Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из длительной депрессии )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с хронической депрессией , психическим расстройством или длительной депрессией , экономическим спадом.

В нейрофизиологии , долгосрочная депрессия ( LTD ) является зависимой от активности снижения эффективности нейрональных синапсов длительности часов или дольше , после длительной узорного стимула. LTD возникает во многих областях ЦНС с различными механизмами в зависимости от области мозга и прогресса развития. [1]

Как процесс, противоположный долгосрочному потенцированию (LTP), LTD является одним из нескольких процессов, которые служат для выборочного ослабления определенных синапсов, чтобы конструктивно использовать усиление синапсов, вызванное LTP. Это необходимо, потому что, если позволить продолжать увеличиваться в силе, синапсы в конечном итоге достигли бы максимального уровня эффективности, что препятствовало бы кодированию новой информации. [2] И LTD, и LTP являются формами синаптической пластичности .

Характеристика [ править ]

LTD в гиппокампе и мозжечке были охарактеризованы лучше всего, но есть и другие области мозга, в которых понятны механизмы LTD. [1] LTD также обнаруживается в различных типах нейронов, которые выделяют различные нейротрансмиттеры, однако наиболее распространенным нейромедиатором, участвующим в LTD, является L-глутамат. L-глутамат действует на рецепторы N-метил- D -аспартата ( NMDAR ), рецепторы α-амино-3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-пропионовой кислоты ( AMPAR ), каинатные рецепторы ( KAR ) и метаботропные рецепторы глутамата ( mGluRs). ) во время LTD. Это может быть результатом сильной синаптической стимуляции (как это происходит в клетках Пуркинье мозжечка). ) или от стойкой слабой синаптической стимуляции (как в гиппокампе ). Долгосрочное потенцирование (LTP) - это процесс, противоположный LTD; это длительное увеличение синаптической силы. В сочетании LTD и LTP являются факторами, влияющими на синаптическую пластичность нейронов. Считается, что LTD в основном является результатом снижения плотности постсинаптических рецепторов , хотя снижение высвобождения пресинаптических нейромедиаторов также может играть роль. Предполагается, что Cerebellar LTD важен для моторного обучения . Однако вполне вероятно, что играют роль и другие механизмы пластичности. Hippocampal LTD может иметь важное значение для очистки старых следов в памяти. [3] [4] ЛТД гиппокампа / коры головного мозга может зависеть отРецепторы NMDA , метаботропные рецепторы глутамата (mGluR) или эндоканнабиноиды . [5] Результатом лежащего в основе молекулярного механизма-LTD в мозжечке является фосфорилирование рецепторов глутамата AMPA и их удаление с поверхности синапса параллельных волокон - клетки Пуркинье (PF-PC). [6]

Нервный гомеостаз [ править ]

Для нейронов очень важно поддерживать переменный диапазон нейронального выхода. Если бы синапсы подкреплялись только положительной обратной связью , они в конечном итоге доходили бы до полного бездействия или слишком большой активности. Чтобы нейроны не становились статичными, существуют две регулирующие формы пластичности, обеспечивающие отрицательную обратную связь : метапластичность и масштабирование. [7] Метапластичность выражается как изменение способности вызывать последующую синаптическую пластичность, включая LTD и LTP . [8] Модель Биненштока, Купера и Манро.(Модель BCM) предполагает, что существует определенный порог, такой, что уровень постсинаптического ответа ниже порога приводит к LTD, а выше - к LTP. Теория BCM также предполагает, что уровень этого порога зависит от среднего количества постсинаптической активности. [9] Было обнаружено, что масштабирование происходит, когда сила всех возбуждающих сигналов нейрона увеличивается или уменьшается. [10] LTD и LTP совпадают с метапластичностью и синаптическим масштабированием для поддержания правильной функции нейронной сети.

Общие формы ООО [ править ]

Долговременную депрессию можно описать как гомосинаптическую пластичность или гетеросинаптическую пластичность . Гомосинаптическая LTD ограничена отдельным синапсом, который активируется низкочастотным стимулом. [11] Другими словами, эта форма LTD зависит от активности, потому что события, вызывающие синаптическое ослабление, происходят в том же синапсе, который активируется. Гомосинаптический LTD также является ассоциативным в том смысле, что он коррелирует активацию постсинаптического нейрона с возбуждением пресинаптического нейрона. [2] Гетеросинаптическая LTD, напротив, возникает в синапсах, которые не потенцируются или неактивны. Ослабление синапса не зависит от активности пресинаптических или постсинаптических нейронов в результате активации определенного модулирующего интернейрона. Таким образом, эта форма LTD воздействует на синапсы, расположенные рядом с теми, кто получает потенциалы действия . [11]

Механизмы, ослабляющие синапсы [ править ]

Гиппокамп [ править ]

