal pyramidal neurons by aqueous fraction isolated from Delphinium denudatum / M. Raza, F. Shaheen, M. I. Choudhary, A.-u. Rahman, S. Sombati,R. J. DeLorenzo // Neuroscience letters.

- 2002. - 333, N 2. - С. 103-106.

59. Witte, O. W. Motor cortical epileptic foci in vivo: Actions of a calcium channel blocker on paroxysmal neuronal depolarizations / O. W. Witte, E. J. Speckmann,J. Walden // Electroencephalography and clinical neurophysiology. - 1987. - 66, N 1. - С. 43-55.

60. Straub, H. Picrotoxin-induced epileptic activity in hippocampal and neocortical slices (guinea pig): Suppression by organic calcium channel blockers / H. Straub, R. Kohling,E. J. Speckmann // Brain Research. - 1994. -658, 1-2. - С. 119-126.

61. Schiller, Y. Activation of a calcium-activated cation current during epileptiform discharges and its possible role in sustaining seizure-like events in neocortical slices / Y. Schiller // Journal of neurophysiology. - 2004. - 92, N 2.

- С. 862-872.

62. Теплов, и. Ю. Регуляция частоты и амплитуды потенциалов действия сa2+-каналами т-типа при спонтанной синхронной активности нейронов гиппокампа.

63. Gaidin, S. G. A novel approach for vital visualization and studying of neurons containing Ca2+-permeable AMPA receptors / S. G. Gaidin, S. A. Maiorov, D. P. Laryushkin, V. P. Zinchenko,A. M. Kosenkov // Journal of Neurochemistry.

- 2023. - 164, N 5. - С. 583-597.

64. Zinchenko, V. Inhibition of spontaneous synchronous activity of hippocampal neurons by excitation of GABAergic neurons / V. Zinchenko, S. Gaidin, I. Teplov,A. Kosenkov // Biologicheskie Membrany. - 2017. - 34. - С. 284-297.

65. Vedunova, M. Seizure-like activity in hyaluronidase-treated dissociated hippocampal cultures / M. Vedunova, T. Sakharnova, E. Mitroshina, M. Perminova, Y. Zakharov, A. Pimashkin, A. Dityatev,I. Mukhina // Frontiers in Cellular Neuroscience. - 2013. - 7.

66. Jiruska, P. Synchronization and desynchronization in epilepsy: Controversies and hypotheses / P. Jiruska, M. de Curtis, J. G. R. Jefferys, C. A. Schevon, S. J. Schiff,K. Schindler // The Journal of physiology. - 2013. - 591, N 4. - С. 787-797.

67. J. L. Noebels. Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies. J. L. Noebels Coct. J. L. Noebels [и др.]. 4-e изд. Bethesda (MD), 2012.

68. Curtis, M. d. Interictal Epileptiform Discharges in Partial Epilepsy: Complex Neurobiological Mechanisms Based on Experimental and Clinical Evidence. // Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies / J. L. Noebels [и др.]. 4-e изд. Bethesda (MD): , 2012.

69. Miranda, M. Brain-Derived Neurotrophic Factor: A Key Molecule for Memory in the Healthy and the Pathological Brain / M. Miranda, J. Facundo Morici, M. Belén Zanoni,P. Bekinschtein // Frontiers in Cellular Neuroscience. - 2019. -13. - С. 363.

70. Wong, Y.-H. Activity-dependent BDNF release via endocytic pathways is regulated by synaptotagmin-6 and complexin / Y.-H. Wong, C.-M. Lee, W. Xie, B. Cui,M.-m. Poo // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2015. - 112, N 32. - E4475-84.

71. Kafitz, K. W. Neurotrophin-evoked rapid excitation through TrkB receptors / K. W. Kafitz, C. R. Rose, H. Thoenen,A. Konnerth // Nature. - 1999. - 401, N 6756.-С. 918-921.

72. Sasi, M. Neurobiology of local and intercellular BDNF signaling / M. Sasi, B. Vignoli, M. Canossa,R. Blum // Pflugers Archiv : European journal of physiology. - 2017. - 469, 5-6. - С. 593-610.

73. Mongrain, V. Determinants of cortical synchrony / V. Mongrain,S. C. Warby // Sleep. - 2012. - 35, N 3. - С. 309-310.

74. Zheng, K. TrkB signaling in parvalbumin-positive interneurons is critical for gamma-band network synchronization in hippocampus / K. Zheng, J. Ji An, F. Yang, W. Xu, Z.-Q. David Xu, J. Wu, T. G. M. Hokfelt, A. Fisahn, B. Xu,B. Lu // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2011. - 108, N 41. - С. 17201-17206.

75. Beste, C. The role of the BDNF Val66Met polymorphism for the synchronization of error-specific neural networks / C. Beste, V. Kolev, J. Yordanova, K. Domschke, M. Falkenstein, B. T. Baune,C. Konrad // The

Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. -2010. - 30, N 32. - C. 10727-10733.

76. Wu, J. X. The role of local field potential coupling in epileptic synchronization / J. Xing Wu, H. Yang, Y. Feng Peng, L. Juan Fang, W. Zheng,Z. Song // Neural regeneration research. - 2013. - 8, N 8. - C. 745-753.

77. Macdonald-Laurs, E. Clinical seizure manifestations in the absence of synaptic connections / E. Macdonald-Laurs, C. A. Bailey, S. Barton, J. Yuan Mou Yang, S. Mandelstam, D. Macgregor, P. J. Lockhart, R. J. Leventer, W. J. Maixner,A. Simon Harvey // Epileptic disorders : international epilepsy journal with videotape. - 2021. - 23, N 1. - C. 167-172.

78. Kotnik, T. Theoretical evaluation of voltage inducement on internal membranes of biological cells exposed to electric fields / T. Kotnik,D. Miklavcic // Biophysical journal. - 2006. - 90, N 2. - C. 480-491.

79. Shivacharan, R. S. Self-propagating, non-synaptic epileptiform activity recruits neurons by endogenous electric fields / R. S. Shivacharan, C.-C. Chiang, M. Zhang, L. E. Gonzalez-Reyes,D. M. Durand // Experimental neurology. -2019. - 317. - C. 119-128.

80. Dudek, F. E. Role of electrical interactions in synchronization of epileptiform bursts / F. E. Dudek, R. W. Snow,C. P. Taylor // Advances in neurology. -1986. - 44. - C. 593-617.

