stringtranslate.com

Длительная депрессия

В нейрофизиологии долговременная депрессия ( ДД ) представляет собой зависимое от активности снижение эффективности нейрональных синапсов, продолжающееся несколько часов или дольше после длительного шаблонного стимула. LTD возникает во многих областях ЦНС с различными механизмами в зависимости от региона мозга и прогресса развития. [1]

Как процесс, противоположный долговременной потенциации (LTP), LTD является одним из нескольких процессов, которые служат для выборочного ослабления определенных синапсов, чтобы конструктивно использовать синаптическое усиление, вызванное LTP. Это необходимо, потому что, если позволить синапсам продолжать увеличиваться в силе, в конечном итоге они достигнут максимального уровня эффективности, что будет препятствовать кодированию новой информации. [2] И LTD, и LTP являются формами синаптической пластичности .

Характеристика

Лучше всего охарактеризованы LTD в гиппокампе и мозжечке, но есть и другие области мозга, в которых механизмы LTD понятны. [1] Также было обнаружено, что LTD возникает в разных 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 происходит в клетках Пуркинье мозжечка ) или постоянной слабой синаптической стимуляции (как в гиппокампе ). Долгосрочное потенцирование (LTP) является процессом, противоположным LTD; это длительное увеличение синаптической силы. В совокупности LTD и LTP являются факторами, влияющими на синаптическую пластичность нейронов. Считается, что LTD возникает главным образом в результате снижения плотности постсинаптических рецепторов , хотя снижение высвобождения пресинаптических нейромедиаторов также может играть определенную роль. Было высказано предположение, что Cerebellar LTD важен для моторного обучения . Однако вполне вероятно, что свою роль играют и другие механизмы пластичности. Hippocampal LTD может быть важен для очистки старых следов памяти. [3] [4] LTD гиппокампа/кортикального слоя может зависеть от рецепторов NMDA , метаботропных рецепторов глутамата (mGluR) или эндоканнабиноидов . [5] Результатом лежащего в основе молекулярного механизма LTD в мозжечке является фосфорилирование глутаматных рецепторов AMPA и их устранение с поверхности синапса параллельных волокон - клеток Пуркинье (PF-PC). [6]

Нейронный гомеостаз

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

Общие формы ООО

Длительную депрессию можно описать либо как гомосинаптическую пластичность , либо как гетеросинаптическую пластичность . Гомосинаптическая LTD ограничена отдельным синапсом, который активируется низкочастотным стимулом. [11] Другими словами, эта форма LTD зависит от активности, поскольку события, вызывающие синаптическое ослабление, происходят в том же самом синапсе, который активируется. Гомосинаптическая LTD также ассоциативна, поскольку она 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 срабатывания отдельного модуляторного интернейрона. Таким образом, эта форма LTD воздействует на синапсы рядом с теми, которые получают потенциалы действия . [11]

Механизмы, ослабляющие синапсы

Гиппокамп

LTD влияет на синапсы гиппокампа между коллатералями Шаффера и пирамидными клетками CA1. LTD в синапсах коллатерального CA1 Шаффера зависит от времени и частоты притока кальция. [12] LTD возникает в этих синапсах, когда коллатерали Шаффера многократно стимулируются в течение длительных периодов времени (10–15 минут) на низкой частоте (приблизительно 1 Гц). [2] Подавление возбуждающих постсинаптических потенциалов (ВПСП) возникает в результате этого конкретного паттерна стимуляции. Величина сигнала кальция в постсинаптической клетке во многом определяет, произойдет ли LTD или LTP . Зависимая от NMDA-рецептора LTD индуцируется умеренным повышением постсинаптического уровня кальция. [13] Когда вход Ca 2+ ниже порогового значения, это приводит к LTD . 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 (iGluRs), необходима для входа кальция в постсинаптическую клетку CA1. [14] Изменение напряжения обеспечивает ступенчатый контроль постсинаптического Ca 2+ путем регуляции NMDAR-зависимого притока Ca 2+ , который отвечает за инициацию LTD. [15]

В то время как LTP частично возникает из-за активации протеинкиназ , которые впоследствии фосфорилируют белки-мишени, LTD возникает из-за активации кальций-зависимых фосфатаз, которые дефосфорилируют белки-мишени. Селективная активация этих фосфатаз путем изменения уровня кальция может быть ответственна за различные эффекты кальция, наблюдаемые во время LTD. [2] Активация постсинаптических фосфатаз вызывает интернализацию синаптических АМРА-рецепторов (также типа iGluR) в постсинаптическую клетку посредством механизмов эндоцитоза, покрытых клатрином , тем самым снижая чувствительность к глутамату, высвобождаемому коллатеральными терминалями Шаффера. [2]

Модель механизмов депотенциации и LTD de novo.

