Dastlabki uzoq muddatli potentsializatsiya - Early long-term potentiation

Dastlabki uzoq muddatli potentsializatsiya (E-LTP) - bu birinchi bosqich uzoq muddatli kuchaytirish (LTP), yaxshi o'rganilgan shakli sinaptik plastika, va sinaptik kuchning o'sishidan iborat.[1] LTP-ni presinaptik terminallarni takroriy stimulyatsiyasi natijasida hosil bo'lishi mumkin va u sutemizuvchilarning hipokampus, amigdala va boshqa kortikal miya tuzilmalarida xotira funktsiyasida muhim rol o'ynaydi.[2][3]

Uzoq muddatli potentsializatsiya so'nggi faoliyat natijasida sinaptik transmissiya samaraliroq bo'lganda paydo bo'ladi. Nöronal o'zgarishlar vaqtinchalik bo'lishi mumkin va bir necha soatdan keyin tugaydi (erta LTP) yoki ancha barqaror va uzoq muddatli (kech LTP).

Erta va kech bosqich[1]

Uzoq muddatli potentsializatsiya kamida ikki xil bosqichdan iborat bo'lishi taklif qilingan:[4] oqsil sinteziga bog'liq bo'lmagan E-LTP (erta LTP) va oqsil sinteziga bog'liq L-LTP (kech LTP). E-LTPni qo'zg'atishi uchun stimulyatsiyadan so'ng boshlanadigan, bir necha soat yoki undan kam davom etadigan va birinchi navbatda qisqa muddatga bog'liq bo'lgan yuqori chastotali stimullarning yagona poezdi kerak. kinaz faoliyat. L-LTP ni jalb qilish uchun bir necha soatdan so'ng boshlanadigan, kamida sakkiz soat davom etadigan va de novo gen transkripsiyasining faollashishiga bog'liq bo'lgan ziddiyatli stimulyatsiya protokollari zarur. Ushbu turli xil xususiyatlar E-LTP va qisqa muddatli xotira faza, shuningdek L-LTP va uzoq muddatli xotira bosqich.

LTP va xotira fazalari

Taqqoslash [5] LTP o'rtasida ikkita ogohlantiruvchi poezd va yovvoyi sichqonlarda to'rtta poezd tomonidan qo'zg'atilgan LTP o'rtasida, ikkita poezd tomonidan qo'zg'atilgan LTP bir poezd tomonidan qo'zg'atilganidan tezroq va to'rtta poezd tomonidan indikatsiyalanganidan sekinroq parchalanishini ko'rsatdi. Bundan tashqari, ikkita poezd tomonidan qo'zg'atilgan LTP oqsil sintezini inhibe qilish bilan emas, balki faqat protein kinaz A (PKA) inhibisyonu bilan qisman buziladi. Ushbu topilmalar [5] LTP oralig'ining E-LTP va L-LTP ga PKA ga bog'liq fazasi mavjudligini taklif qildi, bu oraliq LTP (I-LTP) deb nomlandi.

Boshqa tomondan, transgen sichqonlarda ikkita poezd tomonidan qo'zg'atilgan LTP yovvoyi sichqonlarga qaraganda tezroq parchalanib ketgan va bu haddan tashqari ortiqcha kalsineurin faoliyat I-LTP va L-LTP ni ham bostiradi. Ushbu kalsineurin-ortiqcha ekspression, xotira bilan bog'liq xulq-atvor etishmovchiligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.[6] Transgenik sichqonlar juda yomon harakat qilishdi fazoviy xotira defitsitni ko'rsatadigan yovvoyi turdagi sichqonlar bilan taqqoslaganda vazifalar. Ammo intensiv ravishda o'qitilganda, yovvoyi sichqonlarga nisbatan ularning ishlash defitsiti yo'qoladi. Bundan tashqari, transgenik sichqonlar odatdagidek xotira vazifalarini mashqdan 30 minut o'tgach bajargan, ammo mashg'ulotdan 24 soat o'tgach sezilarli darajada buzilgan. Bu kalsineurinni haddan tashqari ko'paytiradigan sichqonlarning uzoq muddatli xotirani konsolidatsiyalashda defitsiti bor degan xulosaga olib keldi, bu ularning LTP kech bosqichidagi etishmovchiligini aks ettiradi.

