Статья: Электрические реакции глаза брюхоногого моллюска Lymnaea stagnalis L.

Обсуждение

Задача регистрации электрических сигналов от различных участков изолированного глаза брюхоногого моллюска ставилась и прежде. Исследованиями на Strombus luhuanus [6] и Helix aspersa [7] показано, что полярности фаз ЭРГ, получаемых электродами-присосками от основания глазного бокала и области роговицы, противоположны. Перемещение электрода внутри глазного бокала от микровиллярного слоя глаза H. aspersa к роговице также сопровождается инверсией полярности волны ЭРГ с отрицательной на положительную [7]. Изменение полярности фаз ЭРГ в зависимости от положения регистрирующего электрода-присоски наблюдалась также и в исследованиях на Achatina fulica. При этом в области боковой поверхности бокала была получена двухфазная ЭРГ, состоящая из быстрого пика положительной и последующей медленной отрицательной волны [8]. В своих опытах мы получили результат, противоречащий на первый взгляд приведенным данным. Так, в независимых экспериментах при погружении микроэлектрода в топографически близкие точки глазного бокала могла быть получена различная полярность компонентов ЭРГ. Более того, как оказалось, при длительной регистрации в одном и том же положении микроэлектрода форма и полярность компонентов ЭРГ могли претерпевать изменения. Причину наблюдаемой динамики можно усматривать в том, что в разных отведениях кончик микроэлектрода был погружен в сетчатку на различную глубину. При продолжительной же регистрации силы деформации мягкой ткани глаза, возникшие при погружении микроэлектрода, могли вызывать ее постепенное движение и, таким образом, смещение глубины точки регистрации относительно первоначального положения в бокале. Если такое рассуждение справедливо, то следует признать наличие зависимости амплитуды и полярности ЭРГ от глубины погружения электрода, как это было показано на примере глаза насекомых, который по сравнению с моллюсками имеет более жесткую структуру, дающую возможность послойного анализа электрических сигналов. Таким методом был получен профиль постоянного потенциала, коррелирующий с амплитудой ЭРГ [9]. Для объяснения существования пиков в профиле постоянного потенциала, а также точки реверсии амплитуды ЭРГ был использован подход к глазу насекомого как объемному проводнику, содержащему много источников тока. Предполагалось существование нескольких контуров темнового тока, разбалансировка которых при освещении приводит к возникновению компонентов ЭРГ. В частности, такие токи могут генерироваться последовательно расположенными на пути погружения микроэлектрода фоторецепторами и нейронами ламины. В структуре сетчатки L. stagnalis можно указать, по крайней мере, на два типа клеток, которые могли бы генерировать токи и вносить вклад в формирование ЭРГ: непосредственно фоторецепторные и нервные клетки [2]. Ультраструктурными исследованиями функциональная связь между этими клетками до сих пор не установлена [2, 10], и предположение о том, что в сетчатке L. stagnalis именно в клетках второго порядка формируется импульсный сигнал в ответ на освещение сетчатки, основывается на электрофизиологических данных [11]. Сам вопрос о том, в каких клетках глаза брюхоногих моллюсков происходит генерация распространяющегося потенциала действия, является важным для понимания функциональной организации сетчатки этих животных. Импульсная активность фоторецепторных клеток обнаружена в сетчатке голожаберных моллюсков Aplysia californica [12] и Hermissenda crassicornis [13, 14], а также в светочувствительных клетках малого ганглия заднежаберного Clione limacina [15]. Фоторецепторы S. luhuanus [16] и A. fulica [8] отвечают на освещение лишь градуальными изменениями мембранного потенциала и импульсный ответ формируется вероятнее всего в клетках второго порядка. Нам не удалось обнаружить явных признаков потенциалов действия в электрических ответах на освещение глаза L. stagnalis, хотя в составе ЭРГ, полученной от области нейропиля, часто присутствовали быстрые пики, появление которых может быть обязано синхронному возбуждению нейронов. Можно полагать, что зоны генерации потенциалов действия локализованы главным образом как раз в этой области. Такое предположение может объяснить тот факт, что ЭРГ, полученные в области роговицы или средней части глазного бокала, практически не содержат быстрых пиков. Во всяком случае сравнительно независимое изменение быстрых и медленных компонент ЭРГ наводит на мысль о том, что они могут генерироваться различными элементами сетчатки.

