Традиционно основными структурами мозга, участвующими в запоминании информации, считаются отделы, которые осуществляют вторичную обработку сенсорной информации. Однако в последнее время появились данные о роли сенсорной пластичности в реализации процессов запоминания. В настоящей работе методом марганецусиленной МРТ исследовано влияние ольфакторного ассоциативного обучения на функциональную активность нейронов обонятельного эпителия в ответ на индифферентный стимул, в качестве которого выступало апельсиновое масло. Обнаружено, что такая периферическая структура обонятельной системы взрослых мышей, как обонятельный эпителий (ОЭ), демонстрирует зависимую от опыта пластичность. В нашем эксперименте условное кондиционирование привело к изменению паттернов накопления Mn2+, агониста кальциевых каналов, в клетках ОЭ в ответ на запах апельсинового масла в сравнении с контрольной группой и животными, которым был предложен запах без подкрепления. Для интерпретации полученных результатов сопоставлялось распределение контраста по зонам обонятельной луковицы в ответ на условный запах у обученных животных и у контрольных животных, которым предоставляли апельсиновое масло в трех концентрациях: исходной (использовалась при кондиционировании), в 4 раза большей и в 4 раза меньшей. Поскольку в группе обученных животных и контрольных, которым предъявляли стимул в 4 раза большей концентрации, полученные паттерны активации ОЭ совпали, можно заключить, что ассоциативное кондиционирование увеличило чувствительность нейронов ОЭ к условному стимулу, что согласуется с проведенными на тех же животных поведенческими тестированиями. Наблюдаемое усиление ответа ОЭ на запах апельсинового масла может, с одной стороны, быть результатом нейрогенеза, т. е. образования новых обонятельных нейронов, реагирующих на данный стимул, а с другой – следствием увеличения интенсивности ответа каждой отдельной клетки. Основываясь на данных по накоплению МРТконтраста в обонятельных нейронах, можно говорить о более вероятном увеличении чувствительности ОЭ за счет сенсорной пластичности, а не за счет нейрогенеза. Таким образом, сенсорная пластичность ОЭ играет значимую роль в формировании нейронального ответа на предоставление изначально индифферентного запаха и является частью приспособительных реакций животного к изменяющимся условиям среды.
Traditionally, studies of the neurobiology of learning and memory focus on the circuitry that interfaces between sensory inputs and behavioral outputs, such as the amygdala and cerebellum. However, evidence is accumulating that some forms of learning can in fact drive stimulusspecifc changes very early in sensory systems, including not only primary sensory cortices but also precortical structures and even the peripheral sensory organs themselves. In this study, we investigated the effect of olfactory associative training on the functional activity of olfactory epithelium neurons in response to an indifferent stimulus (orange oil). It was found that such a peripheral structure of the olfactory system of adult mice as the olfactory epithelium (OE) demonstrates experiencedependent plasticity. In our experiment, associative learning led to changes in the patterns of OE cell activation in response to orange oil in comparison with the control group and animals that were given odor without reinforcement. To interpret the results obtained, we compared the distribution of MRI contrast across the zones of OE in response to a conditioned odor in trained animals and in control animals that were given orange oil at three concentrations: original (used for conditioning), 4fold higher and 4fold lower. Since the OE activation patterns obtained coincided in the group of trained animals and controls, which were stimulated with orange oil at the 4fold higher concentration, it can be concluded that associative conditioning increased the sensitivity of the OE to the conditioned stimulus. The observed increase in OE response to orange oil may be the result of neurogenesis, i. e. the maturation of new olfactory neurons responsive to this stimulus, or the consequence of an increase in individual sensitivity of each OE neuron. Based on data of MRI contrast accumulation in mouse OE, the sensory plasticity way in learninginduced increase in sensitivity of OE to conditioned stimulus is more possible. Thus, the sensory plasticity of the OE plays a signifcant role in the formation of the neuronal response to the provision of an initially indifferent odor and is part of the adaptive responses to the environmental changing.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.