Biologik jarayonlar[7][8]

In oddiy reflekslarni o'rgatish Apliziya ushbu reflekslar uchun mas'ul bo'lgan sezgir va motorli neyronlar o'rtasida mustahkamlanishni ko'rsatdi; hujayra darajasida, qisqa muddatli xotira uchun (va shu sababli, erta LTP) potentsiali cAMP-ga bog'liq PKA va PKC orqali oqsillarni modifikatsiya qilish orqali presinaptik nörotransmitterning ko'payishiga olib keladi. Uzoq muddatli jarayon yangi oqsil sintezini va CAMP vositachiligida gen ekspresiyasini talab qiladi va natijada yangi sinaptik birikmalar o'sadi.[7]

Ushbu topilmalar sutemizuvchilarda ham shunga o'xshash jarayon bormi degan savol tug'dirdi. Ga kiritish gipokampus entorhinal korteks neyronlaridan teshilib o'tuvchi yo'l orqali kelib chiqadi, bu esa sinapsga uchraydi. granulalar hujayralari ning tish tishlari. Granul hujayralari o'z navbatida aksonlarini - moxy tolali yo'lni (CA3) sinapsga yuboradi piramidal hujayralar CA3 mintaqasining Va nihoyat, CA3 mintaqalaridagi piramidal hujayralarning aksonlari, Sxafer kollateral yo'li (CA1), CA1 mintaqasining piramidal hujayralarida tugaydi. Ushbu hipokampal yo'llarning har qanday zararlanishi odamlarda xotirani buzish uchun etarli.[8]

Perforant va Sxaffer yo'llarida LTP postsinaptik NMDA retseptorlarini faollashtirib, kaltsiy oqimini keltirib chiqaradi. Yaltiroq tolalar yo'lida LTP glutamat oqimi orqali presinaptik ravishda induktsiyalanadi.[7]

E-LTP va klassik konditsioner[7][9]

Erta LTP kontekstida yaxshi o'rganiladi klassik konditsioner. An signallari sifatida shartsiz rag'batlantirish ga kiradi pontin yadrolari miya sopi ichida signal moxli tolalar orqali interpositus yadrosi va serebellumdagi parallel tolalar. Parallel tolalar deyiladi Purkinje hujayralari, ular bir vaqtning o'zida pastki zaytun va toqqa chiqadigan tolalar orqali shartsiz stimulni qabul qiladilar.

Parallel tolalar ajralib chiqadi glutamat, inhibitori faollashtiradi metabotropik va hayajonli ionotropik AMPA retseptorlari. Metabotrop retseptorlari orqali fermentlar kaskadini faollashtiradi G oqsili, bu oqsilning faollashishiga olib keladi kinaz C (PKC). Ushbu PKC faol ionotrop retseptorlarini fosforillaydi.

Hujayraning boshqa joyida toqqa chiquvchi tolalar nörotransmitterni olib yuradi aspartat uchun Purkinje xujayrasi va bu kaltsiy kanallarining ochilishiga olib keladi, bu esa hujayraga kaltsiy oqimining ko'payishiga olib keladi. Kaltsiy PKC ni yana bir bor faollashtiradi va fosforlangan ionotrop retseptorlari ichki holatga keltiriladi. Shunday qilib, metabotropik retseptorlarning ortiqcha qismi giperpolarizalar hujayra va interpositus yadrosi depolyarizalar pastki zaytun, bu esa shartsiz stimulni kutishni pasayishiga olib keladi va shuning uchun LTP ning boshida yoki bir davrda inhibisyonni keltirib chiqaradi. uzoq muddatli depressiya.

