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18.11: Depressão a Longo Prazo
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Long-term Depression
 
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18.11: Long-term Depression

18.11: Depressão a Longo Prazo

Long-term depression, or LTD, is one of the ways by which synaptic plasticity—changes in the strength of chemical synapses—can occur in the brain. LTD is the process of synaptic weakening that occurs over time between pre and postsynaptic neuronal connections. The synaptic weakening of LTD works in opposition to synaptic strengthening by long-term potentiation (LTP) and together are the main mechanisms that underlie learning and memory.

Calcium Ion Concentration Mechanism

If over time, all synapses are maximally strengthened through LTP or some other mechanism, the brain would plateau in efficiency making learning and forming new memories difficult. LTD is a way to prune weaker synapses thereby freeing up resources and putting flexibility back into the central nervous system. One mechanism by which LTD occurs depends on the number of calcium ions in the postsynaptic neuron after presynaptic stimulation. Infrequent or low levels of presynaptic stimulation lead to low calcium ion influx and consequently, low calcium ion concentration in the postsynaptic neuron.

The low calcium ion concentration initiates a signaling cascade that culminates in the endocytosis or removal of α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) glutamate receptors from the plasma membrane. As a result, the postsynaptic response to the same sporadic presynaptic stimulation is further weakened, since there are fewer channels for positively charged ions to enter and depolarize the membrane. The neuron reuses the AMPA receptors at a later time and/or separates them into their constituent subunits.

LTD was first described as occurring in the hippocampus, where it is thought to clear old memories. Subsequently, LTD has been shown to occur in many brain regions such as the cerebellum, striatum, and the cortex. The ubiquitous presence of LTD underlies its importance in proper brain functioning.

LTD and Disease

Malfunctioning mechanisms of LTD are thought to contribute to numerous neurological and cognitive disorders such as addiction, mental retardation, and Alzheimer's disease. Research is ongoing to better understand the mechanisms of LTD, how neurological disorders occur, and to develop treatments.

A depressão a longo prazo, ou LTD, é uma das maneiras pelas quais a plasticidade sináptica — altera na força das sinapses químicas — pode ocorrer no cérebro. LTD é o processo de enfraquecimento sináptico que ocorre ao longo do tempo entre conexões neuronais pré e postináspticas. O enfraquecimento sináptico da LTD funciona em oposição ao fortalecimento sináptico por uma potencialização de longo prazo (LTP) e juntos são os principais mecanismos que fundamentam o aprendizado e a memória.

Mecanismo de Concentração de Íons de Cálcio

Se com o tempo, todas as sinapses forem maximamente fortalecidas através do LTP ou de algum outro mecanismo, o cérebro se fortaleceria em eficiência, dificultando o aprendizado e a formação de novas memórias. LTD é uma maneira de podar sinapses mais fracas, liberando recursos e colocando a flexibilidade de volta no sistema nervoso central. Um mecanismo pelo qual a LTD ocorre depende do número de íons de cálcio no neurônio pós-sináptico após a estimulação pré-sináptica. Níveis pouco frequentes ou baixos de estimulação pré-sináptica levam ao baixo fluxo de íons de cálcio e, consequentemente, baixa concentração de íons de cálcio no neurônio post-sináptico.

A baixa concentração de íons de cálcio inicia uma cascata de sinalização que culmina na endocitose ou remoção de receptores de glutamato α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropionic ácido (AMPA) da membrana plasmática. Como resultado, a resposta postsinásptica à mesma estimulação pré-sináptica esporádica é ainda mais enfraquecida, uma vez que há menos canais para íons carregados positivamente para entrar e despolarizar a membrana. O neurônio reutiliza os receptores AMPA posteriormente e/ou os separa em suas subunidades constituintes.

LTD foi descrito pela primeira vez como ocorrendo no hipocampo, onde se pensa em limpar memórias antigas. Posteriormente, a LTD tem sido mostrada para ocorrer em muitas regiões cerebrais, como o cerebelo, o estriado e o córtex. A presença onipresente da LTD está por trás de sua importância no bom funcionamento cerebral.

LTD e Doenças

Acredita-se que mecanismos defeituosos da LTD contribuam para numerosos distúrbios neurológicos e cognitivos, como vício, retardo mental e doença de Alzheimer. A pesquisa está em andamento para entender melhor os mecanismos da LTD, como ocorrem os distúrbios neurológicos e desenvolver tratamentos.


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