Мозжечок

LTD происходит в синапсах нейронов Пуркинье мозжечка , которые получают две формы возбуждающего сигнала: один от одного лазающего волокна и один от сотен тысяч параллельных волокон . LTD снижает эффективность передачи синапсов параллельных волокон, хотя, согласно недавним данным, он также ухудшает передачу синапсов восходящих волокон. [2] Для возникновения LTD необходимо одновременно активировать как параллельные, так и восходящие волокна. Однако, что касается высвобождения кальция, лучше всего, если параллельные волокна активируются за несколько сотен миллисекунд до лазящих волокон. В одном из путей терминали параллельных волокон высвобождают глутамат для активации АМРА и метаботропных рецепторов глутамата в постсинаптических клетках 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, инициируемому активацией лазающих волокон, кальций поступает в постсинаптическую клетку через потенциалзависимые ионные каналы , повышая внутриклеточные уровни кальция. Вместе DAG и IP3 усиливают повышение концентрации кальция, воздействуя на чувствительные к IP3 рецепторы, вызывая высвобождение кальция из внутриклеточных запасов, а также активацию протеинкиназы C ( PKC ) (которая осуществляется совместно кальцием и DAG). PKC фосфорилирует АМРА-рецепторы, что способствует их диссоциации от каркасных белков постсинаптической мембраны и последующей интернализации. При потере АМРА-рецепторов реакция постсинаптических клеток Пуркинье на высвобождение глутамата из параллельных волокон подавляется. [2] Запуск кальция в мозжечке является критическим механизмом, участвующим в долгосрочной депрессии. Параллельные окончания волокон и лазящие волокна работают вместе в петле положительной обратной связи, вызывая высокое высвобождение кальция. [16] LTD участвует в прогнозирующем контроле, осуществляемом мозжечковыми схемами и мозжечковым резервом. [17]

Вовлечение Са 2+

Дальнейшие исследования определили роль кальция в индукции долгосрочной депрессии. В то время как другие механизмы длительной депрессии исследуются, роль кальция в LTD является определенным и хорошо изученным механизмом. Высокие концентрации кальция в постсинаптических клетках Пуркинье необходимы для индукции длительной депрессии. Существует несколько источников передачи сигналов кальция, которые вызывают LTD: лазящие волокна и параллельные волокна, которые сходятся к клеткам Пуркинье. Передача сигналов кальция в постсинаптических клетках включает как пространственное, так и временное перекрытие высвобождения кальция, индуцируемого восходящими волокнами, в дендриты, а также высвобождение кальция, индуцируемое параллельными волокнами, mGluR и IP3. В лазящих волокнах деполяризация, опосредованная AMPAR, вызывает потенциал регенеративного действия, который распространяется на дендриты и генерируется потенциалзависимыми кальциевыми каналами. В сочетании с PF-опосредованной активацией mGluR1 приводит к индукции LTD. [18] В параллельных волокнах GluR активируются путем постоянной активации параллельных волокон, что косвенно индуцирует связывание IP3 с его рецептором (IP3) и активирует высвобождение кальция из внутриклеточного хранилища. При индукции кальция существует петля положительной обратной связи для регенерации кальция при длительной депрессии. Лазящие и параллельные волокна должны быть активированы вместе, чтобы деполяризовать клетки Пуркинье и одновременно активировать mGlur1. [19] Время также является критически важным компонентом для CF и PF: лучшее высвобождение кальция предполагает активацию PF за несколько сотен миллисекунд до активности CF. [16]

AMPAR-фосфорилирование

В мозжечке имеется ряд сигнальных каскадов МАПК, которые играют решающую роль в LTD мозжечка. Каскад MAPK важен для обработки информации в нейронах и других типах клеток. Каскад включает в себя MAPKKK, MAPKK и MAPK. Каждый из них дважды фосфорилируется другим: MAPKKK дважды фосфорилирует MAPKK и, в свою очередь, дважды фосфорилирует MAPK. Существует петля положительной обратной связи, которая возникает в результате одновременного поступления сигналов от PF-CF и увеличивает DAG и Ca 2+ в дендритных шипиках Пуркинье. Кальций и DAG активируют обычную PKC (cPKC), которая затем активирует MAPKKK и остальную часть каскада MAPK. Активированные MAPK и Ca 2+ активируют PLA2, AA и cPKC, создавая петлю положительной обратной связи. Индуцированная cPKC фосфорилирует АМРА-рецепторы и в конечном итоге удаляется из постсинаптической мембраны посредством эндоцитоза. Время выполнения этого процесса составляет около 40 минут. В целом величина LTD коррелирует с фосфорилированием AMPAR. [6]