LTD влияет на синапсы гиппокампа между коллатералями Шаффера и пирамидными клетками CA1. LTD в синапсах Schaffer collateral-CA1 зависит от времени и частоты притока кальция. [12] LTD возникает в этих синапсах, когда коллатерали Шаффера повторно стимулируются в течение длительных периодов времени (10-15 минут) с низкой частотой (приблизительно 1 Гц). [2] Пониженные возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) являются результатом этого особого паттерна стимуляции. Величина кальциевого сигнала в постсинаптической клетке во многом определяет, происходит ли LTD или LTP ; LTD вызывается небольшим, медленным повышением постсинаптического уровня кальция [ необходима цитата] . Когда вход Ca 2+ ниже порога, это приводит к LTD [ необходима ссылка ] . Пороговый уровень в области CA1 находится на скользящей шкале, которая зависит от истории синапса. Если синапс уже подвергся LTP, порог повышается, увеличивая вероятность того, что приток кальция приведет к LTD. Таким образом, система «отрицательной обратной связи» поддерживает синаптическую пластичность. [12] Активация глутаматных рецепторов NMDA-типа , которые относятся к классу ионотропных глутаматных рецепторов (iGluR), необходима для поступления кальция в постсинаптическую клетку CA1. [13] Изменение напряжения обеспечивает постепенный контроль постсинаптического Ca 2+.регулируя NMDAR-зависимый приток Ca 2+ , который отвечает за инициирование LTD. [14]

В то время как LTP частично возникает из-за активации протеинкиназ , которые впоследствии фосфорилируют целевые белки, LTD возникает из-за активации кальций-зависимых фосфатаз, которые дефосфорилируют целевые белки. Селективная активация этих фосфатаз путем варьирования уровней кальция может быть ответственной за различные эффекты кальция, наблюдаемые во время LTD. [2] Активация постсинаптических фосфатаз вызывает интернализацию синаптических рецепторов AMPA (также типа iGluR) в постсинаптическую клетку с помощью механизмов эндоцитоза, покрытого клатрином , тем самым снижая чувствительность к глутамату, высвобождаемому коллатеральными окончаниями Шаффера. [2]

Модель механизмов депотенцирования и de novo LTD.

Мозжечок [ править ]

LTD возникает в синапсах нейронов Пуркинье мозжечка , которые получают две формы возбуждающего сигнала: от одного карабкающегося волокна и от сотен тысяч параллельных волокон . LTD снижает эффективность передачи синапсов по параллельным волокнам, хотя, согласно недавним открытиям, также ухудшает передачу синапсов по восходящим волокнам. [2] И параллельные волокна, и лазящие волокна должны быть одновременно активированы для возникновения LTD. Однако, что касается высвобождения кальция, лучше всего, если параллельные волокна будут активированы за несколько сотен миллисекунд до лазания. По одному пути параллельные окончания волокон высвобождают глутамат, активируя AMPA и метаботропы.рецепторы глутамата в постсинаптической клетке Пуркинье. Когда глутамат связывается с рецептором AMPA, мембрана деполяризуется. Связывание глутамата с метаботропным рецептором активирует фосфолипазу C ( PLC ) и производит вторичные мессенджеры диацилглицерин ( DAG ) и инозитолтрифосфат ( IP3 ) . По пути, инициированному активацией лазящих волокон, кальций проникает в постсинаптическую клетку через потенциалзависимые ионные каналы , повышая внутриклеточные уровни кальция. Вместе DAG и IP3 увеличивают рост концентрации кальция, воздействуя на чувствительные к IP3 рецепторы, запускающие высвобождение кальция из внутриклеточных хранилищ, а также протеинкиназу C ( PKC).) активация (которая осуществляется совместно кальцием и DAG). PKC фосфорилирует рецепторы AMPA, что способствует их диссоциации от белков каркаса в постсинаптической мембране и последующей интернализации. С потерей рецепторов AMPA, постсинаптический ответ клеток Пуркинье на высвобождение глутамата из параллельных волокон подавляется. [2] Запуск кальция в мозжечке является критическим механизмом, участвующим в длительной депрессии. Параллельные оптоволоконные выводы и лазящие волокна работают вместе в петле положительной обратной связи, вызывая высокое высвобождение кальция. [15] LTD участвует в прогнозирующем контроле со стороны мозжечка и мозжечкового резерва. [16]

Участие Ca 2+ [ править ]

Дальнейшие исследования определили роль кальция в индукции длительной депрессии. В то время как другие механизмы длительной депрессии изучаются, роль кальция в LTD является определенным и хорошо понятым механизмом учеными. Высокие концентрации кальция в постсинаптических клетках Пуркинье необходимы для индукции долговременной депрессии. Есть несколько источников передачи сигналов кальция, которые вызывают LTD: лазящие волокна и параллельные волокна, которые сходятся к клеткам Пуркинье. Передача кальциевых сигналов в постсинаптической клетке включает как пространственное, так и временное перекрытие высвобождения кальция в дендритах, индуцированного лазящими волокнами, а также индуцированного параллельными волокнами mGluR и опосредованного IP3 высвобождения кальция. В лазящих волокнах деполяризация, опосредованная AMPAR, вызывает потенциал регенеративного действия, который распространяется на дендриты,который генерируется потенциалозависимыми кальциевыми каналами. В сочетании с опосредованной PF активацией mGluR1 происходит индукция LTD.[17] В параллельных волокнах GluR активируются путем постоянной активации параллельных волокон, что косвенно побуждает IP3 связываться со своим рецептором (IP3) и активировать высвобождение кальция из внутриклеточного хранилища. В индукции кальция существует петля положительной обратной связи, которая восстанавливает кальций для долговременной депрессии. Лазающие и параллельные волокна должны быть активированы вместе, чтобы деполяризовать клетки Пуркинье при активации mGlur1s. [18] Время также является критическим компонентом для CF и PF, лучшее высвобождение кальция включает активацию PF за несколько сотен миллисекунд до активности CF. [15]