Klinik istiqbollar

Altsgeymer kasalligida LTP

Ma'lumki Altsgeymer kasalligi neyrotoksik amiloid peptidlari (Aβ) ning hujayradan tashqari birikmalari, giperfosforillangan tau oqsilining hujayra ichidagi birikmasi va neyronlarning o'limi bilan tavsiflanadi.[10] Holbuki surunkali stress o'rganish va xotira ta'siriga salbiy ta'sir ko'rsatishi bilan ajralib turadi va bundan tashqari bir qator buzilishlarni kuchaytirishi mumkin Altsgeymer kasalligi (AD).[11][12]

Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, surunkali psixosial stress va patogen Aic peptidlarining surunkali infuzioni kombinatsiyasi o'rganish va xotirani susaytiradi va behushlik qilingan kalamushning CA1 gipokampal sohasidagi erta bosqichli uzoq muddatli kuchaytirishni (E-LTP) keskin kamaytiradi.[13][14][15][12]

Surunkali psixososyal stress, sichqonchani bezovta qiluvchi model yordamida ishlab chiqarilgan va Altsgeymer kasalligining xavf ostida bo'lgan kalamush modeli Aβ (subAβ) ning pastki patologik dozasini osmotik nasos bilan quyish yo'li bilan yaratilgan. Anestezli kalamushlarning dentat girusida LTP ning erta va kech fazalarini chaqirish va qayd etish uchun elektrofizyologik usullardan foydalanildi va immunoblotalar shu mintaqadagi xotira bilan bog'liq signalizatsiya molekulalarining darajasini o'lchash uchun ishlatildi. Dentat girusidagi ushbu elektrofizyologik va molekulyar testlar subA showed kalamushlari yoki stressli kalamushlarning nazorat kalamushlaridan farq qilmasligini ko'rsatdi. Biroq, ushbu topilmalar, stress va subAβ birlashtirilganda, E-LTP kattaligini sezilarli darajada bostirishga olib keladi degan xulosaga kelishdi.

Xulosa qilib aytganda, CA1 va DG mintaqalari jismoniy va funktsional jihatdan chambarchas bog'liq bo'lsa-da, ular haqoratlarga turlicha munosabatda bo'lishadi. CA1 maydoni stressga va stress / subAβ kombinatsiyasiga nisbatan zaif bo'lsa-da, DG subA chronic va surunkali stresslarning ta'sirchan kombinatsiyasiga juda chidamli.[13][15][14]

Giyohvand moddalarni iste'mol qilishda LTP

LTP-dan yana bir foydalanish giyohvand moddalarni suiiste'mol qilishdir. Ko'pgina giyohvand moddalar qurbonlarida ko'rinib turganidek, konditsionerlik bag'rikenglikni shakllantirishda muhim rol o'ynaydi. Qayta tiklanadigan giyohvandlarni giyohvand moddalarni iste'mol qilish joylarini boshqa stimul bilan iste'mol qilgan joylariga qaytarishda, ular his qilgan istakka qarshi turish mumkin edi. Juda muvaffaqiyatli eksperimental o'rganish[16] ushbu paradigma relaps xavfini kamaytiradi va shunday ishlaydi deb ko'rsatdi yo'q bo'lib ketish.[17]

Muqobil modellar[18]

Sinaptik plastisitni barqarorlashtirish de novo oqsil sinteziga bog'liq degan gipoteza adabiyotda mashhurdir. Erta va kech LTP o'rtasidagi vaqtinchalik farqlanish ham shunga asoslanadi. Erta LTP qisqa muddatli va kech LTP uzoq muddatli xotira bilan bog'liq. Xulq-atvor tadqiqotlari ushbu farqlashga qarshi dalillarni keltirib chiqardi.

Protein sintezi inhibitörleri bilan olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, oqsil sintezini blokirovka qilish xotirani saqlashga to'sqinlik qilmadi.[19] Barqaror LTP gipokampusni tilim tayyorlashda global oqsil sintezining inhibatsiyasi holatida topilgan.[20] Ushbu tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, LTP stabillashishi oqsil sintezidan mustaqil ravishda sodir bo'lishi mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, oqsil sintezi va stabillashish o'rtasidagi bog'liqlik LTP ning erta va kech o'rtasidagi farqni aniqlash uchun etarli emas.

