Tiedot

Liittyykö pitkän aikavälin tehostamisprosessi (LTP) lopullisesti aivojen plastisuuteen?

Liittyykö pitkän aikavälin tehostamisprosessi (LTP) lopullisesti aivojen plastisuuteen?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Koska pitkän aikavälin tehostamisprosessi (LTP) on yksi synaptista tehokkuutta lisäävistä prosesseista:

Onko järkevää päätellä, että LTP -prosessi on riittävä ja välttämätön aivojen piirien plastisuuden hallitsemiseksi?

Voimmeko olettaa, että myös biokemialliset tekijät, jotka moduloivat LTP: tä, liittyvät luontaisesti aivojen plastisuuteen?


Vaikka LTP saattaa olla tarpeen aivojen plastisuuden kannalta, epäilen, että se on myös riittävä. Homeopaattisesta plastisuudesta (katsaus, katso Turrigiano & Nelson, 2004) ja synaptisesta skaalauksesta (toinen katsaus, katso Turrigiano, 2008) on melko paljon kirjallisuutta, jotka näyttävät olevan tarpeen LTP: n toiminnan jatkamiseksi pitkällä aikavälillä.

Viitteet
Turrigiano GG, Nelson SB (2004) Homeostaattinen plastisuus kehittyvässä hermostossa. Nature Reviews Neuroscience 5, 97-107. Koko teksti

Turrigiano GG (2008) Itsesäätyvä neuroni: herättävien synapsien synaptinen skaalaus. Solu 135, 422-435. Koko teksti


Pitkäaikainen tehostuminen ja pitkäaikainen masennus

Aivojen synaptiset yhteydet voivat muuttaa niiden voimaa vastauksena kuvioituun toimintaan. Tämä synapsien kyky määritellään synaptiseksi plastisuudeksi. Pitkäaikaisten synaptisen plastisuuden, pitkän aikavälin tehostumisen (LTP) ja pitkäaikaisen masennuksen (LTD) muotojen uskotaan välittävän ärsykkeitä tai ärsykkeiden ominaisuuksia koskevan tiedon tallentamisen hermopiirissä. Synaptisesta plastisuudesta tuli 1970 -luvun alussa löydettyään neurotieteen keskeinen aihe, ja monet tutkimukset keskittyivät sen mekanismien ymmärtämiseen ja sen toiminnallisiin vaikutuksiin.

Avainsanat

Aiheet

Pitkäaikainen tehostuminen ja pitkäaikainen masennus glutamatergisissä synapsissa

Synapsien kyky muuttaa voimaa stimulaation vaikutuksesta on ollut tiedossa 1970 -luvulta lähtien, jolloin osoitettiin, että aistielimen toistuva stimulaatio muuttaa synaptisen yhteyden tehokkuutta selkärangattoman hermostossa (Castellucci, Pinsker, Kupfermann, & amp; Kandel, 1970 Kupfermann, Castellucci, Pinsker, & amp; Kandel, 1970). Tämä pitkän aikavälin plastisuuden muoto tunnetaan pitkäkestoisena synaptisena helpottamisena (Brunelli, Castellucci ja & amp; Kandel, 1976 Castellucci & amp; Kandel, 1976). Sen signalointimekanismeja on kehitetty laajasti (Armitage & amp Siegelbaum, 1998 Bailey & amp Chen, 1983, 1988a, 1988b Cai, Pearce, Chen, & amp; Glanzman, 2011 Esdin, Pearce, & amp; Glanzman, 2010 Ezzeddine & amp; Glanzman, 2003 Fulton, Condro, Pearce, & amp; Glanzman, 2008) ja sen toiminnallinen merkitys ymmärretään hyvin (Carew & amp; Kandel, 1973 Pinsker, Hening, Carew, & amp; Kandel, 1973). Synaptiset helpotukset edistävät kiduksen, merietanan hengityselinten, rentoutumista, vastauksena sifonin stimulaatioon, aistielimeen ja kanavaan happipitoisen veden virtaamiseksi kiduksen läpi, kun eläin oppii ärsykkeen, joka ei ole uhka (Kupfermann, Carew, & amp; Kandel, 1974 Pinsker, Kupfermann, Castellucci, & amp; Kandel, 1970 Walters, Carew, & amp; Kandel, 1979). Merilevässä tehdyt tutkimukset liittyivät suoraan mekanismeihin synaptisen tehokkuuden muutoksiin oppimiseen (Kandel ym., 1983 Walters, Byrne, et ai., 1983a, 1983b Walters, Carew, et al., 1981) ja loivat perustan tutkimukselle synaptisen plastisuuden läsnäolo ja rooli nisäkkään aivoissa.

Nisäkkään aivoissa todisteita synaptisen voiman pitkäaikaisista muutoksista tulee saataville 1970-luvun alussa (Bliss & amp; Lomo, 1973). Ensimmäisessä raportissa aktiivisuudesta riippuvaisesta pitkäaikaisesta plastisuudesta osoitettiin, että rei'itetyn reitin korkeataajuinen stimulaatio tuotti pitkäaikaisen lisäyksen kenttäpotentiaalivasteeseen ja populaation piikkien lukumäärään hippokampuksen hammaskivessä. Tämä pitkäaikaisen plastisuuden muoto tuli tunnetuksi pitkäaikaisena tehostamisena (LTP) (Bliss & amp. Lomo, 1973). Aktiivisuudesta riippuvat muutokset synaptisissa vasteissa muistuttivat oppimisen aiheuttamista muutoksista synaptisessa tehossa merilevässä (Carew, Castellucci, & amp; Kandel, 1971). Lisäksi korkeataajuinen aktiivisuus, vaikkakin purskeina teeta -värähtelyalueella, oli yhdistetty oppimiseen ja muistiin (Berry & amp. Thompson, 1978 Winson, 1978). Nämä tekijät vaikuttivat aluksi jännitykseen tutkia herätettyjen vasteiden pitkäaikaisia ​​muutoksia synaptisina mekanismeina muistien tallentamiseen nisäkkäiden hermopiireihin (Bliss & amp Collingridge, 1993). Ensimmäisten raporttien jälkeen on panostettu paljon sen määrittämiseen, kuinka pitkäaikainen plastisuus syntyy, mitkä mekanismit ovat plastisuuden induktion ja ilmaisun taustalla ja miten plastisuus voi edistää hermoverkoston toimintaa.

Suuri osa pitkäaikaisen plastisuuden mekaanisista näkökohdista tehdystä työstä keskittyi hippokampuksen glutamatergisiin synapsiin (Bashir, Alford, Davies, Randall, & amp; Collinridge, 1991 Castillo, Weisskopf, & amp; Nicoll, 1994 Collingridge, Blake, Brown, Bashir ja amp Ryan, 1991 Manzoni, Weisskopf, & amp; Nicoll, 1994 Nicoll, Castillo, & amp; Weisskopf, 1994 Thiels, Xie, Yeckel ja & amp; Berger, 1996 Weisskopf, Castillo, Zalutsky, & amp; Nicoll, 1994 Weisskopf & amp; Nicoll, 1995 Xie, Barrionuevo, & amp; Berger, 1996 Xie, Berger ja Barrionuevo, 1992). Kuitenkin kävi selväksi, että nämä pitkän aikavälin plastisuuden muodot eivät ole ainutlaatuisia glutamatergisille synapsille (Kano, 1995 Korn, Oda, & amp. Faber, 1992) eivätkä ainoastaan ​​indusoitavissa hippokampuksessa (D'Angelo, Rossi, Armano ja amp; Taglietti) , 1999 Ennis, Lister, Aroniadou-Anderjaska, Hayar, & amp; Borrelli, 1998 Kirkwood, Rioult, & amp; Bear, 1996 Morris, Knevett, Lerner, & amp; Bindman 1999 Winder, Egli, Schramm ja Matthews, 2002). Nyt on olemassa laajaa näyttöä siitä, että glutamatergiset (Kirkwood et ai., 1996) ja GABAergic-synapsit neokorteksissa (Holmgren & amp; Zilberter, 2001 Maffei, Nataraj, Nelson & amp; Turrigiano, 2006), pikkuaivot (D ') voivat aiheuttaa pitkäaikaista plastisuutta. Angelo et ai., 1999 Hansel & amp; Linden, 2000) ja subkortikaaliset piirit (Nugent, Penick, & amp; Kauer, 2007 Winder et ai., 2002). Aktiivisuusvaatimukset ja solumekanismit voivat vaihdella tietyn yhteyden ja kehitysvaiheen mukaan (Feldman, Nicoll, Malenka, & amp Isaac, 1998 Lefort, Grey, & amp; Turrigiano, 2013 Wang, Fontanini, & amp; Maffei, 2012). Pitkäaikaisen plastisuuden laajalle levinnyt kyky ja mekanismien moninaisuus osoittavat, että kyky muuttaa synaptista tehokkuutta aktiivisuudesta riippuvaisella tavalla on synapsien perusominaisuus koko aivoissa. Seuraavissa osissa tarkastellaan nykyistä tietoa plastisuuden induktion aktiivisuusvaatimuksesta ja siihen liittyvien solumekanismien monimuotoisuudesta. Raportoidaan viimeaikaiset todisteet plastisuuden kehityssääntelystä ja siitä, miten muovimuutokset voidaan sisällyttää paikallispiireihin. Keskustellaan myös nykyisistä teorioista pitkän aikavälin synaptisen plastisuuden toiminnallisesta roolista.

Pitkän aikavälin plastisuuden induktio: hinta suhteessa ajoitukseen

Pian ensimmäisen LTP -tutkimuksen julkaisemisen jälkeen uusi raportti osoitti, että aferenssikuitujen stimulointi CA1 -pyramidaalisille neuroneille hippokampuksen aiheuttamassa LTP: ssä on ärsykkeitä, jotka toimitettiin korkealla taajuudella (100 ärsykettä 100 Hz: llä), kun taas sama määrä matalalla taajuudella (1 Hz) annetut ärsykkeet aiheuttivat herätetyn vasteen (LTD) pitkäaikaisen masennuksen (Dunwiddie & amp Lynch, 1978). Tämä tutkimus osoitti, että nisäkkään hippokampuksen synapsit voivat muuttaa niiden tehoa kaksisuuntaisesti vasteena stimulaatiolle ja että plastisuuden merkki riippuu stimulaation taajuudesta. Nämä tulokset on tiivistetty ja laajennettu myöhemmällä tutkimuksella, jossa tutkittiin perusteellisesti synaptisen tehon muutosten taajuusriippuvuutta ja osoitettiin, että kun kynnystaajuuden alle stimuloidaan, glutamatergiset synapsit CA1: ssä suoritetaan LTD. Jos induktioon käytetty toistuvan stimulaation taajuus oli korkeampi kuin kynnystaajuus, sen sijaan indusoitiin LTP (Rick & amp; Milgram, 1996).

LTD: n tutkimus jatkui matalataajuisen stimulaation käyttämisessä. Toistuva stimulaatio 1 Hz: llä on ollut varsin tehokas indusoimaan LTD: tä useimmilla reiteillä, joilla se on testattu (Doyere, Errington, Laroche, & amp; Bliss, 1996 Hess & amp; Donoghue, 1996 Kirkwood & amp; Bear, 1994a, 1994b Trommer, Liu, & amp; Pasternak, 1996). Eri tavoin LTP -induktion riippuvuutta stimulaation taajuudesta tutkittiin edelleen. Samanaikaisesti tutkimusten kanssa, joissa käytettiin suurtaajuisia ärsykkeitä (2–3 junaa 1s -ärsykkeitä 100 Hz: llä, joka tunnetaan myös nimellä tetaninen stimulaatio), LTP: n nopeusriippuvuuden analyysi eteni fysiologisesti merkityksellisten stimulaatiomallien määrittämiseksi, jotka tehostivat tehokkaasti synapsia. Koska theta -taajuusalueen toiminta liittyi oppimiseen (Gray & amp Ball, 1970) ja muistiin (Landfield, McGaugh, & amp; Tusa, 1972), ja LTP: n uskottiin olevan synaptinen korrelaatio muistille (Levy & amp; Steward, 1979), tutkijat keksivät induktio -paradigman, joka jäljitteli teetaajuuden aktiivisuutta, jota voitaisiin käyttää joko in vivo nukutetuissa eläimissä tai akuutin viipaleiden valmistuksessa tutkimaan tämän aktiivisuusverkon aktiivisuuden ja synaptisen voimakkuuden vaikutusta. Hippokampuksen CA1 -alueella korkeataajuiset ärsykkeet (100 Hz), jotka on järjestetty toistuvasti teta -taajuusalueella (4–7 Hz: n Theta -purskeen stimulaatio, TBS), indusoivat tehokkaasti LTP: tä (Larson, Wong ja amp Lynch, 1986). Tetaninen stimulaatio oli tehokas induktion paradigma hippokampuksessa (Bliss & amp; Lomo, 1973), mutta ei uuskorteksissa (Kirkwood & amp. Bear, 1994a, 1994b). Eri tavoin TBS -stimulaatio indusoi tehokkaasti LTP: tä monilla aivojen alueilla, mukaan lukien hippokampus (Larson & amp; Lynch, 1988), visuaalinen aivokuori (Kirkwood & amp; Bear, 1994a, 1994b), hajuaivokuori (Jung, Larson & amp; Lynch, 1990) ja sammalisen kuidun syöttämisessä pikkuaivojen raesoluihin (D'Angelo et ai., 1999). Nopeudesta riippuvaisten induktion paradigmien vaihtelua kehitettiin vuosien varrella LTP-induktion parametritilan tutkimiseksi. Koska neuronit ovat spontaanisti aktiivisia ja niillä on värähteleviä siirtymiä kalvopotentiaalissa (von Krosigk, Bal, & amp; McCormick, 1993), kokeita suunniteltiin sen arvioimiseksi, tuottaako kuvioitu stimulaatio depolarisaatiovaiheessa tai hermosolun värähtelyn hyperpolarisoivassa vaiheessa erilaisia ​​muotoja. plastisuus. Itse asiassa, ärsykkeet, jotka toimitettiin depolarisaatiovaiheeseen värähtelyllä, indusoivat LTP: tä, erilainen kuvioitu aktiivisuus värähtelyn läpi, indusoivat LTD: n (Huerta & amp. Lisman, 1995). Tämä havainto osoitti, että plastisuus voidaan indusoida aktiivisuudella fysiologisella alueella. Tarve depolarisaatioon onnistuneen LTP-induktion vuoksi osoitti, että sekä aferenssitulon että postsynaptisen neuronin oli oltava aktiivisia potentiaalin tapahtuessa (Jaffe & amp. Johnston, 1990), kun taas LTD indusoitiin, jos pre- ja postsynaptisten komponenttien aktiivisuus oli korreloimaton (Debanne, Gähwiler, & amp; Thompson, 1994 Jaffe & amp; Johnston, 1990). Tässä keskeisessä tutkimuksessa saadut tulokset sopivat hyvin Donald Hebbin oppimisteoriaan (Hebb, 1949). Siten LTP tunnettiin myös hebbilaisena plastisuutena (Jaffe & amp Johnston, 1990). Viimeaikaiset tutkimukset kyseenalaistivat näkemyksen, jonka mukaan suurtaajuista stimulaatiota tarvitaan LTP: n induktioon, kun taas matalataajuista stimulaatiota tarvitaan LTD: lle. On raportoitu, että matalien taajuuksien stimulaatio useissa piireissä voi aiheuttaa LTP -muodon, joka kehittyy hitaammin kuin korkeataajuinen LTP, mutta käyttää samanlaisia ​​solumekanismeja (Habib & amp; Dringenberg, 2010a, 2010b). Olosuhteita, jotka suosisivat LTP: tä LTD: n induktioon matalilla taajuuksilla, ei ole täysin tutkittu, mutta on näyttöä siitä, että kehitysvaihe, jossa plastisuus syntyy, voi vaikuttaa matalataajuisen stimulaation tuloksiin (Lante, Cavalier, Cohen-Solal, Guiramand, & amp; Vignes, 2006).

Muovisuuden merkin riippuvuus värähtelyvaiheesta viittasi siihen, että pre- ja postsynaptisen toiminnan ajoituksella oli tärkeä rooli synaptisen tehokkuuden säätelyssä (Debanne, Shulz, & amp; Fregnac, 1995 Fregnac et ai., 1994). Tätä ajatusta testattiin kokeissa, joissa ensimmäistä kertaa rekisteröitiin yksi yhteys kahden tunnistetun neokortikaalisen pyramidaalisen neuronin välille, jotta kokeilija voisi suoraan ohjata presynaptisen neuronin ja sen postsynaptisen kohteen aktiivisuutta (Debanne et al., 1996) Markram, Lübke, Frotscher ja Sakmann, 1997). Jos presynaptisen neuronin toimintapotentiaali edeltää kiihottavaa postsynaptista potentiaalia (EPSP), kahden neuronin välisen monosynaptisen yhteyden tehokkuus lisääntyi. Kun EPSP/piikkijärjestys käännettiin, yhteyden vahvuus laski (Markram et ai., 1997). Nämä tulokset korostivat ajoituksen merkitystä plastisuuden indusoimiseksi, mikä on askel pitkäaikaisen synaptisen muokkauksen muodolle, joka tunnetaan nyt nimellä piikkien ajoituksesta riippuvainen plastisuus (STDP). STDP voidaan indusoida tehokkaasti glutamatergisissä synapsissa useilla aivojen alueilla, ja sitä luonnehditaan usein ajasta riippuvaiseksi LTD: ksi (t-LTD), jos postsynaptinen EPSP vähenee pariliitoksen muodostumisen jälkeen, tyypillisesti silloin, kun postsynaptinen EPSP edeltää presynaptista toimintapotentiaalia (Bi & amp Poo, 1998). Ajasta riippuvainen LTP (t-LTP) viittaa postsynaptisten vasteiden LTP: hen ja tyypillisesti indusoituu, kun presynaptiset piikit edeltävät postsynaptista EPSP: tä tai piikkiä (Bi & amp Poo, 1998 Magee & amp; Johnston, 1997 Markram et ai., 1997 Sjostrom, Turrigiano, & amp; Nelson, 2001). Lisätutkimukset osoittivat, että STDP -sääntöön voi vaikuttaa aktivoidun presynaptisen tulon sijainti pitkin postsynaptisen pyramidaalisen neuronin dendriittisatamaa (Froemke, Poo, & amp; Dan, 2005 Letzkus, Kampa, & amp; Stuart, 2006 Sjostrom & amp; Hausser, 2006) .

STDP voi myös näyttää muunnelmia ennen jälkeistä ajoitussääntöä, jos pariliitoksen muodostamisen jälkeistä taajuutta tai pre- ja postsynaptisten piikkien määrää muutetaan (Buchanan & amp Mellor, 2010). Esimerkiksi hippokampuksessa yksittäisten pre- ja postsynaptisten piikkien yhdistäminen STDP: hen 10 Hz: llä tai yli indusoi t-LTP: n pre- ja postsynaptisesta järjestyksestä riippumatta (Buchanan & amp Mellor, 2010), kun taas t-LTD indusoidaan vain, jos pariliitos on muodostettu alle 10 Hz (Wittenberg & amp; Wang, 2006). Somatosensorisen ja visuaalisen aivokuoren ensisijaisessa thalamo-vastaanottajakerroksessa (kerros 4) t-LTD indusoidaan pre- ja postsynaptisen aktiivisuuden järjestyksestä riippumatta joko yhdellä piikkiparilla tai pre- ja postsynaptisten piikkien purskeiden parilla (Egger, Feldmeyer) , & amp. Sakmann, 1999 Wang et ai., 2012).