81. Uhlhaas, P. J. Neural synchrony in cortical networks: History, concept and current status / P. J. Uhlhaas, G. Pipa, B. Lima, L. Melloni, S. Neuenschwander, D. Nikolic,W. Singer // Frontiers in integrative neuroscience. - 2009. - 3. - C. 17.

82. Cumin, D. Generalising the Kuramoto model for the study of neuronal synchronisation in the brain / D. Cumin,C. P. Unsworth // Physica D: Nonlinear Phenomena. - 2007. - 226, N 2. - C. 181-196.

83. Breakspear, M. Generative Models of Cortical Oscillations: Neurobiological Implications of the Kuramoto Model / M. Breakspear, S. Heitmann,A. Daffertshofer // Frontiers in Human Neuroscience. - 2010. - 4.

84. Bick, C. Understanding the dynamics of biological and neural oscillator networks through exact mean-field reductions: A review / C. Bick, M. Goodfellow, C. R. Laing,E. A. Martens // The Journal of Mathematical Neuroscience. - 2020. - 10, N 1. - C. 9.

85. Han, K.-S. Ephaptic Coupling Promotes Synchronous Firing of Cerebellar Purkinje Cells / K.-S. Han, C. Guo, C. H. Chen, L. Witter, T. Osorno,W. G. Regehr // Neuron. - 2018. - 100, N 3. - 564-578.e3.

86. Chiang, C.-C. Slow periodic activity in the longitudinal hippocampal slice can self-propagate non-synaptically by a mechanism consistent with ephaptic coupling / C.-C. Chiang, R. S. Shivacharan, X. Wei, L. E. Gonzalez-Reyes,D. M. Durand // The Journal of physiology. - 2019. - 597, N 1. - C. 249-269.

87. Faber, D. Field effects in the CNS play functional roles / D. Faber // Frontiers in Neural Circuits. - 2010. - 4.

88. Haglund, M. M. Furosemide and mannitol suppression of epileptic activity in the human brain / M. M. Haglund,D. W. Hochman // Journal of neurophysiology. - 2005. - 94, N 2. - C. 907-918.

89. Striano, P. From Genetic Testing to Precision Medicine in Epilepsy / P. Striano,B. A. Minassian // Neurotherapeutics : the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. - 2020. - 17, N 2. - C. 609-615.

90. Guekht, A. Epilepsy, Comorbidities and Treatments / A. Guekht // Current pharmaceutical design. - 2017. - 23, N 37. - C. 5702-5726.

91. Hamdan, F. F. High Rate of Recurrent De Novo Mutations in Developmental and Epileptic Encephalopathies / F. F. Hamdan, C. T. Myers, P. Cossette, P. Lemay, D. Spiegelman, A. Dionne Laporte, C. Nassif, O. Diallo, J. Monlong, M. Cadieux-Dion, S. Dobrzeniecka, C. Meloche, K. Retterer, M. T. Cho, J. A. Rosenfeld, W. Bi, C. Massicotte, M. Miguet, L. Brunga, B. M. Regan, K. Mo, C. Tam, A. Schneider, G. Hollingsworth, D. R. FitzPatrick, A. Donaldson, N. Canham, E. Blair, B. Kerr, A. E. Fry, R. H. Thomas, J. Shelagh, J. A. Hurst, H. Brittain, M. Blyth, R. Roger Lebel, E. H. Gerkes, L. Davis-Keppen, Q. Stein, W. K. Chung, S. J. Dorison, P. J. Benke, E. Fassi, N. Corsten-Janssen, E.-J. Kamsteeg, F. T. Mau-Them, A.-L. Bruel, A. Verloes, K. Öunap, M. H. Wojcik, D. V. F. Albert, S. Venkateswaran, T. Ware, D. Jones, Y.-C. Liu, S. S. Mohammad, P. Bizargity, C. A. Bacino, V. Leuzzi, S. Martinelli, B. Dallapiccola, M. Tartaglia, L. Blumkin, K. J. Wierenga, G. Purcarin, J. J. O'Byrne, S. Stockler, A. Lehman, B. Keren, M.-C. Nougues, C. Mignot, S. Auvin, C. Nava, S. M. Hiatt, M. Bebin, Y. Shao, F. Scaglia, S. R. Lalani, R. E. Frye, I. T. Jarjour, S. Jacques, R.-M. Boucher, E. Riou, M. Srour, L. Carmant, A. Lortie, P. Major, P. Diadori, F. Dubeau, G. D'Anjou, G. Bourque, S. F. Berkovic, L. G. Sadleir, P. M. Campeau, Z. Kibar, R. G. Lafreniere, S. L. Girard, S. Mercimek-Mahmutoglu, C. Boelman, G. A. Rouleau, I. E. Scheffer, H. C. Mefford, D. M. Andrade, E. Rossignol, B. A. Minassian,J. L. Michaud // American journal of human genetics. - 2017. - 101, N 5. - C. 664-685.

92. Berg, A. T. Early-Life Epilepsies and the Emerging Role of Genetic Testing / A. T. Berg, J. Coryell, R. P. Saneto, Z. M. Grinspan, J. J. Alexander, M. Kekis, J. E. Sullivan, E. C. Wirrell, R. A. Shellhaas, J. R. Mytinger, W. D. Gaillard, E. H. Kossoff, I. Valencia, K. G. Knupp, C. Wusthoff, C. Keator, W. B. Dobyns, N. Ryan, T. Loddenkemper, C. J. Chu, E. J. Novotny, JR,S. Koh // JAMA pediatrics. - 2017. - 171, N 9. - C. 863-871.

93. Monlong, J. Global characterization of copy number variants in epilepsy patients from whole genome sequencing / J. Monlong, S. L. Girard, C. Meloche, M. Cadieux-Dion, D. M. Andrade, R. G. Lafreniere, M. Gravel, D. Spiegelman, A. Dionne-Laporte, C. Boelman, F. F. Hamdan, J. L. Michaud, G.

Rouleau, B. A. Minassian, G. Bourque,P. Cossette // PLoS genetics. - 2018. -14, N 4. - e1007285.