Фосфорилирование AMPAR [ править ]

В мозжечке существует серия сигнальных каскадов, MAPK, которые играют критическую роль в LTD мозжечка. Каскад MAPK важен для обработки информации в нейронах и других различных типах клеток. В каскад входят MAPKKK, MAPKK и MAPK. Каждый из них подвергается двойному фосфорилированию другим, MAPKKK двойным образом фосфорилирует MAPKK и, в свою очередь, двойным фосфорилирует MAPK. Существует петля положительной обратной связи, которая возникает в результате одновременного ввода сигналов от PF-CF и увеличивает DAG и Ca 2+ в дендритных шипах Пуркинье. Кальций и DAG активируют обычный PKC (cPKC), который затем активирует MAPKKK и остальную часть каскада MAPK. Активированы MAPK и Ca 2+активируйте PLA2, AA и cPKC, создавая цикл положительной обратной связи. Индуцированная cPKC фосфорилирует рецепторы AMPA и в конечном итоге удаляется из постсинаптической мембраны посредством эндоцитоза. Временной масштаб этого процесса составляет примерно 40 минут. в целом величина LTD коррелирует с фосфорилированием AMPAR. [6]

Полосатое тело [ править ]

Механизмы LTD различаются в двух субрегионах полосатого тела . [1] LTD индуцируется в синапсах кортикостриатных средних шиповидных нейронов в дорсальном полосатом теле высокочастотным стимулом в сочетании с постсинаптической деполяризацией, коактивацией дофаминовых рецепторов D1 и D2 и рецепторов mGlu группы I , отсутствием активации рецепторов NMDA и активацией эндоканнабиноидов . [1]

В предлимбической коре полосатого тела установлены три формы LTD. [1] Механизм первого подобен CA1 -LTD: низкочастотный стимул индуцирует LTD за счет активации рецепторов NMDA , с постсинаптической деполяризацией и повышенным постсинаптическим притоком кальция. [1] Второй запускается высокочастотным стимулом и регулируется пресинаптическими рецепторами mGlu 2 или 3, что приводит к долгосрочному снижению вовлечения кальциевых каналов P / Q-типа в высвобождение глутамата . [1] Третья форма LTD требует эндоканнабиноидов , активацияРецепторы mGlu и повторяющаяся стимуляция глутаматергических волокон (13 Гц в течение десяти минут), что приводит к долгосрочному снижению пресинаптического высвобождения глутамата . [1] Предполагается, что LTD в ГАМКергических нейронах стриатума приводит к долгосрочному снижению тормозящего воздействия на базальные ганглии , влияя на сохранение двигательных навыков. [1]

Зрительная кора [ править ]

В зрительной коре также наблюдается длительная депрессия , и предполагается, что она участвует в доминировании глаз . [1] Повторяющаяся низкочастотная стимуляция слоя IV зрительной коры или белого вещества зрительной коры вызывает LTD в слое III. [19] В этой форме LTD низкочастотная стимуляция одного пути приводит к LTD только для этого входа, что делает его гомосинаптическим . [19] Этот тип LTD похож на тот, который обнаружен в гиппокампе , потому что он запускается небольшим повышением постсинаптических ионов кальция и активацией фосфатаз . [19]Было обнаружено, что LTD также встречается подобным образом в слое II. [1] Другой механизм работает в LTD, который встречается в слое V. В слое V LTD требует низкочастотной стимуляции, эндоканнабиноидной передачи сигналов и активации пресинаптических NR2B-содержащих рецепторов NMDA . [1]

Было обнаружено, что стимуляция парными импульсами (PPS) индуцирует форму гомосинаптической LTD в поверхностных слоях зрительной коры, когда синапс подвергается воздействию карбахола (CCh) и норэпинефрина (NE). [20]

Величина этого LTD сравнима с величиной, которая возникает в результате низкочастотной стимуляции, но с меньшим количеством импульсов стимуляции (40 PPS для 900 низкочастотных стимуляций). [20] Предполагается, что эффект NE заключается в контроле роста NMDA-рецептор-зависимой гомосинаптической LTD. [20] Предполагается, что, как и норэпинефрин, ацетилхолин контролирует усиление NMDA-рецептор-зависимого гомосинаптического LTD, но, вероятно, он также является промотором дополнительных механизмов LTD. [20]

Префронтальная кора [ править ]

Нейромедиатор серотонин участвует в индукции LTD в префронтальной коре (PFC) . Система серотонина в префронтальной корне играет важную роль в регулировании познания и эмоций. Серотонин в сотрудничестве с агонистом метаботропных рецепторов глутамата группы I (mGluR) способствует индукции LTD за счет увеличения интернализации рецептора AMPA. Этот механизм, возможно, лежит в основе роли серотонина в контроле когнитивных и эмоциональных процессов, которые опосредует синаптическая пластичность в нейронах PFC. [21]

