Анохин Константин Владимирович

Анохин Константин Владимирович
Konstantin V. Anokhin
LocationРоссия, Москва
Job positionДиректор Института перспективных исследований мозга МГУ имени М.В. Ломоносова, заведующий лабораторией нейробиологии памяти НИИ нормальной физиологии имени П.К. Анохина
Phdдоктор медицинских наук
OrganizationМГУ имени М. В. Ломоносова
Problems

Нейробиология и нейрофизиология высших функций мозга
Нервные основы обучения, памяти, интеллекта и сознания
Клеточное кодирование когнитивной информации
Новые методы и подходы к исследованию мозга
Механизмы созревания мозга и поведения
Взаимодействие обучения и развития
Эволюционная нейробиология
Фундаментальная теория мозга

ElibraryСписок публикаций
H-index📈 22
Pub282
Contacts

E-mail: k.anokhin@nphys.ru

ResearchGate

 

Константин Владимирович Анохин (род. 3 октября 1957) – советский и российский нейробиолог, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН.

Биография

В 1980 году Константин Владимирович окончил Первый Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова по специальности «лечебное дело». Затем был принят в аспирантуру на базе НИИ нормальной физиологии. Тема кандидатской диссертации: «Роль холецистокинина в механизмах пищевого насыщения». Продолжая свою научную деятельность, в 1992 году защитил докторскую диссертацию по теме «Ранние гены в механизмах обучения и памяти». В 1989 году удостоен звания профессора, а в 2002 году избран членом-корреспондентом РАМН по специальности «нейробиология», в 2008 году — членом-корреспондентом РАН по специальности «нанобиотехнологии», в 2019 году — академиком РАН по специальности «медицинская нейробиология».

На сегодняшний день Константин Владимирович занимает должности директора Института перспективных исследований мозга МГУ и заведующего лабораторией нейробиологии памяти НИИ нормальной физиологии. Является лауреатом премии Ленинского комсомола, премии имени Де Вида Королевской академии наук и искусств Нидерландов и Национальной премии «Человек года» в номинации «Потенциал и перспектива в науке».

Константин Владимирович является продолжателем династии известных ученых-нейрофизиологов – внук академика П.К. Анохина (1898—1974) и сын академика И.П. Анохиной (род. 1932).

Константин Владимирович известен своими работами в области нейробиологии, изучения взаимосвязи нейрофизиологии и психологии. Его работы посвящены природе сознания, памяти, интеллекта, клеточным основам этих явлений и клеточному же кодированию воспринимаемой информации.

В середине 1980-х годов Константин Владимирович доказал существование генов, принадлежащих к семейству «непосредственных ранних генов», которые активируются в головном мозге при обучении и запоминании информации. Кроме того была доказана их роль в закреплении различных видов долговременной памяти и в формировании устойчивых патологических состояний нервной системы. Предложена и экспериментально доказана схема молекулярного сигнального пути от «непосредственных ранних» к «поздним» генам, лежащего в основе объединения всех известных форм долговременной памяти. На основе этой модели и функциональных свойств найденных генов были созданы новые методы визуализации и контроля функций нервной системы.

Развивая тему достижений Константина Владимировича, необходимо упомянуть создание теории нейронных гиперсетей, основанной на теории функциональных систем (которая, в свою очередь, была сформулирована дедом К.В. Анохина – П.К. Анохиным), введение в практику термина «когнитом» и исследование новых фундаментальных феноменов памяти: реконсолидации и репарации памяти.

Начать необходимо с изложения сущности обеих взаимосвязанных теорий.

Теория функциональных систем

Читайте статью: Функциональные системы, структура и организация мозга

Теория функциональных систем основывается на постулате о существовании т.н. функциональных систем (ФС) – объединений элементов организма, относящихся к различным его системам, которые позволяют решать задачи, возникающие в процессе жизнедеятельности.

«Принцип функциональной системы» состоит в следующем: объединение отдельных механизмов регуляции жизнедеятельности в единую структуру приспособительного поведения приводит к созданию «интегративной единицы». То есть, отдельные процессы, происходящие в организме, объединяются в единое целое для приспособления к условиям окружающей среды.

Всего существует два типа ФС. Первые поддерживают постоянство внутренней среды организма за счёт внутренних резервов, не выходя за пределы организма (например, артериальное давление). Вторые же обеспечивают гомеостаз благодаря регуляции поведения и взаимодействия с внешним миром. Именно они лежат в основе различных типов поведения.

В биологическом смысле каждая ФС является совокупностью нейронов, управляемых головным мозгом при участии периферических элементов. При этом объединение всех ФС, взаимосвязанных между собой, является человеческим самосознанием, как таковым.

Отдельные составляющие ФС расположены во всем объеме головного мозга, топографически разделены, но при этом действуют во взаимодействии друг с другом, и активация одной из них способна привести к возбуждению ряда других. Сеть данных взаимосвязанных нейронов (которые рассматриваются как базовая единица ФС) называется кооперативной группой, когнитивной группой или когом и включает в себя знания и опыт, как врожденные, так и приобретенные. Вся совокупность когов называется когнитόмом.