94. Sánchez Fernández, I. Diagnostic yield of genetic tests in epilepsy: A meta -analysis and cost-effectiveness study / I. Sánchez Fernández, T. Loddenkemper, M. Gaínza-Lein, B. Rosen Sheidley,A. Poduri // Neurology. -2019. - 92, N 5. - e418-28.

95. Lemke, J. R. Targeted next generation sequencing as a diagnostic tool in epileptic disorders / J. R. Lemke, E. Riesch, T. Scheurenbrand, M. Schubach,

C. Wilhelm, I. Steiner, J. Hansen, C. Courage, S. Gallati, S. Bürki, S. Strozzi,

B. Goeggel Simonetti, S. Grunt, M. Steinlin, M. Alber, M. Wolff, T. Klopstock, E. C. Prott, R. Lorenz, C. Spaich, S. Rona, M. Lakshminarasimhan, J. Kröll, T. Dorn, G. Krämer, M. Synofzik, F. Becker, Y. G. Weber, H. Lerche,

D. Böhm,S. Biskup // Epilepsia. - 2012. - 53, N 8. - C. 1387-1398.

96. Ultra-Rare Genetic Variation in the Epilepsies: A Whole-Exome Sequencing Study of 17,606 Individuals // American journal of human genetics. - 2019. -105, N 2. - C. 267-282.

97. Zhang, D. Genetic basis of pediatric epilepsy syndromes / D. Zhang, X. Liu,X. Deng // Experimental and therapeutic medicine. - 2017. - 13, N 5. - C. 21292133.

98. Myers, C. T. Advancing epilepsy genetics in the genomic era / C. T. Myers,H.

C. Mefford // Genome medicine. - 2015. - 7, N 1. - C. 91.

99. El Achkar, C. M. The genetics of the epilepsies / C. M. El Achkar, H. E. Olson, A. Poduri,P. L. Pearl // Current neurology and neuroscience reports. -2015. - 15, N 7. - C. 39.

100. Bowdin, S. Recommendations for the integration of genomics into clinical practice / S. Bowdin, A. Gilbert, E. Bedoukian, C. Carew, M. P. Adam, J. Belmont, B. Bernhardt, L. Biesecker, H. T. Bjornsson, M. Blitzer, L. C. A. D'Alessandro, M. A. Deardorff, L. Demmer, A. Elliott, G. L. Feldman, I. A. Glass, G. Herman, L. Hindorff, F. Hisama, L. Hudgins, A. Micheil Innes, L. Jackson, G. Jarvik, R. Kim, B. Korf, D. H. Ledbetter, M. Li, E. Liston, C. Marshall, L. Medne, M. Stephen Meyn, N. Monfared, C. Morton, J. J. Mulvihill, S. E. Plon, H. Rehm, A. Roberts, C. Shuman, N. B. Spinner, D. James Stavropoulos, K. Valverde, D. J. Waggoner, A. Wilkens, R. D. Cohn,I.

D. Krantz // Genetics in medicine : official journal of the American College of Medical Genetics. - 2016. - 18, N 11. - C. 1075-1084.

101. Striano, P. Refractory, life-threatening status epilepticus in a 3-year-old girl / P. Striano, S. Striano, C. Minetti,F. Zara // The Lancet. Neurology. - 2008. - 7, N 3. - C. 278-284.

102. Wirrell, E. C. Recent Advances in the Drug Treatment of Dravet Syndrome /

E. C. Wirrell,R. Nabbout // CNS drugs. - 2019. - 33, N 9. - C. 867-881.

103. Wolff, M. Genetic and phenotypic heterogeneity suggest therapeutic implications in SCN2A-related disorders / M. Wolff, K. M. Johannesen, U. B. S. Hedrich, S. Masnada, G. Rubboli, E. Gardella, G. Lesca, D. Ville, M. Milh, L. Villard, A. Afenjar, S. Chantot-Bastaraud, C. Mignot, C. Lardennois, C. Nava, N. Schwarz, M. Gérard, L. Perrin, D. Doummar, S. Auvin, M. J. Miranda, M. Hempel, E. Brilstra, N. Knoers, N. Verbeek, M. van Kempen, K. P. Braun, G. Mancini, S. Biskup, K. Hörtnagel, M. Döcker, T. Bast, T. Loddenkemper, L. Wong-Kisiel, F. M. Baumeister, W. Fazeli, P. Striano, R. Dilena, E. Fontana, F. Zara, G. Kurlemann, J. Klepper, J. G. Thoene, D. H. Arndt, N. Deconinck, T. Schmitt-Mechelke, O. Maier, H. Muhle, B. Wical, C. Finetti, R. Brückner, J. Pietz, G. Golla, D. Jillella, K. M. Linnet, P. Charles, U. Moog, E. Öiglane-Shlik, J. F. Mantovani, K. Park, M. Deprez, D. Lederer, S. Mary, E. Scalais, L. Selim, R. van Coster, L. Lagae, M. Nikanorova, H. Hjalgrim, G. Christoph Korenke, M. Trivisano, N. Specchio, B. Ceulemans, T. Dorn, K. L. Helbig, K. Hardies, H. Stamberger, P. de Jonghe, S. Weckhuysen, J. R. Lemke, I. Krägeloh-Mann, I. Helbig, G. Kluger, H. Lerche,R. S. M0ller // Brain : a journal of neurology. - 2017. - 140, N 5. - C. 1316-1336.

104. Dilena, R. Efficacy of sodium channel blockers in SCN2A early infantile epileptic encephalopathy / R. Dilena, P. Striano, E. Gennaro, L. Bassi, S. Olivotto, L. Tadini, F. Mosca, S. Barbieri, F. Zara,M. Fumagalli // Brain & development. - 2017. - 39, N 4. - C. 345-348.

105. Johannesen, K. M. The spectrum of intermediate SCN8A-related epilepsy / K. M. Johannesen, E. Gardella, A. C. Encinas, A.-E. Lehesjoki, T. Linnankivi, M. B. Petersen, I. Charlotte Bay Lund, S. Blichfeldt, M. J. Miranda, D. K. Pal, K. Lascelles, P. Procopis, A. Orsini, A. Bonuccelli, T. Giacomini, I. Helbig, C.