Периринальная кора [ править ]

Вычислительные модели предсказывают, что LTD дает выигрыш в емкости памяти распознавания по сравнению с LTP в периринальной коре , и это предсказание подтверждается экспериментами по блокированию рецепторов нейротрансмиттеров . [1] Предполагается, что в периринальной коре имеется несколько механизмов памяти. [1] Точные механизмы полностью не изучены, однако части механизмов были расшифрованы. Исследования показывают, что один механизм LTD перигинальной коры включает в себя рецепторы NMDA и рецепторы mGlu I и II групп через 24 часа после стимула. [1] Другой механизм LTD включаетрецепторы ацетилхолина и каинатные рецепторы в гораздо более раннее время, около 20 до 30 минут после стимула. [1]

Роль эндоканнабиноидов [ править ]

Эндоканнабиноиды влияют на длительные процессы пластичности в различных частях мозга, выступая одновременно в качестве регуляторов путей и необходимых ретроградных мессенджеров в определенных формах LTD. Что касается ретроградной передачи сигналов, каннабиноидные рецепторы широко функционируют по всему мозгу при пресинаптическом ингибировании. Эндоканнабиноидная ретроградная передача сигналов, как было показано, влияет на LTD в кортикостриатных синапсах и глутаматергических синапсах в прелимбической коре прилежащего ядра (NAc) , а также она участвует в зависимой от времени спайк-зависимой LTD в зрительной коре . Эндоканнабиноиды участвуют в LTD ингибиторных входов (LTDi) в базолатеральном ядреминдалевидное тело (BLA), а также в лучистом слое гиппокампа. Кроме того, эндоканнабиноиды играют важную роль в регулировании различных форм синаптической пластичности. Они участвуют в ингибировании LTD в параллельных волокнах синапсов нейронов Пуркинье в мозжечке и LTD в гиппокампе, зависимых от рецепторов NMDA. [22]

Пластичность спайков, зависящая от времени [ править ]

Пластичность, зависящая от времени спайка ( STDP ), относится к времени действия пресинаптического и постсинаптического потенциалов действия. STDP - это форма нейропластичности, при которой изменение времени пресинаптических и постсинаптических всплесков в миллисекундном масштабе вызывает различия в постсинаптических сигналах Ca 2+ , вызывая либо LTP, либо LTD. LTD возникает, когда постсинаптические спайки предшествуют пресинаптическим спайкам на срок до 20-50 мс. [23] Эксперименты с фиксацией на цельноклеточных пластырях «in vivo» показывают, что задержки после лидирующего-пре-спайк вызывают синаптическую депрессию. [23] ДП индуцируется, когда высвобождение нейротрансмиттера происходит за 5-15 мс до обратного распространенияпотенциал действия , тогда как LTD индуцируется, когда стимул возникает через 5-15 мс после обратного распространения потенциала действия. [24] Существует окно пластичности: если пресинаптические и постсинаптические спайки находятся слишком далеко друг от друга (то есть, более чем на 15 мс), вероятность пластичности мала. [25] Возможное окно для LTD шире, чем для LTP [26] - хотя важно отметить, что этот порог зависит от синаптической истории.

Когда возбуждение постсинаптического потенциала действия происходит до возбуждения пресинаптического афферентного возбуждения, одновременно стимулируются как пресинаптические эндоканнабиноидные (CB1), так и NMDA-рецепторы. Постсинаптический всплеск ослабляет блокировку Mg 2+ на рецепторах NMDA. Постсинаптическая деполяризация стихает к тому времени, когда возникает ВПСП, позволяя Mg 2+ вернуться к своему ингибирующему сайту связывания. Таким образом, приток Са 2+ в постсинаптическую клетку снижается. Рецепторы CB1 определяют уровни постсинаптической активности посредством ретроградного высвобождения эндоканнабиноидов. [27]

STDP избирательно усиливает и объединяет определенные синаптические модификации (сигналы), подавляя глобальные (шум). Это приводит к более резкому соотношению сигнал / шум в корковых сетях человека, что облегчает обнаружение соответствующих сигналов во время обработки информации у людей. [28]

Моторное обучение и память [ править ]

Долгое время считалось, что длительная депрессия является важным механизмом моторного обучения и памяти . Считается, что Cerebellar LTD приводит к моторному обучению, а LTD гиппокампа способствует ухудшению памяти. Однако недавние исследования показали, что LTD гиппокампа не может действовать как противоположность LTP, но вместо этого может способствовать формированию пространственной памяти. [29] Хотя LTD в настоящее время хорошо изучена, эти гипотезы о ее вкладе в моторное обучение и память остаются спорными. [30]

Исследования связывают дефицит LTD мозжечка с нарушением моторного обучения. В одном исследовании мыши, мутантные по метаботропному рецептору глутамата 1, сохранили нормальную анатомию мозжечка, но имели слабую LTD и, как следствие, нарушение моторного обучения. [31] Однако связь между LTD мозжечка и моторным обучением была серьезно поставлена ​​под сомнение. Исследование на крысах и мышах доказало, что нормальное моторное обучение происходит, в то время как LTD клеток Пуркинье предотвращается (1R-1-бензотиофен-5-ил-2 [2-диэтиламино) этокси] этанол гидрохлоридом (T-588). [32] Аналогичным образом, LTD у мышей была нарушена с помощью нескольких экспериментальных методов без наблюдаемых нарушений в моторном обучении или производительности. [33] Взятые вместе, они предполагают, что корреляция между LTD мозжечка и моторным обучением могла быть иллюзорной.

