Długotrwała depresja

Długotrwała depresja (LTD) jest jednym ze sposobów, w jaki plastyczność synaptyczna – zmiany w sile synaps chemicznych – mogą zachodzić w mózgu. LTD to proces osłabienia synaptycznego, który zachodzi z czasem między pre i postsynaptycznymi połączeniami neuronalnymi. Osłabienie synaptyczne LTD działa w opozycji do wzmocnienia synaps przez długotrwałe wzmocnienie (LTP) i razem są głównymi mechanizmami leżącymi u podstaw uczenia się i pamięci.

Mechanizm koncentracji jonów wapnia

Jeśli z biegiem czasu wszystkie synapsy zostaną maksymalnie wzmocnione przez LTP lub inny mechanizm, mózg osiągnie plateau wydajności, co utrudni uczenie się i tworzenie nowych wspomnień. LTD to sposób na przycinanie słabszych synaps, uwalniając w ten sposób zasoby i przywracając elastyczność ośrodkowemu układowi nerwowemu. Jednym z mechanizmów, w wyniku których zachodzi LTD, jest liczba jonów wapnia w neuronach postsynaptycznych po stymulacji presynaptycznej. Rzadkie lub niskie poziomy stymulacji presynaptycznej prowadzą do niskiego napływu jonów wapnia, a w konsekwencji do niskiego stężenia jonów wapnia w neuronach postsynaptycznych.

Niskie stężenie jonów wapnia inicjuje kaskadę sygnalizacyjną, której kulminacją jest endocytoza lub usunięcie receptorów glutaminianu kwasu α-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolopropionowego (AMPA) z błony komórkowej. W rezultacie odpowiedź postsynaptyczna na tę samą sporadyczną stymulację presynaptyczną jest jeszcze bardziej osłabiona, ponieważ jest mniej kanałów, w których dodatnio naładowane jony mogą dostać się i zdepolaryzować błonę. Neuron ponownie wykorzystuje receptory AMPA w późniejszym czasie i/lub rozdziela je na ich podjednostki składowe.

LTD został po raz pierwszy opisany jako występujący w hipokampie, gdzie, jak się uważa, usuwa stare wspomnienia. Następnie wykazano, że LTD występuje w wielu obszarach mózgu, takich jak móżdżek, prążkowie i kora mózgowa. Wszechobecna obecność LTD leży u podstaw jej znaczenia w prawidłowym funkcjonowaniu mózgu.

LTD i choroba

Uważa się, że mechanizmy nieprawidłowego funkcjonowania LTD przyczyniają się do wielu zaburzeń neurologicznych i poznawczych, takich jak uzależnienie, upośledzenie umysłowe i choroba Alzheimera. Trwają badania mające na celu lepsze zrozumienie mechanizmów LTD, sposobu występowania zaburzeń neurologicznych oraz opracowania metod leczenia.