D. Fenger, S. M. Sisodiya, L. Hernandez-Hernandez, S. Krithika, M. Rumple, S. Masnada, M. Valente, C. Cereda, L. Giordano, P. Accorsi, S. E. Bürki, M. Mancardi, C. Korff, R. Guerrini, S. von Spiczak, D. Hoffman-Zacharska, T. Mazurczak, A. Coppola, S. Buono, M. Vecchi, M. F. Hammer, C. Varesio, P. Veggiotti, D. Lal, T. Brünger, F. Zara, P. Striano, G. Rubboli,R. S. M0ller // Epilepsia. - 2019. - 60, N 5. - C. 830-844.

106. Larsen, J. The phenotypic spectrum of SCN8A encephalopathy / J. Larsen, G. L. Carvill, E. Gardella, G. Kluger, G. Schmiedel, N. Barisic, C. Depienne,

E. Brilstra, Y. Mang, J. Erik Klint Nielsen, M. Kirkpatrick, D. Goudie, R. Goldman, J. A. Jähn, B. Jepsen, D. Gill, M. Döcker, S. Biskup, J. M. McMahon, B. Koeleman, M. Harris, K. Braun, C. G. F. de Kovel, C. Marini, N. Specchio, T. Djémié, S. Weckhuysen, N. Tommerup, M. Troncoso, L. Troncoso, A. Bevot, M. Wolff, H. Hjalgrim, R. Guerrini, I. E. Scheffer, H. C. Mefford,R. S. M0ller // Neurology. - 2015. - 84, N 5. - C. 480-489.

107. Staley, K. Do interictal spikes drive epileptogenesis? / K. Staley, J. L. Hellier,F. Edward Dudek // The Neuroscientist : a review journal bringing neurobiology, neurology and psychiatry. - 2005. - 11, N 4. - С. 272-276.

108. D'Antuono, M. Antiepileptic drugs abolish ictal but not interictal epileptiform discharges in vitro / M. D'Antuono, R. Köhling, S. Ricalzone, J. Gotman, G. Biagini,M. Avoli // Epilepsia. - 2010. - 51, N 3. - С. 423-431.

109. Ben-Ari, Y. Giant synaptic potentials in immature rat CA3 hippocampal neurones / Y. Ben-Ari, E. Cherubini, R. Corradetti,J. L. Gaiarsa // The Journal of physiology. - 1989. - 416. - С. 303-325.

110. Tyzio, R. Depolarizing actions of GABA in immature neurons depend neither on ketone bodies nor on pyruvate / R. Tyzio, C. Allene, R. Nardou, M. A. Picardo, S. Yamamoto, S. Sivakumaran, M. D. Caiati, S. Rheims, M. Minlebaev, M. Milh, P. Ferré, R. Khazipov, J.-L. Romette, J. Lorquin, R. Cossart, I. Khalilov, A. Nehlig, E. Cherubini,Y. Ben-Ari // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 2011. -31, N 1. - С. 34-45.

111. Ш. О. М. Фрумкина Л. Е. Ведунова М. В. Митрошина Е. В. Захаров Ю. Н. Хаспеков Л. Г. Мухина И. В. Морфофункциональные закономерности развития нейронных сетей в диссоциированных культурах клеток гиппокампа, 2013. URL:

https://cyberleninka.ru/article/n/morfofunktsionalnye-zakonomernosti-razvitiya-neyronnyh-setey-v-dissotsiirovannyh-kulturah-kletok-gippokampa/viewer. стр. 6.

112. Mohajerani, M. H. Correlated network activity enhances synaptic efficacy via BDNF and the ERK pathway at immature CA3 CA1 connections in the hippocampus / M. H. Mohajerani, S. Sivakumaran, P. Zacchi, P. Aguilera,E. Cherubini // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2007. - 104, N 32. - С. 13176-13181.

113. Ma, H. Exploring the dominant role of Cav1 channels in signalling to the nucleus / H. Ma, S. Cohen, B. Li,R. W. Tsien // Bioscience reports. - 2012. -33, N 1. - С. 97-101.

114. Deisseroth, K. Signaling from synapse to nucleus: The logic behind the mechanisms / K. Deisseroth, P. G. Mermelstein, H. Xia,R. W. Tsien // Current opinion in neurobiology. - 2003. - 13, N 3. - С. 354-365.

115. Hongpaisan, J. Calcium-dependent mitochondrial superoxide modulates nuclear CREB phosphorylation in hippocampal neurons / J. Hongpaisan, C. A. Winters,S. Brian Andrews // Molecular and cellular neurosciences. - 2003. -24, N 4. - С. 1103-1115.

116. Carlezon, W. A., JR. The many faces of CREB / W. A. Carlezon, JR, R. S. Duman,E. J. Nestler // Trends in neurosciences. - 2005. - 28, N 8. - С. 436445.

117. Staley, K. J. Interictal spikes and epileptogenesis / K. J. Staley,F. Edward Dudek // Epilepsy currents. - 2006. - 6, N 6. - С. 199-202.

118. Chauviere, L. Changes in interictal spike features precede the onset of temporal lobe epilepsy / L. Chauviere, T. Doublet, A. Ghestem, S. S. Siyoucef, F. Wendling, R. Huys, V. Jirsa, F. Bartolomei,C. Bernard // Annals of neurology. - 2012. - 71, N 6. - С. 805-814.

119. Dyhrfjeld-Johnsen, J. Interictal spikes precede ictal discharges in an organotypic hippocampal slice culture model of epileptogenesis / J. Dyhrfjeld-Johnsen, Y. Berdichevsky, W. Swiercz, H. Sabolek,K. J. Staley // Journal of clinical neurophysiology : official publication of the American Electroencephalographic Society. - 2010. - 27, N 6. - С. 418-424.

120. Wadman, W. J. Two types of interictal transients of reversed polarity in rat hippocampus during kindling / W. J. Wadman, F. H. Da Silva,L. W. Leung // Electroencephalography and clinical neurophysiology. - 1983. - 55, N 3. - С. 314-319.

121. White, A. EEG spike activity precedes epilepsy after kainate-induced status epilepticus / A. White, P. A. Williams, J. L. Hellier, S. Clark, F. Edward Dudek,K. J. Staley // Epilepsia. - 2010. - 51, N 3. - С. 371-383.

122. Hanaya, R. Epileptiform burst discharges in hippocampal CA3 neurons of young but not mature Noda epileptic rats (NER) / R. Hanaya, M. Sasa, Y. Kiura, K. Ishihara, T. Serikawa,K. Kurisu // Brain Research. - 2002. - 950, 1-2. - С. 317-320.

