Kısa Süreli ve Uzun Süreli Sinaptik Plastisite
Sinapslar sabit değildir; güçleri kullanımla birlikte değişmektedir. Kısa süreli plastisite, çoğunlukla nörotransmiter salınım olasılığındaki değişiklikler aracılığıyla, milisaniyelerden dakikalara kadar süren iletimi değiştirmektedir. Uzun süreli plastisite ise, sinapsların kalıcı olarak güçlenmesini (uzun süreli potansiyasyon) veya zayıflamasını (uzun süreli depresyon) sağlamakta ve öğrenme ile belleğin hücresel bir alt yapısı olarak yaygın olarak kabul edilmektedir. Bu konu, her iki zaman ölçeğini ve mekanizmalarını sunmaktadır.
Tanım
Sinaptik plastisite, sinaptik gücün aktiviteye bağlı olarak değişimidir; milisaniyelerden dakikalara kadar süren salınım olasılığındaki kısa süreli değişiklikleri ve saatler veya daha uzun sürebilen uzun süreli potansiyasyon veya depresyonu kapsamakta olup, öğrenme ve belleğin temelini oluşturduğu kabul edilmektedir.
Kapsam
Bu konu, sinaptik güçteki aktiviteye bağlı değişiklikleri kapsamaktadır: kısa süreli kolaylaşma ve depresyon, uzun süreli potansiyasyon ve depresyon, aksiyon potansiyeli zamanlamasına bağımlılık ve aktiviteyi sınırlar içinde tutan homeostatik ölçekleme. Konu fizyoloji çerçevesinde sunulmakta olup, klinik veya tedavi rehberliği sağlamamaktadır.
Temel sorular
- Önceki aktivite, bir sinapsın gücünü nasıl değiştirmektedir?
- Kısa süreli plastisiteyi uzun süreli plastisiteden mekanistik olarak ayıran nedir?
- Uzun süreli potansiyasyon ve depresyon aynı sinapsta nasıl ortaya çıkmaktadır?
- Nöronlar genel aktivitelerini nasıl sabit bir aralıkta tutmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Kısa süreli kolaylaşma ve depresyon
- Eşleşmiş darbe etkileri
- Uzun süreli potansiyasyon (LTP)
- Uzun süreli depresyon (LTD)
- NMDA reseptörüne bağımlı plastisite
- Aksiyon potansiyeli zamanlamasına bağımlı plastisite
- Homeostatik sinaptik ölçekleme
- Bellek alt yapısı olarak plastisite
Temel kuramlar
- Hebb plastisitesi ve uzun süreli potansiyasyon
- Postsinaptik hücre de aktifken tekrar tekrar aktif olan sinapslar güçlenmektedir; hipokampüste bu durum, belleğin sinaptik bir modeli olarak önerilen NMDA reseptörüne bağımlı uzun süreli potansiyasyon olarak gerçekleşmektedir.
- Aksiyon potansiyeli zamanlamasına bağımlı plastisite
- Uzun süreli değişimin işareti ve büyüklüğü, presinaptik ve postsinaptik aksiyon potansiyelleri arasındaki milisaniyelik zamanlamaya bağlı olup, zamansal olarak hassas bir Hebb öğrenme kuralı sağlamaktadır.
- Homeostatik sinaptik ölçekleme
- Nöronlar, aktivitedeki uzun süreli artışları veya azalmaları dengelemek için sinapslarının gücünü küresel olarak ayarlayarak, göreceli sinaptik ağırlıkları korurken ateşlemeyi stabilize etmektedir.
Mekanizmalar
Kısa süreli plastisite, büyük ölçüde presinaptik kalsiyumdaki ve salınabilir veziküllerin mevcudiyetindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır: artık kalsiyum salınımı kolaylaştırabilirken, kolayca salınabilir havuzun tükenmesi kısa aralıklarla onu baskılayabilmektedir. Birçok merkezi sinapstaki uzun süreli potansiyasyon, NMDA reseptörüne bağlıdır; bu reseptör, kalsiyumu yalnızca sinaps aktifken postsinaptik hücre depolarize olduğunda içeri almaktadır. Ortaya çıkan kalsiyum sinyali, genellikle AMPA reseptörleri ekleyerek sinaptik gücü artıran sinyal kaskadlarını tetiklemektedir; oysa farklı kalsiyum giriş paternleri bunun yerine uzun süreli depresyonu üretebilmektedir. Pre- ve postsinaptik aksiyon potansiyellerinin zamanlaması bu değişikliklerin yönünü şekillendirmekte ve ayrı homeostatik mekanizmalar, genel nöronal aktiviteyi sabit tutmak için sinaptik ağırlıkları yukarı veya aşağı ölçeklendirmektedir.
Klinik önem
Sinaptik plastisite, öğrenme ve belleğin bir alt yapısı olarak ve bilişi etkileyen durumlarda bozulmuş bir süreç olarak incelenmektedir; bu sürece aracılık eden moleküller, bu tür bozuklukları anlamak için hedefler olarak ilgi çekmektedir. Bu madde, temel fizyolojiyi tanımlamakta ve tanı veya tedavi tavsiyesi yerine referans bir arka plan olarak sunulmaktadır.
Tarihçe
Uzun süreli potansiyasyon, ilk olarak 1970'lerin başında hipokampüste tanımlanmış ve sonraki on yıllarda belleğin önde gelen bir hücresel modeli haline gelmiştir; bu konu 1993 yılında Bliss ve Collingridge tarafından etkili bir şekilde gözden geçirilmiştir. Paralel çalışmalar, kısa süreli plastisiteyi, aksiyon potansiyeli zamanlamasına bağımlılığı ve homeostatik ölçeklemeyi karakterize ederek, sinaptik gücün zaman ölçekleri boyunca nasıl düzenlendiğine dair açıklamayı genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Timothy Bliss
- Graham Collingridge
- Eric Kandel
- Gina Turrigiano
İlgili konular
Temel eserler
- bliss-collingridge-1993
- zucker-regehr-2002
- kandel-2001
Sıkça sorulan sorular
- Uzun süreli potansiyasyon nedir?
- Belirli aktivite paternlerini takiben sinaptik güçte kalıcı bir artıştır; genellikle NMDA reseptörüne ve onun içeri aldığı kalsiyum sinyaline bağlı olup, yaygın olarak belleğin hücresel bir modeli olarak kabul edilmektedir.
- Kısa süreli plastisite, uzun süreli plastisiteden nasıl farklılaşmaktadır?
- Kısa süreli plastisite, çoğunlukla salınım olasılığındaki presinaptik değişiklikler aracılığıyla milisaniyelerden dakikalara kadar süren iletimi değiştirmektedir; oysa uzun süreli plastisite, kalıcı moleküler ve yapısal değişiklikleri içeren sürekli bir güçlenme veya zayıflama üretmektedir.