장기저하

장기저하(long-term depression, 줄여서 LTD; 장기 억압 작용)는 시냅스 가소성(synaptic plasticity; 화학 시냅스의 강도 변화)이 뇌에서 발생할 수 있는 방법의 하나입니다. LTD는 시냅스 전후의 신경 연결 사이에 시간이 지남에 따라 발생하는 시냅스 약화 과정입니다. LTD의 시냅스 약화는 장기강화(long-term potentiation, 줄여서 LTP; 장기 상승 작용)에 의한 시냅스 강화와는 반대로 작용하며, 함께 학습과 기억의 기초가 되는 주요 기작입니다.

칼슘 이온 농도 기작

시간이 지남에 따라 모든 시냅스가 LTP 또는 다른 기작을 통해 최대한 강화되면, 학습과 새로운 기억의 형성이 어려워집니다. LTD는 약한 시냅스를 정리하는 방법이며, 이를 통해 자원을 확보하고 중추신경계의 유연성을 다시 살리는 방법입니다. LTD가 발생하는 기작 중 하나는 시냅스전(presynaptic) 자극 후 시냅스이후 뉴런(postsynaptic neuron)의 칼슘 이온 수에 달려 있습니다. 시냅스전 자극의 빈도가 낮으면 칼슘 이온 유입이 적고 결과적으로 시냅스이후 뉴런의 칼슘 이온 농도가 낮아집니다.

낮은 칼슘 이온 농도는 원형질막(plasma membrane)에서 AMPA 글루탐산(glutamate; 글루타메이트) 수용체(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor, 줄여서 AMPA receptor)를 내포작용(endocytosis)을 통해 제거하는 신호의 연쇄반응(signaling cascade)을 시작합니다. 결과적으로, 전과 동일하게 산발적으로 발화되는 시냅스전 자극에 대한 시냅스 후 반응은 양전하 이온이 막에 들어가고 탈분극(depolarization)하는 채널이 적어져 더 약화됩니다. 뉴런은 이렇게 모은 AMPA 수용체를 재사용하거나 단위체(subunit)로 분해합니다.

LTD는 처음 해마(hippocampus)에서 발생하는 것으로 묘사되었으며, 이곳에서 오래된 기억을 지우는 것으로 간주했습니다. 그 후, LTD는 소뇌(cerebellum), 선조체(striatum), 겉질(cortex; 피질)과 같은 다양한 뇌 영역에서 발생하는 것으로 나타났습니다. LTD의 흔한 존재는 적절한 뇌 기능에 있어 그 중요성을 강조합니다.

LTD와 질병

LTD의 오작동 기작은 중독, 지적 장애, 알츠하이머병과 같은 수많은 신경인지장애에 기여하는 것으로 간주합니다. LTD의 기작, 신경장애가 발생하는 과정, 그리고 이에 대한 치료법을 개발하기 위한 연구가 진행 중입니다.