В нервной системе выделена особая группа клеток - модулирующих нейронов, которые сами не вызывают реакции, но регулируют активность других нейронов. Они образуют контакты с другими нейронами типа «синапе на синапсе». Модулирующие нейроны причастны к регуляции болевой чувствительности. Синаптическая передача болевых сигналов в головной мозг, опосредуемая веществом Р, находится под контролем ней-ропептидов, подавляющих болевые сигналы. В задних рогах спинного мозга вставочные модулирующие нейроны, выделяющие нейропептид энкефалин, образуют синапсы на аксонных окончаниях болевых нейронов. Энкефалин тормозит выход вещества Р, что уменьшает возбуждение пост-синаптического нейрона, посылающего в головной мозг сигналы о боли.
Модулирующие нейроны участвуют в процессе научения, изменяя проводимость синапса на пресинаптическом уровне. Эффект пресинап-тической пластичности, создаваемый модулирующими нейронами, может быть начальным звеном в цепи событий, приводящих к пластической модификации поведения, связанной с выработкой условных рефлексов. Безусловное подкрепление как очень сильный раздражитель нейрона также возбуждает модулирующие нейроны и тем самым инициирует процесс пресинаптических изменений. За последним этапом следует этап клеточных и молекулярных преобразований постсинаптического нейрона, характеризующий ассоциативное обучение.
Однако пресинаптическое облегчение, создаваемое модулирующими нейронами, может возникать и вне ситуации ассоциативного обучения только за счет активации модулирующих нейронов сильными сенсорными раздражителями.
Другое название этого явления - сенситизация или неассоциативное обучение. Оно отличается от ассоциативного обучения, основанного на «пре- и постсинаптическом совпадении».
Описано два механизма длительного пресинаптического облегчения под влиянием двух типов ионных каналов: кальциевых и калиевых.
Участие кальциевых каналов в механизме повышения проводимости через синапс выглядит следующим образом. Во время потенциала действия ионы кальция и натрия входят в клетку, а ионы калия выходят из нее. Когда нейрон находится в активном состоянии, в нем увеличивается уровень содержания ионов кальция. Кальций, вошедший в клетку, действует на нее после того, как связывается с белком - кальмодулином. Этот комплекс так же, как и серотонин, активирует аденилатциклазу. За счет двойного воздействия на нее резко увеличивается образование АТФ и CAMP (активаторы протеинкиназы). Протеинкиназа фосфорилирует ре-цепторные белки кальциевых каналов. Это переводит кальциевые каналы в активное состояние - в клетку входит больше кальция, что увеличивает выделение из нее медиатора. Одновременно протеинкиназа фосфорилирует белки калиевых каналов. Это ведет к уменьшению проводимости для ионов калия, т.е. уменьшению калиевого тока, что ограничивает калиевую гиперполяризацию.
Таким образом, потенциал действия продлевается, а это, в свою очередь, увеличивает продолжительность активного состояния кальциевых каналов.
Особую функцию в модуляции возбудимости нервной системы выполняют пейсмекерные нейроны. Будучи активированными, они своими длительными разрядами могут повышать проводимость сигнала через синапс. Специальный тип пейсмекерных нейронов, генерирующих разряды на частоте гамма-колебаний, отражает колебания кальциевого тока на дендритах клеток таламуса, синхронизирует активность больших массивов нейронов, объединенных общими резонансными свойствами.