Исследования на крысах установили связь между LTD в гиппокампе и памятью . В одном исследовании крысы подвергались воздействию новой среды, и наблюдалась гомосинаптическая пластичность (LTD) в CA1 . [29] После того, как крысы были возвращены в их первоначальную среду обитания, активность LTD была потеряна. Было обнаружено, что если крысы подвергались воздействию новизны, электрическая стимуляция, необходимая для подавления синаптической передачи, была более низкой частотой, чем без новизны. [29] Когда крысу помещали в новую среду, ацетилхолин выделялся в гиппокампе из волокна медиальной перегородки , в результате чего LTD вCA1 . [29] Таким образом, был сделан вывод, что ацетилхолин способствует LTD в CA1 . [29]

LTD коррелирует с пространственным обучением у крыс, и это имеет решающее значение для формирования полной пространственной карты. [34] Было высказано предположение, что LTD и LTP работают вместе для кодирования различных аспектов пространственной памяти. [34] [35]

Новые данные свидетельствуют о том, что LTP работает для кодирования пространства, тогда как LTD работает для кодирования характеристик пространства. [35] В частности, принято, что кодирование опыта происходит по иерархии. Кодирование нового пространства является приоритетом LTP, в то время как информация об ориентации в пространстве может быть закодирована LTD в зубчатой ​​извилине , а более тонкие детали пространства могут быть закодированы LTD в CA1 . [34]

Кокаин как модель LTD в наркомании [ править ]

Считается, что кокаин вызывает привыкание в прилежащем ядре (NAc). [36] После хронического употребления кокаина количество рецепторов AMPA по сравнению с рецепторами NMDA уменьшается в средних шипастых нейронах в оболочке NAc. [36] Считается, что это уменьшение количества рецепторов AMPA происходит по тому же механизму, что и NMDR-зависимая LTD, потому что эта форма пластичности снижается после употребления кокаина. [36] В период употребления кокаина механизмы LTD искусственно возникают в NAc. Как следствие, количество рецепторов AMPAувеличивается в нейронах NAc во время абстиненции . Возможно, это связано с гомеостатическим масштабированием синапсов. [36] Это увеличение количества рецепторов AMPA вызывает повышенную возбудимость нейронов NAc. [36] Эффект повышенной возбудимости, как полагают, заключается в увеличении количества высвобождения ГАМК из NAc в вентральной тегментальной области (VTA), что снижает вероятность возбуждения дофаминергических нейронов в VTA и, таким образом, приводит к появлению симптомов. о выводе . [36]

Текущее исследование [ править ]

Исследования роли LTD в неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера (AD) , продолжаются. Было высказано предположение, что снижение NMDAR-зависимой LTD может быть связано с изменениями не только постсинаптических AMPAR, но также и NMDAR, и эти изменения, возможно, присутствуют при ранних и легких формах деменции типа Альцгеймера . [37]

Кроме того, исследователи недавно обнаружили новый механизм (который включает LTD), связывающий растворимый бета-амилоидный белок (Aβ) с синаптическим повреждением и потерей памяти, связанными с AD. Хотя роль Aβ в регуляции LTD до конца не изучена, было обнаружено, что растворимый Aβ способствует LTD гиппокампа и опосредуется снижением уровня глутамата.рециклинг в синапсах гиппокампа. Избыток глутамата является предполагаемым фактором прогрессирующей потери нейронов, связанной с БА. Доказательства того, что растворимый Aβ увеличивает LTD посредством механизма, включающего изменение захвата глутамата в синапсах гиппокампа, имеет важное значение для инициации синаптической недостаточности при AD и в типах возрастного накопления Aβ. Это исследование дает новое понимание развития БА и предлагает потенциальные терапевтические цели для этого заболевания. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как растворимый бета-амилоидный белок специфически влияет на переносчики глутамата. [38]

В области исследования нарушений мозжечка аутоантигены участвуют в молекулярных каскадах для индукции LTD синаптических передач между параллельными волокнами (PF) и клетками Пуркинье (PC), механизма синаптической пластичности в мозжечке. Атаксии мозжечка, связанные с антителами к VGCC, mGluR1 и дельта GluR, имеют один общий патофизиологический механизм: нарушение регуляции в PF-PC LTD. Это вызывает нарушение восстановления или поддержания внутренней модели, удерживаемой мозжечком, и вызывает атаксию мозжечка. Эти заболевания относятся к LTDпатиям [39]

Механизм длительной депрессии хорошо изучен в ограниченных частях мозга. Однако то, как LTD влияет на моторное обучение и память , все еще недостаточно изучено. Определение этой взаимосвязи в настоящее время является одним из основных направлений исследований LTD.