Световые ответы некоторых фоторецепторов S. luhuanus содержат фазы быстрой и более медленной деполяризации, последняя из которых, вероятно, имеет синаптическое происхождение [17]. Реакции на свет фоторецепторов голожаберных моллюсков A. californica [12] и H. crassicornis [13, 14] еще более разнообразны, частично вследствие взаимодействия клеток сетчатки. Если учесть, что в сетчатке L. stagnalis можно выделить два морфологических типа фоторецепторных клеток [2], то можно рассуждать об их относительном вкладе в ЭРГ. Все же очевидно, что вопрос о различном клеточном происхождении компонентов электрического ответа и функциональной гетерогенности сетчатки L. stagnalis требует детального ее исследования, и результаты, полученные нами, представляют собой лишь первый шаг в этом направлении.

Список литературы

1. Messenger J.B. Comparative physiology of vision in molluscs // Handbook of sensory physiology / Ed. H. Autrum. Berlin; Heidelberg; New-York: Springer-Verlag. 1981. 7/6C. P. 93 – 200.

2. Бобкова М.В. Структурно-функциональная организация периферического отдела зрительной системы прудовика обыкновенного Lymnaea stagnalis // Журн. эвол. биох. и физиол. 1998. 34 (6). С. 716 – 731.

3. Она же. Форма сетчатки, структура хрусталика и природа экранирующего пигмента глаза Lymnaea stagnalis // Журн. эвол. биох. и физиол. 1996. 32 (1). С. 109 – 112.

4. Жуков В.В., Грибакин Ф.Г. Спектральная чувствительность глаза моллюска Lymnaea stagnalis и Planorbarius corneus в ультрафиолетовой и видимой области спектра // Сенсорные системы. 1990. 4 (4). С. 341 – 350.

5. Suzuki H., Watanabe M., Tsukahara Y., Tasaki K. Duplex system in the simple retina of a gastropode mollusc Limax flavus L. // J. comp. physiol. 1979. Vol. 133. P. 125 – 130.

6. Gillary H.L. Light-evoked electrical potentials from the eye and optic nerve of Strombus: response waveform and spectral sensitivity // J. exp. biol. 1974. Vol. 60. P. 383 – 396.

7. Idem. Electrical responses from the eye of Helix to photic stimulation and simultaneous electrical stimulation of the optic nerve // Vision Res. 1970. Vol. 10. P. 977 – 991.

8. Tamamaki N. Visible light reception of accessory eye in the giant snail, Achatina fulica, as revealed by an electrophysiological study // Zoological science. 1989. Vol. 6. P. 867 – 875.

9. Грибакин Ф.Г. Механизмы фоторецепции насекомых. Л.: Наука, 1981.

10. Stoll C.J. Observations on the ultrastructure of the eye of the basommatophoran snail Lymnaea stagnalis (L.) // Proc. Kon. Ned. Akad. Wet. 1973. Vol. 76. P. 414 – 424.

11. Stoll C.J., Bijlsma A. Optic nerve activity in Lymnaea stagnalis (L.) to photic stimulation of the eye // Proc. Kon. Ned. Akad. Wet. 1973. Vol. 76. P. 406 – 413.

12. Jacklet J.W., Rolerson C. Electrical activity and structure of retinal cells of the Aplysia eye: II. Photoreceptors // J. exp. biol. 1982. Vol. 99. P. 381 – 395.

13. Dennis M.J. Electrophysiology of the visual system in a nudibranch mollusc // J. neurophysiol. 1967. Vol. 30. P. 1439 – 1465.

14. Alkon D.L., Fuortes M.G.F. Responses of photoreceptors in Hermissenda // The j. gen. physiol. 1972. Vol. 60. P. 631 – 649.

15. Аршавский Ю.И., Орловский Г.Н., Панчин Ю.В. Электрофизиологическое исследование фоторецепторных клеток у заднежаберных моллюсков Clione limacina и Coryphella rufibranchialis // Сенсорные системы. 1990. Т. 4 (3). С. 331 – 334.

16. Quandt F.N., Gillary H.L. Classes of light-evoked response in the retina of Strombus // J. exp. biol. 1979. Vol. 80. P. 287 – 297.

17. Iidem. Separable phases of light-evoked depolarization in the retina of Strombus // J. exp. biol. 1980. Vol. 84. P. 137 – 148.