123. Momiyama, T. Effect of nicardipine on abnormal excitability of CA3 pyramidal cells in hippocampal slices of spontaneously epileptic rats / T. Momiyama, K. Ishihara, T. Serikawa, K. Moritake,M. Sasa // European journal of pharmacology. - 1995. - 280, N 2. - С. 119-123.

124. Krasilnikova, I. A. Изменения концентрации внутри клеточного кальция и митохондриального потенциала в клетках первичной культуры коры головного мозга крысы при острой механической травме / I. A. Krasilnikova, Z. V. Bakaeva, V. G. Pinelis, O. Yu Lisina,A. M. Surin // Патогенез. - 2018. - 16, N 3. - С. 124-128.

125. Gotman, J. Relationships between interictal spiking and seizures: Human and experimental evidence / J. Gotman // The Canadian journal of neurological sciences. Le journal canadien des sciences neurologiques. - 1991. - 18, 4 Suppl. - С. 573-576.

126. Goncharova, I. I. The relationship between seizures, interictal spikes and antiepileptic drugs / I. I. Goncharova, R. Alkawadri, N. Gaspard, R. B. Duckrow, D. D. Spencer, L. J. Hirsch, S. S. Spencer,H. P. Zaveri // Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. - 2016. - 127, N 9. - С. 3180-3186.

127. Spencer, S. S. Interictal spikes on intracranial recording: Behavior, physiology, and implications / S. S. Spencer, I. I. Goncharova, R. B. Duckrow, E. J. Novotny,H. P. Zaveri // Epilepsia. - 2008. - 49, N 11. - C. 1881-1892.

128. Curtis, M. de. Discharge threshold is enhanced for several seconds after a single interictal spike in a model of focal epileptogenesis / M. de Curtis, L. Librizzi,G. Biella // The European journal of neuroscience. - 2001. - 14, N 1. -C.174-178.

129. Barbarosie, M. CA3-driven hippocampal-entorhinal loop controls rather than sustains in vitro limbic seizures / M. Barbarosie,M. Avoli // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 1997. -17, N 23. - C. 9308-9314.

130. Yan, W. The effects of interictal spikes on single neuron firing patterns in the hippocampus during the development of temporal lobe epilepsy / W. Yan, J. D. Mitzelfelt, J. C. Principe,J. C. Sanchez // Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference. - 2008. - 2008. - C. 4134-4137.

131. Staley, K. J. Interictal spikes: Harbingers or causes of epilepsy? / K. J. Staley, A. White,F. Edward Dudek // Neuroscience letters. - 2011. - 497, N 3. -C.247-250.

132. Rogawski, M. A. Point-counterpoint: Do interictal spikes trigger seizures or protect against them? / M. A. Rogawski // Epilepsy currents. - 2006. - 6, N 6. -C.197-198.

133. Kam, K. Interictal spikes during sleep are an early defect in the Tg2576 mouse model of P-amyloid neuropathology / K. Kam, A. M. Duffy, J. Moretto, J. J. LaFrancois,H. E. Scharfman // Scientific reports. - 2016. - 6. - C. 20119.

134. Kleen, J. K. Hippocampal interictal spikes disrupt cognition in rats / J. K. Kleen, R. C. Scott, G. L. Holmes,P. Pascal Lenck-Santini // Annals of neurology. - 2010. - 67, N 2. - C. 250-257.

135. Pignatelli, M. "Ectopic" theta oscillations and interictal activity during slow-wave state in the R6/1 mouse model of Huntington's disease / M. Pignatelli, F. Lebreton, Y. H. Cho,X. Leinekugel // Neurobiology of Disease. - 2012. - 48, N 3. - C. 409-417.

136. Foncin, J. F. Alzheimer's presenile dementia transmitted in an extended kindred / J. F. Foncin, D. Salmon, V. Supino-Viterbo, R. G. Feldman, G. Macchi, P. Mariotti, C. Scoppetta, G. Caruso,A. C. Bruni // Revue neurologique. - 1985. - 141, N 3. - C. 194-202.

137. Ito, M. A case series of epilepsy-derived memory impairment resembling Alzheimer disease / M. Ito, N. Echizenya, D. Nemoto,M. Kase // Alzheimer disease and associated disorders. - 2009. - 23, N 4. - C. 406-409.

138. Lam, A. D. Silent hippocampal seizures and spikes identified by foramen ovale electrodes in Alzheimer's disease / A. D. Lam, G. Deck, A. Goldman, E. N. Eskandar, J. Noebels,A. J. Cole // Nature medicine. - 2017. - 23, N 6. - C. 678-680.

139. Vossel, K. A. Seizures and epileptiform activity in the early stages of Alzheimer disease / K. A. Vossel, A. J. Beagle, G. D. Rabinovici, H. Shu, S. E. Lee, G. Naasan, M. Hegde, S. B. Cornes, M. L. Henry, A. B. Nelson, W. W. Seeley, M. D. Geschwind, M. L. Gorno-Tempini, T. Shih, H. E. Kirsch, P. A. Garcia, B. L. Miller,L. Mucke // JAMA neurology. - 2013. - 70, N 9. - C. 1158-1166.

140. Vossel, K. A. Incidence and impact of subclinical epileptiform activity in Alzheimer's disease / K. A. Vossel, K. G. Ranasinghe, A. J. Beagle, D. Mizuiri, S. M. Honma, A. F. Dowling, S. M. Darwish, V. van Berlo, D. E. Barnes, M. Mantle, A. M. Karydas, G. Coppola, E. D. Roberson, B. L. Miller, P. A. Garcia, H. E. Kirsch, L. Mucke,S. S. Nagarajan // Annals of neurology. -2016. - 80, N 6. - C. 858-870.

141. Vossel, K. A. Epileptic activity in Alzheimer's disease: Causes and clinical relevance / K. A. Vossel, M. C. Tartaglia, H. B. Nygaard, A. Z. Zeman,B. L. Miller // The Lancet. Neurology. - 2017. - 16, N 4. - C. 311-322.

142. Reyes-Marin, K. E. Seizure susceptibility in the APP/PS1 mouse model of Alzheimer's disease and relationship with amyloid P plaques / K. E. Reyes-Marin,A. Nunez // Brain Research. - 2017. - 1677. - C. 93-100.