Suuri osa muovisuuden indusoinnin parametritilaa koskevasta työstä saatiin akuuteissa viipalevalmisteissa, jotka mahdollistavat tarkan pääsyn stimulaatio- ja tallennuspaikkoihin sekä korkean resoluution synaptisiin vasteisiin. Todisteita t-LTD: stä in vivo on saatu tynnyrikuoresta, kokeissa, joissa se indusoitiin, kun spontaanit toimintapotentiaalit tynnyrin kuoren kiihottavissa neuroneissa yhdistettiin viiksen taipumiseen, joka jäljittelee jälkikäsittelyä ennen pariliitosta (Jacob, Brasier, Erchova, Feldman, & amp; Shulz, 2007). T-LTP: n osalta uusi tutkimus osoitti, että tällainen plastisuus voidaan aiheuttaa nukutetuissa jyrsijöissä (Fung, Law, & amp; Leung, 2016).

Laaja valikoima solumekanismeja LTP: lle ja LTD: lle

LTP- ja LTD -induktion aktiivisuusvaatimusten analyysin rinnalla on tehty paljon työtä näiden plastisuuden muotojen harjoittamien solu-/molekyylimekanismien tunnistamiseksi (kuva 1, LTPe ja LTDe). Keskityttiin aluksi hippokampuksen glutamatergisiin synapsiin, ja osoitettiin, että LTP: n induktio edellyttää erityisen glutamatergisen reseptorin, NMDA -reseptorin (Harris, Ganong ja & amp; Cotman, 1984), aktivoimista, joka on herkkä samanaikaiselle glutamaatin sitoutumiselle ja kalvon depolarisaatiolle (Mayer, Westbrook, & amp; Guthrie, 1984 Nowak, Bregestovski, Ascher, Herbet ja Prochiantz, 1984). Tämä kaksoisherkkyys tekee NMDA-reseptorista sattumanilmaisimen, joka pystyy aistimaan pre- ja postsynaptisten neuronien aktiivisuuden. Vaatimus sattumanvaraisesta pre- ja postsynaptisesta toiminnasta sopii hyvin myös Donald Hebbin muistinmuodostuksen postulaattiin (Tsien, 2000). Siksi NMDA -reseptorien signalointi tuli tutkimusten kohteeksi, joiden tarkoituksena oli määrittää hebbilaisen plastisuuden mekanismit (Shimizu, Tang, Rampon ja amp Tsien, 2000).

Kuva 1. Yhteenveto synaptisen plastisuuden GABAergic (vasen) ja glutamaterginen (oikea) muotojen LTP: lle ja LTD: lle. Erilaisia ​​signalointimekanismeja presynaptisesti ja postsynaptisesti ilmennetylle LTP: lle ja LTD: lle inhiboiville (LTPi ja LTDi) ja kiihottaville (LTPe ja LTDe) esitetään kaavamaisesti nykyisen kirjallisuuden tietojen perusteella.

NMDA -reseptorien aktivointi mahdollistaa kalsiumin sisäänvirtauksen niitä ilmentävään neuroniin (Bading, Ginty, & amp; Greenberg, 1993 Malenka, Kauer, Zucker, & amp; Nicoll, 1988), ja kalsium toimii toisena viestinvälittäjänä, joka aktivoi useita molekyylejä (Poncer, Esteban , & amp; Malinow, 2002), jotka osallistuvat synapsien reseptorien kauppaan (Takahashi, Svoboda ja amp. Manilow, 2003) sekä signalointikaskadit, jotka voivat aktivoida geenin transkription (Ghosh, Ginty, Bading ja Greenberg, 1994). Useiden ryhmien työ on auttanut selvittämään solunsisäisten mekanismien monimutkaisuuden, jotka liittyvät LTP: n ja LTD: n induktioon ja ilmentymiseen hipokampuksessa. Kattavan kuvauksen hippocampal LTP: hen ja LTD: hen liittyvistä yksityiskohtaisista signalointikaskadista viittaan Herringin ja Nicollin (2016) kattavaan katsaukseen.

NMDA-reseptorin osallistuminen LTP: n ja LTD: n induktioon ei ole ainutlaatuinen hippokampuksessa, koska NMDA-riippuvaisia ​​pitkän aikavälin plastisuuden muotoja on raportoitu monissa piireissä (Artola & amp; Singer, 1987 D'Angelo et ai., 1999 Jung et ai., 1990 Kauer, Malenka, & amp; Nicoll, 1988 Kombian & amp; Malenka, 1994 Lovinger, Tyler ja Merritt, 1993). Eri tavoin LTP: n ja LTD: n ilmaisumekanismit herättivät kiivasta keskustelua siitä, riippuvatko LTP ja/tai LTD presynaptisesta vai postsynaptisesta mekanismista (Granger & amp; Nicoll, 2014 Lisman, 2009 MacDougall & amp Fine, 2014 Padamsey & amp Emptage, 2014). Pitkäaikainen malli tukee hypoteesia, jonka mukaan pitkän aikavälin plastisuus ilmaistaan ​​postsynaptisten mekanismien avulla (Herring & amp. Nicoll, 2016). Tämän mallin mukaan LTP ja LTD ilmentyvät molemmat postsynaptisesti (Malinow & amp Malenka, 2002). Postsynaptisten NMDA -reseptorien voimakas aktivointi tetanisella tai TBS -stimulaatiolla lisää solunsisäistä kalsiumia nopeasti (Lisman, 2001).Tällainen nopea muutos solunsisäisessä kalsiumissa laukaisee kalsium -kalmododuliinikinaasi II: n (CAMKII) (Lisman, 1994) ja muiden toissijaisten kaskadien aktivoitumisen, mikä johtaa lopulta postsynaptisten AMPA -reseptorien vakautumiseen ja lisääntymiseen (Takahashi et al., 2003) . Eri tavoin LTD: n indusoimiseen käytetty matalataajuinen stimulaatio lisää solunsisäistä kalsiumkonsentraatiota hitaasti ja vähäisemmässä määrin kuin korkeataajuinen paradigma (Lisman, 2001). Tämä hidas kalsiumpitoisuus aktivoi signalointireittejä, jotka johtavat AMPA -reseptorien poistamiseen (Kameyama, Lee, Bear, & amp; Huganir, 1998 Lee, Barbarosie, Kameyama, Huganir, & amp Bear, 2000 Lee, Kameyama, Huganir & amp Bear, 1998). Vaikka tämän mallin tueksi on saatu hyviä kokeellisia tuloksia, on myös vahvaa näyttöä siitä, että tämä on vain yksi tapa pitkän aikavälin plastisuuden indusoimiseksi (Habib & amp; Dringenberg, 2010a, 2010b).

Esimerkiksi kaikki LTP- ja LTD -muodot eivät vaadi NMDA -reseptorien aktivointia. NMDA-riippumattomia plastisuuden muotoja on raportoitu sekä hippokampuksessa (Grover, 1998 Kessey & amp; Mogul, 1997 Sokolov, Rossokhin, Kasyanov, & amp; Voronin, 2003), neokorteksissa (Egger et ai., 1999 Huemmeke, Eysel ja amp Mittmann, 2002 Wang et ai., 2012), amygdalassa (Weisskopf, Baue, & amp; LeDoux, 1999) ja selkärangan kolmikivivälissä (Kim, Weon & amp Youn, 2016).

Lisäksi presynaptisesti ilmaistuja LTP- ja LTD-muotoja on raportoitu (Bekkers & amp; Stevens, 1990 Errington, Galley, & amp; Bliss, 2003 Kullmann, 1994 Skrede & amp; Malthe-Sorenssen, 1981 Sokolov et ai., 2002 Zakharenko, Zablow ja amp Siegelbaum, 2001). Ensimmäisistä havainnoista presynaptisten muutosten osallistumisesta keskusteltiin, koska ne eivät todellakaan sisällä muutoksia presynaptisessa neuronissa, mutta riippumatta hiljaisten synapsien aktivoitumisesta, synapsit, jotka sisältävät vain NMDA -reseptoreita (Isaac, Nicoll & amp; Malenka, 1995 Liao, Hessler & amp; Malinow, 1995). Hiljaisten synapsien osallistuminen on kuitenkin huomattavaa nuorilla eläimillä, kun hiljaisia ​​synapsia on runsaasti, vähemmän aikuisilla (Durand, Kovalchuk, & amp; Konnertn, 1996).

Aiheeseen liittyvien tutkimusten lukumäärän kasvaessa kertyi yhä enemmän todisteita sen tueksi, että jotkin LTP- ja LTD -muodot riippuvat presynaptisista ilmaisumekanismeista tai sisältävät niitä. Pikkuaivossa raportoitiin muutoksia presynaptisen virran suuruudessa LTP -induktion jälkeen (Maffei, Prestori ja amp D’Engelo, 2002, 2003). Lisäksi monissa synapsissa LTP riippuu presynaptisesti sijaitsevien NMDA -reseptorien aktivoinnista (Bouvier et ai., 2016 Corlew, Wang, Ghermazien, Erisir, & amp; Philpot, 2007 Costa, Mizusaki, Sjostrom ja amp Rossum, 2017 Sjostrom et ai., 2003 Wang et ai., 2012). Lopuksi on raportoitu, että pitkäaikaisen plastisuuden muotoja, joihin liittyy erilaisia ​​presynaptisia mekanismeja, on raportoitu useissa piireissä, mukaan lukien hippokampus (Humeau, Shaban, Bissière ja amp Lüthi, 2003 Wang et ai., 2014). Keskustelu LTP: n pre- tai postsynaptisesta ilmentymisestä johtui pääasiassa vakaumuksesta, että alun perin ehdotettu malli tämän plastisuuden ilmaisemiseksi yleistyisi kaikkiin aivopiireihin. Todisteena siitä, että glutamatergiset synapsit monissa aivopiireissä ovat muovisia, että pitkäaikainen plastisuus voidaan indusoida erilaisilla induktioparadigmeilla ja käyttää erilaisia ​​mekanismeja, on todennäköistä, että postsynaptinen ilmentymismalli edustaa yhtä monista signalointireiteistä synapsit voivat muuttaa vahvuuttaan vastauksena kuvioituun toimintaan.

Missä olosuhteissa erilaisia ​​ilmaisumekanismeja voidaan käyttää, ei ymmärretä hyvin. Tässä tutkimuslinjassa on kuitenkin tapahtunut jonkin verran edistystä. Tyylikäs tutkimus osoitti, että hippokampuksen CA1 -alueella LTP, joka perustuu presynaptisiin ja/tai postsynaptisiin ilmentymismekanismeihin, voidaan kytkeä samaan synapsiin, riippuen yhteyden tilasta (Ward et al., 2006). Neokorteksin kerroksessa 5 toistuvat glutamatergiset synapsit kykenevät useisiin presynaptisesti ja postsynaptisesti ekspressoituihin LTP- ja LTD-muotoihin, jotka voidaan indusoida yhdessä korkeataajuisten pre- ja postsynaptisten polttimien kanssa (Sjostrom, Turrigiano, & amp; Nelson, 2007).

Toinen tärkeä kortikaalisten synapsien plastisuuden kapasiteetin ja mekanismien säätelijä on synnytyksen jälkeinen kehitys. Esimerkiksi jyrsijän primaarisen visuaalisen kuoren kerroksessa 4 toistuvat glutamatergiset synapsit osoittavat kahta LTD -muotoa kolmannella synnytyksen jälkeisellä viikolla, molemmat ilmennettyinä presynaptisesti. Toisen aiheuttaa STDP -paradigma ja se riippuu metabotrooppisten glutamaattireseptorien (mGluR) aktivoitumisesta. Samat induktioparadigmat, joita sovelletaan samaan synaptiseen yhteyteen myöhemmin kehityksessä, johtavat merkittävästi erilaisiin tuloksiin. STDP -paradigma ei ole tehokas muuttamaan synaptista voimakkuutta synnytyksen jälkeisen 25. päivän (P25) jälkeen, kun taas toistuva purskeparadigma kytkee presynaptiset NMDA -reseptorit ja postsynaptiset jänniteportit kalsiumkanaviin indusoimaan presynaptisesti ilmenneen LTP -muodon (Wang et ai., 2012).

Kaikki nämä tutkimukset osoittavat, että LTP: tä ja LTD: tä ei pitäisi pitää kahtena plastisuuden muotona, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka ovat yleistettävissä aivopiireissä. Pikemminkin sekä LTP että LTD muodostavat aktiivisuudesta riippuvaisten pitkäaikaisten muovimuutosten perheitä, mukaan lukien laaja valikoima mekanismeja, jotka voidaan ottaa käyttöön riippuen toimintamallista, neuronin tilasta ja kehitysvaiheesta. Kullakin näistä plastisuuden muodoista voi olla oma roolinsa hermopiireissä, joissa se on indusoitu.

Synaptinen plastisuus paikallisissa piireissä

Onnistuneen plastisuuden induktion edellytyksiä on käsitelty laajasti akuuteissa viipalevalmisteissa, joissa on mahdollista tutkia monenlaisia ​​olosuhteita ja toimintamalleja. Kun tarkastellaan synaptista plastisuutta piirin yhteydessä, yksi tärkeä lisäsääntelytaso riippuu neuromodulaattoreiden läsnäolosta (Calabresi et ai., 2000 Cho, Jang, Jo, Singer, & amp; Rhie, 2012 DeBock et ai., 2003 Hopkins & amp; Johnston, 1988 Otmakhova & amp; Lisman, 1996, 1998, 1999 Otmakhova & amp; Lisman, 2000 Otmakhova, Lewey, Asrican, & amp; Lisman, 2005 Prestori et ai., 2013 Rinaldo & amp; Hansel, 2013). Signaalit neuromodulaattoreista voivat vaikuttaa hermosolun tilaan siten, että: 1- toimintamalli, joka ei ollut tehokas indusoimaan plastisuutta, voi johtaa onnistuneesti muutoksiin synaptisessa vahvuudessa (He et al., 2015 Huang, Huganir & amp; Kirkwood, 2013) 2 - toimintakuvio, joka tehosti synapsia, aiheuttaa masennusta (tai päinvastoin) (Matsuda, Marzo, & amp; Otani, 2006 Seol et al., 2007). Neuromodulaattorien vapautuminen liittyy käyttäytymistiloihin (Berry, Cervantes-Sandoval, Chakrabort, & amp; Davis, 2015 Drachman, 1977 Major, Vijayraghavan, & amp; Everling, 2015) ja/tai voi toimia palkintosignaaleina (Chubykin, Roach, Bear ja amp Hussain) Shuler, 2013 Schultz, Apicella ja Ljungberg, 1993). Näiden signalointireittien osallistuminen tukee tulkintaa siitä, että synaptinen plastisuus voidaan indusoida kokemuksesta riippuvaisella tavalla, ja kokemus määritellään laajasti käyttäytymisen vaikutukseksi tai aistien ärsykkeiden yhdistämiseksi palkitsemiseksi. Lisäksi nämä tulokset osoittavat, että glutamatergisten synapsien plastisuuskyky ei ole yksinomaan riippuvainen tietyn tulon saapuvasta toimintamallista, vaan se voi riippua myös muista verkon komponenteista.

Toinen tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon, kun tarkastellaan plastisuutta piirin vuorovaikutusten yhteydessä, on se, että aktiivisuusmallit, jotka ohjaavat plastisuuden indusointia yhdessä tulossa (homosynaptinen plastisuus), voivat vaikuttaa myös viereisiin tuloihin (heretosynaptinen plastisuus). Tämä vaikutus oli ilmeinen tuloksissa, jotka saatiin hyvin varhaisissa nisäkkään hippokampuksen plastisuustutkimuksissa solunulkoisissa useissa elektrodeissa, jotka sijoitettiin aktivoimaan itsenäisesti erilaiset panokset pyramidaalisille neuroneille (Dunwiddie & amp. Lynch, 1978). Tämä tärkeä tutkimus osoitti, että LTP indusoitiin induktioparadigman vastaanottaneen syötteen, kun taas muut panokset joko pysyivät muuttumattomina tai osoittivat masennusta (homosynaptinen LTP ja heterosynaptinen LTD). Toisin, jos samassa kokeellisessa ympäristössä LTD-induktion paradigma toimitettiin yhdelle tuloista, herätettyjen vasteiden amplitudi pieneni sekä indusoiduilla reiteillä että reiteillä, jotka eivät vastaanottaneet induktioparadigmaa (homosynaptinen ja heterosynaptinen LTD) (Dunwiddie & amp. Lynch, 1978). Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että LTP -induktio voi olla assosiatiivinen: myös heikosti aktivoitu tulo, joka sijaitsee korkean taajuuden paradigman kanssa aktivoidun tulon vieressä, voi myös tehostua (Barrionuevo & amp Brown, 1983). Mekanismit, joiden uskotaan osallistuvan plastisuuden heterosynaptisiin muotoihin, vaihtelevat glutamaatin leviämisestä (Tsvetkov, Shin, & amp; Bolshakov, 2004), jotka aktivoivat reseptoreita naapurisynapsissa (Humeau et ai., 2003), erillisten solumekanismien sitoutumiseen (Chen , Tan, Zeng ja amp Duan, 2013 Lange, Doengi, Jörg ja amp Jüngling, 2012 Nugent et ai., 2007). Kaikki nämä kokeet ovat tärkeitä, koska ne käsittelevät kysymyksiä siitä, kuinka plastisuuden induktio yhdessä tulossa voi vaikuttaa piirin muihin elementteihin (Artola & amp; Singer, 1993).

