Человеческий мозг чрезвычайно сложен с почти 100 миллиардами нейронов и триллионами синаптических связей. Есть почти равное количество ненейрональных клеток, которые взаимодействуют с нейронами и регулируют их функции в головном мозге. Нейроны организованы в схемы, которые регулируют конкретное поведение. Несмотря на достижения в нашем понимании функций мозга и нейронных цепей, мало что известно о идентичности компонентов схемы, которые контролируют конкретное поведение. Знание идентичности различных компонентов схемы значительно облегчит наше понимание как клеточной, так и молекулярной основы поведения и помощь в разработке новых терапевтических стратегий для нейропсихиатрических расстройств.
Морская улитка Aplysia californica была рабочей лошадкой для определения нейронных цепей, лежащих в основеспецифического поведения 1-14. Нервная система Аплизии содержит около 20000 нейронов, которые организованы в 9 различных ганглиев. Нейроны Аплизии являются большими и могут быть легко идентифицированы на основе их размера, электрических свойств и положения в ганглиев. Аплизия имеет богатый репертуар поведения, которые могут быть изучены. Одним из хорошо изученных поведения является жаберный рефлекс вывода (GWR). Центральные компоненты этого рефлекса расположены в брюшной ганглии. Были составлены карты компонентов схемы GWR и определены вклады различных компонентов. Важно отметить, что GWR схемы проходит ассоциативное и неассоциативноеобучение 5,6,15-19. Десятилетия исследования этого рефлекса также определили несколько сигнальных путей, которые играют ключевую роль в обучении ипамяти 20-24.
Несколько различных препаратов Аплизии были использованы для изучения клеточной и молекулярной основы хранения памяти. К ним относятсянетронутые животные 2,3, полутронутыеподготовки 1,7,13,14,16 и восстановление основных компонентов нейроннойсхемы 25-29. Здесь описана уменьшенная подготовка к изучению аплизийных ганглиев для электрофизиологического и молекулярного анализа выявленных нейронных цепей. Были изучены следующие четыре идентифицированных нейрона. R15, разрыв нейрона, L7 и L11, два различных моторных нейронов и R2, холинергический нейрон были изучены. R2 является крупнейшим нейроном, описанным в нервной системе беспозвоночных. Короче говоря, эта методология включает в себя протеазное лечение ганглиев, электрофизиологические измерения до и после фармакологического лечения, а также изоляцию отдельных нейронов для количественного анализа экспрессии генов. Эта методология позволяет нам сочетать молекулярный анализ с одновременной записью с нескольких нейронов. Эта методология была успешно использована для изучения реакций R15 и L7 нейронов на ацетилхолин (Ach) с помощью парных внутриклеточных записей. После электрофизиологических измерений R15 и L7 и других выявленных нейронов, таких как L11 и R2 были выделены для количественной полимеразной цепной реакции (qPCR) анализ экспрессии CREB1, транскрипционный фактор, важный для хранения памяти.