143. Palop, J. J. Epilepsy and cognitive impairments in Alzheimer disease / J. J. Palop,L. Mucke // Archives of neurology. - 2009. - 66, N 4. - C. 435-440.

144. Noebels, J. A perfect storm: Converging paths of epilepsy and Alzheimer's dementia intersect in the hippocampal formation / J. Noebels // Epilepsia. -2011. - 52 Suppl 1, Suppl 1. - C. 39-46.

145. Kleen, J. K. Hippocampal interictal epileptiform activity disrupts cognition in humans / J. K. Kleen, R. C. Scott, G. L. Holmes, D. W. Roberts, M. M. Rundle, M. Testorf, P.-P. Lenck-Santini,B. C. Jobst // Neurology. - 2013. - 81, N 1. - C. 18-24.

146. Binnie, C. D. Cognitive impairment during epileptiform discharges: Is it ever justifiable to treat the EEG? / C. D. Binnie // The Lancet. Neurology. -2003. - 2, N 12. - C. 725-730.

147. Holmes, G. L. What is more harmful, seizures or epileptic EEG abnormalities? Is there any clinical data? / G. L. Holmes // Epileptic disorders : international epilepsy journal with videotape. - 2014. - 16 Spec No 1, Spec No 1. - S12-22.

148. Pinggera, A. New gain-of-function mutation shows CACNA1D as recurrently mutated gene in autism spectrum disorders and epilepsy / A.

Pinggera, L. Mackenroth, A. Rump, J. Schallner, F. Beleggia, B. Wollnik,J. Striessnig // Human molecular genetics. - 2017. - 26, N 15. - C. 2923-2932.

149. Gleichmann, M. Homeostatic disinhibition in the aging brain and Alzheimer's disease / M. Gleichmann, V. W. Chow,M. P. Mattson // Journal of Alzheimer's disease : JAD. - 2011. - 24, N 1. - C. 15-24.

150. Larner, A. J. Epileptic seizures in Alzheimer's disease: Another fine MESS? / A. J. Larner,A. G. Marson // Journal of Alzheimer's disease : JAD. - 2011. -25, N 3. - C. 417-419.

151. Wang, Y. L-type Ca2+ currents at CA1 synapses, but not CA3 or dentate granule neuron synapses, are increased in 3xTgAD mice in an age-dependent manner / Y. Wang,M. P. Mattson // Neurobiology of aging. - 2014. - 35, N 1. -C. 88-95.

152. Mu, Y. Adult hippocampal neurogenesis and its role in Alzheimer's disease / Y. Mu,F. H. Gage // Molecular neurodegeneration. - 2011. - 6. - C. 85.

153. Hartley, D. M. Protofibrillar intermediates of amyloid beta-protein induce acute electrophysiological changes and progressive neurotoxicity in cortical neurons / D. M. Hartley, D. M. Walsh, C. P. Ye, T. Diehl, S. Vasquez, P. M. Vassilev, D. B. Teplow,D. J. Selkoe // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 1999. - 19, N 20. - C. 88768884.

154. Ye, C. Amyloid beta-protein induced electrophysiological changes are dependent on aggregation state: N-methyl-D-aspartate (NMDA) versus non-NMDA receptor/channel activation / C. Ye, D. M. Walsh, D. J. Selkoe,D. M. Hartley // Neuroscience letters. - 2004. - 366, N 3. - C. 320-325.

155. Surmeier, D. J. Calcium and Parkinson's disease / D. James Surmeier, P. T. Schumacker, J. D. Guzman, E. Ilijic, B. Yang,E. Zampese // Biochemical and biophysical research communications. - 2017. - 483, N 4. - C. 1013-1019.

156. Anwar, H. Epileptic seizures / H. Anwar, Q. Umaira Khan, N. Nadeem, I. Pervaiz, M. Ali,F. Fayyaz Cheema // Discoveries (Craiova, Romania). - 2020. - 8, N 2. - e110.

157. Wyllie, E. Wyllie's treatment of epilepsy: Principles and practice: Sixth edition, 2015. 1-1088.

158. Swann, A. C. Major system toxicities and side effects of anticonvulsants / A. C. Swann // The Journal of clinical psychiatry. - 2001. - 62 Suppl 14. - C. 1621.

159. Guo, S. Recent progress in assays for GPCR drug discovery / S. Guo, T. Zhao, Y. Yun,X. Xie // American journal of physiology. Cell physiology. -2022. - 323, N 2. - C583-C594.

160. Sriram, K. G Protein-Coupled Receptors as Targets for Approved Drugs: How Many Targets and How Many Drugs? / K. Sriram,P. A. Insel // Molecular pharmacology. - 2018. - 93, N 4. - C. 251-258.

161. Husted, A. S. GPCR-Mediated Signaling of Metabolites / A. Sofie Husted, M. Trauelsen, O. Rudenko, S. A. Hjorth,T. W. Schwartz // Cell metabolism. -2017. - 25, N 4. - С. 777-796.

162. Bjarnadottir, T. K. Comprehensive repertoire and phylogenetic analysis of the G protein-coupled receptors in human and mouse / T. K. Bjarnadottir, D. E. Gloriam, S. H. Hellstrand, H. Kristiansson, R. Fredriksson,H. B. Schiöth // Genomics. - 2006. - 88, N 3. - С. 263-273.

163. Schmidt, D. Drug treatment of epilepsy in adults / D. Schmidt,S. C. Schachter // BMJ. - 2014. - 348.

164. Kosenkov, A. M. Fast changes of NMDA and AMPA receptor activity under acute hyperammonemia in vitro / A. M. Kosenkov, S. G. Gaidin, A. I. Sergeev, I. Y. Teplov,V. P. Zinchenko // Neuroscience letters. - 2018. - 686. -С. 80-86.

165. Ларюшкин, Д. П. Сравнение эффективности подавления KCl-индуцированных кальциевых ответов гиппокампальных нейронов различными блокаторами потенциал-зависимых Ca 2+ -каналов L-типа / Д. П. Ларюшкин, С. А. Майоров, С. Г. Гайдин, В. П. Зинченко,А. М. Косенков // Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии. - 2021. - 38, N 4. - С. 284-291.