Теория нейронных гиперсетей

Теория нейронных гиперсетей (ТНГ) опирается на следующие положения:

  • Разум реален, системен и представляет собой нейронную гиперсеть, т.е. сеть, в которой вершинами выступают другие, меньшие сети, состоящие из функционально связанных нейронов.
  • Разум возможно описать, как структуру, органическую с одной стороны и математическую с другой.
  • Возможны исследования разума с применением подходов экспериментальной и теоретической физики, теории графов и статистической механики.

Кроме того ТНГ вводит несколько новых понятий, необходимых для описания элементов и свойств мозга:

  • КоГ или когнитивная группа. Это структура, представляющая собой сеть взаимосвязанных нейронов. Именно из когов состоит человеческий разум. Как следствие, разум – гранулярен, то есть состоит из атомарных «ментальных элементов».
  • Именно коги, как отдельные элементы, опосредуют информационные взаимодействия разума и среды.
  • Лиг или link of CoGs, т.е. связь, которую образуют между собой отдельные коги. Именно лиги отражают причинные взаимосвязи. Следствием является то, что отдельные элементы разума связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии.
  • Когнитом или cognitive network – это единая когнитивная сеть, состоящая из когов, связанных друг с другом лигами. Именно когнитом является носителем всего субъективного опыта личности, формирует ее уникальную структуру.

Каждый из когов, подобно белку, состоящему из последовательности аминокислот, является совокупностью взаимосвязанных нейронов. И их свойства, также как и свойства белка, определяются не только «первичной структурой» или местоположением, но и структурой связей или взаимодействием между ними.

Образно выражаясь, ког можно представить в виде некоего гибкого шаблона, который накладывается на поступающие сигналы и приводит к развитию соответствующей ему реакции.

Стоит указать несколько аспектов:

  • каждой группе клеток соответствует одно конкретное событие
  • эта взаимосвязь индивидуальна для каждого субъекта и формируется на основании его личного опыта.

Соответственно, верно и обратное – проявление активности определенным когом свидетельствует о восприятии человеком события, соответствующего данному когу.

Необходимо отметить, что, несмотря на существование цепочки «одно событие – один ког», связь «один ког – одна реакция» отсутствует. Это обусловлено морфологическими особенностями строения нейронов – при активации одной группы, возбуждение распространяется на соседние клетки, приводя сторонние коги в активное состояние и побуждая организм к проявлению характерных поведенческих реакций. Тем не менее, это все же уменьшает количество возможных действий организма до конечной цифры.

Кроме того, данный процесс обуславливает формирование ожиданий, касающихся будущих событий, т.е. позволяет прогнозировать будущее благодаря сопоставлению поступающих сигналов с имеющимися когами.

Принцип работы лига заключается в повышении вероятности проявления эффекта кога, связанного с изначально активированным, за счет передачи возбуждения. Таким образом формируется механизм ассоциаций.

Т.о. ТНГ рассматривает сознание, как многоуровневую сеть взаимосвязанных вычислительных структур, распределенных по всему объему головного мозга.

Публикации К.В.Анохина за последние 5 лет (информация взята с персональной страницы на ИСТИНА)