LTP va xotirani barqarorlashtirish uchun harakatlantiruvchi kuch sifatida erta va kech LTP va oqsil sinteziga farqlash o'rniga muqobil model taklif qilindi: oqsil sintezidan tashqari, oqsil parchalanishi stabilizatsiyani ham belgilaydi, shuning uchun oqsillarning aylanish darajasi LTP stabillashuvi asosida yotadi deyiladi. Modelga ko'ra, LTP ning vaqtinchalik fazalariga ajratish noo'rin va hatto kelajakda LTP haqida olib boriladigan tadqiqotlarga xalaqit beradi. Funktsiya va jarayonlarning yopiq vaqtinchalikligi tufayli mexanizmlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin.

Adabiyotlar

  1. ^ a b Huang, Emili P. (1998-05-07). "Sinaptik plastika: LTP bilan fazalardan o'tish". Hozirgi biologiya. 8 (10): R350-R352. doi:10.1016 / S0960-9822 (98) 70219-2. ISSN  0960-9822. PMID  9601635. S2CID  10548899.
  2. ^ Huerta PT, Tonegawa S., Tsien JZ. (1996). "Hipokampal CA1 NMDA retseptorlariga bog'liq sinaptik plastisitaning fazoviy xotirada muhim roli". Hujayra. 87 (7): 1327–1338. doi:10.1016 / S0092-8674 (00) 81827-9. PMID  8980238. S2CID  2730362.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  3. ^ LeDoux JE, Rogan M.T., Staubli U.V. (1997). "Qo'rquv holati amigdalada uzoq muddatli assotsiativ quvvatni keltirib chiqaradi". Tabiat. 390 (6660): 604–607. Bibcode:1997 yil Nat. 390..604R. doi:10.1038/37601. PMID  9403688. S2CID  4310181.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  4. ^ Frey (1993). "CAMP ta'siri hipokampal CA1 neyronlarida LTP ning kech bosqichini simulyatsiya qiladi". Ilm-fan. 260 (5114): 1661–1664. Bibcode:1993 yil ... 260.1661F. doi:10.1126 / science.8389057. PMID  8389057.
  5. ^ a b Kandel ER, Mansuy I.M., Usmon M., Moallem TM, Winder D.G (1998). "Kalsineurin bilan bostirilgan uzoq muddatli kuchaytirishning yangi, oraliq bosqichi uchun genetik va farmakologik dalillar". Hujayra. 92 (1): 25–37. doi:10.1016 / s0092-8674 (00) 80896-x. PMID  9489697. S2CID  18429683.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  6. ^ Bach ME, Yakob B., Kandel ER, Mayford M., Mansuy I.M. (1998). "Cheklangan va tartibga solinadigan haddan tashqari ekspression kalsineurinni qisqa muddatli xotiradan uzoq muddatli xotiraga o'tishning asosiy komponenti sifatida ochib beradi". Hujayra. 92 (1): 39–49. doi:10.1016 / s0092-8674 (00) 80897-1. PMID  9489698. S2CID  11586300.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  7. ^ a b v d A., Gluck, Mark (2008). Ta'lim va xotira: miyadan xulq-atvorgacha. Merkado, Eduardo., Myers, Ketrin E. Nyu-York: Uert noshirlar. ISBN  978-0716786542. OCLC  190772862.
  8. ^ a b Xuang, Yan-Sen; Li, Syao-Ching; Kandel, Erik R. (1994-10-07). "cAMP kovalent vositachilikli erta fazani ham, makromolekulyar sintezga bog'liq kech fazani ham boshlash orqali moxy tolasi LTP ga hissa qo'shadi". Hujayra. 79 (1): 69–79. doi:10.1016/0092-8674(94)90401-4. ISSN  0092-8674. PMID  7923379. S2CID  13645120.
  9. ^ Berger, T. V.; Balzer, J. R .; Xarti, T. P.; Robinson, G. B.; Sclabassi, R. J. (1988). Gipokampusdagi sinaptik plastika. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. 190-193 betlar. doi:10.1007/978-3-642-73202-7_54. ISBN  9783642732041.