Kolmas tärkeä tekijä, joka voi vaikuttaa glutamatergisten synapsien plastisuuteen, on synapsin historia (Abraham & amp. Bear, 1996 Otmakhova, Otmakhov, Mortenson, & Lisman, 2000): aktivoitiinko signalointireitit ennen LTP: n indusointia ( Tenorio et ai., 2010) tai LTD (Mellentin & amp Abraham, 2001). Kokeet, joissa induktioparadigmoja sovellettiin useita kertoja samojen tallennusten aikana, osoittivat, että useita LTP-vaiheita (tai LTD) voidaan indusoida samalla tulolla (Rioult-Pedotti, Friedman & amp; Donoghue, 2000). Kuitenkin muutaman induktion jälkeen synaptisen voimakkuuden muutos saavuttaa tasangon, ja induktion paradigman jatkaminen tuottaa joko mitään muutoksia tai muutosta vastakkaisella merkillä. Nämä havainnot viittasivat siihen, että synapsin aiemmasta historiasta riippuen plastisuuden indusoinnin kynnys on saattanut muuttua (Abraham, Mason-Parker, Bear, & amp; Tate, 2001). Siten jos käyttäytymisparadigma tai manipulointi olisi vaikuttanut tietyn panoksen vahvuuteen, olisi mahdollista päätellä, indusoitiinko ja minkälaista plastisuutta, yrittämällä lisäinduktioita (Kirkwood ym., 1996 Rioult-Pedotti et al., 2000 ). Tämäntyyppistä kokeilua, joka tunnetaan okkluusiotestinä, on käytetty laajasti plastisuuden toiminnallisten näkökohtien tutkimiseen, ja se tarjoaa perustan teoreettiselle kehykselle, joka on suunniteltu määrittämään, miten LTP ja LTD voivat toimia rinnakkain hermoverkossa. Teoria tunnetaan plastisuuden liukukynnyksenä (Abraham et ai., 2001 Clothiaux, Bear, & amp; Cooper, 1991), ja se on ekstrapoloitu Bienenstock Cooper Munro (BCM) -teoriasta, joka esitti sen ensimmäisen kerran (Bienenstock , Cooper & amp; Munro, 1982). Moottorikuoressa osoitettiin, että moottorin oppiminen vaikutti solunulkoisesti herätettyjen paikallisten kenttäpotentiaalien LTP: n ja LTD: n kapasiteettiin. Erityisesti vähemmän LTP: tä voitaisiin indusoida akuuteissa viipaleissa, jotka on valmistettu raajojen vastakkaisesta puoliskosta ja jotka on koulutettu hakemaan pelletti tavoittavassa tehtävässä (Rioult-Pedotti et ai., 2000). Paikalliset kenttäpotentiaalit mittaavat kuitenkin neuroniryhmien, ei yksittäisten panosten vasteita, joten tästä kokeesta oli vaikea määrittää, riippuiko vaikutus plastisuuteen riippuuko yhdenmukaistetuista muutoksista suurella määrällä synapsia vai yhteyskohtaisista muutoksista. Periaatteessa, jos kahden neuronin välinen yksittäinen yhteys voitaisiin tallentaa, kohtuullinen ekstrapolointi liukukynnysteoriasta on, että herätetyn vasteen alkuperäinen amplitudi korreloi indusoituvan plastisuuden suuruuden kanssa. Ensisijaisessa näkökuoressa paritallenteita on käytetty laajalti monokulaarisen puutteen vaikutusten määrittämiseen tiettyihin yhteyksiin. Tässä tulokset eivät tue täysin liukukynnysteorian odotuksia. Toisaalta LTP: tä indusoivan paradigman heikkojen pallonpuoliskojen sovelluksessa tuotettiin LTD, mikä viittaa siihen, että riistäminen on saattanut tehostaa tätä yhteyttä ja muuttaa induktion LTP: lle (Wang et ai., 2012). Tämä vaikutus oli spesifinen purskeen aiheuttamalle LTP: lle, koska puute ei vaikuttanut STDP: hen (Maffei et ai., 2006 Wang et al., 2012). Toisaalta monosynaptisten yhteyksien lähtötilanteen amplitudin vertailu avoimen silmän vastapuolisen aivopuoliskon (kontrollin) vastakkaiseen suljettuun silmään (riistetty) vastapuolen aivopuoliskolle tallennettujen yhteyksien amplitudin vertailuun ei osoittanut muutoksia lähtötason lähetyksessä, mikä viittaa synaptisen voimakkuuden muutosten puute (Maffei et ai., 2006, Wang et al., 2012). Lisäksi kummassakaan pallonpuoliskossa ei havaittu korrelaatiota monosynaptisen vasteen alkuperäisen amplitudin ja plastisuuden suuruuden välillä (Wang et ai., 2012). Ainoa tähän mennessä tehty tutkimus, jossa kerrotaan korrelaatiosta muovisuuden suuruuden ja synaptisten vasteiden lähtötilanteen amplitudin välillä, on peräisin marsusta LTP: tä ja LTD: tä koskevasta tutkimuksesta, jossa käytettiin ainutlaatuista induktion rintakehän piikkien ajoitusparadigmaa (Saez & amp; Friedlander, 2009). , mikä viittaa siihen, että koeolosuhteet (induktioparadigma ja laji) voivat vaikuttaa tuloksiin. Kaiken kaikkiaan nämä tiedot osoittavat, että käyttäytymis manipulaatiot voivat vaikuttaa glutamatergisten synapsien plastisuuteen, ja se on herkkä useille paikallispiirien tekijöille. Nämä tiedot viittaavat myös siihen, että synaptisen plastisuuden roolin ymmärtämiseksi täysin aivoissa on välttämätöntä mennä pidemmälle kuin glutamaterginen siirto ja neuromodulaatio. Tärkeä ja huonosti käsitelty kysymys koskee muovisten muutosten integrointia ja tällaisten muutosten vaikutuksia neuronien tuotokseen. Nämä asiat ovat erityisen tärkeitä monimutkaisissa piireissä, joissa synaptinen plastisuus voidaan indusoida eri synapsissa, ja niiden uskotaan vaikuttavan verkon toimintaan.

Pitkäaikainen plastisuus GABAergic Inhibitory Synapsesissa

Glutamatergiset synapsit ovat olleet LTP: n ja LTD: n tutkimusten painopiste, mutta pitkäaikaiset plastisuuden muodot eivät ole ainutlaatuisia vain herättäville synapsille. Todisteet siitä, että inhiboivat GABAergiset synapsit käyvät läpi myös aktiivisuudesta riippuvaisia ​​pitkäaikaisia ​​muutoksia, alkoivat ilmestyä 1990-luvun alusta kultakalaa (Korn et ai., 1992) ja nisäkkäiden pikkuaivoja (Kano, Rexhausen, Dreesen, & amp; Konnerth, 1992) koskevista tutkimuksista. Glutamatergisten kiipeilykuitujen stimulointi Purkinjen neuroneille tuotti kalsiumista riippuvaisen pitkäaikaisen inhiboivan postsynaptisen virran (IPSC) voimakkuuden Purkinjen neuroneille (Hashimoto, Ishii & amp Ohmori, 1996 Kano et ai., 1992). Tämän heterosynaptisen plastisuuden muodon osoitettiin myöhemmin perustuvan NMDA: n ja GABA: n samanaikaiseen aktivoitumiseenA reseptoreita postsynaptiseen neuroniin ja vaativat kalsiumin kalmoduliinikinaasi II: n aktivoinnin (Kano, Fukunago, & amp; Konnerth, 1996). Pian näiden uraauurtavien tutkimusten jälkeen kävi ilmi, että estävät synapsit muissa piireissä ovat muovisia (Adermark, Talani, & amp; Lovinger, 2009 Chevaleyre & amp; Castillo, 2003 Komatsu & amp; Iwakiri, 1993 Maffei et ai., 2006 Mapelli, Gandolfi, Vilella, Zoli & amp) Bijiana, 2016 Melis, Camarini, Ungless, & amp; Bonci, 2002 Morishita & amp; Sastry, 1993 Nugent et ai., 2007 Woodin, Ganguly & amp Poo, 2003).

GABAergisen synaptisen plastisuuden aktiivisuusvaatimukset ja mekanismit ovat varsin erilaisia. Alustavat tutkimukset keskittyivät GABAergisen plastisuuden heterosynaptisiin muotoihin, jotka johtuvat aksonipäätteiden korkeataajuisesta tai TBS -stimulaatiosta. Käyttämällä solunulkoisia stimuloivia elektrodeja useimmissa valmisteissa ärsyke aktivoi sekä glutamatergiset että GABAergiset aksonit, vaikka estävät virrat tai potentiaalit olisi eristetty farmakologisesti (Chevaleyre & amp Castillo, 2003 Komatsu & amp; Iwakiri, 1993 Mapelli et ai., 2016). Tätä kokeellista lähestymistapaa käyttäen primaarisessa näkökuoressa kerroksen 4 tulojen korkeataajuinen stimulaatio kerroksen 5 pyramidaalisille neuroneille indusoi GABAergisten inhiboivien postsynaptisten potentiaalien (IPSP) LTP: tä (Komatsu & amp; Iwakiri, 1993). Tämä GABAergic LTP -muoto näyttää mielenkiintoisia samankaltaisuuksia hippokampuksen CA1 -alueen kiihottavien synapsien LTP: n kanssa: synapsispesifisyys, assosiatiivisuus, riippuvuus postsynaptisista NMDA -reseptorien aktivoinnista ja kalsiumin signalointi (Komatsu & amp; Iwakiri, 1993). Hippokampuksessa on raportoitu sekä GABAergisten synapsien heterosynaptista LTP: tä että LTD: tä (Chevaleyre & amp Castillo, 2003). Nämä estävän plastisuuden muodot edellyttävät joko NMDA -reseptorien tai metabotrooppisten glutamaattireseptorien (mGluR) lisäaktivointia postsynaptisessa neuronissa. GABAergic -panosten heterosynaptiseen LTP: hen ja LTD: hen on liitetty useita signalointimekanismeja (yksityiskohtainen katsaus, katso Nugent & amp; Kauer, 2008 Younts & amp Castillo, 2014), mukaan lukien signalointi taaksepäin hajautuvilla molekyyleillä, kuten endokannabinoideilla (Chevaleyre & amp Castillo, 2003) ), typpioksidi (Mapelli et ai., 2016) tai aivoista peräisin oleva neurotrofinen tekijä (Xu, Kotak & amp; Sanes, 2010) ja neuromodulaattorien reseptorien samanaikainen aktivointi (Komatsu, 1996). Kaikki nämä estävän plastisuuden muodot johtuvat samanlaisista aktiivisuustavoista kuin glutamatergisten synapsien pitkäaikainen plastisuus ja niitä kehitetään (Komatsu & amp; Iwakiri, 1993 Yoshimura, Ohmura & amp; Komatsu, 2003).

Homosynaptista estävää plastisuutta voidaan myös indusoida GABAergisissä synapsissa, vaikka tämän plastisuuden muodon mekanismit eroavat merkittävästi edellä kuvatuista. Hippokampuksessa aktiivisuusriippuvainen muutos kloridikuljettajassa muuttaa GABA: n aiheuttamien synaptisten virtojen liikkeellepaneva voima (Woodin et ai., 2003). Ensisijaisessa näkökuoressa presynaptisen GABAergisen neuronin ja sen postsynaptisen pyramidaalisen neuronin parillinen aktivointi voi aiheuttaa plastisuutta inhiboivissa synapsissa (D'Amour & amp; Froemke, 2015 Holmgren & amp; Zilberter, 2001 Maffei ym., 2006, Wang & amp; Maffei, 2014) . Pariliitoksen toimintamallista riippuen voidaan käyttää kalsiumriippuvaisia ​​mekanismeja (Holmgren & amp; Zilberter, 2001) tai kalsiumista riippumattomia (Wang & amp; Maffei, 2014) signalointireittejä.

Viimeaikainen työ, joka keskittyi GABAergisen inhiboivan plastisuuden kalsiumista riippuvaisten muotojen mekanistisiin näkökohtiin, oli olennainen joidenkin mukana olevien signalointikaskadien tunnistamiseksi ja korosti mahdollisia signalointien päällekkäisyyksiä plastisuuden kiihottavien ja estävien muotojen välillä (kuva 1, LTPi ja LTDi). GABAergisten synaptisten vasteiden LTP liittyy gefyriinin ilmentymisen lisääntymiseen (Petrini & amp; Barberis, 2014 Petrini, Ravasenga, et al., 2014), GABA: n rakennustelineen proteiiniA reseptoreihin, joiden saatavuutta synapsissa säätelee sen fosforylaatiotila (Tyagarajan et al., 2011). Mekanismeja, jotka säätelevät aktiivisuudesta riippuvaisia ​​muutoksia GABAergisessa lähetyksessä, ovat kalsiumsignalointi, CAMKII: n fosforylaatio, GABA-reseptoreihin liittyvä proteiini (GABARAP) ja glutamaattireseptoriin vuorovaikutuksessa oleva proteiini (GRIP) (Marsden, Beattie, Friedenthal ja amp Carroll, 2007) sekä signalointi kaskadit, jotka ovat mukana GABA: n salakuljetuksessaA (Stellwagen, Beattie, Seo & amp; Malenko, 2005). Kalsiumista riippumaton, mutta GABAB reseptorista riippuvainen estävän LTP: n muoto on myös raportoitu (Wang & amp; Maffei, 2014). GABAerginen plastisuus on myös kaksisuuntainen, ja jotkut estävän siirtymisen LTD-mekanismit sisältävät signaloinnin kannabinoidireseptoreiden kautta (Chevaleyre & amp Castillo, 2003) ja kalsium-kalsineuriinisignalointi (Bannai et ai., 2009). Nykyinen työ jatkuu GABAergisen synaptisen plastisuuden induktioon ja ilmentymiseen liittyvien lisämekanismien ja signalointikaskadien tunnistamiseksi. Kokeellisten tutkimusten uusi kuva osoittaa, että inhiboivaan synaptiseen plastisuuteen liittyvien prosessien monimuotoisuus ja monimutkaisuus ovat vasta alkamassa selvittää.

Nisäkkään aivoissa GABAergisen inhiboivan synaptisen plastisuuden funktionaalista roolia ei ymmärretä hyvin. Viimeaikaiset tulokset osoittivat, että muutokset aistikokemuksessa vaikuttavat estävien synapsien tehokkuuteen (Gainey, Wolfe, Pourzia, & amp; Feldman, 2016 Kannan, Gross, Arnold, & amp; Higley, 2016 Maffei et ai., 2006 Takesian, Kotak, Sharma, & amp; Sanes, 2013), mikä viittaa tämän plastisuuden mahdollisen roolin kokemuksesta riippuvaiseen piirin parantamiseen. Lisäksi inhiboivan plastisuuden induktion osoitettiin vaikuttavan plastisuuden kiihottavien synapsien kapasiteettiin (D'Amour & amp; Froemke, 2015 Ormond & amp; Woodin, 2009, 2011 Wang & amp; Maffei, 2014), mikä osoittaa, että tämä plastisuuden muoto voi vaikuttaa herättäviin synapsiin paikallisten piirien sisällä. Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että GABAerginen estävä synaptinen plastisuus edistää oppimisprosesseja.

Todisteet tämän mahdollisuuden puolesta tulevat Drosophila -tutkimuksista, jotka osoittavat, että GABAerginen plastisuus on määräävä maun (Paranjpe, Rodrigues, VijayRaghavan, & amp; Ramaswami, 2012) ja hajuhaittojen (Das et al., 2011) tottumuksen kannalta. Oppimisen ja muistin mutantit osoittavat myös muutoksia inhiboivassa synaptisessa plastisuudessa (Ganguly & amp Lee, 2013).

Päätelmät

Kyky indusoida LTP: tä ja LTD: tä vasteena kuvioituun aktiivisuuteen mahdollistaa aivojen kiihottavien ja inhiboivien synapsien muuttaa niiden tehokkuutta ja pitää jäljen näistä muutoksista pitkän aikavälin varastointimuodossa paikallisissa piireissä. Ymmärryksemme siitä, miten nämä plastisuuden muodot voidaan indusoida ja mekanismit, joihin ne liittyvät, on lisääntynyt valtavasti viimeisten vuosikymmenten aikana. Suuri osa keskittymisestä on kuitenkin kohdistunut yhteen tai toiseen plastisuuden muotoon, jota on tutkittu erillään muusta piiristä. Innostavan ja estävän synaptisen voimankäytön uskotaan olevan tasapainossa terveen toiminnan hermopiireissä, joten on oltava olemassa mekanismeja, joilla voidaan säätää tai koordinoida kokemuksesta ja oppimisesta riippuvaisia ​​muutoksia molemmissa komponenteissa. Jotta voidaan täysin selvittää LTP: n ja LTD: n toiminnallinen merkitys sekä kiihottavan että estävän synapsin osalta, ponnistelujen on siirryttävä katsomaan niitä piirin integroiduiksi ominaisuuksiksi, jotka ovat koordinoituja ja yhteissäädettyjä. Muovisuuden tutkimuksen laajentaminen tähän suuntaan todennäköisesti parantaa ymmärrystämme siitä, miten kokemus ja oppiminen voidaan koodata hermopiireihin ja -verkkoihin.

Kiitokset

Tämän esseen valmistelua tuettiin Whitehallin säätiön rahoituksella, NIH-NIDCD-apurahoilla R01-DC013770, R01-DC015234 ja Hartman-säätiöllä. Kiitos tohtori Melissa S.Haleylle käsikirjoituksen lukemisesta ja kommentoimisesta.


Pitkäaikainen tehostaminen: mitä tekemistä oppimisella on sen kanssa?

Pitkäaikainen tehostaminen (LTP) määritellään toiminnallisesti synaptisen tehon pitkäaikaiseksi lisääntymiseksi afferenttisten kuitujen korkeataajuisen stimulaation jälkeen. Ilmiön ensimmäisen täydellisen kuvauksen jälkeen vuonna 1973 LTP -induktion taustalla olevien mekanismien tutkiminen on ollut yksi aktiivisimmista neurotieteen tutkimusalueista. LTP: tä opiskeleville erityisesti nisäkkäiden hippokampuksessa kiinnostava henkilö on ensisijaisesti sen oletettu rooli vakaiden muistien muodostamisessa, rooli muistinmuodostuksen "hebbilaisten" kuvausten kanssa. Muut LTP: n ominaisuudet, mukaan lukien sen nopea induktio, pysyvyys ja korrelaatio aivojen luonnollisiin rytmeihin. tarjoavat välillistä tukea tälle yhteydelle muistitallennukseen. Siitä huolimatta on vain vähän empiiristä näyttöä, joka linkittää LTP: n suoraan muistien tallentamiseen. Tässä kohdeartikkelissa tarkastelemme useita LTP: n solu- ja käyttäytymisominaisuuksia ja arvioimme, ovatko ne yhdenmukaisia ​​hippokampuksen LTP: n oletetun roolin kanssa muistinmuodostuksessa. Ehdotamme, että suuri osa nykyisestä LTP: hen keskittymisestä heijastaa ennakkoluuloja, joiden mukaan LTP on oppimismekanismi, vaikka empiiriset todisteet viittaavat usein siihen, että LTP ei sovellu tällaiseen rooliin. Vaihtoehtona muistin tallennuslaitteena toimimiselle ehdotamme, että LTP voi toimia hermostona, joka vastaa aivojen herätys- tai tarkkailulaitetta. Näin ollen LTP voi lisätä epäspesifisellä tavalla erillisten ulkoisten ärsykkeiden tehokkuutta ja voi siten helpottaa muistojen indusointia kaukaisissa synapsissa. Muita hypoteeseja tämän intensiivisesti tutkitun mekanismin toiminnallisesta hyödyllisyydestä voidaan kuvitella, että tämän kohdeartikkelin tarkoitus ei ole edistää yhtä hypoteesia vaan pikemminkin herättää keskustelua muistin tallennuksen taustalla olevista hermomekanismeista ja arvioida, voidaanko LTP: tä pitää kelvollisena ehdokkaana tällainen mekanismi.


Pitkäkestoinen (tunteja tai päiviä) neuronien synaptisen vasteen lisääntyminen niiden afferenttien stimulaatioon lyhyen kuvioidun ärsykkeen jälkeen (esimerkiksi 1 sekunnin stimulaatio 100 Hz: llä).