полосатое тело

Механизмы LTD различаются в двух субрегионах полосатого тела . [1] LTD индуцируется в синапсах кортикостриатальных средних шиповатых нейронов в дорсальном полосатом теле под действием высокочастотного стимула в сочетании с постсинаптической деполяризацией, коактивацией дофаминовых рецепторов D1 и D2 и рецепторов mGlu группы I , отсутствием активации рецептора NMDA и активацией эндоканнабиноидов . [1]

В прелимбической коре полосатого тела установлены три формы ЛТД. [1] Механизм первого аналогичен CA1 -LTD: низкочастотный стимул индуцирует LTD путем активации NMDA-рецепторов с постсинаптической деполяризацией и увеличением постсинаптического притока кальция. [1] Второй инициируется высокочастотным стимулом и управляется пресинаптическим рецептором mGlu 2 или 3, что приводит к долгосрочному снижению участия кальциевых каналов P/Q-типа в высвобождении глутамата . [1] Третья форма LTD требует эндоканнабиноидов , активации рецепторов mGlu и повторяющейся стимуляции глутаматергических волокон (13 Гц в течение десяти минут), что приводит к долгосрочному снижению пресинаптического высвобождения глутамата . [1] Предполагается, что LTD в ГАМКергических нейронах полосатого тела приводит к долговременному снижению тормозного воздействия на базальные ганглии , влияя на сохранение двигательных навыков. [1]

Зрительная кора

Длительная депрессия также наблюдалась в зрительной коре , 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. [20] В этой форме LTD низкочастотная стимуляция одного пути приводит к LTD только для этого входного сигнала, что делает его гомосинаптическим . [20] Этот тип LTD аналогичен тому, который обнаруживается в гиппокампе , поскольку он запускается небольшим повышением постсинаптических ионов кальция и активацией фосфатаз . [20] Также было обнаружено, что LTD возникает таким же образом на уровне II. [1] В LTD действует другой механизм, который происходит в слое V. В слое V LTD требует низкочастотной стимуляции, передачи эндоканнабиноидных сигналов и активации пресинаптических NR2B-содержащих NMDA-рецепторов . [1]

Было обнаружено, что парная импульсная стимуляция (ППС) индуцирует форму гомосинаптической ЛПД в поверхностных слоях зрительной коры при воздействии на синапс карбахола (КХ) и норадреналина (НЭ). [21]

Величина этого LTD сравнима с той, которая возникает в результате низкочастотной стимуляции, но с меньшим количеством импульсов стимуляции (40 импульсов в секунду на 900 низкочастотных стимуляций). [21] Предполагается, что эффект NE заключается в контроле усиления гомосинаптической LTD, зависимой от рецептора NMDA. [21] Предполагается , что, как и норэпинефрин, ацетилхолин контролирует усиление гомосинаптической LTD, зависимой от рецептора NMDA, но он, вероятно, также является промотором дополнительных механизмов LTD. [21]

Префронтальная кора

Нейромедиатор серотонин участвует в индукции LTD в префронтальной коре (ПФК) . Серотониновая система в ПФК играет важную роль в регуляции когнитивных функций и эмоций. Серотонин в сотрудничестве с агонистом метаботропных глутаматных рецепторов I группы (mGluR) способствует индукции LTD за счет увеличения интернализации АМРА-рецептора. Этот механизм, возможно, лежит в основе роли серотонина в контроле когнитивных и эмоциональных процессов, которые опосредует синаптическая пластичность нейронов ПФК. [22]

Периринальная кора

Вычислительные модели предсказывают, что LTD увеличивает емкость памяти распознавания по сравнению с LTP в периринальной коре , и это предсказание подтверждается экспериментами по блокированию рецепторов нейромедиаторов . [1] Предполагается, что в периринальной коре существует несколько механизмов памяти. [1] Точные механизмы до конца не изучены, однако части механизмов были расшифрованы. Исследования показывают, что один из механизмов LTD периринальной коры включает рецепторы NMDA и рецепторы mGlu групп I и II через 24 часа после стимула. [1] Другой механизм LTD включает рецепторы ацетилхолина и каинатные рецепторы гораздо раньше, примерно через 20–30 минут после стимула. [1]