Нейродегенерация [ править ]

Исследования нейродегенеративных заболеваний остаются неубедительными в отношении механизмов, которые вызывают дегенерацию в головном мозге. Новые данные демонстрируют сходство между апоптотическим путем и LTD, которые включают фосфорилирование / активацию GSK3β . NMDAR -LTD (A) способствует устранению лишних синапсов во время развития. Этот процесс подавляется после стабилизации синапсов и регулируется GSK3β. Во время нейродегенерации существует вероятность нарушения регуляции GSK3β, что приводит к « сокращению синапсов ». Если происходит избыточное удаление синапсов, это иллюстрирует ранние признаки нейродегенерации и связь между апоптозом и нейродегенеративными заболеваниями. [40]

См. Также [ править ]

  • Площадь Бродмана 25
  • Хеббийская теория
  • Теория BCM
  • Электрический синапс
  • Возбуждающий постсинаптический потенциал
  • Гомеостатическая пластичность
  • Тормозной постсинаптический потенциал
  • Долгосрочное потенцирование (ДП)
  • Пластичность, зависящая от времени всплеска (STDP)
  • Neural Facilitation (Кратковременная пластичность)
  • Нейропластичность
  • Постсинаптический потенциал
  • Ремоделирование актина нейронов

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Мэсси П. В., Башир З. И. (апрель 2007 г.). «Долговременная депрессия: множественные формы и последствия для работы мозга». Trends Neurosci . 30 (4): 176–84. DOI : 10.1016 / j.tins.2007.02.005 . PMID  17335914 . S2CID  12326129 .
  2. ^ Б с д е е г Первс D (2008). Неврология (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Синауэр. С. 197–200. ISBN 978-0-87893-697-7.
  3. ^ Николс RE Аларкон JM, Маллере G, Carroll RC, Grody M, Вронская S Кэндел ER (апрель 2008). «Трансгенные мыши, лишенные NMDAR-зависимой LTD, демонстрируют дефицит поведенческой гибкости». Нейрон . 58 (1): 104–17. DOI : 10.1016 / j.neuron.2008.01.039 . PMID 18400167 . S2CID 15805572 .  
  4. ^ Маллере G, Аларкон JM, Martel G, Такизав S, Вронская S, D Инь, Чэнь IZ, Кандель ER, Шумяцкий GP (март 2010). «Двунаправленная регуляция долговременной синаптической пластичности гиппокампа и ее влияние на противоположные формы памяти» . J. Neurosci . 30 (10): 3813–25. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.1330-09.2010 . PMC 6632240 . PMID 20220016 .  
  5. Перейти ↑ Paradiso MA, Bear MF, Connors BW (2007). Неврология: исследование мозга . Хагерствон, доктор медицины: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 718 . ISBN 978-0-7817-6003-4.
  6. ^ а б Огасавара Х, Дои Т, Кавато М (2008). "Перспективы системной биологии при длительной депрессии мозжечка" . Нейросигналы . 16 (4): 300–17. DOI : 10.1159 / 000123040 . PMID 18635946 . 
  7. ^ Переса Otaño I, Элерса MD (май 2005). «Гомеостатическая пластичность и торговля рецепторами NMDA». Trends Neurosci . 28 (5): 229–38. DOI : 10.1016 / j.tins.2005.03.004 . PMID 15866197 . S2CID 22901201 .  
  8. ^ Abraham WC, медведь MF (апрель 1996). «Метапластичность: пластичность синаптической пластичности». Trends Neurosci . 19 (4): 126–30. DOI : 10.1016 / S0166-2236 (96) 80018-X . PMID 8658594 . S2CID 206027600 .  
  9. ^ Bienenstock Е.Л., Купер LN, Munro PW (январь 1982). «Теория развития селективности нейронов: специфичность ориентации и бинокулярное взаимодействие в зрительной коре» . J. Neurosci . 2 (1): 32–48. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.02-01-00032.1982 . PMC 6564292 . PMID 7054394 .  
  10. ^ Turrigiano GG, Лесли KR, Десаи NS, Rutherford LC, Нельсон SB (февраль 1998). «Активно-зависимое масштабирование квантовой амплитуды в нейронах неокортекса». Природа . 391 (6670): 892–6. Bibcode : 1998Natur.391..892T . DOI : 10.1038 / 36103 . PMID 9495341 . S2CID 4328177 .  
  11. ^ a b Эскобар ML, Деррик B (2007). «Долгосрочная потенция и депрессия как предполагаемые механизмы формирования памяти». В Бермудес-Раттони F (ред.). Нейропластичность и память: от генов до изображений мозга . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-9070-8.
  12. ^ a b Медведь MF (июль 1995 г.). «Механизм скользящего порога синаптической модификации» (PDF) . Нейрон . 15 (1): 1–4. DOI : 10.1016 / 0896-6273 (95) 90056-X . PMID 7619513 . S2CID 721329 . Архивировано из оригинального (PDF) 23 июня 2010 года.   