Neuronien synaptisen vasteen pitkäaikainen lasku afferenttien stimulaatioon pitkän kuvioidun ärsykkeen jälkeen (esimerkiksi 15 minuutin stimulaatio 1 Hz: llä).

Matalataajuinen stimulaatio (LFS)

Synapsien stimulointi sähköpulssijonolla, jonka elektrodi toimittaa taajuudella, joka tavallisesti ei koskaan ylitä 10 Hz aferenssikuiduilla.

Yksisokkinen matalien taajuuksien stimulaatio

Versio matalataajuisesta stimulaatiosta, jossa stimulaatioprotokollassa käytetty pulssijono koostuu yksittäisistä pulsseista.

Paripulssinen matalataajuinen stimulaatio

Versio matalataajuisesta stimulaatiosta, jossa stimulaatioprotokollassa käytetty pulssijono koostuu pulssiparista (yleensä 20 Hz: llä).

Synapsin postsynaptisen puolen vapauttama biologinen signaali, joka aiheuttaa muutoksen synapsin presynaptisella puolella. Yleisimmät taaksepäin suuntautuvat sanansaattajat ovat typpioksidi ja endokannabinoidit.

Prosessi, jossa rakkuloita muodostetaan käyttämällä proteiinikompleksia, joka liittyy pääasiassa sytosoliproteiiniin klatriiniin molekyylien sisällyttämiseksi solunulkoiseen tilaan ja kalvon koostumuksen säätämiseksi poistamalla spesifisiä kalvoproteiineja, kuten AMPAR -yhdisteitä.

Proteiinit, jotka voivat liittyä useisiin muihin proteiineihin ja lipideihin ja siten sijoittaa signaalireitteihin osallistuvat proteiinit lähellä kohteitaan.

Tehtävä, jossa osallistujia koulutetaan vastaamaan eri tavoin kahteen ärsykkeeseen palkitsemis- ja rangaistusolosuhteissa (tai ei-palkitsemisessa). Osallistujat oppivat siksi muuttamaan käyttäytymistään, kun palkkioarvot käännetään.

Muutokset vakiintuneessa käyttäytymisessä vastauksena ympäristön muutoksiin.

Psykoosilääke, jolla on dopamiinireseptorin antagonistisia ominaisuuksia, erityisesti suhteessa dopamiinireseptori 2 -alatyyppiin.

Vähentynyt vastaus aikaisemmin ehdollistettuun vihjeeseen, kun vihje esitetään toistuvasti ilman aiemmin yhdistettyä vastenmielistä tai ruokahalua herättävää ärsykettä.

Pysyvästi aktiivisen kinaasiproteiinikinaasi C -isoformin M ζ (PKMζ) solua läpäisevä estäjä.

Silmien heijastavat liikkeet, jotka saavat aikaan vestibulaarinen stimulaatio. Nämä liikkeet pitävät verkkokalvon kuvan vakaana estäen visuaalisen käsittelyn heikkenemisen.


Ihmisen turvotus piikin ajoituksesta riippuvan plastisuuden induktion jälkeen

Depotentiaatio (DP) on tärkeä mekanismi muistijälkien virittämiselle, kun LTP (Long Term Potentiation) on indusoitu oppimisen, keinotekoisten menettelyjen tai muiden toimintojen avulla. Oletettu käyttökelvoton LTP voidaan poistaa tämän prosessin kautta. Sen puutoksen uskotaan vaikuttavan patologioihin, kuten lääkkeiden aiheuttamaan dyskinesiaan. Koska sen uskotaan kuitenkin edustavan mekanismia, joka liittyy häiriöherkkyyteen muistin jäljen vahvistamisen aikana, se on tärkeä prosessi, joka on otettava huomioon, kun terapeuttisia toimenpiteitä, kuten psykoterapiaa, annetaan. Ehkä henkilö, jolla on epänormaali depotentiaatio, on altis menettämään oppimansa vaikutukset hyvin helposti tai spektrin toisessa päässä on altis ylikuormitukselle aiemmin luodulla hyödyttömällä LTP: llä. Ehkä tämä prosessi selittää osittain, miksi jotkut häiriöt ja potilaat ovat erittäin vastustuskykyisiä hoidolle. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kvantifioida LTP: n ja depotentiaation välinen suhde ihmisen aivoissa käyttämällä transkraniaalista magneettista stimulaatiota (TMS) terveiden osallistujien kuoren päällä. Tulokset antavat lisää todisteita siitä, että depotentiaatio voidaan mitata ihmisillä käyttämällä ei -invasiivisia aivostimulaatiotekniikoita. Ne tarjoavat todisteita siitä, että ei-fokaalinen rytmi omalla tehottomalla stimulaatiollaan, kuten modifioitu ensimmäinen stimulaatio, voi heikentää assosiatiivisen, polttopisteen ajoituksesta riippuvan PAS: n (parillinen assosiatiivinen stimulaatio) aiheuttamaa LTP: tä. Siksi depotentiaation kaltainen prosessi ei näytä rajoittuvan tiettyihin synapsien alaryhmiin, joille on aiemmin tehty LTP. Tärkeintä on, että indusoitu LTP näyttää hyvin korreloivan terveillä yksilöillä syntyneen depotentiaation määrään. Tämä saattaa olla terveydelle tyypillinen ilmiö ja se voi olla vääristynyt aivosairauksissa, kuten dystoniassa tai dyskinesiassa. LTP/DP-suhde voi olla arvokas merkki mahdollisille sinnikkyysvääristymille verrattuna muistijälkien poistamiseen, joita LTP: n kaltainen plastisuus edustaa.

Avainsanat: aivokuoren plastisuus depotentiaatiosairaus oppiminen muistin muodostuminen neuroplastisuus translaatio.

Eturistiriitailmoitus

Tekijät eivät ilmoita eturistiriidoista.

Kuviot

Kuvio kuvaa kaavamaisesti…

Kuvio kuvaa kaavamaisesti erilaisten stimulaatioiden kokeiden rakennetta…

Kuvassa näkyy normalisoitu…

Kuvio esittää istuntotyypin normalisoidut perusviivaan nähden (suhde ennen interventiota/sen jälkeen)…

Kuvassa näkyy korrelaatio…

Kuvassa näkyy korrelaatio LTP: n enimmäismäärän ja enimmäismuutoksen välillä…

Kuva osoittaa perustelut…

Kuvio osoittaa perustelut depotentiaation kvantifioimiseksi. Vasen paneeli vastaa…


Pitkän aikavälin tehostamisen määritelmän psykologia

Pitkän aikavälin voimakkuuden määrittelyn psykologia (LTP) on postsynaptisen hermosolun pitkäkestoinen vahvistava vaste, kun stimulaatio heikentää synapsia, joka esiintyy toistuvassa stimulaatiossa. Siihen liittyy pitkäaikainen ja oppiva muisti. Tämä on myös aivosolujen kyky pitää kiinni siitä, kuinka toistuvasti ne lähettävät signaaleja joissakin aivosoluissa. Sen lisäksi se on ikuinen parannus signaalien lähettämisessä kahden neuronin keskelle, mikä yleensä johtuu niiden synkronoimisesta.

Tämä on yksi synaptisen plastisuuden taustalla olevista ilmiöistä, jossa kemiallinen synaptinen kyky muuttaa niiden lujuutta. Kun muistoja koodataan synaptisen voiman muuttamisen kautta, pitkän aikavälin tehostaminen on virallisesti harkittu yhdeksi tärkeimmistä solumekanismeista, jotka tuovat muistia ja oppimista. Itse asiassa Terje Lomo löysi tämän kanin hippokampuksesta vuonna 1966. Viimeisin pitkän aikavälin tehostaminen etsii parempaa ymmärrystä sen perusbiologiasta.

Jotkut ihmiset kuitenkin aikovat hahmotella perustavanlaatuisen yhteyden käyttäytymiseen liittyvän oppimisen ja pitkän aikavälin tehostamisen keskelle. On myös ihmisiä, jotka parantavat LTP -muistin ja oppimisen järjestelmiä ja farmakologiaa. Pitkäaikainen tehostuminen tulee esiin eri hermorakenteissa, kuten pikkuaivoissa, aivokuorissa ja amygdalessa.

Malenka, Robert, tunnettu pitkän aikavälin potentiaatiotutkija, kertoo, että LTP saattaa esiintyä koko nisäkkään aivoissa sijaitsevassa kiihottavassa synapsissa. LTP koostuu itse asiassa useista ominaisuuksista ja nämä ovat:

Yhteistyö

Pitkän aikavälin tehostuminen tapahtuu myös synapsiin asti kulkevan yksittäisen käytävän voimakkaan titaanisen stimulaation kautta. Vaikka yhtä reittiä synapsissa stimuloidaan heikosti, on mahdollista, että se synnyttää riittämätöntä postsynaptista depolarisaatiota pitkän aikavälin tehostumisen indusoimiseksi. Kun heikot ärsykkeet on jo kohdistettu useille reiteille, jotka yhdistyvät yhdeksi postsynaptisen kalvon laastariksi, tämä on aika, jolloin luotu postsynaptinen depolarisaatio ryhmittelee depolarisoidun postsynaptisen solun. Tämä ryhmä saa aikaan potentiaalin pitkällä aikavälillä.

Tulon spesifisyys

Kun indusoidaan pitkäaikainen tehostuminen, LTP: n ensimmäinen synapsi ei koskaan leviä joissakin synapsissa. Tämä leviää vain synapsiin, jotka ilmenevät yhteistyö- ja assosiatiivisuussäännöistä. Mutta LTP: n spesifisyys voi olla epätäydellinen lyhyillä etäisyyksillä. Morris ja Frey selittävät LTP: n syöttöspesifisyyden vuonna 1997, ja tätä kutsuttiin virallisesti sieppaushypoteesiksi ja synaptiseksi merkitsemiseksi.

Sitkeys

Pitkäaikainen vahvistuminen on todella jatkuvaa. Se voi myös kestää kuukausia ja sitkeys jakautuu muihin synaptisten muovien muotoihin.

Assosiatiivisuus

Se viittaa havaintoon, jonka mukaan kun yksittäisen käytävän vieroitusstimulaatio on riittämätön pitkän aikavälin tehostamisen indusoinnissa, voimakas stimulaatio synkronoidaan toisen käytävän kanssa. Siksi LTP indusoi nämä reitit.

Nämä ovat asioita, jotka sinun pitäisi oppia ja ymmärtää pitkän aikavälin tehostamisesta. Voit etsiä siitä lisätietoja Internetin kautta tai puhua siitä asiantuntijoiden kanssa.


Elämäntapa, ruokavalio ja muut tekijät, jotka voivat edistää LTP: tä

Ennen kuin siirrymme pääkeskusteluun, on tärkeää huomata muutamia nykyisen tieteen tärkeitä rajoituksia joidenkin alla olevissa osissa kuvattujen tekijöiden ja vaikutusten takana.

Ensinnäkin seuraavat alla lueteltujen aineiden ja yhdisteiden mahdolliset vaikutukset perustuvat yksinomaan eläin- ja solututkimuksiin, ja siksi ne ovat & ldquotodisteet puuttuvat& rdquo tähänastisista sopivista inhimillisistä kokeista.

Toisin sanoen nämä ovat vain mahdollisia & ldquolaunching-point & rdquo tuleville kliinisille tutkimuksille ihmisillä, eikä näistä yhdisteistä ja rsquo-vaikutuksista ihmisiin voida tehdä vankkoja johtopäätöksiä, ennen kuin paljon lisätutkimuksia on tehty.

Siksi, vaikka jotkut näistä varhaisista tuloksista saattavat vaikuttaa lupaavilta, on tärkeää pitää mielessä, että todisteet kokonaisuudessaan ovat edelleen liian heikkoja tehdäkseen lopullisia johtopäätöksiä näistä aineista ja rsquo -vaikutuksista terveillä ihmisillä.

Toiseksi suuri osa eläinkokeista saaduista todisteista on peräisin tutkimuksista, joissa on eläimiä, joilla on erityisiä terveysongelmia ja -häiriöitä, kuten aivovaurioita tai kokeellisesti aiheuttamia neurodegeneratiivisia häiriöitä, tai eläimiä, joiden normaali aivotoiminta on häirinnyt lääkkeiden tai muiden myrkkyjen antamista. Siksi tämänkaltaiset tutkimukset eivät välttämättä osoita, että tietyllä yhdisteellä tai aineella olisi myös samankaltaisia ​​vaikutuksia ainakin normaaleissa, terveellisissä ja rdquo -olosuhteissa ja ainakin ilman lisätutkimuksia.

Kuten aina, jos päätät kokeilla uusia elämäntapoja tai ruokavalion muutoksia tai kokeilla lisäravinteita, on erittäin tärkeää keskustella niistä ensin lääkärisi kanssa! Tämä on kriittistä, koska tällaisilla muutoksilla voi olla odottamattomia vuorovaikutuksia mahdollisten olemassa olevien terveysolosuhteidesi kanssa, ja vain pätevällä lääketieteen ammattilaisella on asiantuntemusta ja tietoa, jotka auttavat sinua navigoimaan näissä mahdollisissa ongelmissa.

Pidä tämä mielessä ja katso, mitä viimeisin tiede sanoo erilaisista elämäntapoista, ruokavaliosta ja ravintolisistä, jotka voivat mahdollisesti vaikuttaa aivojen plastisuuteen liittyviin prosesseihin!


Ihmisen visuaalisten reaktioiden pitkäaikainen tehostaminen

Pitkäaikainen tehostaminen (LTP) on ehdokas synaptinen mekanismi oppimisen ja muistin taustalla, ja sitä on tutkittu laajasti solu- ja molekyylitasolla laboratorioeläimillä. Tähän mennessä LTP on osoitettu suoraan ihmisillä vain eristetyssä aivokuoren kudoksessa, joka on saatu leikkauksen kohteena olevilta potilailta, ja sillä on samanlaisia ​​ominaisuuksia kuin muilla kuin ihmisillä valmistetuilla. Ihmismallin puuttuminen on vaikeuttanut LTP: n toiminnallisen merkityksen tutkimista. Tässä annamme ensimmäisen osoitteen siitä, että visuaalisen ruudukon (fotinen "jäykkäkouristus") nopea toistuva esittely johtaa jatkuvaan parannukseen yhdessä normaalin ihmisen visuaalisen herättämän potentiaalin varhaisista komponenteista. Vahvistunut vaste on suurin tetanisoidun näkökentän vastakkaisella puolella olevalla pallonpuoliskolla, ja se rajoittuu yhteen visuaalisesti herätetyn vasteen komponenttiin (N1b). Vain N1b -komponentin selektiivinen tehostaminen tekee aivojen yleisestä kiihtyvyyden muutoksesta epätodennäköistä ja viittaa siihen, että vaikutus johtuu LTP -prosessista. Vaikka LTP: n tiedetään esiintyvän ihmisen aivoissa, kyky saada LTP: tä ei-kirurgisista potilaista tarjoaa ihmismallijärjestelmän, joka mahdollistaa synaptisen plastisuuden yksityiskohtaisen tutkimuksen normaaleilla henkilöillä, ja sillä voi olla tulevia kliinisiä sovelluksia kognitiivisten häiriöiden arvioinnissa.


Pitkän aikavälin tehostaminen ja oppiminen

Pitkän aikavälin tehostaminen (LTP), suhteellisen pitkäaikainen synaptisen voimakkuuden kasvu, on edelleen suosittu malli soluprosessille, joka voi olla perustana tiedon varastoinnille hermostossa. Vahvimmat argumentit LTP: n roolille muistissa ovat teoreettisia ja sisältävät Hebbin postulaatin, Marrin teorian hippokampuksen toiminnasta ja hermoverkkoteorian. Kun otetaan huomioon LTP -tutkimus kokonaisuudessaan, harvat tutkimukset ovat käsitelleet olennaista kysymystä: Onko LTP prosessi, joka liittyy oppimiseen ja muistiin? Tässä käsikirjoituksessa tarkastellaan tutkimusta, jossa yritetään yhdistää LTP oppimiseen ja muistiin, ja keskitytään tutkimuksiin, joissa käytetään elektrofysiologisia, farmakologisia ja molekyylibiologisia menetelmiä. Useimmat todisteet tukevat voimakkaasti LTP: n roolia muistin oppimisessa.Kuitenkin yksiselitteistä kokeellista osoittamista LTP: n vaikutuksesta muistiin vaikeuttaa se, että emme tunne tietoa muistin biologisesta perustasta ja tavoista, joilla muistoja esitetään neuroniryhmissä, LTP: n eri solumuotojen olemassaolo , ja hajautettujen muistivarastojen todennäköinen vastustuskyky hajoamiselle hoitojen avulla, jotka häiritsevät epätäydellisesti LTP: tä.


Mikä on pitkäaikainen tehostaminen (LTP) ja miksi se on tärkeää?

SelfHackedilla on tiukimmat hankintaohjeet terveysalalla, ja linkitämme lähes yksinomaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin, yleensä PubMedissä. Uskomme, että tarkin tieto löytyy suoraan tieteellisestä lähteestä.

Olemme sitoutuneet tarjoamaan tieteellisesti pätevimmän, puolueettoman ja kattavan tiedon mistä tahansa aiheesta.

Tiimimme koostuu koulutetuista lääkäreistä, väitöskirjoista, proviisoreista, pätevistä tutkijoista ja sertifioiduista terveys- ja hyvinvointiasiantuntijoista.

Kaikki sisältömme ovat kirjoittaneet tutkijat ja ihmiset, joilla on vahva tieteellinen tausta.

Tiedetiimimme käy läpi terveydenhuollon tiukimman tarkastusprosessin, ja hylkäämme usein hakijat, jotka ovat kirjoittaneet artikkeleita monille suurimmista terveydenhuollon verkkosivustoista, joita pidetään luotettavina. Tiedetiimimme on läpäistävä pitkät tekniset tieteelliset testit, vaikeat loogiset päättelyt ja luetun ymmärtämistestit. Sisäinen vertaisarviointiprosessimme seuraa heitä jatkuvasti, ja jos näemme jonkun tekevän materiaalitieteellisiä virheitä, emme anna heidän kirjoittaa uudelleen meille.

Tavoitteenamme on, että tällä verkkosivustolla ei ole yhtäkään epätarkkaa tietoa. Jos sinusta tuntuu, että jokin sisällöstämme on epätarkkaa, vanhentunutta tai muuten kyseenalaista, jätä kommentti tai ota meihin yhteyttä [email  protected]

Huomaa, että jokainen suluissa oleva numero [1, 2, 3 jne.] On napsautettava linkki vertaisarvioituihin tieteellisiin tutkimuksiin. Plusmerkki numeron "[1+, 2+ jne.]" Vieressä tarkoittaa, että tiedot löytyvät täydellisestä tieteellisestä tutkimuksesta abstraktin sijasta.