Роль эндоканнабиноидов

Эндоканнабиноиды влияют на долговременные процессы пластичности в различных частях мозга, служа как регуляторами путей, так и необходимыми ретроградными мессенджерами при определенных формах ЛТД. Что касается ретроградной передачи сигналов, каннабиноидные рецепторы широко функционируют по всему мозгу, осуществляя пресинаптическое торможение. Было показано, что ретроградная передача сигналов эндоканнабиноидов влияет на LTD в кортикостриатальных синапсах и глутаматергических синапсах в прелимбической коре прилежащего ядра (NAc) , а также участвует в зависимом от времени спайков LTD в зрительной коре . Эндоканнабиноиды участвуют в LTD тормозных входов (LTDi) в базолатеральном ядре миндалевидного тела (BLA), а также в лучистом слое гиппокампа. Кроме того, эндоканнабиноиды играют важную роль в регуляции различных форм синаптической пластичности. Они участвуют в ингибировании LTD в синапсах нейронов Пуркинье параллельных волокон в мозжечке и зависимом от рецептора NMDA LTD в гиппокампе. [23]

Пластичность всплеска, зависящая от времени

Пластичность, зависящая от времени спайка ( STDP ), относится к времени возникновения пресинаптических и постсинаптических потенциалов действия. STDP — это форма нейропластичности , при которой изменение времени пресинаптических и постсинаптических спайков в миллисекундном масштабе вызывает различия в постсинаптических сигналах Ca 2+ , индуцируя либо LTP , либо LTD. LTD возникает, когда постсинаптические спайки опережают пресинаптические спайки на 20-50 мс. [24] Эксперименты с патч-клампом на целых клетках «in vivo» показывают, что задержки после ведущего-преспайка вызывают синаптическую депрессию. [24] LTP индуцируется, когда высвобождение нейромедиатора происходит за 5–15 мс до обратного потенциала действия , тогда как LTD индуцируется, когда стимул возникает через 5–15 мс после обратного потенциала действия. [25] Существует окно пластичности: если пресинаптические и постсинаптические спайки расположены слишком далеко друг от друга (т.е. на расстоянии более 15 мс), вероятность пластичности мала. [26] Возможное окно для LTD шире, чем для LTP [27] – хотя важно отметить, что этот порог зависит от синаптической истории.

Когда срабатывание постсинаптического потенциала действия происходит до пресинаптического афферентного срабатывания, одновременно стимулируются как пресинаптические эндоканнабиноидные (CB1) рецепторы, так и NMDA-рецепторы. Постсинаптические импульсы облегчают блокировку Mg 2+ на NMDA-рецепторах. Постсинаптическая деполяризация утихнет к моменту возникновения ВПСП, что позволит Mg 2+ вернуться в свой тормозящий сайт связывания. Таким образом, приток Са 2+ в постсинаптическую клетку снижается. Рецепторы CB1 определяют уровни постсинаптической активности посредством ретроградного высвобождения эндоканнабиноидов. [28]

STDP избирательно усиливает и консолидирует отдельные синаптические модификации (сигналы), подавляя при этом глобальные (шум). Это приводит к увеличению соотношения сигнал/шум в корковых сетях человека, что облегчает обнаружение соответствующих сигналов во время обработки информации у людей. [29]

Двигательное обучение и память

Долговременная депрессия уже давно считается важным механизмом моторного обучения и памяти . Считается, что LTD мозжечка приводит к двигательному обучению, а LTD гиппокампа способствует ухудшению памяти. Однако недавние исследования показали, что LTD гиппокампа может не действовать как противоположность LTP, а вместо этого может способствовать формированию пространственной памяти. [30] Хотя LTD в настоящее время хорошо изучен, эти гипотезы о его вкладе в двигательное обучение и память остаются спорными. [31]

Исследования связали дефицит LTD мозжечка с нарушением двигательного обучения. В одном исследовании мыши, мутантные по метаботропному глутаматному рецептору 1, сохраняли нормальную анатомию мозжечка, но имели слабую LTD и, следовательно, нарушали двигательное обучение. [32] Однако взаимосвязь между LTD мозжечка и двигательным обучением серьезно поставлена ​​под сомнение. Исследование на крысах и мышах показало, что нормальное двигательное обучение происходит, в то время как LTD клеток Пуркинье предотвращается гидрохлоридом (1R-1-бензотиофен-5-ил-2[2-диэтиламино)-этокси] этанола (T-588). [33] Аналогичным образом, LTD у мышей был нарушен с помощью нескольких экспериментальных методов без каких-либо заметных нарушений в двигательном обучении или производительности. [34] Все это в совокупности позволяет предположить, что корреляция между LTD мозжечка и двигательным обучением могла быть иллюзорной.

