Dlouhodobá potenciace
V neurovědách je dlouhodobá potenciace (LTP) trvalé posilování synapsí na základě nedávných vzorců aktivity. Jedná se o vzory synaptické aktivity, které způsobují dlouhodobý nárůst přenosu signálu mezi dvěma neurony. [2] Opakem LTP je dlouhodobá deprese, která způsobuje dlouhodobý pokles synaptické síly.
LT je základem synaptické plasticity, tj. schopnosti chemických synapsí měnit svou sílu. Vzpomínky jsou kódovány modifikací synaptické síly, [3] LTP je obecně považován za jeden z hlavních buněčných mechanismů, které jsou základem učení a paměti. [2] [3]
LTP byl objeven v hipokampu králíka Terje Lømo v roce 1966 a od té doby zůstává populárním předmětem výzkumu. Mnoho moderních LTP studií se snaží lépe porozumět jeho základní biologii, zatímco jiné usilují o vytvoření příčinné souvislosti mezi LTP a behaviorálním učením. Vědci se snaží vyvinout metody, farmakologické nebo jiné, pro zlepšení LTP pro zlepšení učení a paměti. LTP je také předmětem klinického výzkumu, například v oblasti Alzheimerovy nemoci a léků na závislost.
Dějiny
Na konci 19. století, vědci obecně znali množství neuronů v dospělém mozku (hrubě 100 miliard [4] ), které se nezvyšovalo významně s věkem, což zavdalo poznání, že vzpomínky nejsou obecně ne výsledkem produkce nových neuronů. [5] To ale nevysvětlilo proces paměti.
Španělský neuroanatom Santiago Ramón y Cajal byl mezi prvními, kteří navrhli mechanismus učení, který nevyžadoval tvorbu nových neuronů. V roce 1894 na Croonianské přednášce navrhl, že vzpomínky by mohly místo toho být tvořeny posílením spojení mezi existujícími neurony pro zlepšení účinnost jejich komunikace. [5] Hebbická teorie, kterou představil Donald Hebb v roce 1949, zopakovala myšlenky Ramóna y Cajala a dále navrhovala, že buňky mohou zakládat nové vazby nebo podstoupit metabolické změny, které posílí jejich schopnost komunikovat:
Objev
LTP poprvé objevil Terje Lømo v roce 1966 v laboratoři v Oslu v norském Per Andersenu.[6][7] Tam Lømo provedl sérii neurofyziologických experimentů na anestetizovaných králících, aby prozkoumali úlohu hipokampu v krátkodobé paměti.
Modely a teorie
Fyzikální a biologický mechanismus LTP není dosud úplně pochopen, ale byly vyvinuty některé úspěšné modely. Studie dendritických páteří , vyčnívajících struktur na dendritech, které fyzicky rostou a stahují se v průběhu minut nebo hodin, naznačují vztah mezi elektrickým odporem páteře a účinnou silou synapsy v důsledku jejich vztahu s intracelulárními vápenatými transienty. Matematické modely jako BCM teorie , které závisí také na intracelulárním vápníku ve vztahu k NMDA receptorovým napěťovým branám , byly vyvinuty od osmdesátých let a upravují tradiční a priori Hebbovský učební model s biologickým i experimentálním zdůvodněním. Jiní[kdo?] navrhli reorganizaci nebo synchronizaci vztahu mezi regulací receptoru, LTP a synaptickou silou.[8]
Typy
Od původního objevu u králičího hipokampu, LTP byl pozorován v paletě jiných nervových struktur, včetně mozkové kůry, cerebellum, amygdala,[9] a mnoho jiní. Renomovaný výzkumný pracovník LTP Robert Malenka navrhl, že se LTP může vyskytnout i ve všech excitačních synapsech v mozku savců.[10]
Vlastnosti
Na NTPD závislý LTP vykazuje několik vlastností, včetně vstupní specificity, asociativity, kooperativity a perzistence.
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Long-term potentiation na anglické Wikipedii.
- [s.l.]: [s.n.] Dostupné online. ISBN 978-0-7817-6003-4.
- Cooke SF, Bliss TV. Plasticity in the human central nervous system. Brain. July 2006, s. 1659–73. DOI 10.1093/brain/awl082. PMID 16672292. (anglicky)
- Bliss TV, Collingridge GL. A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. Nature. January 1993, s. 31–9. DOI 10.1038/361031a0. PMID 8421494. Bibcode 1993Natur.361...31B. (anglicky)
- Williams RW, Herrup K. The control of neuron number. Annual Review of Neuroscience. 1988, s. 423–53. DOI 10.1146/annurev.ne.11.030188.002231. PMID 3284447. (anglicky)
- SANTIAGO, Ramón y Cajal. The Croonian Lecture: La Fine Structure des Centres Nerveux. Proceedings of the Royal Society of London. 1894, s. 444–468. DOI 10.1098/rspl.1894.0063. (anglicky)
- Lømo T. The discovery of long-term potentiation. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. April 2003, s. 617–20. DOI 10.1098/rstb.2002.1226. PMID 12740104. (anglicky)
- LØMO, Terje. Frequency potentiation of excitatory synaptic activity in the dentate area of the hippocampal formation. Acta Physiologica Scandinavica. 1966, s. 128. (anglicky)
- McEachern JC, Shaw CA. An alternative to the LTP orthodoxy: a plasticity-pathology continuum model. Brain Research. Brain Research Reviews. June 1996, s. 51–92. DOI 10.1016/0165-0173(96)00006-9. PMID 8871785. 8871785. (anglicky)
- Clugnet MC, LeDoux JE. Synaptic plasticity in fear conditioning circuits: induction of LTP in the lateral nucleus of the amygdala by stimulation of the medial geniculate body. The Journal of Neuroscience. August 1990, s. 2818–24. Dostupné online. DOI 10.1523/JNEUROSCI.10-08-02818.1990. PMID 2388089. (anglicky)
- Malenka RC, Bear MF. LTP and LTD: an embarrassment of riches. Neuron. September 2004, s. 5–21. DOI 10.1016/j.neuron.2004.09.012. PMID 15450156. (anglicky)