Pitkäaikainen tehostaminentai LTP, on yksi tärkeimmistä synaptisen plastisuuden mekanismeista. Se tapahtuu, kun neuronien väliset yhteydet (synapsit) ovat & ldquost vahvistuneet, & rdquo, joka muuttaa tapaa, jolla he vuorovaikutuksessa keskenään käsittelevät tietoja. Tällaiset muutokset aivojen ja rsquos -yhteyksiin ovat aivojemme ensisijaisia ​​tapoja oppia ja tallentaa uutta tietoa. Lue lisää tästä prosessista, miksi se ja rsquos ovat niin tärkeitä kognitiiviselle toiminnalle ja millaiset elämäntavat ja terveydelliset tekijät voivat heikentää aivoja ja rsquos kykyä suorittaa tämä tärkeä toiminto!


Pitkän aikavälin tehostaminen ja oppiminen

Pitkän aikavälin tehostaminen (LTP), suhteellisen pitkäaikainen synaptisen voimakkuuden kasvu, on edelleen suosittu malli soluprosessille, joka voi olla perustana tiedon varastoinnille hermostossa. Vahvimmat argumentit LTP: n roolille muistissa ovat teoreettisia ja sisältävät Hebbin postulaatin, Marrin teorian hippokampuksen toiminnasta ja hermoverkkoteorian. Kun otetaan huomioon LTP -tutkimus kokonaisuudessaan, harvat tutkimukset ovat käsitelleet olennaista kysymystä: Onko LTP prosessi, joka liittyy oppimiseen ja muistiin? Tässä käsikirjoituksessa tarkastellaan tutkimusta, jossa yritetään yhdistää LTP oppimiseen ja muistiin, ja keskitytään tutkimuksiin, joissa käytetään elektrofysiologisia, farmakologisia ja molekyylibiologisia menetelmiä. Useimmat todisteet tukevat voimakkaasti LTP: n roolia muistin oppimisessa. Kuitenkin yksiselitteistä kokeellista osoittamista LTP: n vaikutuksesta muistiin vaikeuttaa se, että meillä ei ole tietoa muistin biologisesta perustasta ja tavoista, joilla muistot esitetään neuronien kokoonpanoissa, LTP: n eri solumuotojen olemassaolosta. , ja hajautettujen muistivarastojen todennäköinen vastustuskyky hajoamiselle hoitojen avulla, jotka häiritsevät epätäydellisesti LTP: tä.


Pitkäaikainen tehostaminen: mitä tekemistä oppimisella on sen kanssa?

Pitkäaikainen tehostaminen (LTP) määritellään toiminnallisesti synaptisen tehon pitkäaikaiseksi lisääntymiseksi afferenttisten kuitujen korkeataajuisen stimulaation jälkeen. Ilmiön ensimmäisen täydellisen kuvauksen jälkeen vuonna 1973 LTP -induktion taustalla olevien mekanismien tutkiminen on ollut yksi aktiivisimmista neurotieteen tutkimusalueista. LTP: tä opiskeleville erityisesti nisäkkäiden hippokampuksessa kiinnostava henkilö on ensisijaisesti sen oletettu rooli vakaiden muistien muodostamisessa, rooli muistinmuodostuksen "hebbilaisten" kuvausten kanssa. Muut LTP: n ominaisuudet, mukaan lukien sen nopea induktio, pysyvyys ja korrelaatio aivojen luonnollisiin rytmeihin. tarjoavat välillistä tukea tälle yhteydelle muistitallennukseen. Siitä huolimatta on vain vähän empiiristä näyttöä, joka linkittää LTP: n suoraan muistien tallentamiseen. Tässä kohdeartikkelissa tarkastelemme useita LTP: n solu- ja käyttäytymisominaisuuksia ja arvioimme, ovatko ne yhdenmukaisia ​​hippokampuksen LTP: n oletetun roolin kanssa muistinmuodostuksessa. Ehdotamme, että suuri osa nykyisestä LTP: hen keskittymisestä heijastaa ennakkoluuloja, joiden mukaan LTP on oppimismekanismi, vaikka empiiriset todisteet viittaavat usein siihen, että LTP ei sovellu tällaiseen rooliin. Vaihtoehtona muistin tallennuslaitteena toimimiselle ehdotamme, että LTP voi toimia hermostona, joka vastaa aivojen herätys- tai tarkkailulaitetta. Näin ollen LTP voi lisätä epäspesifisellä tavalla erillisten ulkoisten ärsykkeiden tehokkuutta ja voi siten helpottaa muistojen indusointia kaukaisissa synapsissa. Muita hypoteeseja tämän intensiivisesti tutkitun mekanismin toiminnallisesta hyödyllisyydestä voidaan kuvitella, että tämän kohdeartikkelin tarkoitus ei ole edistää yhtä hypoteesia vaan pikemminkin herättää keskustelua muistin tallennuksen taustalla olevista hermomekanismeista ja arvioida, voidaanko LTP: tä pitää kelvollisena ehdokkaana tällainen mekanismi.


Elämäntapa, ruokavalio ja muut tekijät, jotka voivat edistää LTP: tä

Ennen kuin siirrymme pääkeskusteluun, on tärkeää huomata muutamia nykyisen tieteen tärkeitä rajoituksia joidenkin alla olevissa osissa kuvattujen tekijöiden ja vaikutusten takana.

Ensinnäkin seuraavat alla lueteltujen aineiden ja yhdisteiden mahdolliset vaikutukset perustuvat yksinomaan eläin- ja solututkimuksiin, ja siksi ne ovat & ldquotodisteet puuttuvat& rdquo tähänastisista sopivista inhimillisistä kokeista.

Toisin sanoen nämä ovat vain mahdollisia & ldquolaunching-point & rdquo tuleville kliinisille tutkimuksille ihmisillä, eikä näistä yhdisteistä ja rsquo-vaikutuksista ihmisiin voida tehdä vankkoja johtopäätöksiä, ennen kuin paljon lisätutkimuksia on tehty.

Siksi, vaikka jotkut näistä varhaisista tuloksista saattavat vaikuttaa lupaavilta, on tärkeää pitää mielessä, että todisteet kokonaisuudessaan ovat edelleen liian heikkoja tehdäkseen lopullisia johtopäätöksiä näistä aineista ja rsquo -vaikutuksista terveillä ihmisillä.

Toiseksi suuri osa eläinkokeista saaduista todisteista on peräisin tutkimuksista, joissa on eläimiä, joilla on erityisiä terveysongelmia ja -häiriöitä, kuten aivovaurioita tai kokeellisesti aiheuttamia neurodegeneratiivisia häiriöitä, tai eläimiä, joiden normaali aivotoiminta on häirinnyt lääkkeiden tai muiden myrkkyjen antamista. Siksi tämänkaltaiset tutkimukset eivät välttämättä osoita, että tietyllä yhdisteellä tai aineella olisi myös samankaltaisia ​​vaikutuksia ainakin normaaleissa, terveellisissä ja rdquo -olosuhteissa ja ainakin ilman lisätutkimuksia.

Kuten aina, jos päätät kokeilla uusia elämäntapoja tai ruokavalion muutoksia tai kokeilla lisäravinteita, on erittäin tärkeää keskustella niistä ensin lääkärisi kanssa! Tämä on kriittistä, koska tällaisilla muutoksilla voi olla odottamattomia vuorovaikutuksia mahdollisten olemassa olevien terveysolosuhteidesi kanssa, ja vain pätevällä lääketieteen ammattilaisella on asiantuntemusta ja tietoa, jotka auttavat sinua navigoimaan näissä mahdollisissa ongelmissa.

Pidä tämä mielessä ja katso, mitä viimeisin tiede sanoo erilaisista elämäntapoista, ruokavaliosta ja ravintolisistä, jotka voivat mahdollisesti vaikuttaa aivojen plastisuuteen liittyviin prosesseihin!


Pitkän aikavälin tehostamisen määritelmän psykologia

Pitkän aikavälin voimakkuuden määrittelyn psykologia (LTP) on postsynaptisen hermosolun pitkäkestoinen vahvistava vaste, kun stimulaatio heikentää synapsia, joka esiintyy toistuvassa stimulaatiossa. Siihen liittyy pitkäaikainen ja oppiva muisti. Tämä on myös aivosolujen kyky pitää kiinni siitä, kuinka toistuvasti ne lähettävät signaaleja joissakin aivosoluissa. Sen lisäksi se on ikuinen parannus signaalien lähettämisessä kahden neuronin keskelle, mikä yleensä johtuu niiden synkronoimisesta.

Tämä on yksi synaptisen plastisuuden taustalla olevista ilmiöistä, jossa kemiallinen synaptinen kyky muuttaa niiden lujuutta. Kun muistoja koodataan synaptisen voiman muuttamisen kautta, pitkän aikavälin tehostaminen on virallisesti harkittu yhdeksi tärkeimmistä solumekanismeista, jotka tuovat muistia ja oppimista. Itse asiassa Terje Lomo löysi tämän kanin hippokampuksesta vuonna 1966. Viimeisin pitkän aikavälin tehostaminen etsii parempaa ymmärrystä sen perusbiologiasta.

Jotkut ihmiset kuitenkin aikovat hahmotella perustavanlaatuisen yhteyden käyttäytymiseen liittyvän oppimisen ja pitkän aikavälin tehostamisen keskelle. On myös ihmisiä, jotka parantavat LTP -muistin ja oppimisen järjestelmiä ja farmakologiaa. Pitkäaikainen tehostuminen tulee esiin eri hermorakenteissa, kuten pikkuaivoissa, aivokuorissa ja amygdalessa.

Malenka, Robert, tunnettu pitkän aikavälin potentiaatiotutkija, kertoo, että LTP saattaa esiintyä koko nisäkkään aivoissa sijaitsevassa kiihottavassa synapsissa. LTP koostuu itse asiassa useista ominaisuuksista ja nämä ovat:

Yhteistyö

Pitkän aikavälin tehostuminen tapahtuu myös synapsiin asti kulkevan yksittäisen käytävän voimakkaan titaanisen stimulaation kautta. Vaikka yhtä reittiä synapsissa stimuloidaan heikosti, on mahdollista, että se synnyttää riittämätöntä postsynaptista depolarisaatiota pitkän aikavälin tehostumisen indusoimiseksi. Kun heikot ärsykkeet on jo kohdistettu useille reiteille, jotka yhdistyvät yhdeksi postsynaptisen kalvon laastariksi, tämä on aika, jolloin luotu postsynaptinen depolarisaatio ryhmittelee depolarisoidun postsynaptisen solun. Tämä ryhmä saa aikaan potentiaalin pitkällä aikavälillä.

Tulon spesifisyys

Kun indusoidaan pitkäaikainen tehostuminen, LTP: n ensimmäinen synapsi ei koskaan leviä joissakin synapsissa. Tämä leviää vain synapsiin, jotka ilmenevät yhteistyö- ja assosiatiivisuussäännöistä. Mutta LTP: n spesifisyys voi olla epätäydellinen lyhyillä etäisyyksillä. Morris ja Frey selittävät LTP: n syöttöspesifisyyden vuonna 1997, ja tätä kutsuttiin virallisesti sieppaushypoteesiksi ja synaptiseksi merkitsemiseksi.

Sitkeys

Pitkäaikainen vahvistuminen on todella jatkuvaa. Se voi myös kestää kuukausia ja sitkeys jakautuu muihin synaptisten muovien muotoihin.

Assosiatiivisuus

Se viittaa havaintoon, jonka mukaan kun yksittäisen käytävän vieroitusstimulaatio on riittämätön pitkän aikavälin tehostamisen indusoinnissa, voimakas stimulaatio synkronoidaan toisen käytävän kanssa. Siksi LTP indusoi nämä reitit.

Nämä ovat asioita, jotka sinun pitäisi oppia ja ymmärtää pitkän aikavälin tehostamisesta. Voit etsiä siitä lisätietoja Internetin kautta tai puhua siitä asiantuntijoiden kanssa.


Ihmisen turvotus piikin ajoituksesta riippuvan plastisuuden induktion jälkeen

Depotentiaatio (DP) on tärkeä mekanismi muistijälkien virittämiselle, kun LTP (Long Term Potentiation) on indusoitu oppimisen, keinotekoisten menettelyjen tai muiden toimintojen avulla. Oletettu käyttökelvoton LTP voidaan poistaa tämän prosessin kautta. Sen puutoksen uskotaan vaikuttavan patologioihin, kuten lääkkeiden aiheuttamaan dyskinesiaan. Koska sen uskotaan kuitenkin edustavan mekanismia, joka liittyy häiriöherkkyyteen muistin jäljen vahvistamisen aikana, se on tärkeä prosessi, joka on otettava huomioon, kun terapeuttisia toimenpiteitä, kuten psykoterapiaa, annetaan. Ehkä henkilö, jolla on epänormaali depotentiaatio, on altis menettämään oppimansa vaikutukset hyvin helposti tai spektrin toisessa päässä on altis ylikuormitukselle aiemmin luodulla hyödyttömällä LTP: llä. Ehkä tämä prosessi selittää osittain, miksi jotkut häiriöt ja potilaat ovat erittäin vastustuskykyisiä hoidolle. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kvantifioida LTP: n ja depotentiaation välinen suhde ihmisen aivoissa käyttämällä transkraniaalista magneettista stimulaatiota (TMS) terveiden osallistujien kuoren päällä. Tulokset antavat lisää todisteita siitä, että depotentiaatio voidaan mitata ihmisillä käyttämällä ei -invasiivisia aivostimulaatiotekniikoita. Ne tarjoavat todisteita siitä, että ei-fokaalinen rytmi omalla tehottomalla stimulaatiollaan, kuten modifioitu ensimmäinen stimulaatio, voi heikentää assosiatiivisen, polttopisteen ajoituksesta riippuvan PAS: n (parillinen assosiatiivinen stimulaatio) aiheuttamaa LTP: tä. Siksi depotentiaation kaltainen prosessi ei näytä rajoittuvan tiettyihin synapsien alaryhmiin, joille on aiemmin tehty LTP. Tärkeintä on, että indusoitu LTP näyttää hyvin korreloivan terveillä yksilöillä syntyneen depotentiaation määrään. Tämä saattaa olla terveydelle tyypillinen ilmiö ja se voi olla vääristynyt aivosairauksissa, kuten dystoniassa tai dyskinesiassa. LTP/DP-suhde voi olla arvokas merkki mahdollisille sinnikkyysvääristymille verrattuna muistijälkien poistamiseen, joita LTP: n kaltainen plastisuus edustaa.

Avainsanat: aivokuoren plastisuus depotentiaatiosairaus oppiminen muistin muodostuminen neuroplastisuus translaatio.

Eturistiriitailmoitus

Tekijät eivät ilmoita eturistiriidoista.

Kuviot

Kuvio kuvaa kaavamaisesti…

Kuvio kuvaa kaavamaisesti erilaisten stimulaatioiden kokeiden rakennetta…

Kuvassa näkyy normalisoitu…

Kuvio esittää istuntotyypin normalisoidut perusviivaan nähden (suhde ennen interventiota/sen jälkeen)…

Kuvassa näkyy korrelaatio…

Kuvassa näkyy korrelaatio LTP: n enimmäismäärän ja enimmäismuutoksen välillä…

Kuva osoittaa perustelut…

Kuvio osoittaa perustelut depotentiaation kvantifioimiseksi. Vasen paneeli vastaa…


Ihmisen visuaalisten reaktioiden pitkäaikainen tehostaminen

Pitkäaikainen tehostaminen (LTP) on ehdokas synaptinen mekanismi oppimisen ja muistin taustalla, ja sitä on tutkittu laajasti solu- ja molekyylitasolla laboratorioeläimillä. Tähän mennessä LTP on osoitettu suoraan ihmisillä vain eristetyssä aivokuoren kudoksessa, joka on saatu leikkauksen kohteena olevilta potilailta, ja sillä on samanlaisia ​​ominaisuuksia kuin muilla kuin ihmisillä valmistetuilla. Ihmismallin puuttuminen on vaikeuttanut LTP: n toiminnallisen merkityksen tutkimista. Tässä annamme ensimmäisen osoitteen siitä, että visuaalisen ruudukon (fotinen "jäykkäkouristus") nopea toistuva esittely johtaa jatkuvaan parannukseen yhdessä normaalin ihmisen visuaalisen herättämän potentiaalin varhaisista komponenteista. Vahvistunut vaste on suurin tetanisoidun näkökentän vastakkaisella puolella olevalla pallonpuoliskolla, ja se rajoittuu yhteen visuaalisesti herätetyn vasteen komponenttiin (N1b). Vain N1b -komponentin selektiivinen tehostaminen tekee aivojen yleisestä kiihtyvyyden muutoksesta epätodennäköistä ja viittaa siihen, että vaikutus johtuu LTP -prosessista. Vaikka LTP: n tiedetään esiintyvän ihmisen aivoissa, kyky saada LTP: tä ei-kirurgisista potilaista tarjoaa ihmismallijärjestelmän, joka mahdollistaa synaptisen plastisuuden yksityiskohtaisen tutkimuksen normaaleilla henkilöillä, ja sillä voi olla tulevia kliinisiä sovelluksia kognitiivisten häiriöiden arvioinnissa.


Pitkäaikainen tehostuminen ja pitkäaikainen masennus

Aivojen synaptiset yhteydet voivat muuttaa niiden voimaa vastauksena kuvioituun toimintaan. Tämä synapsien kyky määritellään synaptiseksi plastisuudeksi. Pitkäaikaisten synaptisen plastisuuden, pitkän aikavälin tehostumisen (LTP) ja pitkäaikaisen masennuksen (LTD) muotojen uskotaan välittävän ärsykkeitä tai ärsykkeiden ominaisuuksia koskevan tiedon tallentamisen hermopiirissä. Synaptisesta plastisuudesta tuli 1970 -luvun alussa löydettyään neurotieteen keskeinen aihe, ja monet tutkimukset keskittyivät sen mekanismien ymmärtämiseen ja sen toiminnallisiin vaikutuksiin.

Avainsanat

Aiheet

Pitkäaikainen tehostuminen ja pitkäaikainen masennus glutamatergisissä synapsissa

Synapsien kyky muuttaa voimaa stimulaation vaikutuksesta on ollut tiedossa 1970 -luvulta lähtien, jolloin osoitettiin, että aistielimen toistuva stimulaatio muuttaa synaptisen yhteyden tehokkuutta selkärangattoman hermostossa (Castellucci, Pinsker, Kupfermann, & amp; Kandel, 1970 Kupfermann, Castellucci, Pinsker, & amp; Kandel, 1970). Tämä pitkän aikavälin plastisuuden muoto tunnetaan pitkäkestoisena synaptisena helpottamisena (Brunelli, Castellucci ja & amp; Kandel, 1976 Castellucci & amp; Kandel, 1976). Sen signalointimekanismeja on kehitetty laajasti (Armitage & amp Siegelbaum, 1998 Bailey & amp Chen, 1983, 1988a, 1988b Cai, Pearce, Chen, & amp; Glanzman, 2011 Esdin, Pearce, & amp; Glanzman, 2010 Ezzeddine & amp; Glanzman, 2003 Fulton, Condro, Pearce, & amp; Glanzman, 2008) ja sen toiminnallinen merkitys ymmärretään hyvin (Carew & amp; Kandel, 1973 Pinsker, Hening, Carew, & amp; Kandel, 1973). Synaptiset helpotukset edistävät kiduksen, merietanan hengityselinten, rentoutumista, vastauksena sifonin stimulaatioon, aistielimeen ja kanavaan happipitoisen veden virtaamiseksi kiduksen läpi, kun eläin oppii ärsykkeen, joka ei ole uhka (Kupfermann, Carew, & amp; Kandel, 1974 Pinsker, Kupfermann, Castellucci, & amp; Kandel, 1970 Walters, Carew, & amp; Kandel, 1979). Merilevässä tehdyt tutkimukset liittyivät suoraan mekanismeihin synaptisen tehokkuuden muutoksiin oppimiseen (Kandel ym., 1983 Walters, Byrne, et ai., 1983a, 1983b Walters, Carew, et al., 1981) ja loivat perustan tutkimukselle synaptisen plastisuuden läsnäolo ja rooli nisäkkään aivoissa.