Полное названиеВ соавторстве сАннотация
Когнитом: в поисках фундаментальной нейронаучной теории сознания // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2021. – №1. – С. 39-71.В работе анализируются ключевые характеристики сознания и формулируются условия, которым должна соответствовать теория, объясняющая природу сознания. Рассмотрены наиболее обсуждаемые теории; сделан вывод об отсутствии среди них единой.
Activation of c-Fos Expression in the Retrosplenial Cortex but Not the Hippocampus Accompanies Formation of an Association between the Context and the Unconditioned Stimulus and Its Subsequent Retrieval in Mice // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2020. – №1. – С. 81-91.Торопова К.А., Трошев Д.В., Ивашкина О.И.Работа посвящена изучению взаимосвязи между стадиями формирования памяти и геномными механизмами активации структур мозга.
All-Optical Brain Thermometry in Freely Moving Animals // ACS Photonics. – 2020.Федотов И.В., Солотенков М.А., Почечуев М.С., Ивашкина О.И., Килин С.Я., Желтиков А.М.В работе описывается новый метод измерения температуры в мозгу свободно перемещающихся мышей. Измерения проводились с помощью имплантируемого термометра на основе двухсекционного оптоволоконного зонда и микрокристалла алмаза с германий-вакансионными центрами.
FGCaMP7, an Improved Version of Fungi-Based Ratiometric Calcium Indicator for In Vivo Visualization of Neuronal Activity // International Journal of Molecular Sciences. – 2020. – №8.Барыкина Н.В., Сотсков В.П., Груздева А.М., Куре Ву Ю, Рубен Португез, Субач О.М., Чефанова Е.С., Плюснин В.В., Ивашкина О.И., Власкина А.В., Корженевский Д.А., Николаева А.Ю., Бойко К.М., Ракитина Т.В., Варижук А.М., Позмогова Г.Е., Субач Ф.В.Статья посвящена разработке нового индикатора, используемого для визуализации нейронной активности.
FRCaMP, A Red Fluorescent Genetically Encoded Calcium Indicator Based on Calmodulin from Schizosaccharomyces Pombe Fungus // International Journal of Molecular Sciences. – 2020. – №1.Субач О.М., Барыкина Н.В., Чефанова Е.С., Власкина А.В., Сотсков В.П., Ивашкина О.И., Субач Ф.В.Статья посвящена разработке нового генетически кодируемого индикатора кальция с более оптимальными свойствами.
Multisite cell‐ and neural‐dynamics‐resolving deep brain imaging in freely moving mice with implanted reconnectable fiber bundles // Journal of Biophotonics. – 2020.Почечуев М.С., Солотенков М.А., Федотов И.В., Ивашкина О.И., Желтиков А.М.В статье демонстрируется возможности использования повторно подключаемого имплантируемого ультратонкого волоконно-оптического микроэндоскопа для получения флюоресцентного изображения отдельных клеток.
Neuronal Encoding of Object‐Type and Object‐Place Memories in Hippocampus and Neocortex of Young and Old Mice // FASEB Journal. – 2020. – №1.Ивашкина О.И., Торопова К.А., Груздева А.М., Плюснин В.В., Федотов И.В., Рогожникова О.С.В статье проверяется гипотеза о кодировании пространственной и объектной информации в разных областях мозга с помощью инновационной методики.
Novel Genetically Encoded Bright Positive Calcium Indicator NCaMP7 Based on the mNeonGreen Fluorescent Protein // International Journal of Molecular Sciences. – 2020. – №5.Субач О.М., Сотсков В.П., Плюснин В.В., Груздева А.М., Барыкина Н.В., Ивашкина О.И., Николаева А.Ю., Корженевский Д.А., Власкина А.В., Лазаренко В.А., Бойко К.М., Ракитина Т.В., Варижук А.М., Позмогова Г.Е., Подгорный О.В., Пяткевич К.Д., Бойден Э.С., Субач Ф.В.Статья посвящена разработке и проверке свойств нового генетически кодируемого флуоресцентного индикатора кальция.
The Effects of Traumatic Experience on the Behavior, c‐Fos Expression and Functional Connections in the Mouse Brain Resting State Networks // FASEB Journal. – 2020. – №34.Торопова К.А., Ивашкина О.И., Иванова А.А., Коновалова Е.А., Иваницкий A.M.Статья посвящена исследованию различий в функционировании мозга здоровых животных и животных, страдающих от ПТСР.
The architecture of neural networks for enhanced autobiographical memory access: a functional MRI study // Procedia computer science. – 2020. – №169.Ушаков В.Л., Карташов С.И., Малахов Д.Г., Жигулина П., Орлов В.В., Новиков К.А., Короткова А., Нуркова В.В.Статья посвящена нейровизуализации и исследованию феномена «расширенного доступа» в автобиогрофической памяти.
Долговременные изменения спонтанного поведения и экспрессии c-fos в мозге мышей в состоянии покоя в модели посттравматического стрессового расстройства // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2020. – №5.Торопова К.А., Ивашкина О.И., Иванова А.А., Коновалова Е.В., Долгов О.Н.Данная публикация приводит доказательства наличия спонтанных проявлений ПТСР у лабораторных животных на поведенческом и нейрональном уровнях.
Формирование и извлечение ассоциативной памяти на комплексный сигнал у мышей: специфическое участие нейронов области CA1 гиппокампа // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2020. – №3.Ивашкина О.И., Торопова К.А., Рощина М.А.Статья посвящена изучению механизмов формирования и извлечения ассоциативной памяти о комплексных сигналах.
Involvement of Adult-born and Preexisting Olfactory Bulb and Dentate Gyrus Neurons in Single-trial Olfactory Memory Acquisition and Retrie // Neuroscience. – 2019. – №422. – С. 75-87.Кедров А.В., Минеева О.А., Ениколопов Г.Н.В статье приводится подтверждение участия зрелых нейронов в формировании ассоциативной обонятельной памяти во время ее восстановления.
Mapping the Neural Substrates of Recent and Remote Visual Imprinting Memory in the Chick Brain // Frontiers in physiology. – 2019.Тиунова А.А., Комиссарова Н.В.В публикации приведены данные о структурах мозга цыплят, которые могут использоваться для системной реорганизации памяти.
