सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी और सीखना

सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी गतिविधि के जवाब में समय के साथ सिनैप्स की मजबूत या कमजोर होने की क्षमता है। इसे व्यापक रूप से सीखने और स्मृति का सेलुलर आधार माना जाता है: जब तंत्रिका गतिविधि के पैटर्न लगातार कनेक्शन की ताकत को बदलते हैं, तो नेटवर्क जानकारी संग्रहीत करता है। यह विषय गतिविधि-निर्भर प्लास्टिसिटी के प्रमुख रूपों और सीखने के साथ उनके संबंध का सर्वेक्षण करता है।

Definition

सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी सिनेप्टिक ट्रांसमिशन की शक्ति में गतिविधि-निर्भर, लगातार परिवर्तन है — जिसमें लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन और लॉन्ग-टर्म डिप्रेशन शामिल हैं — जिसे सीखने और स्मृति के लिए एक सेलुलर सब्सट्रेट के रूप में प्रस्तावित किया गया है।

Scope

यह विषय लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन (दीर्घकालिक शक्तिवर्धन) और लॉन्ग-टर्म डिप्रेशन (दीर्घकालिक अवसाद), उन्हें नियंत्रित करने वाले हेब्बियन और स्पाइक-टाइमिंग-डिपेंडेंट नियमों, ग्लूटामेट रिसेप्टर्स और सिग्नलिंग कैस्केड से जुड़े आणविक तंत्रों, और सिनेप्टिक परिवर्तन तथा व्यवहारिक सीखने और स्मृति के बीच के संबंध को शामिल करता है। यह तंत्रों का एक संदर्भ सर्वेक्षण है और नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• सिनैप्स गतिविधि के पैटर्न के जवाब में अपनी शक्ति कैसे बदलते हैं?
• लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन और लॉन्ग-टर्म डिप्रेशन के अंतर्निहित आणविक तंत्र क्या हैं?
• प्री- और पोस्टसाइनैप्टिक गतिविधि का समय सिनेप्टिक परिवर्तन में कैसे परिवर्तित होता है?
• सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी व्यवहारिक सीखने और स्मृति से कैसे संबंधित है?

Key concepts

• लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन (LTP)
• लॉन्ग-टर्म डिप्रेशन (LTD)
• हेब्बियन लर्निंग नियम
• स्पाइक-टाइमिंग-डिपेंडेंट प्लास्टिसिटी
• NMDA और AMPA रिसेप्टर्स
• कैल्शियम-निर्भर सिग्नलिंग कैस्केड

Key theories

हेब्बियन प्लास्टिसिटी

हेब्ब ने प्रस्तावित किया कि जब एक न्यूरॉन बार-बार दूसरे को फायर करने में भाग लेता है, तो उनके बीच का संबंध मजबूत होता है — जिसे अक्सर 'जो कोशिकाएं एक साथ फायर करती हैं वे एक साथ जुड़ती हैं' के रूप में व्यक्त किया जाता है — जो सहयोगी सिनेप्टिक परिवर्तन के लिए वैचारिक नियम प्रदान करता है।

स्मृति मॉडल के रूप में लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन

हिप्पोकैंपस सिनैप्स का लगातार, गतिविधि-प्रेरित सुदृढ़ीकरण (LTP), इसके समकक्ष लॉन्ग-टर्म डिप्रेशन (LTD) के साथ, एक सिनेप्टिक मॉडल के रूप में प्रस्तावित है कि यादें कैसे संग्रहीत होती हैं।