Nisäkkään aivoissa todisteita synaptisen voiman pitkäaikaisista muutoksista tulee saataville 1970-luvun alussa (Bliss & amp; Lomo, 1973). Ensimmäisessä raportissa aktiivisuudesta riippuvaisesta pitkäaikaisesta plastisuudesta osoitettiin, että rei'itetyn reitin korkeataajuinen stimulaatio tuotti pitkäaikaisen lisäyksen kenttäpotentiaalivasteeseen ja populaation piikkien lukumäärään hippokampuksen hammaskivessä. Tämä pitkäaikaisen plastisuuden muoto tuli tunnetuksi pitkäaikaisena tehostamisena (LTP) (Bliss & amp. Lomo, 1973). Aktiivisuudesta riippuvat muutokset synaptisissa vasteissa muistuttivat oppimisen aiheuttamista muutoksista synaptisessa tehossa merilevässä (Carew, Castellucci, & amp; Kandel, 1971). Lisäksi korkeataajuinen aktiivisuus, vaikkakin purskeina teeta -värähtelyalueella, oli yhdistetty oppimiseen ja muistiin (Berry & amp. Thompson, 1978 Winson, 1978).Nämä tekijät vaikuttivat aluksi jännitykseen tutkia herätettyjen vasteiden pitkäaikaisia ​​muutoksia synaptisina mekanismeina muistien tallentamiseen nisäkkäiden hermopiireihin (Bliss & amp Collingridge, 1993). Ensimmäisten raporttien jälkeen on panostettu paljon sen määrittämiseen, kuinka pitkäaikainen plastisuus syntyy, mitkä mekanismit ovat plastisuuden induktion ja ilmaisun taustalla ja miten plastisuus voi edistää hermoverkoston toimintaa.

Suuri osa pitkäaikaisen plastisuuden mekaanisista näkökohdista tehdystä työstä keskittyi hippokampuksen glutamatergisiin synapsiin (Bashir, Alford, Davies, Randall, & amp; Collinridge, 1991 Castillo, Weisskopf, & amp; Nicoll, 1994 Collingridge, Blake, Brown, Bashir ja amp Ryan, 1991 Manzoni, Weisskopf, & amp; Nicoll, 1994 Nicoll, Castillo, & amp; Weisskopf, 1994 Thiels, Xie, Yeckel ja & amp; Berger, 1996 Weisskopf, Castillo, Zalutsky, & amp; Nicoll, 1994 Weisskopf & amp; Nicoll, 1995 Xie, Barrionuevo, & amp; Berger, 1996 Xie, Berger ja Barrionuevo, 1992). Kuitenkin kävi selväksi, että nämä pitkän aikavälin plastisuuden muodot eivät ole ainutlaatuisia glutamatergisille synapsille (Kano, 1995 Korn, Oda, & amp. Faber, 1992) eivätkä ainoastaan ​​indusoitavissa hippokampuksessa (D'Angelo, Rossi, Armano ja amp; Taglietti) , 1999 Ennis, Lister, Aroniadou-Anderjaska, Hayar, & amp; Borrelli, 1998 Kirkwood, Rioult, & amp; Bear, 1996 Morris, Knevett, Lerner, & amp; Bindman 1999 Winder, Egli, Schramm ja Matthews, 2002). Nyt on olemassa laajaa näyttöä siitä, että glutamatergiset (Kirkwood et ai., 1996) ja GABAergic-synapsit neokorteksissa (Holmgren & amp; Zilberter, 2001 Maffei, Nataraj, Nelson & amp; Turrigiano, 2006), pikkuaivot (D ') voivat aiheuttaa pitkäaikaista plastisuutta. Angelo et ai., 1999 Hansel & amp; Linden, 2000) ja subkortikaaliset piirit (Nugent, Penick, & amp; Kauer, 2007 Winder et ai., 2002). Aktiivisuusvaatimukset ja solumekanismit voivat vaihdella tietyn yhteyden ja kehitysvaiheen mukaan (Feldman, Nicoll, Malenka, & amp Isaac, 1998 Lefort, Grey, & amp; Turrigiano, 2013 Wang, Fontanini, & amp; Maffei, 2012). Pitkäaikaisen plastisuuden laajalle levinnyt kyky ja mekanismien moninaisuus osoittavat, että kyky muuttaa synaptista tehokkuutta aktiivisuudesta riippuvaisella tavalla on synapsien perusominaisuus koko aivoissa. Seuraavissa osissa tarkastellaan nykyistä tietoa plastisuuden induktion aktiivisuusvaatimuksesta ja siihen liittyvien solumekanismien monimuotoisuudesta. Raportoidaan viimeaikaiset todisteet plastisuuden kehityssääntelystä ja siitä, miten muovimuutokset voidaan sisällyttää paikallispiireihin. Keskustellaan myös nykyisistä teorioista pitkän aikavälin synaptisen plastisuuden toiminnallisesta roolista.

Pitkän aikavälin plastisuuden induktio: hinta suhteessa ajoitukseen

Pian ensimmäisen LTP -tutkimuksen julkaisemisen jälkeen uusi raportti osoitti, että aferenssikuitujen stimulointi CA1 -pyramidaalisille neuroneille hippokampuksen aiheuttamassa LTP: ssä on ärsykkeitä, jotka toimitettiin korkealla taajuudella (100 ärsykettä 100 Hz: llä), kun taas sama määrä matalalla taajuudella (1 Hz) annetut ärsykkeet aiheuttivat herätetyn vasteen (LTD) pitkäaikaisen masennuksen (Dunwiddie & amp Lynch, 1978). Tämä tutkimus osoitti, että nisäkkään hippokampuksen synapsit voivat muuttaa niiden tehoa kaksisuuntaisesti vasteena stimulaatiolle ja että plastisuuden merkki riippuu stimulaation taajuudesta. Nämä tulokset on tiivistetty ja laajennettu myöhemmällä tutkimuksella, jossa tutkittiin perusteellisesti synaptisen tehon muutosten taajuusriippuvuutta ja osoitettiin, että kun kynnystaajuuden alle stimuloidaan, glutamatergiset synapsit CA1: ssä suoritetaan LTD. Jos induktioon käytetty toistuvan stimulaation taajuus oli korkeampi kuin kynnystaajuus, sen sijaan indusoitiin LTP (Rick & amp; Milgram, 1996).

LTD: n tutkimus jatkui matalataajuisen stimulaation käyttämisessä. Toistuva stimulaatio 1 Hz: llä on ollut varsin tehokas indusoimaan LTD: tä useimmilla reiteillä, joilla se on testattu (Doyere, Errington, Laroche, & amp; Bliss, 1996 Hess & amp; Donoghue, 1996 Kirkwood & amp; Bear, 1994a, 1994b Trommer, Liu, & amp; Pasternak, 1996). Eri tavoin LTP -induktion riippuvuutta stimulaation taajuudesta tutkittiin edelleen. Samanaikaisesti tutkimusten kanssa, joissa käytettiin suurtaajuisia ärsykkeitä (2–3 junaa 1s -ärsykkeitä 100 Hz: llä, joka tunnetaan myös nimellä tetaninen stimulaatio), LTP: n nopeusriippuvuuden analyysi eteni fysiologisesti merkityksellisten stimulaatiomallien määrittämiseksi, jotka tehostivat tehokkaasti synapsia. Koska theta -taajuusalueen toiminta liittyi oppimiseen (Gray & amp Ball, 1970) ja muistiin (Landfield, McGaugh, & amp; Tusa, 1972), ja LTP: n uskottiin olevan synaptinen korrelaatio muistille (Levy & amp; Steward, 1979), tutkijat keksivät induktio -paradigman, joka jäljitteli teetaajuuden aktiivisuutta, jota voitaisiin käyttää joko in vivo nukutetuissa eläimissä tai akuutin viipaleiden valmistuksessa tutkimaan tämän aktiivisuusverkon aktiivisuuden ja synaptisen voimakkuuden vaikutusta. Hippokampuksen CA1 -alueella korkeataajuiset ärsykkeet (100 Hz), jotka on järjestetty toistuvasti teta -taajuusalueella (4–7 Hz: n Theta -purskeen stimulaatio, TBS), indusoivat tehokkaasti LTP: tä (Larson, Wong ja amp Lynch, 1986). Tetaninen stimulaatio oli tehokas induktion paradigma hippokampuksessa (Bliss & amp; Lomo, 1973), mutta ei uuskorteksissa (Kirkwood & amp. Bear, 1994a, 1994b). Eri tavoin TBS -stimulaatio indusoi tehokkaasti LTP: tä monilla aivojen alueilla, mukaan lukien hippokampus (Larson & amp; Lynch, 1988), visuaalinen aivokuori (Kirkwood & amp; Bear, 1994a, 1994b), hajuaivokuori (Jung, Larson & amp; Lynch, 1990) ja sammalisen kuidun syöttämisessä pikkuaivojen raesoluihin (D'Angelo et ai., 1999). Nopeudesta riippuvaisten induktion paradigmien vaihtelua kehitettiin vuosien varrella LTP-induktion parametritilan tutkimiseksi. Koska neuronit ovat spontaanisti aktiivisia ja niillä on värähteleviä siirtymiä kalvopotentiaalissa (von Krosigk, Bal, & amp; McCormick, 1993), kokeita suunniteltiin sen arvioimiseksi, tuottaako kuvioitu stimulaatio depolarisaatiovaiheessa tai hermosolun värähtelyn hyperpolarisoivassa vaiheessa erilaisia ​​muotoja. plastisuus. Itse asiassa, ärsykkeet, jotka toimitettiin depolarisaatiovaiheeseen värähtelyllä, indusoivat LTP: tä, erilainen kuvioitu aktiivisuus värähtelyn läpi, indusoivat LTD: n (Huerta & amp. Lisman, 1995). Tämä havainto osoitti, että plastisuus voidaan indusoida aktiivisuudella fysiologisella alueella. Tarve depolarisaatioon onnistuneen LTP-induktion vuoksi osoitti, että sekä aferenssitulon että postsynaptisen neuronin oli oltava aktiivisia potentiaalin tapahtuessa (Jaffe & amp. Johnston, 1990), kun taas LTD indusoitiin, jos pre- ja postsynaptisten komponenttien aktiivisuus oli korreloimaton (Debanne, Gähwiler, & amp; Thompson, 1994 Jaffe & amp; Johnston, 1990). Tässä keskeisessä tutkimuksessa saadut tulokset sopivat hyvin Donald Hebbin oppimisteoriaan (Hebb, 1949). Siten LTP tunnettiin myös hebbilaisena plastisuutena (Jaffe & amp Johnston, 1990). Viimeaikaiset tutkimukset kyseenalaistivat näkemyksen, jonka mukaan suurtaajuista stimulaatiota tarvitaan LTP: n induktioon, kun taas matalataajuista stimulaatiota tarvitaan LTD: lle. On raportoitu, että matalien taajuuksien stimulaatio useissa piireissä voi aiheuttaa LTP -muodon, joka kehittyy hitaammin kuin korkeataajuinen LTP, mutta käyttää samanlaisia ​​solumekanismeja (Habib & amp; Dringenberg, 2010a, 2010b). Olosuhteita, jotka suosisivat LTP: tä LTD: n induktioon matalilla taajuuksilla, ei ole täysin tutkittu, mutta on näyttöä siitä, että kehitysvaihe, jossa plastisuus syntyy, voi vaikuttaa matalataajuisen stimulaation tuloksiin (Lante, Cavalier, Cohen-Solal, Guiramand, & amp; Vignes, 2006).

Muovisuuden merkin riippuvuus värähtelyvaiheesta viittasi siihen, että pre- ja postsynaptisen toiminnan ajoituksella oli tärkeä rooli synaptisen tehokkuuden säätelyssä (Debanne, Shulz, & amp; Fregnac, 1995 Fregnac et ai., 1994). Tätä ajatusta testattiin kokeissa, joissa ensimmäistä kertaa rekisteröitiin yksi yhteys kahden tunnistetun neokortikaalisen pyramidaalisen neuronin välille, jotta kokeilija voisi suoraan ohjata presynaptisen neuronin ja sen postsynaptisen kohteen aktiivisuutta (Debanne et al., 1996) Markram, Lübke, Frotscher ja Sakmann, 1997). Jos presynaptisen neuronin toimintapotentiaali edeltää kiihottavaa postsynaptista potentiaalia (EPSP), kahden neuronin välisen monosynaptisen yhteyden tehokkuus lisääntyi. Kun EPSP/piikkijärjestys käännettiin, yhteyden vahvuus laski (Markram et ai., 1997). Nämä tulokset korostivat ajoituksen merkitystä plastisuuden indusoimiseksi, mikä on askel pitkäaikaisen synaptisen muokkauksen muodolle, joka tunnetaan nyt nimellä piikkien ajoituksesta riippuvainen plastisuus (STDP). STDP voidaan indusoida tehokkaasti glutamatergisissä synapsissa useilla aivojen alueilla, ja sitä luonnehditaan usein ajasta riippuvaiseksi LTD: ksi (t-LTD), jos postsynaptinen EPSP vähenee pariliitoksen muodostumisen jälkeen, tyypillisesti silloin, kun postsynaptinen EPSP edeltää presynaptista toimintapotentiaalia (Bi & amp Poo, 1998). Ajasta riippuvainen LTP (t-LTP) viittaa postsynaptisten vasteiden LTP: hen ja tyypillisesti indusoituu, kun presynaptiset piikit edeltävät postsynaptista EPSP: tä tai piikkiä (Bi & amp Poo, 1998 Magee & amp; Johnston, 1997 Markram et ai., 1997 Sjostrom, Turrigiano, & amp; Nelson, 2001). Lisätutkimukset osoittivat, että STDP -sääntöön voi vaikuttaa aktivoidun presynaptisen tulon sijainti pitkin postsynaptisen pyramidaalisen neuronin dendriittisatamaa (Froemke, Poo, & amp; Dan, 2005 Letzkus, Kampa, & amp; Stuart, 2006 Sjostrom & amp; Hausser, 2006) .

STDP voi myös näyttää muunnelmia ennen jälkeistä ajoitussääntöä, jos pariliitoksen muodostamisen jälkeistä taajuutta tai pre- ja postsynaptisten piikkien määrää muutetaan (Buchanan & amp Mellor, 2010). Esimerkiksi hippokampuksessa yksittäisten pre- ja postsynaptisten piikkien yhdistäminen STDP: hen 10 Hz: llä tai yli indusoi t-LTP: n pre- ja postsynaptisesta järjestyksestä riippumatta (Buchanan & amp Mellor, 2010), kun taas t-LTD indusoidaan vain, jos pariliitos on muodostettu alle 10 Hz (Wittenberg & amp; Wang, 2006). Somatosensorisen ja visuaalisen aivokuoren ensisijaisessa thalamo-vastaanottajakerroksessa (kerros 4) t-LTD indusoidaan pre- ja postsynaptisen aktiivisuuden järjestyksestä riippumatta joko yhdellä piikkiparilla tai pre- ja postsynaptisten piikkien purskeiden parilla (Egger, Feldmeyer) , & amp. Sakmann, 1999 Wang et ai., 2012).

Suuri osa muovisuuden indusoinnin parametritilaa koskevasta työstä saatiin akuuteissa viipalevalmisteissa, jotka mahdollistavat tarkan pääsyn stimulaatio- ja tallennuspaikkoihin sekä korkean resoluution synaptisiin vasteisiin. Todisteita t-LTD: stä in vivo on saatu tynnyrikuoresta, kokeissa, joissa se indusoitiin, kun spontaanit toimintapotentiaalit tynnyrin kuoren kiihottavissa neuroneissa yhdistettiin viiksen taipumiseen, joka jäljittelee jälkikäsittelyä ennen pariliitosta (Jacob, Brasier, Erchova, Feldman, & amp; Shulz, 2007). T-LTP: n osalta uusi tutkimus osoitti, että tällainen plastisuus voidaan aiheuttaa nukutetuissa jyrsijöissä (Fung, Law, & amp; Leung, 2016).

Laaja valikoima solumekanismeja LTP: lle ja LTD: lle

LTP- ja LTD -induktion aktiivisuusvaatimusten analyysin rinnalla on tehty paljon työtä näiden plastisuuden muotojen harjoittamien solu-/molekyylimekanismien tunnistamiseksi (kuva 1, LTPe ja LTDe). Keskityttiin aluksi hippokampuksen glutamatergisiin synapsiin, ja osoitettiin, että LTP: n induktio edellyttää erityisen glutamatergisen reseptorin, NMDA -reseptorin (Harris, Ganong ja & amp; Cotman, 1984), aktivoimista, joka on herkkä samanaikaiselle glutamaatin sitoutumiselle ja kalvon depolarisaatiolle (Mayer, Westbrook, & amp; Guthrie, 1984 Nowak, Bregestovski, Ascher, Herbet ja Prochiantz, 1984). Tämä kaksoisherkkyys tekee NMDA-reseptorista sattumanilmaisimen, joka pystyy aistimaan pre- ja postsynaptisten neuronien aktiivisuuden. Vaatimus sattumanvaraisesta pre- ja postsynaptisesta toiminnasta sopii hyvin myös Donald Hebbin muistinmuodostuksen postulaattiin (Tsien, 2000). Siksi NMDA -reseptorien signalointi tuli tutkimusten kohteeksi, joiden tarkoituksena oli määrittää hebbilaisen plastisuuden mekanismit (Shimizu, Tang, Rampon ja amp Tsien, 2000).

Kuva 1. Yhteenveto synaptisen plastisuuden GABAergic (vasen) ja glutamaterginen (oikea) muotojen LTP: lle ja LTD: lle. Erilaisia ​​signalointimekanismeja presynaptisesti ja postsynaptisesti ilmennetylle LTP: lle ja LTD: lle inhiboiville (LTPi ja LTDi) ja kiihottaville (LTPe ja LTDe) esitetään kaavamaisesti nykyisen kirjallisuuden tietojen perusteella.

NMDA -reseptorien aktivointi mahdollistaa kalsiumin sisäänvirtauksen niitä ilmentävään neuroniin (Bading, Ginty, & amp; Greenberg, 1993 Malenka, Kauer, Zucker, & amp; Nicoll, 1988), ja kalsium toimii toisena viestinvälittäjänä, joka aktivoi useita molekyylejä (Poncer, Esteban , & amp; Malinow, 2002), jotka osallistuvat synapsien reseptorien kauppaan (Takahashi, Svoboda ja amp. Manilow, 2003) sekä signalointikaskadit, jotka voivat aktivoida geenin transkription (Ghosh, Ginty, Bading ja Greenberg, 1994). Useiden ryhmien työ on auttanut selvittämään solunsisäisten mekanismien monimutkaisuuden, jotka liittyvät LTP: n ja LTD: n induktioon ja ilmentymiseen hipokampuksessa. Kattavan kuvauksen hippocampal LTP: hen ja LTD: hen liittyvistä yksityiskohtaisista signalointikaskadista viittaan Herringin ja Nicollin (2016) kattavaan katsaukseen.

