При эпилепсии в системе длинных кортикальных связей происходят глубокие структурные и функциональные изменения, затрагивающие макросети головного мозга (Spencer, 2002).

С одной стороны, мозг задействует защитные механизмы для ограничения избыточного возбуждения, а с другой — подвергается дегенерации и патологической перестройке, что способствует генерализации судорожной активности (Engel, 2013).

Хроническая судорожная активность запускает каскад эксайтотоксичности, обусловленный избыточным выбросом глутамата и чрезмерным притоком ионов кальция в клетки (Meldrum, 1994). Этот процесс приводит к повреждению и гибели нервных клеток, а также к выраженной дегенерации длинных кортико-кортикальных и проекционных аксонов (Sutula et al., 2000).

Особенно уязвимыми к метаболическому стрессу оказываются тормозные вставочные нейроны, содержащие парвальбумин, и их отростки, которые в норме выполняют функцию сдерживания сигналов (Maglóczky and Freund, 2005). Утрата этих элементов приводит к десинхронизации тормозных контуров и критическому ослаблению способности коры гасить патологические разряды (Treiman, 2001).

Параллельно с дегенерацией развивается процесс, известный как аксональный спраутинг, или реактивное прорастание волокон (Nadler, 2003). В ответ на потерю части синапсов выжившие длинные аксоны начинают разветвляться и формировать новые контакты с окружающими клетками (Tauck and Nadler, 1985).

Однако эти связи носят аберрантный, то есть пространственно неправильный характер (Represa et al., 1989). Вместо восстановления нормальной архитектоники они создают новые рекуррентные цепи возбуждения, которые связывают удаленные участки коры и способствуют быстрой синхронизации нейронных популяций, что облегчает проведение судорожного разряда по макросетям (Buckmaster, 2014).

Попытки мозга уменьшить распространение активности по длинным путям также имеют место и реализуются через механизмы функциональной пластичности (Turrigiano, 2012). К ним относятся гомеостатическое изменение плотности глутаматных рецепторов на постсинаптических мембранах и модуляция ионных токов, направленная на снижение эффективности синаптической передачи (Houweling et al., 2005).

Тем не менее в условиях развившегося заболевания эти защитные барьеры зачастую преодолеваются из-за масштабного повреждения нейрональных сетей, нарушения работы гематоэнцефалического барьера и прогрессирующей перестройки проводящих путей (Marchi et al., 2012).

Литература

Spencer 2002 Journal of Neurosurgery

Engel 2013 Biomarkers in Medicine

Meldrum 1994 Journal of Nutrition

Sutula et al. 2000 Progress in Brain Research

Maglóczky and Freund 2005 Neurochemistry International

Treiman 2001 Epilepsia

Nadler 2003 Epilepsy Currents

Tauck and Nadler 1985 Journal of Neuroscience

Represa et al. 1989 Neuroscience Letters

Buckmaster 2014 Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine

Turrigiano 2012 Cold Spring Harbor Perspectives in Biology

Houweling et al. 2005 Journal of Neurophysiology

Marchi et al. 2012 Cardiovascular Psychiatry and Neurology

#epilepsy #эпилепсия