Modeling of Post-Traumatic Stress Disorder in Mice: Nonlinear Relationship with the Strength of the Traumatic Event // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2019. – №7. – С. 875-886.Торопова К.А.Статья посвящена изучению механизмов развития ПТСР и условий возникновения индивидуальной изменчивости.
Near-Infrared Genetically Encoded Positive Calcium Indicator Based on GAF-FP Bacterial Phytochrome // International Journal of Molecular Sciences. – 2019. – №14.Субач О.М., Барыкина Н.В., Пяткевич К.Д., Субач Ф.В.Статья посвящена изучению свойств нового перспективного индикатора кальция, предлагаемого для использования в нейровизуализации.
New Tools in Cognitive Neurobiology: Biotin-Digoxigenin Detection of Overlapping Active Neuronal Populations by Two-Color c-fos Compartment Analysis of Temporal Activity by Fluorescent in situ Hybridization (catFISH) and c-Fos Immunohistochemistry // OBM Genetics. – 2019. – №1.Саидов Х., Тиунова А.А., Субач О.М., Субач Ф.В.Разработан новый метод нейровизуализации, позволяющий различать цитоплазматическую и ядерную c-fos РНК.
Radiation Induces Distinct Changes in Defined Subpopulations of Neural Stem and Progenitor Cells in the Adult Hippocampus // Frontiers in neuroscience. – 2019. – №12.Минеева О.А., Безряднов Д.В., Кедров А.В., Лазуткин А.А., Ениколопов Г.Н.Статья посвящена исследованию воздействия радиации на нервные клетки, изучению механизмов и особенностей их деления, созревания и дифференцировки.
Slowly Reducible Genetically Encoded Green Fluorescent Indicator for In Vivo and Ex Vivo Visualization of Hydrogen Peroxide // International Journal of Molecular Sciences. – 2019. – №13.Субач О.М., Куницына Т.А., Минеева О.А., Лазуткин А.А., Безряднов Д.В., Барыкина Н.В., Пяткевич К.Д., Ермакова Ю.Г., Билан Д.С., Белоусов В.В., Ениколопов Г.Н., Субач Ф.В.В статье сообщается о разработке нового индикатора, чувствительного к Н2О2, и о его характеристиках.
Spectral peculiarity and criticality of a human connectome // Physics of Life Reviews. – 2019.Поспелов Н.А., Нечаев С.К., Валба О.В., Аветисов В.А., Горский А.С.В статье приведены результаты спектрального анализа структуры коннектомов мозга человека и ряда иных организмов с целью выявления критичных различий.
The Arc gene: Retroviral heritage in cognitive functions // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. – 2019.Кедров А.В., Дурыманов М.О.В приведенном обзоре обсуждается возможная связь между ролью белка Arc в реализации памяти и его вирусоподобными свойствами.
The Role of Plasminogen Activator System in the Pathogenesis of Epilepsy // Biochemistry (Moscow). – 2019. – №9. – С. 979-991.Шмакова А.А., Рубина К.А., Ткачук В.А., Семина Е.В.В приведенном обзоре обобщаются литературные данные о механизмах развития патологий ЦНС, связанных с системой активаторов плазминогенов.
Traumatic memory engram cells replay in the resting state of a conscious mouse // IBRO Reports. – 2019.Торопова К.А., Ивашкина О.И., Груздева А.М., Иванова А.А., Коновалова Е.А., Ивашкин Д.И., Иваницкий A.M.В статье изучались изменения в нейронных связях, вызванные развитием ПТСР у лабораторных животных.
Urokinase receptor and tissue plasminogen activator as immediate early genes in pentylenetetrazole‐induced seizures in the mouse brain // European Journal of Neuroscience. – 2019.Шмакова А.А., Рубина К.А., Рысенкова К.Д., Груздева А.М., Ивашкина О.И., Ткачук В.А., Семина Е.В.Результаты исследований, приведенные в данной статье, свидетельствуют о важной роли системы активатора плазминогена мозга в развитии судорожной активности при эпилепсии.
Интегративные функции ретросплениальной коры: данные анатомии, коннектомики и клеточной электрофизиологии у крыc // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. – 2019. – №1. – С. 47-54.Минеева О.А., Безряднов Д.В., Чехов С.А., Сварник О.Е.В обзоре освещаются современные данные об интегративных функциях ретросплениальной коры головного мозга, о поведенческой специализации ее нейронов и об особенностях связей между ними.
Однократное обучение условно-рефлекторному замиранию на запах у мышей: новая поведенческая модель для исследования клеточных механизмов формирования и извлечения обонятельной памяти». формирования и извлечения обонятельной памяти // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2019. – №4. – С. 522-526.Кедров А.В.Статья представляет модель исследования нейрональных сетей, которая позволяет точно идентифицировать момент формирования обонятельной памяти.
Роль системы активаторов плазминогена в патогенезе эпилепсии // Биохимия. – 2019. – №9. – С. 1211-1225.Шмакова А.А., Рубина К.А., Ткачук В.А., Семина Е.А.В приведенном обзоре обобщаются литературные данные о механизмах развития патологий ЦНС, связанных с системой активаторов плазминогенов.
Cognitive Tagging of Neurons: CRE-Mediated Genetic Labeling and Characterization of the Cells Involved in Learning and Memory // Acta Naturae. – 2018. – №2. – С. 37-47.Ивашкина О.И., Воробьева Н.С., Груздева А.М., Рощина М.А., Торопова К.А.В статье описывается новый метод визуализации нейронных сетей мозга, предназначенный для маркировки и характеристики клеток, участвующих в процессах обучения и запоминания.
Genetically encoded calcium indicator with NTnC-like design and enhanced fluorescence contrast and kinetics // BMC Biotechnology. – 2018. – №1.Доронин Д.А., Барыкина Н.В., Субач О.М., Сотсков В.П., Плюснин В.В., Ивлева О.А., Исаакова Е.А., Варижук А.М., Позмогова Г.Е., Малышев А.Ю., Смирнов И.В., Пяткевич К.Д., Ениколопов Г.Н., Субач Ф.В.В статье описывается создание нового белкового индикатора Са2+ с усовершенствованными свойствами.