NMDA-reseptorin osallistuminen LTP: n ja LTD: n induktioon ei ole ainutlaatuinen hippokampuksessa, koska NMDA-riippuvaisia ​​pitkän aikavälin plastisuuden muotoja on raportoitu monissa piireissä (Artola & amp; Singer, 1987 D'Angelo et ai., 1999 Jung et ai., 1990 Kauer, Malenka, & amp; Nicoll, 1988 Kombian & amp; Malenka, 1994 Lovinger, Tyler ja Merritt, 1993). Eri tavoin LTP: n ja LTD: n ilmaisumekanismit herättivät kiivasta keskustelua siitä, riippuvatko LTP ja/tai LTD presynaptisesta vai postsynaptisesta mekanismista (Granger & amp; Nicoll, 2014 Lisman, 2009 MacDougall & amp Fine, 2014 Padamsey & amp Emptage, 2014). Pitkäaikainen malli tukee hypoteesia, jonka mukaan pitkän aikavälin plastisuus ilmaistaan ​​postsynaptisten mekanismien avulla (Herring & amp. Nicoll, 2016). Tämän mallin mukaan LTP ja LTD ilmentyvät molemmat postsynaptisesti (Malinow & amp Malenka, 2002). Postsynaptisten NMDA -reseptorien voimakas aktivointi tetanisella tai TBS -stimulaatiolla lisää solunsisäistä kalsiumia nopeasti (Lisman, 2001). Tällainen nopea muutos solunsisäisessä kalsiumissa laukaisee kalsium -kalmododuliinikinaasi II: n (CAMKII) (Lisman, 1994) ja muiden toissijaisten kaskadien aktivoitumisen, mikä johtaa lopulta postsynaptisten AMPA -reseptorien vakautumiseen ja lisääntymiseen (Takahashi et al., 2003) . Eri tavoin LTD: n indusoimiseen käytetty matalataajuinen stimulaatio lisää solunsisäistä kalsiumkonsentraatiota hitaasti ja vähäisemmässä määrin kuin korkeataajuinen paradigma (Lisman, 2001). Tämä hidas kalsiumpitoisuus aktivoi signalointireittejä, jotka johtavat AMPA -reseptorien poistamiseen (Kameyama, Lee, Bear, & amp; Huganir, 1998 Lee, Barbarosie, Kameyama, Huganir, & amp Bear, 2000 Lee, Kameyama, Huganir & amp Bear, 1998). Vaikka tämän mallin tueksi on saatu hyviä kokeellisia tuloksia, on myös vahvaa näyttöä siitä, että tämä on vain yksi tapa pitkän aikavälin plastisuuden indusoimiseksi (Habib & amp; Dringenberg, 2010a, 2010b).

Esimerkiksi kaikki LTP- ja LTD -muodot eivät vaadi NMDA -reseptorien aktivointia. NMDA-riippumattomia plastisuuden muotoja on raportoitu sekä hippokampuksessa (Grover, 1998 Kessey & amp; Mogul, 1997 Sokolov, Rossokhin, Kasyanov, & amp; Voronin, 2003), neokorteksissa (Egger et ai., 1999 Huemmeke, Eysel ja amp Mittmann, 2002 Wang et ai., 2012), amygdalassa (Weisskopf, Baue, & amp; LeDoux, 1999) ja selkärangan kolmikivivälissä (Kim, Weon & amp Youn, 2016).

Lisäksi presynaptisesti ilmaistuja LTP- ja LTD-muotoja on raportoitu (Bekkers & amp; Stevens, 1990 Errington, Galley, & amp; Bliss, 2003 Kullmann, 1994 Skrede & amp; Malthe-Sorenssen, 1981 Sokolov et ai., 2002 Zakharenko, Zablow ja amp Siegelbaum, 2001). Ensimmäisistä havainnoista presynaptisten muutosten osallistumisesta keskusteltiin, koska ne eivät todellakaan sisällä muutoksia presynaptisessa neuronissa, mutta riippumatta hiljaisten synapsien aktivoitumisesta, synapsit, jotka sisältävät vain NMDA -reseptoreita (Isaac, Nicoll & amp; Malenka, 1995 Liao, Hessler & amp; Malinow, 1995). Hiljaisten synapsien osallistuminen on kuitenkin huomattavaa nuorilla eläimillä, kun hiljaisia ​​synapsia on runsaasti, vähemmän aikuisilla (Durand, Kovalchuk, & amp; Konnertn, 1996).

Aiheeseen liittyvien tutkimusten lukumäärän kasvaessa kertyi yhä enemmän todisteita sen tueksi, että jotkin LTP- ja LTD -muodot riippuvat presynaptisista ilmaisumekanismeista tai sisältävät niitä. Pikkuaivossa raportoitiin muutoksia presynaptisen virran suuruudessa LTP -induktion jälkeen (Maffei, Prestori ja amp D’Engelo, 2002, 2003). Lisäksi monissa synapsissa LTP riippuu presynaptisesti sijaitsevien NMDA -reseptorien aktivoinnista (Bouvier et ai., 2016 Corlew, Wang, Ghermazien, Erisir, & amp; Philpot, 2007 Costa, Mizusaki, Sjostrom ja amp Rossum, 2017 Sjostrom et ai., 2003 Wang et ai., 2012). Lopuksi on raportoitu, että pitkäaikaisen plastisuuden muotoja, joihin liittyy erilaisia ​​presynaptisia mekanismeja, on raportoitu useissa piireissä, mukaan lukien hippokampus (Humeau, Shaban, Bissière ja amp Lüthi, 2003 Wang et ai., 2014). Keskustelu LTP: n pre- tai postsynaptisesta ilmentymisestä johtui pääasiassa vakaumuksesta, että alun perin ehdotettu malli tämän plastisuuden ilmaisemiseksi yleistyisi kaikkiin aivopiireihin. Todisteena siitä, että glutamatergiset synapsit monissa aivopiireissä ovat muovisia, että pitkäaikainen plastisuus voidaan indusoida erilaisilla induktioparadigmeilla ja käyttää erilaisia ​​mekanismeja, on todennäköistä, että postsynaptinen ilmentymismalli edustaa yhtä monista signalointireiteistä synapsit voivat muuttaa vahvuuttaan vastauksena kuvioituun toimintaan.

Missä olosuhteissa erilaisia ​​ilmaisumekanismeja voidaan käyttää, ei ymmärretä hyvin. Tässä tutkimuslinjassa on kuitenkin tapahtunut jonkin verran edistystä. Tyylikäs tutkimus osoitti, että hippokampuksen CA1 -alueella LTP, joka perustuu presynaptisiin ja/tai postsynaptisiin ilmentymismekanismeihin, voidaan kytkeä samaan synapsiin, riippuen yhteyden tilasta (Ward et al., 2006). Neokorteksin kerroksessa 5 toistuvat glutamatergiset synapsit kykenevät useisiin presynaptisesti ja postsynaptisesti ekspressoituihin LTP- ja LTD-muotoihin, jotka voidaan indusoida yhdessä korkeataajuisten pre- ja postsynaptisten polttimien kanssa (Sjostrom, Turrigiano, & amp; Nelson, 2007).

Toinen tärkeä kortikaalisten synapsien plastisuuden kapasiteetin ja mekanismien säätelijä on synnytyksen jälkeinen kehitys. Esimerkiksi jyrsijän primaarisen visuaalisen kuoren kerroksessa 4 toistuvat glutamatergiset synapsit osoittavat kahta LTD -muotoa kolmannella synnytyksen jälkeisellä viikolla, molemmat ilmennettyinä presynaptisesti.Toisen aiheuttaa STDP -paradigma ja se riippuu metabotrooppisten glutamaattireseptorien (mGluR) aktivoitumisesta. Samat induktioparadigmat, joita sovelletaan samaan synaptiseen yhteyteen myöhemmin kehityksessä, johtavat merkittävästi erilaisiin tuloksiin. STDP -paradigma ei ole tehokas muuttamaan synaptista voimakkuutta synnytyksen jälkeisen 25. päivän (P25) jälkeen, kun taas toistuva purskeparadigma kytkee presynaptiset NMDA -reseptorit ja postsynaptiset jänniteportit kalsiumkanaviin indusoimaan presynaptisesti ilmenneen LTP -muodon (Wang et ai., 2012).

Kaikki nämä tutkimukset osoittavat, että LTP: tä ja LTD: tä ei pitäisi pitää kahtena plastisuuden muotona, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka ovat yleistettävissä aivopiireissä. Pikemminkin sekä LTP että LTD muodostavat aktiivisuudesta riippuvaisten pitkäaikaisten muovimuutosten perheitä, mukaan lukien laaja valikoima mekanismeja, jotka voidaan ottaa käyttöön riippuen toimintamallista, neuronin tilasta ja kehitysvaiheesta. Kullakin näistä plastisuuden muodoista voi olla oma roolinsa hermopiireissä, joissa se on indusoitu.

Synaptinen plastisuus paikallisissa piireissä

Onnistuneen plastisuuden induktion edellytyksiä on käsitelty laajasti akuuteissa viipalevalmisteissa, joissa on mahdollista tutkia monenlaisia ​​olosuhteita ja toimintamalleja. Kun tarkastellaan synaptista plastisuutta piirin yhteydessä, yksi tärkeä lisäsääntelytaso riippuu neuromodulaattoreiden läsnäolosta (Calabresi et ai., 2000 Cho, Jang, Jo, Singer, & amp; Rhie, 2012 DeBock et ai., 2003 Hopkins & amp; Johnston, 1988 Otmakhova & amp; Lisman, 1996, 1998, 1999 Otmakhova & amp; Lisman, 2000 Otmakhova, Lewey, Asrican, & amp; Lisman, 2005 Prestori et ai., 2013 Rinaldo & amp; Hansel, 2013). Signaalit neuromodulaattoreista voivat vaikuttaa hermosolun tilaan siten, että: 1- toimintamalli, joka ei ollut tehokas indusoimaan plastisuutta, voi johtaa onnistuneesti muutoksiin synaptisessa vahvuudessa (He et al., 2015 Huang, Huganir & amp; Kirkwood, 2013) 2 - toimintakuvio, joka tehosti synapsia, aiheuttaa masennusta (tai päinvastoin) (Matsuda, Marzo, & amp; Otani, 2006 Seol et al., 2007). Neuromodulaattorien vapautuminen liittyy käyttäytymistiloihin (Berry, Cervantes-Sandoval, Chakrabort, & amp; Davis, 2015 Drachman, 1977 Major, Vijayraghavan, & amp; Everling, 2015) ja/tai voi toimia palkintosignaaleina (Chubykin, Roach, Bear ja amp Hussain) Shuler, 2013 Schultz, Apicella ja Ljungberg, 1993). Näiden signalointireittien osallistuminen tukee tulkintaa siitä, että synaptinen plastisuus voidaan indusoida kokemuksesta riippuvaisella tavalla, ja kokemus määritellään laajasti käyttäytymisen vaikutukseksi tai aistien ärsykkeiden yhdistämiseksi palkitsemiseksi. Lisäksi nämä tulokset osoittavat, että glutamatergisten synapsien plastisuuskyky ei ole yksinomaan riippuvainen tietyn tulon saapuvasta toimintamallista, vaan se voi riippua myös muista verkon komponenteista.

Toinen tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon, kun tarkastellaan plastisuutta piirin vuorovaikutusten yhteydessä, on se, että aktiivisuusmallit, jotka ohjaavat plastisuuden indusointia yhdessä tulossa (homosynaptinen plastisuus), voivat vaikuttaa myös viereisiin tuloihin (heretosynaptinen plastisuus). Tämä vaikutus oli ilmeinen tuloksissa, jotka saatiin hyvin varhaisissa nisäkkään hippokampuksen plastisuustutkimuksissa solunulkoisissa useissa elektrodeissa, jotka sijoitettiin aktivoimaan itsenäisesti erilaiset panokset pyramidaalisille neuroneille (Dunwiddie & amp. Lynch, 1978). Tämä tärkeä tutkimus osoitti, että LTP indusoitiin induktioparadigman vastaanottaneen syötteen, kun taas muut panokset joko pysyivät muuttumattomina tai osoittivat masennusta (homosynaptinen LTP ja heterosynaptinen LTD). Toisin, jos samassa kokeellisessa ympäristössä LTD-induktion paradigma toimitettiin yhdelle tuloista, herätettyjen vasteiden amplitudi pieneni sekä indusoiduilla reiteillä että reiteillä, jotka eivät vastaanottaneet induktioparadigmaa (homosynaptinen ja heterosynaptinen LTD) (Dunwiddie & amp. Lynch, 1978). Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että LTP -induktio voi olla assosiatiivinen: myös heikosti aktivoitu tulo, joka sijaitsee korkean taajuuden paradigman kanssa aktivoidun tulon vieressä, voi myös tehostua (Barrionuevo & amp Brown, 1983). Mekanismit, joiden uskotaan osallistuvan plastisuuden heterosynaptisiin muotoihin, vaihtelevat glutamaatin leviämisestä (Tsvetkov, Shin, & amp; Bolshakov, 2004), jotka aktivoivat reseptoreita naapurisynapsissa (Humeau et ai., 2003), erillisten solumekanismien sitoutumiseen (Chen , Tan, Zeng ja amp Duan, 2013 Lange, Doengi, Jörg ja amp Jüngling, 2012 Nugent et ai., 2007). Kaikki nämä kokeet ovat tärkeitä, koska ne käsittelevät kysymyksiä siitä, kuinka plastisuuden induktio yhdessä tulossa voi vaikuttaa piirin muihin elementteihin (Artola & amp; Singer, 1993).

Kolmas tärkeä tekijä, joka voi vaikuttaa glutamatergisten synapsien plastisuuteen, on synapsin historia (Abraham & amp. Bear, 1996 Otmakhova, Otmakhov, Mortenson, & Lisman, 2000): aktivoitiinko signalointireitit ennen LTP: n indusointia ( Tenorio et ai., 2010) tai LTD (Mellentin & amp Abraham, 2001). Kokeet, joissa induktioparadigmoja sovellettiin useita kertoja samojen tallennusten aikana, osoittivat, että useita LTP-vaiheita (tai LTD) voidaan indusoida samalla tulolla (Rioult-Pedotti, Friedman & amp; Donoghue, 2000). Kuitenkin muutaman induktion jälkeen synaptisen voimakkuuden muutos saavuttaa tasangon, ja induktion paradigman jatkaminen tuottaa joko mitään muutoksia tai muutosta vastakkaisella merkillä. Nämä havainnot viittasivat siihen, että synapsin aiemmasta historiasta riippuen plastisuuden indusoinnin kynnys on saattanut muuttua (Abraham, Mason-Parker, Bear, & amp; Tate, 2001). Siten jos käyttäytymisparadigma tai manipulointi olisi vaikuttanut tietyn panoksen vahvuuteen, olisi mahdollista päätellä, indusoitiinko ja minkälaista plastisuutta, yrittämällä lisäinduktioita (Kirkwood ym., 1996 Rioult-Pedotti et al., 2000 ). Tämäntyyppistä kokeilua, joka tunnetaan okkluusiotestinä, on käytetty laajasti plastisuuden toiminnallisten näkökohtien tutkimiseen, ja se tarjoaa perustan teoreettiselle kehykselle, joka on suunniteltu määrittämään, miten LTP ja LTD voivat toimia rinnakkain hermoverkossa. Teoria tunnetaan plastisuuden liukukynnyksenä (Abraham et ai., 2001 Clothiaux, Bear, & amp; Cooper, 1991), ja se on ekstrapoloitu Bienenstock Cooper Munro (BCM) -teoriasta, joka esitti sen ensimmäisen kerran (Bienenstock , Cooper & amp; Munro, 1982). Moottorikuoressa osoitettiin, että moottorin oppiminen vaikutti solunulkoisesti herätettyjen paikallisten kenttäpotentiaalien LTP: n ja LTD: n kapasiteettiin. Erityisesti vähemmän LTP: tä voitaisiin indusoida akuuteissa viipaleissa, jotka on valmistettu raajojen vastakkaisesta puoliskosta ja jotka on koulutettu hakemaan pelletti tavoittavassa tehtävässä (Rioult-Pedotti et ai., 2000). Paikalliset kenttäpotentiaalit mittaavat kuitenkin neuroniryhmien, ei yksittäisten panosten vasteita, joten tästä kokeesta oli vaikea määrittää, riippuiko vaikutus plastisuuteen riippuuko yhdenmukaistetuista muutoksista suurella määrällä synapsia vai yhteyskohtaisista muutoksista. Periaatteessa, jos kahden neuronin välinen yksittäinen yhteys voitaisiin tallentaa, kohtuullinen ekstrapolointi liukukynnysteoriasta on, että herätetyn vasteen alkuperäinen amplitudi korreloi indusoituvan plastisuuden suuruuden kanssa. Ensisijaisessa näkökuoressa paritallenteita on käytetty laajalti monokulaarisen puutteen vaikutusten määrittämiseen tiettyihin yhteyksiin. Tässä tulokset eivät tue täysin liukukynnysteorian odotuksia. Toisaalta LTP: tä indusoivan paradigman heikkojen pallonpuoliskojen sovelluksessa tuotettiin LTD, mikä viittaa siihen, että riistäminen on saattanut tehostaa tätä yhteyttä ja muuttaa induktion LTP: lle (Wang et ai., 2012). Tämä vaikutus oli spesifinen purskeen aiheuttamalle LTP: lle, koska puute ei vaikuttanut STDP: hen (Maffei et ai., 2006 Wang et al., 2012). Toisaalta monosynaptisten yhteyksien lähtötilanteen amplitudin vertailu avoimen silmän vastapuolisen aivopuoliskon (kontrollin) vastakkaiseen suljettuun silmään (riistetty) vastapuolen aivopuoliskolle tallennettujen yhteyksien amplitudin vertailuun ei osoittanut muutoksia lähtötason lähetyksessä, mikä viittaa synaptisen voimakkuuden muutosten puute (Maffei et ai., 2006, Wang et al., 2012). Lisäksi kummassakaan pallonpuoliskossa ei havaittu korrelaatiota monosynaptisen vasteen alkuperäisen amplitudin ja plastisuuden suuruuden välillä (Wang et ai., 2012). Ainoa tähän mennessä tehty tutkimus, jossa kerrotaan korrelaatiosta muovisuuden suuruuden ja synaptisten vasteiden lähtötilanteen amplitudin välillä, on peräisin marsusta LTP: tä ja LTD: tä koskevasta tutkimuksesta, jossa käytettiin ainutlaatuista induktion rintakehän piikkien ajoitusparadigmaa (Saez & amp; Friedlander, 2009). , mikä viittaa siihen, että koeolosuhteet (induktioparadigma ja laji) voivat vaikuttaa tuloksiin. Kaiken kaikkiaan nämä tiedot osoittavat, että käyttäytymis manipulaatiot voivat vaikuttaa glutamatergisten synapsien plastisuuteen, ja se on herkkä useille paikallispiirien tekijöille. Nämä tiedot viittaavat myös siihen, että synaptisen plastisuuden roolin ymmärtämiseksi täysin aivoissa on välttämätöntä mennä pidemmälle kuin glutamaterginen siirto ja neuromodulaatio. Tärkeä ja huonosti käsitelty kysymys koskee muovisten muutosten integrointia ja tällaisten muutosten vaikutuksia neuronien tuotokseen. Nämä asiat ovat erityisen tärkeitä monimutkaisissa piireissä, joissa synaptinen plastisuus voidaan indusoida eri synapsissa, ja niiden uskotaan vaikuttavan verkon toimintaan.