  13. ^ Бланке ML, VanDongen AM (2008). «Механизмы активации рецептора NMDA». В VanDongen AM (ред.). Биология рецептора NMDA (Frontiers in Neuroscience) . Бока-Ратон: CRC. ISBN 978-1-4200-4414-0. PMID  21204408 .
  14. ↑ Bear MF (апрель 2003 г.). «Двунаправленная синаптическая пластичность: от теории к реальности» . Филос. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci . 358 (1432): 649–55. DOI : 10.1098 / rstb.2002.1255 . PMC 1693164 . PMID 12740110 .  
  15. ^ a b Wang Z, Kai L, Day M, Ronesi J, Yin HH, Ding J, Tkatch T, Lovinger DM, Surmeier DJ (май 2006 г.). «Дофаминергический контроль кортикостриатальной долгосрочной синаптической депрессии в нейронах со средним шипом опосредуется холинергическими интернейронами». Нейрон . 50 (3): 443–52. DOI : 10.1016 / j.neuron.2006.04.010 . PMID 16675398 . S2CID 7971651 .  
  16. ^ Mitoma Н, Honnorat Дж, Yamaguchi К, М Манто (март 2021 года). «LTDпатии: новая клиническая концепция» . Мозжечок . DOI : 10.1007 / s12311-021-01259-2 . PMID 33754326 . 
  17. ^ Люшера C, Huber KM (февраль 2010). «Группа 1 mGluR-зависимая синаптическая долговременная депрессия: механизмы и последствия для схем и болезней» . Нейрон . 65 (4): 445–59. DOI : 10.1016 / j.neuron.2010.01.016 . PMC 2841961 . PMID 20188650 .  
  18. ^ Bellone C, C Люшера, Mameli M (сентябрь 2008). «Механизмы синаптической депрессии, запускаемой метаботропными рецепторами глутамата» (PDF) . Клетка. Мол. Life Sci . 65 (18): 2913–23. DOI : 10.1007 / s00018-008-8263-3 . PMID 18712277 . S2CID 16405707 .   
  19. ^ a b c Кирквуд А., Медведь MF (май 1994). «Гомосинаптическая длительная депрессия зрительной коры» . J. Neurosci . 14 (5 Pt 2): 3404–12. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.14-05-03404.1994 . PMC 6577491 . PMID 8182481 .  
  20. ^ a b c d Кирквуд А., Розас С., Кирквуд Дж, Перес Ф, Медведь М. Ф. (март 1999 г.). «Модуляция долговременной синаптической депрессии в зрительной коре с помощью ацетилхолина и норадреналина» . J. Neurosci . 19 (5): 1599–609. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.19-05-01599.1999 . PMC 6782177 . PMID 10024347 .  
  21. Перейти ↑ Zhong P, Liu W, Gu Z, Yan Z (сентябрь 2008 г.). «Серотонин способствует длительной индукции депрессии в префронтальной коре через p38 MAPK / Rab5-опосредованное усиление интернализации рецептора AMPA» . Журнал физиологии . 586 (18): 4465–79. DOI : 10.1113 / jphysiol.2008.155143 . PMC 2614015 . PMID 18653660 .  
  22. ^ Gerdeman GL, Lovinger DM (ноябрь 2003). «Новые роли эндоканнабиноидов в долгосрочной синаптической пластичности» . Br. J. Pharmacol . 140 (5): 781–9. DOI : 10.1038 / sj.bjp.0705466 . PMC 1574086 . PMID 14504143 .  
  23. ^ a b Джейкоб V, Brasier DJ, Erchova I, Feldman D, Shulz DE (февраль 2007 г.). «Спайк-зависимая от времени синаптическая депрессия в стволовой коре крысы in vivo» . J. Neurosci . 27 (6): 1271–84. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.4264-06.2007 . PMC 3070399 . PMID 17287502 .  
  24. ^ Маркрэе Н, Любка Дж, Frotscher М, Sakmann В (январь 1997 года). «Регулирование синаптической эффективности путем совпадения постсинаптических AP и EPSP». Наука . 275 (5297): 213–5. DOI : 10.1126 / science.275.5297.213 . PMID 8985014 . S2CID 46640132 .  
  25. ↑ Bi GQ, Poo MM (декабрь 1998 г.). «Синаптические модификации в культивируемых нейронах гиппокампа: зависимость от времени спайков, синаптической силы и типа постсинаптических клеток» . J. Neurosci . 18 (24): 10464–72. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.18-24-10464.1998 . PMC 6793365 . PMID 9852584 .  
  26. ↑ Feldman DE (июль 2000 г.). «Основанные на времени LTP и LTD на вертикальных входах в пирамидные клетки слоя II / III в коре головного мозга крысы». Нейрон . 27 (1): 45–56. DOI : 10.1016 / S0896-6273 (00) 00008-8 . PMID 10939330 . S2CID 17650728 .  
  27. ^ Duguid IC, смарт - TG (2008). «Пресинаптические рецепторы NMDA». В VanDongen AM (ред.). Биология рецептора NMDA (Frontiers in Neuroscience) . Бока-Ратон: CRC. ISBN 978-1-4200-4414-0. PMID  21204409 .