166. Aoki, C. Cellular and subcellular localization of NMDA-R1 subunit immunoreactivity in the visual cortex of adult and neonatal rats / C. Aoki, C. Venkatesan, C. G. Go, J. A. Mong,T. M. Dawson // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 1994. -14, N 9. - С. 5202-5222.

167. Bechem, M. The molecular mode of action of the Ca agonist (-) BAY K 8644 on the cardiac Ca channel / M. Bechem,H. Hoffmann // Pflugers Archiv : European journal of physiology. - 1993. - 424, 3-4. - С. 343-353.

168. Rozov, A. Fast interaction between AMPA and NMDA receptors by intracellular calcium / A. Rozov,N. Burnashev // Cell calcium. - 2016. - 60, N 6. - С. 407-414.

169. Penn, Y. Network synchronization in hippocampal neurons / Y. Penn, M. Segal,E. Moses // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2016. - 113, N 12. - С. 3341-3346.

170. Paternain, A. V. GluR5 and GluR6 kainate receptor subunits coexist in hippocampal neurons and coassemble to form functional receptors / A. V. Paternain, M. T. Herrera, M. A. Nieto,J. Lerma // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 2000. - 20, N 1. - С. 196-205.

171. Maiorov, S. A. Potential mechanism of GABA secretion in response to the activation of GluK1-containing kainate receptors / S. A. Maiorov, V. P.

Zinchenko, S. G. Gaidin,A. M. Kosenkov // Neuroscience research. - 2021. -171. - C. 27-33.

172. Vesikansa, A. Expression of GluK1c underlies the developmental switch in presynaptic kainate receptor function / A. Vesikansa, P. Sakha, J. Kuja-Panula, S. Molchanova, C. Rivera, H. J. Huttunen, H. Rauvala, T. Taira,S. E. Lauri // Scientific reports. - 2012. - 2. - C. 310.

173. Katsurabayashi, S. A distinct distribution of functional presynaptic 5-HT receptor subtypes on GABAergic nerve terminals projecting to single hippocampal CA1 pyramidal neurons / S. Katsurabayashi, H. Kubota, N. Tokutomi,N. Akaike // Neuropharmacology. - 2003. - 44, N 8. - C. 1022-1030.

174. Rojas, P. S. What Do We Really Know About 5-HT1A Receptor Signaling in Neuronal Cells? / P. S. Rojas,J. L. Fiedler // Frontiers in Cellular Neuroscience. - 2016. - 10.

175. Costenla, A. R. A functional role for adenosine A3 receptors: Modulation of synaptic plasticity in the rat hippocampus / A. Rita Costenla, L. V. Lopes, A. de Mendon?a,J. A. Ribeiro // Neuroscience letters. - 2001. - 302, N 1. - C. 5357.

176. Davies, S. N. Functions of cannabinoid receptors in the hippocampus / S. N. Davies, R. G. Pertwee,G. Riedel // Neuropharmacology. - 2002. - 42, N 8. - C. 993-1007.

177. Ye, H. Neuron matters: Electric activation of neuronal tissue is dependent on the interaction between the neuron and the electric field / H. Ye,A. Steiger // Journal of neuroengineering and rehabilitation. - 2015. - 12, N 1.

178. Just, W. Neuronal Networks: A Discrete Model / W. Just, S. Ahn,D. Terman // Mathematical Concepts and Methods in Modern Biology. - 2013. - C. 179211.

179. Isakovic, J. Modeling of inhomogeneous electromagnetic fields in the nervous system: A novel paradigm in understanding cell interactions, disease etiology and therapy / J. Isakovic, I. Dobbs-Dixon, D. Chaudhury,D. Mitrecic // Scientific reports. - 2018. - 8, N 1.

180. Pigareva, Y. Experimental Platform to Study Spiking Pattern Propagation in Modular Networks In Vitro / Y. Pigareva, A. Gladkov, V. Kolpakov, I. Mukhina, A. Bukatin, V. B. Kazantsev,A. Pimashkin // Brain Sciences. - 2021. - 11, N 6.

181. Radman, T. Spike Timing Amplifies the Effect of Electric Fields on Neurons: Implications for Endogenous Field Effects / T. Radman, Y. Su, J. Hi An, L. C. Parra,M. Bikson // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 2007. - 27, N 11. - C. 3030-3036.

182. Sharipov, R. R. Study of the Mechanism of the Neuron Sensitization to the Repeated Glutamate Challenge / R. R. Sharipov, I. A. Krasilnikova, V. G.

Pinelis, L. R. Gorbacheva,A. M. Surin // Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology. - 2018. - 12, N 4. - С. 369-381.

183. Barnes, J. R. The Relationship Between Glutamate Dynamics and Activity-Dependent Synaptic Plasticity / J. R. Barnes, B. Mukherjee, B. C. Rogers, F. Nafar, M. Gosse,M. P. Parsons // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. - 2020. - 40, N 14. - С. 2793-2807.

184. Zinchenko, V. P. Visualization, properties, and functions of gabaergic hippocampal neurons containing calcium-permeable kainate and AMPA receptors / V. P. Zinchenko, S. G. Gaidin, Y. Teplov, A. M. Kosenkov, A. I. Sergeev, L. P. Dolgacheva,S. T. Tuleuhanov // Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии. - 2020. - 37, N 1. - С. 22-33.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых периодических изданиях

1. Laryushkin, D.P.; Maiorov, S.A., Zinchenko, V.P., Mal'tseva, V.N., Gaidin, S.G.; Kosenkov, A.M. Of the Mechanisms of Paroxysmal Depolarization Shifts: Generation and Maintenance of Bicuculline-Induced Paroxysmal Activity in Rat Hippocampal Cell Cultures. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 10991. https://doi.org/10.3390/ijms241310991

2. Gaidin, S. G., Maiorov, S. A., Laryushkin, D. P., Zinchenko, V. P., Kosenkov, A. M. (2023). A novel approach for vital visualization and studying of neurons containing Ca2+-permeable AMPA receptors. Journal of Neurochemistry, 164, 583-597. https://doi.org/10.1111/jnc.15729

3. Laryushkin, D.P., Maiorov, S.A., Zinchenko, V.P., Gaidin, S.G., Kosenkov,

A.M. Role of L-Type Voltage-Gated Calcium Channels in Epileptiform Activity of Neurons. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 10342. https://doi.org/10.3390/ijms221910342

4. Ларюшкин Д.П., Майоров С.А., Гайдин С.Г. Косенков А.М., Зинченко

B.П. Сравнение эффективности подавления KCl-индуцированных кальциевых ответов гиппокампальных нейронов различными блокаторами потенциал-зависимых Са2+-каналов L-типа // Биологические мембраны. - 2021. - Т. 38, № 4. - С. 284-291. - DOI 10.31857/S0233475521040071

Статьи в сборниках конференций и тезисы докладов

1. Ларюшкин Д.П., Теплов И.Ю., Гайдин С.Г. Косенков А.М., Зинченко В.П. Участие кальций-проницаемых АМРА-рецепторов в регуляции эпилептиформной активности нейронов гиппокампа. Рецепторы и внутриклеточная сигнализация: Сборник статей Международной конференции, Пущино, 22-26 мая 2023 года. Том 2. - С. 409-416.