Pitkäaikainen plastisuus GABAergic Inhibitory Synapsesissa

Glutamatergiset synapsit ovat olleet LTP: n ja LTD: n tutkimusten painopiste, mutta pitkäaikaiset plastisuuden muodot eivät ole ainutlaatuisia vain herättäville synapsille. Todisteet siitä, että inhiboivat GABAergiset synapsit käyvät läpi myös aktiivisuudesta riippuvaisia ​​pitkäaikaisia ​​muutoksia, alkoivat ilmestyä 1990-luvun alusta kultakalaa (Korn et ai., 1992) ja nisäkkäiden pikkuaivoja (Kano, Rexhausen, Dreesen, & amp; Konnerth, 1992) koskevista tutkimuksista. Glutamatergisten kiipeilykuitujen stimulointi Purkinjen neuroneille tuotti kalsiumista riippuvaisen pitkäaikaisen inhiboivan postsynaptisen virran (IPSC) voimakkuuden Purkinjen neuroneille (Hashimoto, Ishii & amp Ohmori, 1996 Kano et ai., 1992). Tämän heterosynaptisen plastisuuden muodon osoitettiin myöhemmin perustuvan NMDA: n ja GABA: n samanaikaiseen aktivoitumiseenA reseptoreita postsynaptiseen neuroniin ja vaativat kalsiumin kalmoduliinikinaasi II: n aktivoinnin (Kano, Fukunago, & amp; Konnerth, 1996). Pian näiden uraauurtavien tutkimusten jälkeen kävi ilmi, että estävät synapsit muissa piireissä ovat muovisia (Adermark, Talani, & amp; Lovinger, 2009 Chevaleyre & amp; Castillo, 2003 Komatsu & amp; Iwakiri, 1993 Maffei et ai., 2006 Mapelli, Gandolfi, Vilella, Zoli & amp) Bijiana, 2016 Melis, Camarini, Ungless, & amp; Bonci, 2002 Morishita & amp; Sastry, 1993 Nugent et ai., 2007 Woodin, Ganguly & amp Poo, 2003).

GABAergisen synaptisen plastisuuden aktiivisuusvaatimukset ja mekanismit ovat varsin erilaisia. Alustavat tutkimukset keskittyivät GABAergisen plastisuuden heterosynaptisiin muotoihin, jotka johtuvat aksonipäätteiden korkeataajuisesta tai TBS -stimulaatiosta. Käyttämällä solunulkoisia stimuloivia elektrodeja useimmissa valmisteissa ärsyke aktivoi sekä glutamatergiset että GABAergiset aksonit, vaikka estävät virrat tai potentiaalit olisi eristetty farmakologisesti (Chevaleyre & amp Castillo, 2003 Komatsu & amp; Iwakiri, 1993 Mapelli et ai., 2016). Tätä kokeellista lähestymistapaa käyttäen primaarisessa näkökuoressa kerroksen 4 tulojen korkeataajuinen stimulaatio kerroksen 5 pyramidaalisille neuroneille indusoi GABAergisten inhiboivien postsynaptisten potentiaalien (IPSP) LTP: tä (Komatsu & amp; Iwakiri, 1993). Tämä GABAergic LTP -muoto näyttää mielenkiintoisia samankaltaisuuksia hippokampuksen CA1 -alueen kiihottavien synapsien LTP: n kanssa: synapsispesifisyys, assosiatiivisuus, riippuvuus postsynaptisista NMDA -reseptorien aktivoinnista ja kalsiumin signalointi (Komatsu & amp; Iwakiri, 1993). Hippokampuksessa on raportoitu sekä GABAergisten synapsien heterosynaptista LTP: tä että LTD: tä (Chevaleyre & amp Castillo, 2003). Nämä estävän plastisuuden muodot edellyttävät joko NMDA -reseptorien tai metabotrooppisten glutamaattireseptorien (mGluR) lisäaktivointia postsynaptisessa neuronissa. GABAergic -panosten heterosynaptiseen LTP: hen ja LTD: hen on liitetty useita signalointimekanismeja (yksityiskohtainen katsaus, katso Nugent & amp; Kauer, 2008 Younts & amp Castillo, 2014), mukaan lukien signalointi taaksepäin hajautuvilla molekyyleillä, kuten endokannabinoideilla (Chevaleyre & amp Castillo, 2003) ), typpioksidi (Mapelli et ai., 2016) tai aivoista peräisin oleva neurotrofinen tekijä (Xu, Kotak & amp; Sanes, 2010) ja neuromodulaattorien reseptorien samanaikainen aktivointi (Komatsu, 1996). Kaikki nämä estävän plastisuuden muodot johtuvat samanlaisista aktiivisuustavoista kuin glutamatergisten synapsien pitkäaikainen plastisuus ja niitä kehitetään (Komatsu & amp; Iwakiri, 1993 Yoshimura, Ohmura & amp; Komatsu, 2003).

Homosynaptista estävää plastisuutta voidaan myös indusoida GABAergisissä synapsissa, vaikka tämän plastisuuden muodon mekanismit eroavat merkittävästi edellä kuvatuista. Hippokampuksessa aktiivisuusriippuvainen muutos kloridikuljettajassa muuttaa GABA: n aiheuttamien synaptisten virtojen liikkeellepaneva voima (Woodin et ai., 2003). Ensisijaisessa näkökuoressa presynaptisen GABAergisen neuronin ja sen postsynaptisen pyramidaalisen neuronin parillinen aktivointi voi aiheuttaa plastisuutta inhiboivissa synapsissa (D'Amour & amp; Froemke, 2015 Holmgren & amp; Zilberter, 2001 Maffei ym., 2006, Wang & amp; Maffei, 2014) . Pariliitoksen toimintamallista riippuen voidaan käyttää kalsiumriippuvaisia ​​mekanismeja (Holmgren & amp; Zilberter, 2001) tai kalsiumista riippumattomia (Wang & amp; Maffei, 2014) signalointireittejä.

Viimeaikainen työ, joka keskittyi GABAergisen inhiboivan plastisuuden kalsiumista riippuvaisten muotojen mekanistisiin näkökohtiin, oli olennainen joidenkin mukana olevien signalointikaskadien tunnistamiseksi ja korosti mahdollisia signalointien päällekkäisyyksiä plastisuuden kiihottavien ja estävien muotojen välillä (kuva 1, LTPi ja LTDi). GABAergisten synaptisten vasteiden LTP liittyy gefyriinin ilmentymisen lisääntymiseen (Petrini & amp; Barberis, 2014 Petrini, Ravasenga, et al., 2014), GABA: n rakennustelineen proteiiniA reseptoreihin, joiden saatavuutta synapsissa säätelee sen fosforylaatiotila (Tyagarajan et al., 2011). Mekanismeja, jotka säätelevät aktiivisuudesta riippuvaisia ​​muutoksia GABAergisessa lähetyksessä, ovat kalsiumsignalointi, CAMKII: n fosforylaatio, GABA-reseptoreihin liittyvä proteiini (GABARAP) ja glutamaattireseptoriin vuorovaikutuksessa oleva proteiini (GRIP) (Marsden, Beattie, Friedenthal ja amp Carroll, 2007) sekä signalointi kaskadit, jotka ovat mukana GABA: n salakuljetuksessaA (Stellwagen, Beattie, Seo & amp; Malenko, 2005). Kalsiumista riippumaton, mutta GABAB reseptorista riippuvainen estävän LTP: n muoto on myös raportoitu (Wang & amp; Maffei, 2014). GABAerginen plastisuus on myös kaksisuuntainen, ja jotkut estävän siirtymisen LTD-mekanismit sisältävät signaloinnin kannabinoidireseptoreiden kautta (Chevaleyre & amp Castillo, 2003) ja kalsium-kalsineuriinisignalointi (Bannai et ai., 2009). Nykyinen työ jatkuu GABAergisen synaptisen plastisuuden induktioon ja ilmentymiseen liittyvien lisämekanismien ja signalointikaskadien tunnistamiseksi. Kokeellisten tutkimusten uusi kuva osoittaa, että inhiboivaan synaptiseen plastisuuteen liittyvien prosessien monimuotoisuus ja monimutkaisuus ovat vasta alkamassa selvittää.

Nisäkkään aivoissa GABAergisen inhiboivan synaptisen plastisuuden funktionaalista roolia ei ymmärretä hyvin. Viimeaikaiset tulokset osoittivat, että muutokset aistikokemuksessa vaikuttavat estävien synapsien tehokkuuteen (Gainey, Wolfe, Pourzia, & amp; Feldman, 2016 Kannan, Gross, Arnold, & amp; Higley, 2016 Maffei et ai., 2006 Takesian, Kotak, Sharma, & amp; Sanes, 2013), mikä viittaa tämän plastisuuden mahdollisen roolin kokemuksesta riippuvaiseen piirin parantamiseen. Lisäksi inhiboivan plastisuuden induktion osoitettiin vaikuttavan plastisuuden kiihottavien synapsien kapasiteettiin (D'Amour & amp; Froemke, 2015 Ormond & amp; Woodin, 2009, 2011 Wang & amp; Maffei, 2014), mikä osoittaa, että tämä plastisuuden muoto voi vaikuttaa herättäviin synapsiin paikallisten piirien sisällä. Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että GABAerginen estävä synaptinen plastisuus edistää oppimisprosesseja.

Todisteet tämän mahdollisuuden puolesta tulevat Drosophila -tutkimuksista, jotka osoittavat, että GABAerginen plastisuus on määräävä maun (Paranjpe, Rodrigues, VijayRaghavan, & amp; Ramaswami, 2012) ja hajuhaittojen (Das et al., 2011) tottumuksen kannalta. Oppimisen ja muistin mutantit osoittavat myös muutoksia inhiboivassa synaptisessa plastisuudessa (Ganguly & amp Lee, 2013).

Päätelmät

Kyky indusoida LTP: tä ja LTD: tä vasteena kuvioituun aktiivisuuteen mahdollistaa aivojen kiihottavien ja inhiboivien synapsien muuttaa niiden tehokkuutta ja pitää jäljen näistä muutoksista pitkän aikavälin varastointimuodossa paikallisissa piireissä. Ymmärryksemme siitä, miten nämä plastisuuden muodot voidaan indusoida ja mekanismit, joihin ne liittyvät, on lisääntynyt valtavasti viimeisten vuosikymmenten aikana. Suuri osa keskittymisestä on kuitenkin kohdistunut yhteen tai toiseen plastisuuden muotoon, jota on tutkittu erillään muusta piiristä. Innostavan ja estävän synaptisen voimankäytön uskotaan olevan tasapainossa terveen toiminnan hermopiireissä, joten on oltava olemassa mekanismeja, joilla voidaan säätää tai koordinoida kokemuksesta ja oppimisesta riippuvaisia ​​muutoksia molemmissa komponenteissa. Jotta voidaan täysin selvittää LTP: n ja LTD: n toiminnallinen merkitys sekä kiihottavan että estävän synapsin osalta, ponnistelujen on siirryttävä katsomaan niitä piirin integroiduiksi ominaisuuksiksi, jotka ovat koordinoituja ja yhteissäädettyjä. Muovisuuden tutkimuksen laajentaminen tähän suuntaan todennäköisesti parantaa ymmärrystämme siitä, miten kokemus ja oppiminen voidaan koodata hermopiireihin ja -verkkoihin.

Kiitokset

Tämän esseen valmistelua tuettiin Whitehallin säätiön rahoituksella, NIH-NIDCD-apurahoilla R01-DC013770, R01-DC015234 ja Hartman-säätiöllä. Kiitos tohtori Melissa S.Haleylle käsikirjoituksen lukemisesta ja kommentoimisesta.


Mikä on pitkäaikainen tehostaminen (LTP) ja miksi se on tärkeää?

SelfHackedilla on tiukimmat hankintaohjeet terveysalalla, ja linkitämme lähes yksinomaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin, yleensä PubMedissä. Uskomme, että tarkin tieto löytyy suoraan tieteellisestä lähteestä.

Olemme sitoutuneet tarjoamaan tieteellisesti pätevimmän, puolueettoman ja kattavan tiedon mistä tahansa aiheesta.

Tiimimme koostuu koulutetuista lääkäreistä, väitöskirjoista, proviisoreista, pätevistä tutkijoista ja sertifioiduista terveys- ja hyvinvointiasiantuntijoista.

Kaikki sisältömme ovat kirjoittaneet tutkijat ja ihmiset, joilla on vahva tieteellinen tausta.

Tiedetiimimme käy läpi terveydenhuollon tiukimman tarkastusprosessin, ja hylkäämme usein hakijat, jotka ovat kirjoittaneet artikkeleita monille suurimmista terveydenhuollon verkkosivustoista, joita pidetään luotettavina. Tiedetiimimme on läpäistävä pitkät tekniset tieteelliset testit, vaikeat loogiset päättelyt ja luetun ymmärtämistestit. Sisäinen vertaisarviointiprosessimme seuraa heitä jatkuvasti, ja jos näemme jonkun tekevän materiaalitieteellisiä virheitä, emme anna heidän kirjoittaa uudelleen meille.

Tavoitteenamme on, että tällä verkkosivustolla ei ole yhtäkään epätarkkaa tietoa. Jos sinusta tuntuu, että jokin sisällöstämme on epätarkkaa, vanhentunutta tai muuten kyseenalaista, jätä kommentti tai ota meihin yhteyttä [email  protected]

Huomaa, että jokainen suluissa oleva numero [1, 2, 3 jne.] On napsautettava linkki vertaisarvioituihin tieteellisiin tutkimuksiin. Plusmerkki numeron "[1+, 2+ jne.]" Vieressä tarkoittaa, että tiedot löytyvät täydellisestä tieteellisestä tutkimuksesta abstraktin sijasta.

Pitkäaikainen tehostaminentai LTP, on yksi tärkeimmistä synaptisen plastisuuden mekanismeista. Se tapahtuu, kun neuronien väliset yhteydet (synapsit) ovat & ldquost vahvistuneet, & rdquo, joka muuttaa tapaa, jolla he vuorovaikutuksessa keskenään käsittelevät tietoja. Tällaiset muutokset aivojen ja rsquos -yhteyksiin ovat aivojemme ensisijaisia ​​tapoja oppia ja tallentaa uutta tietoa. Lue lisää tästä prosessista, miksi se ja rsquos ovat niin tärkeitä kognitiiviselle toiminnalle ja millaiset elämäntavat ja terveydelliset tekijät voivat heikentää aivoja ja rsquos kykyä suorittaa tämä tärkeä toiminto!


Pitkäkestoinen (tunteja tai päiviä) neuronien synaptisen vasteen lisääntyminen niiden afferenttien stimulaatioon lyhyen kuvioidun ärsykkeen jälkeen (esimerkiksi 1 sekunnin stimulaatio 100 Hz: llä).

Neuronien synaptisen vasteen pitkäaikainen lasku afferenttien stimulaatioon pitkän kuvioidun ärsykkeen jälkeen (esimerkiksi 15 minuutin stimulaatio 1 Hz: llä).

Matalataajuinen stimulaatio (LFS)

Synapsien stimulointi sähköpulssijonolla, jonka elektrodi toimittaa taajuudella, joka tavallisesti ei koskaan ylitä 10 Hz aferenssikuiduilla.

Yksisokkinen matalien taajuuksien stimulaatio

Versio matalataajuisesta stimulaatiosta, jossa stimulaatioprotokollassa käytetty pulssijono koostuu yksittäisistä pulsseista.

Paripulssinen matalataajuinen stimulaatio

Versio matalataajuisesta stimulaatiosta, jossa stimulaatioprotokollassa käytetty pulssijono koostuu pulssiparista (yleensä 20 Hz: llä).

Synapsin postsynaptisen puolen vapauttama biologinen signaali, joka aiheuttaa muutoksen synapsin presynaptisella puolella. Yleisimmät taaksepäin suuntautuvat sanansaattajat ovat typpioksidi ja endokannabinoidit.

Prosessi, jossa rakkuloita muodostetaan käyttämällä proteiinikompleksia, joka liittyy pääasiassa sytosoliproteiiniin klatriiniin molekyylien sisällyttämiseksi solunulkoiseen tilaan ja kalvon koostumuksen säätämiseksi poistamalla spesifisiä kalvoproteiineja, kuten AMPAR -yhdisteitä.

Proteiinit, jotka voivat liittyä useisiin muihin proteiineihin ja lipideihin ja siten sijoittaa signaalireitteihin osallistuvat proteiinit lähellä kohteitaan.

Tehtävä, jossa osallistujia koulutetaan vastaamaan eri tavoin kahteen ärsykkeeseen palkitsemis- ja rangaistusolosuhteissa (tai ei-palkitsemisessa). Osallistujat oppivat siksi muuttamaan käyttäytymistään, kun palkkioarvot käännetään.

Muutokset vakiintuneessa käyttäytymisessä vastauksena ympäristön muutoksiin.

Psykoosilääke, jolla on dopamiinireseptorin antagonistisia ominaisuuksia, erityisesti suhteessa dopamiinireseptori 2 -alatyyppiin.

Vähentynyt vastaus aikaisemmin ehdollistettuun vihjeeseen, kun vihje esitetään toistuvasti ilman aiemmin yhdistettyä vastenmielistä tai ruokahalua herättävää ärsykettä.

Pysyvästi aktiivisen kinaasiproteiinikinaasi C -isoformin M ζ (PKMζ) solua läpäisevä estäjä.

Silmien heijastavat liikkeet, jotka saavat aikaan vestibulaarinen stimulaatio. Nämä liikkeet pitävät verkkokalvon kuvan vakaana estäen visuaalisen käsittelyn heikkenemisen.


Katso video: Ihmeelliset aivot: Kuorolaulu aivovauriopotilaiden kuntoutuksessa. Teppo Särkämö (Heinäkuu 2022).


Kommentit:

  1. Macdonald

    mitä?

  2. Patten

    Kiitos. Very useful info

  3. Eston

    Hieno postaus, et usein törmää niin syvään ymmärrykseen ongelman olemuksesta, yritä kirjoittaa useammin

  4. Gaothaire

    I better just shut up

  5. Canice

    Thanks for the kind society.

  6. Nisien

    Wacker, it seems to me an excellent idea

  7. Kagazil

    Understandably, many thanks for the info.



Kirjoittaa viestin