Mechanisms

कई उत्तेजक सिनैप्स पर, ट्रांसमिशन की शक्ति को गतिविधि द्वारा समायोजित किया जाता है। कैनोनिकल हिप्पोकैम्पल मार्ग में, संयोगवश प्रीसाइनैप्टिक रिलीज और पोस्टसाइनैप्टिक विध्रुवण NMDA रिसेप्टर्स के मैग्नीशियम ब्लॉक को हटाते हैं, जिससे कैल्शियम का प्रवेश होता है जो सिग्नलिंग कैस्केड को ट्रिगर करता है और AMPA रिसेप्टर्स के सम्मिलन या हटाने का कारण बनता है, जिससे लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन या डिप्रेशन उत्पन्न होता है, जैसा कि ब्लिस और कोलिंग्रिज तथा मालेन्का और बेयर द्वारा समीक्षा की गई है। प्री- और पोस्टसाइनैप्टिक स्पाइक्स का सटीक सापेक्ष समय परिवर्तन की दिशा निर्धारित कर सकता है, एक संबंध जिसे स्पाइक-टाइमिंग-डिपेंडेंट प्लास्टिसिटी के रूप में औपचारिक रूप दिया गया है। कैंडल के काम ने ऐसे सिनेप्टिक परिवर्तनों को जीन अभिव्यक्ति और स्मृति के दीर्घकालिक भंडारण से जोड़ा।

Clinical relevance

सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी सीखने, स्मृति और चोट के बाद कार्य की पुनर्प्राप्ति को समझने के लिए एक वैचारिक ढांचा प्रदान करती है, और स्मृति और संज्ञान से संबंधित स्थितियों के लिए प्रासंगिक है। यह प्रविष्टि शैक्षिक है और तंत्रों का वर्णन करती है; यह निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

यह विषय नैदानिक दिशानिर्देशों के बजाय प्रायोगिक न्यूरोफिजियोलॉजी और आणविक तंत्रिका विज्ञान पर आधारित है, जो LTP और LTD की खोज और लक्षण वर्णन तथा सिनेप्टिक परिवर्तन को स्मृति से जोड़ने वाले संश्लेषणों पर आधारित है।

History

यह विचार कि सीखना सिनेप्टिक कनेक्शन में परिवर्तनों को दर्शाता है, डोनाल्ड हेब्ब द्वारा 1949 में व्यक्त किया गया था। हिप्पोकैंपस में लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन का प्रायोगिक प्रदर्शन और बाद में इसका आणविक विच्छेदन ने इस विचार को एक ठोस सेलुलर रूप दिया, और लॉन्ग-टर्म डिप्रेशन और स्पाइक-टाइमिंग-डिपेंडेंट प्लास्टिसिटी की खोज ने यह बताया कि गतिविधि सिनेप्टिक शक्ति को कैसे नया आकार देती है।

Debates

क्या LTP स्मृति को समझाने के लिए पर्याप्त है?

लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन स्मृति भंडारण के लिए एक प्रमुख उम्मीदवार तंत्र है, लेकिन यह किस हद तक सीखने और स्मृति को पूरी तरह से समझाता है, बजाय कई योगदान देने वाली प्रक्रियाओं में से एक होने के, यह एक सक्रिय प्रश्न बना हुआ है।

Key figures

• Donald Hebb
• Timothy Bliss
• Graham Collingridge
• Eric Kandel
• Robert Malenka

Seminal works

• hebb-1949
• bliss-collingridge-1993
• kandel-2001
• malenka-bear-2004

Frequently asked questions

लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन क्या है?

लॉन्ग-टर्म पोटेंशिएशन (LTP) सिनेप्टिक ट्रांसमिशन का एक लगातार सुदृढ़ीकरण है जो गतिविधि के कुछ पैटर्न का अनुसरण करता है; यह सबसे अधिक अध्ययन किए गए उम्मीदवार तंत्रों में से एक है कि मस्तिष्क जानकारी कैसे संग्रहीत करता है।

सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी सीखने से कैसे संबंधित है?

सिनेप्टिक शक्ति में गतिविधि-निर्भर परिवर्तनों को अनुभव को एन्कोड करने के लिए माना जाता है: जैसे-जैसे गतिविधि के पैटर्न विशिष्ट कनेक्शन को मजबूत या कमजोर करते हैं, नेटवर्क की प्रतिक्रियाएं बदल जाती हैं, जिसे व्यापक रूप से सीखने और स्मृति का सेलुलर आधार माना जाता है।