2. Ларюшкин Д.П., Крицкая К.А., Косенков М.А., Гайдин С.Г., Зинченко В.П. Регистрации пароксизмального деполяризационного сдвига при помощи метода локальной фиксации потенциала в конфигурации outside-out. Сборник

научных трудов VII Съезда биофизиков России: Сборник тезисов.. В 2-х томах, Краснодар, 17-23 апреля 2023 года. С. 193-194.

3. Зинченко В.П. Ларюшкин Д.П., Теплов И.Ю. Автоволновая природа гигантских импульсов деполяризации, предшествующих приступам эпилепсии. Сборник научных трудов VII Съезда биофизиков России: Сборник тезисов. В 2-х томах, Краснодар, 17-23 апреля 2023 года. С. 27-28.

4. Ларюшкин Д.П., Крицкая К.А., Косенков М.А., Гайдин С.Г., Зинченко В.П. Метод регистрации пароксизмального деполяризационного сдвига при помощи метода локальной фиксации потенциала в конфигурации outside-out. Системная биология и физиология. - 2022. - № S1. - С. 52

5. Зинченко В.П. Ларюшкин Д.П., Теплов И.Ю. Природа патологических автоволновых процессов, возникающих в нервных сетях головного мозга при эпилепсии. Системная биология и физиология. - 2022. - № S1. - С. 37-38

6. Агонисты Gi-сопряженных рецепторов - перспективные противоэпилептические препараты. Системная биология и физиология. -2022. - № S1. - С. 33

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АМРА - а-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовая кислота;

АР-5 -d (-)-2-амино-5-фосфонопентановая кислота

BDNF - нейротрофический фактор мозга;

CREB - транскрипционный фактор;

DIV - дни in vitro (days in vitro);

GPCR - G-белок, сопряжённые рецепторы;

HBSS - сбалансированный раствор Хэнкса (Hanks' Balanced Salt Solution);

IsAHP - медленные постгиперполяризующие токи;

mGluR - метаботропный глутаматный рецептор;

NMDA --Ы-метил^-аспартат;

АДФ - аденозин дифосфат;

АФК - активные формы кислорода;

ВПСП - возбуждающий постсинаптический потенциал;

ГАМК - у-аминомасляная кислота;

ГДП - гигантский деполяризующий потенциал;

ПД - потенциал действия;

ПДС - пароксизмальный деполяризационный сдвиг;

ПЭМ - постэпилептическая модель

ПЗКК - потенциал-зависимые кальциевые каналы;

ИИС - интериктальные спайки

ЦНС - центральная нервная система;

ЭЭГ - электроэнцефалограмма;

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица анализируемых параметров

Название параметра Условное обозначение параметра Способ получения

Емкость мембраны Cm Из программы рС1атр после того, как нейрон был запэтчен

Сопротивление мембраны Rm Из программы рС1атр после того, как нейрон был запэтчен

Сопротивление доступа Ra Из программы рС1атр после того, как нейрон был запэтчен

Мембранная постоянная Tau Из программы рС1атр после того, как нейрон был запэтчен

Ток утечки PA Из программы рС1атр после того, как нейрон был запэтчен

Потенциал покоя Rest_Potential Переменная получена как средняя величина потенциала покоя всей электрофизиологической записи исключая превышение 3 сигм

Амплитуда ПДС Amp_PDS Рассчитывали как разность от точки перегиба потенциала покоя и пиком ПДС по модулю.

Коэффициент угла наклона переднего фронта ПДС Slope Переменная получена путем линейной аппроксимации переднего фронта ПДС, с последующей оценки угла наклона

Коэффициент угла наклона заднего фронта ПДС Decay Переменная получена путем линейной аппроксимации заднего фронта ПДС, с последующей оценки угла наклона

Время длительности PDS PDS_time Время длительности ПДС рассчитана от точки перегиба потенциала покоя до точки перегиба следующего ПДС

Афторгиперполяризация после спайка во время ПДС AHP_PDS Амплитуда провисания потенциала после ПДС кластера рассчитанная как разница между потенциалом покоя и локальным минимумом

Тип ПДС Type_PDS Классификация паттернов ПДС по типам колебаний ПД при помощи визуальной оценки.

Амплитуда первого спайка во время ПДС Amp_spike_PDS Амплитуда первого ПД во время ПДС оценивалась как разница между точкой перегиба и пиком ПД

Количество ПДС в кластере Num_of_PDS Рассчитывали по числу пиков ПДС в кластере, при условии, что кластер считается несколько ПДС, когда потенциал не возвращался к потенциалу покоя.

Время между кластерами ПДС Time_between_PDS

Амплитуда провисания потенциала при гиперполяризации мембраны нейрона SAG Рассчитывали, как разницу между потенциалов покоя и локальным минимумом

Амплитуда первого ПД при шаговой стимуляции нейрона Amp_spike Рассчитывали как разницу между точкой перегиба и пиком ПД

Максимальное количество ПД во время шаговой стимуляции нейрона Max_spike Оценивали по количеству пиков во время шаговой стимуляции нейрона

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает благодарность научному руководителю, д.б.н., проф., Зинченко В.П., также Крицкой К.А. и д.б.н. Бережнову А.В. за помощь и методические рекомендации на всех этапах подготовки диссертационного материала. За вклад в обсуждение экспериментов, подготовке публикаций автор выражает благодарность Гайдину С.Г. и Косенкову А.М.