NTnC-like genetically encoded calcium indicator with a positive and enhanced response and fast kinetics // Scientific reports. – 2018. – №8.Барыкина Н.В., Доронин Д.А., Субач О.М., Сотсков В.П., Плюснин В.В., Ивлева О.А., Груздева А.М., Куницына Т.А., Ивашкина О.И., Лазуткин А.А., Малышев А.Ю., Смирнов И.В., Варижук А.М., Позмогова Г.Е., Пяткевич К.Д., Ениколопов Г.Н., Субач Ф.В.В статье описывается успешная модификация используемого индикатора кальция с целью ускорения его кинетики и улучшения свойств.
New Approaches in Cognitive Neurobiology: Methods of Molecular Marking and Ex Vivo Imaging of Cognitively Active Neurons // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2018. – №6.Саидов Х.М.В данном обзоре рассматриваются возможности современных методов нейровизуализации ex vivo, описываются их сущность и принципы работы. Приведены типовые экспериментальные схемы, задействующие эти методы. Представлен краткий обзор возможностей методов для изучения нейронных основ когнитивной деятельности при решении различных поведенческих задач. Обсуждаются возможности развития этих подходов для изучения клеточных основ высших функций мозга
New Approaches to Cognitive Neurobiology: Methods for Two-Photon in Vivo Imaging of Cognitively Active Neurons // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2018. – №5. – С. 741-746.Рощина М.А., Ивашкина О.И.В данном обзоре рассматривается флуоресцентная двухфотонная микроскопия in vivo, ее особенности, преимущества и недостатки.
Prenatal Sensory Stimulation Induces BDNF Gene Expressionin the Brain and Potentiates the Development of Species-Specific Predisposition in Newborn Chicks // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. – 2018. – №2. – С. 229-232.Тиунова А.А., Комиссарова Н.В.В статье описывается взаимосвязь между пренатанальной стимуляцией и формированием видоспецифичного поведения и генетические основы этого явления.
Recovery of Impaired Memory: Expression of c-Fos and Egr-1 Transcription Factors during Restoration of Damaged Engram in the Chick Brain // Biochemistry. – 2018. – №9. – С. 1117-1123.Тиунова А.А., Безряднов Д.В., Комиссарова Н.В.Статья описывает восстановление памяти после фармакологически вызванной амнезии с помощью напоминаний. Показаны генетические основы данного процесса, выполнено его картирование.
Активация экспрессии c-fos в ретросплениальной коре, но не гиппокампе, сопровождает формирование ассоциации между обстановкой и безусловным стимулом и ее последующее извлечение у мышей // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2018. – №6. – С. 756-770.Торопова К.А., Трошев Д.В., Ивашкина О.И.Статья посвящена изучению механизмов разных этапов образования ассоциативной памяти на геномном уровне.
Восстановление нарушенной памяти: экспрессия транскрипционных факторов c-Fos и Egr-1 при реинтеграции поврежденной энграммы в мозге у цыплят // Биохимия. – 2018. – №9. – С. 1399-1407.Тиунова А.А., Безряднов Д.В., Комиссарова Н.В.В данной статье приводятся доказательства существования энграмм – фрагментов дезинтегрированного следа памяти, которые остаются после утраты воспоминания. Описаны структуры и области головного мозга, участвующие в процессе напоминания и хранения энграмм.
Когнитивная индексация нейронов: Cre-управляемое генетическое маркирование и изучение клеток, участвующих в обучении и памяти // Acta Naturae (русскоязычная версия). – 2018. – №2. – С. 40-51.Ивашкина О.И., Воробьева Н.С., Груздева А.М., Рощина М.А., Торопова К.А.В статье описывается и проверяется новый метод Cre-опосредуемого перманентного генетического маркирования нейронных сетей головного мозга, активных в ходе приобретения животным нового опыта.
Моделирование посттравматического стрессового расстройства у мышей: нелинейная зависимость от силы травматического воздействия // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2018. – №3. – С. 378-394.Торопова К.А.В статье исследуется диапазон условий выработки ПТСР.
Пренатальная сенсорная стимуляция индуцирует экспрессию гена нейротрофина в мозге и потенцирует созревание видоспецифического предпочтения у цыплят // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2018. – С. 166-186.Тиунова А.А., Комиссарова Н.В.В статье описывается взаимосвязь между пренатанальной стимуляцией и формированием видоспецифичного поведения и генетические основы этого явления.
Acquisition of a conditioned fear reaction to a light stimulus in mice: comparison with learning in response to a sound stimulus // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2017. – №7. – С. 994-998.Ивашкина О.И., Торопова К.А., Рощина М.А.Данная работа посвящена сравнению динамики формирования и воспроизведения памяти у мышей при приобретении условного рефлекса в ответ на световые и звуковые условные раздражители.
Adaptation to a blood pressure telemetry system revealed by measures of activity, agility and operant learning in mice // Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. – 2017. – №85. – С. 29-37.Попова А.С., Цвиркун Д.В., Долгов О.Н., Джеффри А., Лагерева Е.А., Кусто Марк-Антуан, Гоклен-Кох Гийемет, Виноградова О.Л., Андреев-Андриевский А.А.Данное исследование посвящено изучению влияния имплантируемого телеметрического датчика на поведение и биологические свойства подопытного грызуна.
Comprehensive transcriptome analysis of neocortical layers // Nature Neuroscience. – 2017. – №6. – С. 886-895.Чжисун Хэ, Хан Диндин, Ефимова О.И., Гихарро Патрисия, Цяньхуэй Ю, Олексиак Анна, Цзян Шаша,, Величковский Б.М., Грюневальд СтефанВ статье описывается сравнение транскриптома кортикальных слоев и прилегающего белого вещества в префронтальной коре головного мозга человека и ряда приматов.
DALMATIAN: An Algorithm for Automatic Cell Detection and Counting in 3D // Frontiers in Neuroanatomy. – 2017. – №11.Шуваев С.А., Лазуткин А.А., Кедров А.В., Ениколопов Г.Н., Кулаков А.А.