  10. ^ Tanzi, RE, Bertram, L. (2005). "Altsgeymer kasalligining yigirma yillik amiloid gipotezasi, genetik nuqtai nazar". Hujayra. 120 (4): 545–555. doi:10.1016 / j.cell.2005.02.008. PMID  15734686. S2CID  206559875.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  11. ^ Srivareerat, M., Tran, T.T., Alzoubi, KH, Alkadhi, K.A. (2009). "Surunkali psixo-ijtimoiy stress altsgeymer kasalligining beta-amiloidli kalamush modelida idrok etishmovchiligini va uzoq muddatli kuchaytirishni kuchaytiradi". Biol. Psixiatriya. 65 (11): 918–926. doi:10.1016 / j.biopsych.2008.08.021. PMID  18849021. S2CID  38948383.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  12. ^ a b Tsatali, M., Papaliagkas, V., Damigos, D., Mavreas, V., Guva, M., Tsolaki, M. (2014). "Altsgeymer kasalligi bilan og'rigan bemorlarda depressiya va tashvish darajasi surunkali mushak-skelet tizimining og'rig'ini kuchaytiradi". Curr. Altsgeymer rez. 11 (6): 574–579. doi:10.2174/1567205011666140618103406. PMID  24938501.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  13. ^ a b Tran, T.T., Srivareerat, M., Alkadhi, K.A. (2010). "Surunkali psixososyal stress Altsgeymer kasalligining xavf ostida bo'lgan yangi modelida kognitiv nuqsonlarni keltirib chiqaradi". Neyrobiol. Dis. 37 (3): 756–763. doi:10.1016 / j.nbd.2009.12.016. PMID  20044001. S2CID  11446924.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  14. ^ a b Tran, T.T., Srivareerat, M., Alkadhi, K.A. (2011). "Surunkali psixo-ijtimoiy stress Altsgeymer kasalligining xavf ostida bo'lgan modelida uzoq muddatli xotiraning buzilishini va kech fazali uzoq muddatli kuchaytirishni tezlashtiradi". Gipokampus. 21 (7): 724–732. doi:10.1002 / hipo.20790. PMID  20865724. S2CID  205912075.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  15. ^ a b Tran, T.T., Srivareerat, M., Alxayder, I.A., Alkadhi, K.A. (2011). "Surunkali psixososyal stress Altsgeymer kasalligining pastki osti amiloid-beta sichqonchani modelida uzoq muddatli depressiyani kuchaytiradi". J. neyrokim. 119 (2): 408–416. doi:10.1111 / j.1471-4159.2011.07437.x. PMID  21854392. S2CID  757274.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  16. ^ Bleyki, Richard; Beyker, Rojer (1980). "Spirtli ichimliklarni suiiste'mol qilishga ta'sir qilish yondashuvi". Xulq-atvorni o'rganish va terapiya. 18 (4): 319–325. doi:10.1016 / 0005-7967 (80) 90090-x. ISSN  0005-7967. PMID  7436979.
  17. ^ Poulos, Konstantin X.; Xinson, Rayli E.; Siegel, Shepard (1981). "Dori-darmonlarga bardoshlik va qaramlikda Pavlovian jarayonlarining o'rni: davolashga ta'siri". Qo'shadi xulq-atvori. 6 (3): 205–211. doi:10.1016/0306-4603(81)90018-6. ISSN  0306-4603. PMID  7293843.
  18. ^ Abbos, A. (2015). "LTP ning ikki vaqtinchalik fazasi borligi va kech faza oqsil sinteziga bog'liqligi haqidagi gipotezani qayta baholash". Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  19. ^ Stanton, P.K. va Sarvey, JM (1984). "Protein sintezi inhibitörleri tomonidan kalamush hipokampal CA1 mintaqasida uzoq muddatli potentsialni blokirovka qilish". J. Neurosci. 4 (12): 3080–3088. doi:10.1523 / JNEUROSCI.04-12-03080.1984. PMID  6502226.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  20. ^ Villers, A., Godaux, E. va Ris, L. (2012). "Uzoq muddatli LTP induksiyasi uchun takroriy poezdlarni va uning rivojlanishi uchun oqsil sintezini talab qilmaydi". PLOS ONE. 7 (7): e40823. Bibcode:2012PLoSO ... 740823V. doi:10.1371 / journal.pone.0040823. PMC  3394721. PMID  22792408.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)