Dugotrajno potenciranje

Dugotrajno potenciranje je osnova za neuronsku plastičnost i samim tim preoblikovanje neuronskih struktura ili međusobnih veza u živčanom sustavu. Bez postupka ne bi bilo moguće ni formiranje pamćenja niti iskustva učenja. Poremećaji dugotrajnog potenciranja javljaju se, na primjer, kod bolesti poput Alzheimerove bolesti.

Što je dugotrajno potenciranje?

Neuroni djeluju s bioelektričnim i biokemijskim potencijalima djelovanja. Akcijski potencijali su jezik središnjeg živčanog sustava i služe za prijenos pobude. Taj je prijenos poznat i kao sinaptički prijenos. Živčane stanice reagiraju na pojačano stvaranje akcijskih potencijala takozvanim dugoročnim potenciranjem.

Neuralna plastičnost jedna je od najvažnijih posljedica dugotrajnog potenciranja. Izraz neuralna plastičnost opisuje preuređivanje unutar neuronske strukture koja ga prilagođava trenutnoj uporabi. I pojedinačne živčane stanice i područja mozga mogu se obnoviti neuronski. Pomoću procesa pretvorbe funkcije središnjeg i perifernog živčanog sustava se čuvaju, proširuju i prilagođavaju trenutnoj upotrebnoj situaciji. Kao osnova neuronske rekonstrukcije, dugoročno potenciranje izuzetno pomaže da živčani sustav funkcionira što je moguće efikasnije i glatko.

Dugotrajno potenciranje je također povezano s formiranjem memorije. Pored toga, rekonstrukcija neuronskih struktura neizbježan je proces učenja.

Funkcija i zadatak

S gledišta mozga, naučenoj vještini dodjeljuje se morfološki korelat, koji odgovara mreži sinaptičkih veza. Takve mreže omogućuju stvaranje ideja u korteksu udruživanja. Na primjer, kad se određena riječ izgovori, na primjer, mora se aktivirati posebna mreža, što zauzvrat rezultira posebnim obrascem akcijskih potencijala.

Kad god osoba nauči nove vještine ili poboljšava one stare, u mozgu nastaju nove međusobne veze. Interkonekcije koje se ne koriste ponovno se otkazuju na isti način. Ovo preuređivanje odgovara sinaptičkoj plastičnosti. Učenje na neuralnoj razini stoga je rekonstrukcija ovisna o aktivnosti obrasca neuronske međusobne povezanosti i funkcionalnih procesa u mozgu.

Uz presinaptičko pojačanje, post-tetaničko potenciranje i sinaptičku depresiju, dugoročno potenciranje također je relevantno za procese učenja. Ovo potenciranje odgovara dugotrajnom pojačanju sinaptičkih prijenosa. Ovaj se proces sastoji od različitih podprocesa.

Aktivacija AMPA receptora prvi je korak u dugoročnom potenciranju. Bezbrojni su receptori za glutamat u postsinaptičkim membranama. Podgrupa ovih receptora glutamata su ona tipa AMPA. Čim se stvori akcijski potencijal, oslobađa se glutamat. Sama tjelesna supstanca jedan je od najvažnijih neurotransmitera i nakon oslobađanja veže se za AMPA receptore, koji se otvaraju vezanjem. Nakon otvaranja receptora, natrijski ioni ulaze unutra. To stvara pobudni postinaptički potencijal. Taj se potencijal pojavljuje sa svakom depolarizacijom unutar postsinaptičke membrane. Uzbudljivi postsinaptički potencijali sakupljaju i obrađuju primljeni neuron. Kada se prekorači granična vrijednost, prijemni neuroni ponovno formiraju akcijski potencijal i prenose ga preko svojih aksona.

Stvaranje ekscitacijskog postsinaptičkog potencijala prati aktiviranje NMDA receptora u dugoročnom potencijalu. Čim se pojave dodatni akcijski potencijali, dolazi do pojačane depolarizacije postsinaptičke membrane. Magnezijevi ioni napuštaju NMDA receptor i receptor se može otvoriti. Otvaranje NMDA receptora rezultira prilivom kalcijevih iona i dovodi do fosforilacije AMPA receptora. Fosforilacija zauzvrat povećava vodljivost receptora i povećava sintezu proteina u stanici.

Uz to se retrogradne glasničke tvari oslobađaju tijekom opisanih procesa. Te glasničke tvari odgovaraju, na primjer, derivatima arahidonske kiseline ili plinovima poput dušičnog oksida. Te glasničke tvari uzrokuju da presinaptička membrana oslobađa više neurotransmitera.

Ovdje možete pronaći svoje lijekove

Bolesti i bolesti

Neurološke bolesti koje utječu na dugoročno potenciranje trenutno su tema medicinskih istraživanja. Jedna takva bolest je Alzheimerova bolest. Crohnova bolest također ima utjecaja na gore opisane procese. Da ove bolesti narušavaju dugotrajno potenciranje, uglavnom je posljedica degeneracije živčanih stanica. Čim se neuronske sinapse razgrade, dugotrajno potenciranje više nije moguće. Na primjer, to također stvara tamna područja u njihovoj memoriji.

Mozak se razgrađuje pomalo po degenerativnim bolestima središnjeg živčanog sustava. Mjere za održavanje živčanih struktura postale su glavni fokus istraživanja u odnosu na bolesti poput Alzheimerove bolesti. Do sada nisu zabilježeni veliki uspjesi u očuvanju sinapsi. Do sada su revolucionarni uspjesi zabilježeni samo kod životinja koje imaju usporedive bolesti. Znanstvenici još nisu uspjeli ove uspjehe prenijeti na ljude.

Budući da dugotrajna diferencijacija više ne funkcionira kod oboljelih, više se neće moći izvršiti sinaptička pregradnja. Procesi učenja su nemogući, a opća funkcionalnost mozga progresivno opada. Nove živčane stanice ili veze između neurona više se ne mogu formirati. Stare sinapse se više ne koriste i demontiraju se u sklopu procesa obnove.

Da bi suzbila ove procese, medicina sada posebnim vježbama promiče održavanje sinapsi. Što se češće koriste sinapse, mozak ih brže prepoznaje kao neophodne. Bolesti poput Alzheimerove ili Crohnove bolesti mogu se stoga odgoditi tijekom vježbanja. Ali do sada je nemoguće zaustaviti bolesti vježbama. Stoga je većina oboljelih potrebna 24-satna njega od određenog stadija bolesti.