Plasticidade Sináptica e Aprendizagem

A plasticidade sináptica é a capacidade das sinapses de se fortalecerem ou enfraquecerem ao longo do tempo em resposta à atividade. É amplamente considerada a base celular da aprendizagem e da memória: quando padrões de atividade neural alteram persistentemente a força das conexões, a rede armazena informações. Este tópico aborda as principais formas de plasticidade dependente da atividade e sua relação com a aprendizagem.

Definition

Plasticidade sináptica é a mudança persistente e dependente da atividade na força da transmissão sináptica — incluindo a potenciação de longo prazo e a depressão de longo prazo — proposta como um substrato celular para a aprendizagem e a memória.

Scope

O tópico abrange a potenciação de longo prazo e a depressão de longo prazo, as regras hebbianas e dependentes do tempo de disparo que as governam, os mecanismos moleculares envolvendo receptores de glutamato e cascatas de sinalização, e a ligação entre a mudança sináptica e a aprendizagem e memória comportamentais. É um levantamento de referência de mecanismos e não fornece orientação clínica.

Core questions

• Como as sinapses alteram sua força em resposta a padrões de atividade?
• Quais mecanismos moleculares subjazem à potenciação de longo prazo e à depressão de longo prazo?
• Como o tempo da atividade pré e pós-sináptica é traduzido em mudança sináptica?
• Como a plasticidade sináptica se relaciona com a aprendizagem e a memória comportamentais?

Key concepts

• Potenciação de longo prazo (LTP)
• Depressão de longo prazo (LTD)
• Regra de aprendizagem hebbiana
• Plasticidade dependente do tempo de disparo
• Receptores NMDA e AMPA
• Cascatas de sinalização dependentes de cálcio

Key theories

Plasticidade Hebbiana

Hebb propôs que quando um neurônio participa repetidamente do disparo de outro, a conexão entre eles se fortalece — frequentemente parafraseado como 'células que disparam juntas se conectam' — fornecendo a regra conceitual para a mudança sináptica associativa.

Potenciação de longo prazo como modelo de memória

O fortalecimento persistente e induzido pela atividade das sinapses hipocampais (LTP), juntamente com sua contraparte, a depressão de longo prazo (LTD), é proposto como um modelo sináptico de como as memórias são armazenadas.

Mechanisms

Em muitas sinapses excitatórias, a força da transmissão é ajustada pela atividade. Na via hipocampal canônica, a liberação pré-sináptica e a despolarização pós-sináptica coincidentes aliviam o bloqueio de magnésio dos receptores NMDA, permitindo a entrada de cálcio que desencadeia cascatas de sinalização e a inserção ou remoção de receptores AMPA, produzindo potenciação ou depressão de longo prazo, conforme revisado por Bliss e Collingridge e por Malenka e Bear. O tempo relativo preciso dos disparos pré e pós-sinápticos pode determinar a direção da mudança, uma relação formalizada como plasticidade dependente do tempo de disparo (spike-timing-dependent plasticity). O trabalho de Kandel ligou tais mudanças sinápticas à expressão gênica e ao armazenamento de memória de longo prazo.

Clinical relevance

A plasticidade sináptica fornece uma estrutura conceitual para a compreensão da aprendizagem, memória e recuperação da função após lesão, e é relevante para condições que envolvem memória e cognição. A entrada é educacional e descreve mecanismos; não é uma base para diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

O tópico baseia-se em neurofisiologia experimental e neurociência molecular, em vez de diretrizes clínicas, utilizando a descoberta e caracterização de LTP e LTD e em sínteses que ligam a mudança sináptica à memória.

History

A ideia de que a aprendizagem reflete mudanças nas conexões sinápticas foi articulada por Donald Hebb em 1949. A demonstração experimental da potenciação de longo prazo no hipocampo e sua posterior dissecção molecular deram à ideia uma forma celular concreta, e a descoberta da depressão de longo prazo e da plasticidade dependente do tempo de disparo ampliou a explicação de como a atividade remodela a força sináptica.

Debates

A LTP é suficiente para explicar a memória?

A potenciação de longo prazo é um dos principais mecanismos candidatos para o armazenamento da memória, mas a extensão em que ela explica completamente a aprendizagem e a memória, em oposição a ser um dos vários processos contribuintes, permanece uma questão ativa.

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

O que é potenciação de longo prazo?

A potenciação de longo prazo (LTP) é um fortalecimento persistente da transmissão sináptica que segue certos padrões de atividade; é um dos mecanismos candidatos mais estudados para como o cérebro armazena informações.

Como a plasticidade sináptica está relacionada à aprendizagem?

As mudanças dependentes da atividade na força sináptica são consideradas codificadoras da experiência: à medida que os padrões de atividade fortalecem ou enfraquecem conexões específicas, as respostas da rede mudam, o que é amplamente considerado uma base celular da aprendizagem e da memória.