  28. ^ Го М.Ф., Грош J, Fregni F, Паулюс W, ниче MA (декабрь 2007). «Фокусирующее действие ацетилхолина на нейропластичность в моторной коре головного мозга человека» . Журнал неврологии . 27 (52): 14442–7. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.4104-07.2007 . PMC 6673455 . PMID 18160652 .  
  29. ^ a b c d e Bear MF (август 1999 г.). «Гомосинаптическая долговременная депрессия: механизм памяти?» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 96 (17): 9457–8. Bibcode : 1999PNAS ... 96.9457B . DOI : 10.1073 / pnas.96.17.9457 . PMC 33710 . PMID 10449713 .  
  30. ^ Харнад СР, Cordo Р, Белл CC (1997). Двигательное обучение и синаптическая пластичность в мозжечке . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-59705-0.
  31. ^ Айба A, Kano M, Chen C, Stanton ME, Fox GD, Herrup K, Zwingman Т.А., Тонегава S (октябрь 1994). «Долгосрочная депрессия мозжечка и нарушение моторного обучения у мутантных мышей mGluR1». Cell . 79 (2): 377–88. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (94) 90205-4 . PMID 7954803 . S2CID 41182888 .  
  32. ^ Вельш ДП, Yamaguchi Н, Цзэн ХН, Кожо М, Накада Y, Такаги А, СУГИМОРИ М, Llinas РР (ноябрь 2005 г.). «Нормальное моторное обучение во время фармакологической профилактики долговременной депрессии клеток Пуркинье» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 102 (47): 17166–71. Bibcode : 2005PNAS..10217166W . DOI : 10.1073 / pnas.0508191102 . PMC 1288000 . PMID 16278298 .  
  33. ^ Шоневиль M, Gao Z, Буле HJ, Veloz MF, Amerika WE, Simek А.А., De Jeu MT, Steinberg JP, Takamiya K, Hoebeek FE, Linden DJ, Huganir RL, де Зеув CI (апрель 2011). «Переоценка роли LTD в моторном обучении мозжечка» . Нейрон . 70 (1): 43–50. DOI : 10.1016 / j.neuron.2011.02.044 . PMC 3104468 . PMID 21482355 .  
  34. ^ a b c Кемп А., Манахан-Воган Д. (март 2007 г.). «Долговременная депрессия в гиппокампе: хозяин или миньон в процессах декларативной памяти?». Trends Neurosci . 30 (3): 111–8. DOI : 10.1016 / j.tins.2007.01.002 . PMID 17234277 . S2CID 9405957 .  
  35. ^ a b Manahan-Vaughan D (2005). «Долговременная депрессия гиппокампа как механизм декларативной памяти». В Scharfman HE, Stanton PK, Bramham C (ред.). Синаптическая пластичность и транссинаптическая передача сигналов . Берлин: Springer. С. 305–319. DOI : 10.1007 / 0-387-25443-9_18 . ISBN 978-0-387-24008-4.
  36. ^ a b c d e f Кауэр Дж. А., Маленка Р. К. (ноябрь 2007 г.). «Синаптическая пластичность и зависимость». Nat. Rev. Neurosci . 8 (11): 844–58. DOI : 10.1038 / nrn2234 . PMID 17948030 . S2CID 38811195 .  
  37. ↑ Min SS, Quan HY, Ma J, Lee KH, Back SK, Na HS, Han SH, Yee JY, Kim C, Han JS, Seol GH (май 2009 г.). «Нарушение длительной депрессии, вызванной хроническим воспалением головного мозга у крыс». Биохим. Биофиз. Res. Commun . 383 (1): 93–7. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2009.03.133 . PMID 19341708 . 
  38. ↑ Li S, Hong S, Shepardson NE, Walsh DM, Shankar GM, Selkoe D (июнь 2009 г.). «Растворимые олигомеры амилоидного β-белка способствуют длительной депрессии в гиппокампе, нарушая захват глутамата нейронами» . Нейрон . 62 (6): 788–801. DOI : 10.1016 / j.neuron.2009.05.012 . PMC 2702854 . PMID 19555648 .  
  39. ^ Mitoma Н, Honnorat Дж, Yamaguchi К, М Манто (январь 2021 года). «Долговременная депрессия мозжечка и аутоиммунная мишень аутоантител: концепция LTDпатий» . Молекулярная биомедицина . 2 : 2. DOI : 10,1186 / s43556-020-00024-х .
  40. ^ Collingridge GL, Peineau S, Хоулэнд JG, Ван YT (июль 2010). «Длительная депрессия ЦНС». Nat. Rev. Neurosci . 11 (7): 459–73. DOI : 10.1038 / nrn2867 . PMID 20559335 . S2CID 10348436 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Харрис А.Л., Локк Д. (2009). Коннексины, путеводитель . Нью-Йорк: Спрингер. п. 574. ISBN 978-1-934115-46-6.
  • Haas JS, Zavala B., Landisman CE (октябрь 2011 г.). «Активно-зависимая долговременная депрессия электрических синапсов». Наука . 334 (6054): 389–93. Bibcode : 2011Sci ... 334..389H . DOI : 10.1126 / science.1207502 . PMID  22021860 . S2CID  35398480 .
  • Hestrin S (октябрь 2011 г.). «Неврология. Сила электрических синапсов» . Наука . 334 (6054): 315–6. DOI : 10.1126 / science.1213894 . PMC  4458844 . PMID  22021844 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Долгосрочная + синаптическая + депрессия в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)