Plasticité synaptique et apprentissage
La plasticité synaptique est la capacité des synapses à se renforcer ou à s'affaiblir au fil du temps en réponse à l'activité. Elle est largement considérée comme la base cellulaire de l'apprentissage et de la mémoire : lorsque des schémas d'activité neuronale modifient de manière persistante la force des connexions, le réseau stocke des informations. Ce sujet examine les principales formes de plasticité dépendante de l'activité et leur relation avec l'apprentissage.
Definition
La plasticité synaptique est le changement persistant, dépendant de l'activité, de la force de la transmission synaptique — incluant la potentialisation à long terme et la dépression à long terme — proposé comme substrat cellulaire de l'apprentissage et de la mémoire.
Scope
Le sujet couvre la potentialisation à long terme et la dépression à long terme, les règles hebbiennes et dépendantes du moment des potentiels d'action (spike-timing-dependent) qui les régissent, les mécanismes moléculaires impliquant les récepteurs du glutamate et les cascades de signalisation, ainsi que le lien entre le changement synaptique et l'apprentissage et la mémoire comportementaux. Il s'agit d'un aperçu de référence des mécanismes et ne fournit pas de conseils cliniques.
Core questions
- Comment les synapses modifient-elles leur force en réponse à des schémas d'activité ?
- Quels mécanismes moléculaires sous-tendent la potentialisation à long terme et la dépression à long terme ?
- Comment le moment de l'activité pré- et postsynaptique est-il traduit en changement synaptique ?
- Comment la plasticité synaptique est-elle liée à l'apprentissage et à la mémoire comportementaux ?
Key concepts
- Potentialisation à long terme (LTP)
- Dépression à long terme (LTD)
- Règle d'apprentissage hebbienne
- Plasticité dépendante du moment des potentiels d'action
- Récepteurs NMDA et AMPA
- Cascades de signalisation dépendantes du calcium
Key theories
- Plasticité hebbienne
- Hebb a proposé que lorsqu'un neurone participe de manière répétée à l'activation d'un autre, la connexion entre eux se renforce — souvent paraphrasé par « les cellules qui s'activent ensemble se connectent ensemble » — fournissant la règle conceptuelle du changement synaptique associatif.
- La potentialisation à long terme comme modèle de mémoire
- Le renforcement persistant des synapses hippocampiques induit par l'activité (LTP), ainsi que sa contrepartie, la dépression à long terme (LTD), est proposé comme modèle synaptique de la manière dont les souvenirs sont stockés.
Mechanisms
Au niveau de nombreuses synapses excitatrices, la force de la transmission est ajustée par l'activité. Dans la voie hippocampique canonique, la libération présynaptique et la dépolarisation postsynaptique coïncidentes lèvent le blocage du magnésium des récepteurs NMDA, permettant l'entrée de calcium qui déclenche des cascades de signalisation et l'insertion ou le retrait des récepteurs AMPA, produisant une potentialisation ou une dépression à long terme, comme l'ont examiné Bliss et Collingridge, et Malenka et Bear. Le moment relatif précis des potentiels d'action pré- et postsynaptiques peut déterminer la direction du changement, une relation formalisée sous le nom de plasticité dépendante du moment des potentiels d'action (spike-timing-dependent plasticity). Les travaux de Kandel ont lié de tels changements synaptiques à l'expression génique et au stockage à long terme de la mémoire.
Clinical relevance
La plasticité synaptique offre un cadre conceptuel pour comprendre l'apprentissage, la mémoire et la récupération fonctionnelle après une lésion, et est pertinente pour les conditions impliquant la mémoire et la cognition. Cet article est éducatif et décrit des mécanismes ; il ne constitue pas une base pour le diagnostic ou le traitement.
Evidence & guidelines
Le sujet repose sur la neurophysiologie expérimentale et les neurosciences moléculaires plutôt que sur des directives cliniques, s'appuyant sur la découverte et la caractérisation de la LTP et de la LTD et sur des synthèses reliant le changement synaptique à la mémoire.
History
L'idée que l'apprentissage reflète des changements dans les connexions synaptiques a été formulée par Donald Hebb en 1949. La démonstration expérimentale de la potentialisation à long terme dans l'hippocampe et sa dissection moléculaire ultérieure ont donné à cette idée une forme cellulaire concrète, et la découverte de la dépression à long terme et de la plasticité dépendante du moment des potentiels d'action a élargi la compréhension de la manière dont l'activité remodèle la force synaptique.
Debates
- La LTP est-elle suffisante pour expliquer la mémoire ?
- La potentialisation à long terme est un mécanisme candidat majeur pour le stockage de la mémoire, mais la mesure dans laquelle elle explique entièrement l'apprentissage et la mémoire, par opposition à n'être qu'un des nombreux processus contributifs, reste une question active.
Key figures
- Donald Hebb
- Timothy Bliss
- Graham Collingridge
- Eric Kandel
- Robert Malenka
Related topics
Seminal works
- hebb-1949
- bliss-collingridge-1993
- kandel-2001
- malenka-bear-2004
Frequently asked questions
- Qu'est-ce que la potentialisation à long terme ?
- La potentialisation à long terme (LTP) est un renforcement persistant de la transmission synaptique qui suit certains schémas d'activité ; elle est l'un des mécanismes candidats les plus étudiés pour la manière dont le cerveau stocke les informations.
- Comment la plasticité synaptique est-elle liée à l'apprentissage ?
- Les changements de force synaptique dépendants de l'activité sont considérés comme encodant l'expérience : à mesure que les schémas d'activité renforcent ou affaiblissent des connexions spécifiques, les réponses du réseau changent, ce qui est largement considéré comme une base cellulaire de l'apprentissage et de la mémoire.