 

Статья посвящена презентации нового метода автоматической идентификации отдельных нейронов при компьютерном исследовании головного мозга.
Green fluorescent genetically encoded calcium indicator based on calmodulin/M13-peptide from fungi // PLoS ONE. – 2017. – №8.Барыкина Н.В., Субач О.М., Пяткевич К.Д., Юнг Э. Э., Малышев А.Ю., Смирнов И.В., Богородский А.О., Борщевский В.И., Варижук А.М., Позмогова Г.Е., Бойден Э.С., Ениколопов Г.Н., Субач Ф.В.В статье описывается получение новой разновидности кальмодулина с помощью генетически модифицированных грибов.
Long-term contextual memory in mice: persistence and associability with reinforcement // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2017. – №7. – С. 780-786.Воробьева Н.С., Ивашкина О.И., Торопова К.А.В статье описывается изучение феномена предэкспозиции контекста. Исследования проводились на мышах и подтвердили возможность их использования для дальнейших работ.
Quantitative cognitive-test characterization of reconnectable implantable fiber-optic neurointerfaces for optogenetic neurostimulation // Journal of Biophotonics. – 2017.Федотов И.В., Ивашкина О.И., Почечуев М.С., Рощина М.А., Торопова К.А., Федотов А.Б., Желтиков А.М.Статья демонстрирует, что когнитивные тесты на репрезентативных группах свободно ведущих трансгенных мышей позволяют количественно охарактеризовать повторно подключаемые имплантируемые волоконно-оптические нейроинтерфейсы для оптогенетической нейростимуляции, а систематический анализ таких тестов обеспечивает надежную количественную оценку когнитивных эффектов, вызванных волоконно-оптической нейростимуляцией, подтверждая эффективность волоконно-оптических нейроинтерфейсов для долгосрочной оптогенетической стимуляции мозга и не показывая статистически значимых артефактов в поведении трансгенных мышей из-за имплантации интерфейса.
Reconnectable fiberscopes for chronic in vivo deep-brain imaging // Journal of Biophotonics. – 2017.Почечуев М.С., Федотов И.В., Ивашкина О.И., Рощина М.А., Мещанкин Д.В., Сидоров-Бирюков Д.А., Федотов А.Б., Желтиков А.М.В статье описывается создание фиброскопа для нейровизуализации in vivo.
Three-dimensional fiber-optic readout of single-neuron-resolved fluorescence in living brain of transgenic mice // Journal of Biophotonics. – 2017. – №6. – С. 775-779.Федотов И.В., Почечуев М.С., Ивашкина О.И., Федотов А.Б., Желтиков А.М.В статье описан метод трехмерной нейровизуализации на основе  индивидуально адресуемых оптических волокон.
Two-photon imaging of fiber-coupled neurons // Journal of Biophotonics. – 2017. – №10. – С. 1-7.Почечуев М.С., Федотов И.В., Ивашкина О.И., Рощина М.А., Желтиков А.М.В статье описана возможность создания индивидуальной связи между отдельным нейроном и оптоволоконным зондом.
Новые подходы в когнитивной нейробиологии: методы двухфотонной in vivo визуализации когнитивно активных нейронов // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2017. – №2. – С. 141-149.Рощина М.А., Ивашкина О.И.Обзор посвящен возможностям современных методов прижизненной двухфо-тонной визуализации активности нейронов, вовлеченных в эпизоды когнитивной деятельности у животных.
Новые подходы в когнитивной нейробиологии: методы молекулярного маркирования и ex vivo визуализации когнитивно активных нейронов // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2017. – №3. – С. 259-272.Саидов Х.М.Обзор посвящен возможностям современных методов молекулярной ex vivo визуализации нейронов, вовлеченных в эпизоды когнитивной деятельности у экспериментальных животных.
A new design for a green calcium indicator with a smaller size and a reduced number of calcium-binding sites // Scientific reports. – 2016.Барыкина Н.В., Субач О.М., Доронин Д.А., Сотсков В.П., Рощина М.А., Куницына Т.А., Малышев А.Ю., Смирнов И.В., Азиева А.М., Соколов И.С., Пяткевич К.Д., Бурцев М.С., Варижук А.М., Позмогова Г.Е., Субач Ф.В., Ениколопов Г.Н.В статье описываются возможности применения различных генов для создания в нейронах новых сайтов связывания.
Blockade of Histone Deacetylation in the Brain Modulates the Expression of Transcription Factors c-FOS and ZENK and Potentiates the Formation of Long-Term Memory in Neonatal Chicks // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2016. – №3. – С. 256-263.Торопова К.А., Тиунова А.А.Работа посвящена роли ацетилирования гистонов в клетках мозга в формировании памяти у новорожденных цыплят.
Waves of c-Fos and Arc Proteins Expression in Neuronal Populations of the Hippocampus in Response to a Single Episode of New Experience // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. – 2016. – №1.Ивашкина О.И., Торопова К.А., Иванова А.А., Чехов С.А.Статья посвящена изучению экспрессии генов после вызова у подопытных животных реакции страха.
