Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

18.10: Долговременная потенциация
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Long-term Potentiation
 
ТРАНСКРИПТ

18.10: Долговременная потенциация

Долговременная потенциация, или ДП, является одним из способов, с помощью которых синаптическая пластичность - изменение силы химических синапсов - может происходить в мозге. LTP - это процесс усиления синапсов, который происходит с течением времени между пре- и постсинаптическими нейронными связями. Синаптическое усиление LTP работает против синаптического ослабления длительной депрессии (LTD) и вместе является основными механизмами, лежащими в основе обучения и памяти.

Hebbian LTP

ДП может возникать, когда пресинаптические нейроны многократно активируются и стимулируют постсинаптический нейрон. Это называется Hebbian LTP, поскольку из постулата Дональда Хебба 1949 года следует, что «нейроны, которые возбуждаются вместе, соединяются вместе». Повторная стимуляция пресинаптических нейронов вызывает изменения типа и количества ионных каналов в постсинаптической мембране.

В LTP вовлечены два типа постсинаптических рецепторов возбуждающего нейромедиатора глутамата: 1) N-метил-D-аспартат или рецепторы NMDA и 2) альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолепропионовая кислота. или рецепторы AMPA. Хотя рецепторы NMDA открываются при связывании глутамата, их поры обычно блокируются ионами магния, которые препятствуют проникновению других положительно заряженных ионов в нейрон. Однако глутамат, высвобождаемый пресинаптическими нейронами, может связываться с постсинаптическими рецепторами AMPA, вызывая приток ионов натрия, что приводит к деполяризации мембраны. Когда постсинаптическая мембрана деполяризуется многократными частыми пресинаптическими входами, ион магния, блокирующий поры рецептора NMDA, смещается, позволяя ионам натрия и кальция проходить в нейрон.

Увеличение притока ионов кальция затем инициирует сигнальный каскад, который завершается тем, что в плазменную мембрану входит больше рецепторов АМРА. Кроме того, сигнальный каскад может фосфорилировать рецепторы глутамата, что позволяет им оставаться открытыми в течение более длительного времени и повышать проходимость положительно заряженных ионов в клетку. В результате, та же пресинаптическая стимуляция теперь вызовет более сильный постсинаптический ответ, учитывая, что больше рецепторов глутамата будут активированы и более положительно заряженные ионы войдут в постсинаптический нейрон. Усиление, которое происходит, известно как синаптические укрепления или потенции.

Поговорка "практика делает совершенным" может быть частично объяснена LTP. Когда новая задача в настоящее время узнал, новые нейронные схемы усиливаются с помощью LTP. После каждой итерации практики, синаптическая сила в нейронных цепях становится сильнее, и вскоре задача может быть выполнена правильно и эффективно. Вновь усиленные соединения могут длиться от нескольких минут до нескольких недель или дольше, если пресинаптическая стимуляция сохраняется, а это означает, что каждый последующий раз, когда задача выполняется LTP поддерживается.

LTP и болезни

Когда LTP функционирует нормально, мы можем учиться и формировать воспоминания с легкостью. Тем не менее, аномалии в LTP были вовлечены во многих неврологических и когнитивных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера, аутизм, наркомания, шизофрения, и рассеянный склероз. Более глубокое понимание механизмов, стоящих за LTP может в конечном итоге привести к терапии.


Литература для дополнительного чтения

Tags

Long-term Potentiation LTP Synaptic Strengthening Pre And Post Synaptic Connections Ion Channels Glutamate Receptors NMDA Receptors Magnesium Ions Calcium Influx Signaling Cascade AMPA Receptors Positive Ions Presynaptic Stimulation Learning Synaptic Plasticity

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter