短期和长期突触可塑性

突触并非固定不变：其强度随使用而变化。短期可塑性在毫秒到分钟内改变传递，主要通过改变递质释放的概率；而长期可塑性则导致突触的持久性增强（长时程增强）或减弱（长时程抑制），这被广泛认为是学习和记忆的细胞基础。本主题将介绍这两种时间尺度及其机制。

Definition

突触可塑性是突触强度依赖于活动的修饰，包括持续毫秒到分钟的释放概率的短期变化，以及可持续数小时或更长时间并被认为是学习和记忆基础的长时程增强或抑制。

Scope

本主题涵盖突触强度中依赖于活动的变化：短期易化和抑制、长时程增强和抑制、尖峰时序依赖性以及将活动维持在一定范围内的稳态调节。它以生理学为框架，不提供临床或治疗指导。

Core questions

• 先前的活动如何改变突触的强度？
• 短期可塑性与长期可塑性在机制上有何区别？
• 长时程增强和抑制如何在同一突触上产生？
• 神经元如何将其整体活动保持在稳定范围内？

Key concepts

• 短期易化和抑制
• 配对脉冲效应
• 长时程增强 (LTP)
• 长时程抑制 (LTD)
• NMDA受体依赖性可塑性
• 尖峰时序依赖性可塑性
• 稳态突触调节
• 作为记忆基础的可塑性

Key theories

赫布可塑性与长时程增强

当突触后细胞也活跃时，反复活跃的突触会得到增强；在海马体中，这表现为NMDA受体依赖性长时程增强，被提出作为记忆的突触模型。

尖峰时序依赖性可塑性

长期变化的符号和大小取决于突触前和突触后尖峰之间的毫秒级时序，提供了一个时间精确的赫布学习规则。

稳态突触调节

神经元全局性地调整其突触强度，以抵消活动长时间的增加或减少，从而在保持相对突触权重的同时稳定放电。

Mechanisms

短期可塑性主要源于突触前钙和可释放囊泡可用性的变化：残留钙可以促进释放，而易释放池的耗竭则可在短时间内抑制释放。许多中枢突触的长时程增强依赖于NMDA受体，该受体仅在突触活跃的同时突触后细胞去极化时才允许钙离子进入；由此产生的钙信号触发信号级联反应，增加突触强度，通常通过增加AMPA受体，而不同模式的钙离子进入则可能产生长时程抑制。突触前和突触后尖峰的时序决定了这些变化的方向，并且独立的稳态机制会向上或向下调节突触权重，以保持整体神经元活动的稳定。

Clinical relevance

突触可塑性被研究作为学习和记忆的基础，以及作为影响认知的疾病中受扰乱的过程，介导其的分子作为理解此类疾病的靶点而备受关注。本条目描述了其潜在的生理学，并作为参考背景而非诊断或治疗建议提供。

History

长时程增强于20世纪70年代初首次在海马体中被描述，并在随后的几十年中发展成为领先的记忆细胞模型，Bliss和Collingridge在1993年对其进行了有影响力的综述。同时期的工作表征了短期可塑性、尖峰时序依赖性和稳态调节，拓宽了对突触强度如何在不同时间尺度上被调节的理解。

Key figures

• Timothy Bliss
• Graham Collingridge
• Eric Kandel
• Gina Turrigiano

Seminal works

• bliss-collingridge-1993
• zucker-regehr-2002
• kandel-2001

Frequently asked questions

什么是长时程增强？

它是某些活动模式后突触强度的持久性增加，通常依赖于NMDA受体及其允许的钙信号，并被广泛认为是记忆的细胞模型。

短期可塑性与长期可塑性有何不同？

短期可塑性在毫秒到分钟内改变传递，主要通过突触前释放概率的变化，而长期可塑性则产生持久的增强或减弱，涉及持久的分子和结构变化。