Lentiviral Transduction of Neurons in Adult Brain: Evaluation of Inflammatory Response and Cognitive Effects in Mice // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. – 2016. – №2. – С. 316-319.Куницына Т.А., Ивашкина О.И., Рощина М.А., Торопова К.А.В статье оценивается влияние лентивирусных частиц на состояние микроглиальных клеток у мышей.
Непептидный аналог фрагмента белка-предшественника амилоида sAPP стимулирует слабую память и экспрессию гена c-fos в мозге мышей // Молекулярная медицина. – 2016. – №1. – С. 59-64.Торопова К.А., Ивашкина О.И., Рощина М.А., Воробьев К.В., Коновалова Е.В., Ненайденко В.Г., Бачурин С.О.В статье приведены результаты исследования промнестической активности sAPP-миметик Р2.
Paradoxical Effect of NMDA Receptor Blockade in Chicks on Learning and Memory in Passive Avoidance Model // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. – 2016. – №1. – С. 1-3.Тиунова А.А., Комиссарова Н.В., Безряднов Д.В.В данной статье приведены результаты изучения роли NMDA-рецепторов в процессах запоминания и обучения.
Pro-Cognitive Effects of Non-Peptide Analogues of Soluble Amyloid Peptide Precursor Fragment sAPP // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. – 2016. – №4. – С. 447-450.Тиунова А.А., Комиссарова Н.В., Ненайденко В.Г., Махмутова А.А., Безноско Б.К., Бачурин С.О.В данной статье приведены результаты изучения прокогнитивного эффекта непептидных аналогов растворимого фрагмента предшественника амилоидного пептида.
Reconnectable fiberscopes for long-term, subcellular-resolution in vivo deep-brain imaging// Журнал прикладной спектроскопии. – 2016. – №6-16. – С. 721-722.Почечуев М.С., Федотов И.В., Ивашкина О.И., Рощина М.А., Федотов А.Б., Желтиков А.М.В статье описывается новая разновидность повторно подключаемых фиброскопов для визуализации мозговой активности in vivo.
Выработка условной реакции страха на световой стимул у мышей: сопоставление с реакцией на звуковой стимул. // Журнал высшей нервной деятельности им И.П.Павлова – 2016. – №4. – С. 1-6.Ивашкина О.И., Торопова К.А., Рощина М.А.В данной работе сравнивалась динамика формирования и восстановления зрительной и звуковой памяти.
Долговременная обстановочная память у мышей: продолжительность и способность к ассоциации с подкрепляющим воздействием // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. – 2016. – №3. – С. 352-360.Воробьева Н.С., Ивашкина О.И., Торопова К.А.В данной работе исследовались особенности формирования “эффекта предварительного предъявления обстановки” у лабораторных мышей.
Clustered c-Fos activation in rat hippocampus at the acquisition stage of appetitive instrumental learning // Journal of Behavioral and Brain Sciences. – 2015. – №5. – С. 69-80.Сварник О.Е., Александров Ю.И.В публикации приводятся результаты исследования роли нейронов гиппокампа в процессе обучения.
Experience of a First,“Whisker-Dependent,” Skill Affects the Induction of c-Fos Expression in Somatosensory Cortex Barrel Field Neurons in Rats on Training to a Second Skill // Neuroscience and Behavioral Physiology. – 2015. – №6. – С. 724-727.Сварник О.Е., Александров Ю.И.В статье приводятся результаты исследований, целью которых являлся поиск паттерна активации нейронов, соответствующих первому навыку, при формировании второго.
Involvement of protein kinase Mζ in the maintenance of long-term memory for taste aversion learning in young chicks // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. – 2015.Тиунова А.А., Безряднов Д.В.Статья посвящена изучению влияния ингибитора протеинкиназы Mζ на долговременную память.
Lasting downregulation of the lipid peroxidation enzymes in the prefrontal cortex of mice susceptible to stress-induced anhedonia // Behavioural Brain Research. – 2015. – №276.Клайн Б.Х., Энтони Д.К., Лыско А., Долгов О.Н., Шрётер К.Д., Малин Д., Кубатиев А., Стейнбуш Г.В., Леш К.П., Стрекалова Т.В.В статье приводятся результаты исследования связь между ангедонией при депрессии и перекисным окислением липидов в префронтальной коре.
Нейрофотоника: оптические методы исследования и управления мозгом // Успехи физических наук. – 2015. – №4. – С. 371-392.Доронина-Амитонова Л.В., Федотов И.В., Федотов А.Б., Желтиков А.М.В статье представлен обзор зарождающегося (на момент публикации) метода исследований головного мозга.
Волновая экспрессия белков с-Fos и Arc в нейронных популяциях гиппокампа в ответ на одиночный эпизод нового опыта // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2015. – №160. – С. 689-692.Ивашкина О.И., Торопова К.А., Иванова А.А., Чехов С.А.В статье приведен отчет об исследованиях связи между уровнем белков с-Fos и Arc в нейронах разных отделов гиппокампа и стадией процесса обучения.
Многоцветная флуоресцентная иммуногистохимическая окраска коры головного мозга человека // Патогенез. – 2015. – №4. – С. 47-50.Ефимова О.И., Попов К.В., Петренко Н.В.В статье приведен отчет о разработке нового способа многоцветной флуоресцентной иммуногистохимической окраски посмортальных образцов мозга человека, позволяющего визуализировать на одном срезе до пяти маркеров одновременно.

Видео-лекции и записи выступлений Константина Владимировича

Реконсолидация памяти

Некоторое время назад считалось, что запоминание информации осуществляется в два этапа – через кратковременную память (являющуюся лабильной) и долговременную (изменениям не подверженную). Однако работы лаборатории Д. Льюиса, проведенные в 1970-х годах, показали, что информация, заученная подопытными животными может изменяться под влиянием внешних факторов. Это явление получило название реконсолидация памяти1.

Механизм данного процесса описывается как приспособительная перестройка функционала и морфологии нейрона с целью интеграции его в имеющиеся структуры2. То есть, при запоминании информации в мозгу формируются устойчивые сети, состоящие из взаимосвязанных нейронов. При переходе памяти из кратковременной в долговременную эти структуры встраиваются в исходные, что вызывает изменения нейронов, образующих новые сети, из-за возникновения новых нейрональных контактов.

Константин Владимирович касается данной темы в таких работах, как “Опыт первого, “вибриссного”, навыка влияет на индукцию экспрессии C-FOS в нейронах бочонкового поля соматосенсорной коры крыс при обучении второму, “невибриссному”, навыку” (публикация в соавторстве с Сварник О.Е. и Александровым Ю.И.) и “Молекулярная физиология памяти” (лекция для слушателей Института нормальной физиологии).

Репарация памяти

Процесс фиксации информации – запоминание – реализуется через каскад биохимических реакций, которые могут быть ингибированы с помощью ряда антибиотиков3 (например, циклогексимида) или с помощью электрошока4. Ранее считалось, что такая амнезия необратима5, однако дальнейшие исследования доказали существование противоположного процесса – репарации памяти6 – который происходит при повторном контакте с одной из составляющих забытой ситуации.

Т.о. репарация памяти – восстановление нейронных связей и, как следствие, воспоминаний после “напоминания” о произошедшем.

Footnotes

  1. Григорьян Г.А., Маркевич В.А. Консолидация, реактивация и реконсолидация памяти // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П.Павлова. – 2014. – №2. – С. 123-135.
  2. Ю.И. Александров, А.Г. Горкин, А.А. Созинов,О.Е. Сварник, Е.А. Кузина, В.В. Гаврилов Консолидация и реконсолидация памяти: психофизиологический анализ // Вопросы психологии. – 2015. – №3. – С. 133-144.
  3. Quartermain D., McEwen B.S., Azmitia E.C. Recovery of memory following amnesia in the rat and mouse.J. Comp. Physiol. Psychol. 1972. 79: 360–370
  4. Quartermain D., McEwen B.S., Azmitia E.C. Amnesia produced by electroconvulsive shock or cyclohehimide, conditions for recovery. Science. 1970.169: 683–686.
  5. Davis H.P., Squire L.R. Protein synthesis and memory: a review. Psychol. Bull. 1984. 96: 518–559.
  6. Радюшкин К.А. Восстановление памяти, нарушенной блокаторами синтеза белка и NMDA-рецепторов у цыплят: эффекты “напоминания”:Дис. канд. биол. наук. М.: НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, 1998. 109 с.