Исследования на крысах установили связь между LTD в гиппокампе и памятью . В одном исследовании крыс подвергали воздействию новой среды, и наблюдалась гомосинаптическая пластичность (LTD) в CA1 . [30] После того, как крыс вернули в исходную среду, активность LTD была потеряна. Было обнаружено, что если крысам подвергали воздействию новизны, электрическая стимуляция, необходимая для подавления синаптической передачи, была более низкой частоты, чем без новизны. [30] Когда крысу поместили в новую среду, ацетилхолин высвободился в гиппокампе из медиального волокна перегородки, что привело к LTD в CA1 . [30] Таким образом, был сделан вывод, что ацетилхолин облегчает LTD в CA1 . [30]

LTD коррелирует с пространственным обучением крыс и имеет решающее значение для формирования полной пространственной карты. [35] Было высказано предположение, что LTD и LTP работают вместе для кодирования различных аспектов пространственной памяти. [35] [36]

Новые данные свидетельствуют о том, что LTP кодирует пространство, тогда как LTD кодирует его характеристики. [36] В частности, считается, что кодирование опыта происходит по иерархии. Кодирование нового пространства является приоритетом LTP, тогда как информация об ориентации в пространстве может кодироваться LTD в зубчатой ​​извилине , а более мелкие детали пространства могут кодироваться LTD в CA1 . [35]

Кокаин как модель ЛТД в наркозависимости

Считается , что вызывающее привыкание свойство кокаина возникает в прилежащем ядре (NAc). [37] После хронического употребления кокаина количество АМРА-рецепторов по сравнению с NMDA-рецепторами уменьшается в средних шиповатых нейронах оболочки NAc. [37] Считается , что это снижение количества АМРА-рецепторов происходит по тому же механизму, что и NMDAR-зависимый LTD, поскольку эта форма пластичности снижается после употребления кокаина. [37] После этого во время отмены количество АМРА-рецепторов в нейронах NAc увеличивается . Возможно, это связано с гомеостатическим синаптическим масштабированием. [37] Это увеличение количества АМРА-рецепторов вызывает повышенную возбудимость нейронов NAc (ГАМКергические MSN). [37] Это приводит к увеличению высвобождения ГАМК за счет проекций из NAc в вентральную покрышку (VTA), что снижает вероятность срабатывания дофаминергических нейронов в VTA и, таким образом, приводит к симптомам абстиненции . [37]

Текущее исследование

Исследования роли LTD в неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера (БА), продолжаются. Было высказано предположение, что снижение NMDAR-зависимой LTD может быть связано с изменениями не только в постсинаптических AMPAR, но и в NMDAR, и эти изменения, возможно, присутствуют при ранних и легких формах деменции альцгеймеровского типа . [38]

Кроме того, исследователи недавно открыли новый механизм (который включает в себя LTD), связывающий растворимый бета-амилоидный белок (Aβ) с синаптическим повреждением и потерей памяти, связанными с болезнью Альцгеймера. Хотя роль Aβ в регуляции LTD до конца не изучена, было обнаружено, что растворимый Aβ облегчает LTD гиппокампа и опосредован снижением рециркуляции глутамата в синапсах гиппокампа. Предполагается, что избыток глутамата способствует прогрессирующей гибели нейронов, связанной с болезнью Альцгеймера. Доказательства того, что растворимый Aβ усиливает LTD посредством механизма, включающего измененное поглощение глутамата в синапсах гиппокампа, имеет важное значение для инициации синаптической недостаточности при AD и типов возрастного накопления Aβ. Это исследование дает новое понимание развития БА и предлагает потенциальные терапевтические цели для лечения этого заболевания. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как растворимый бета-амилоидный белок специфически влияет на транспортеры глутамата. [39]

В области исследования заболеваний мозжечка аутоантигены участвуют в молекулярных каскадах для индукции LTD синаптических передач между параллельными волокнами (ПФ) и клетками Пуркинье (ПК), механизма синаптической пластичности в мозжечке. Анти-VGCC, анти-mGluR1 и анти-GluR дельта-Abs-ассоциированные мозжечковые атаксии имеют один общий патофизиологический механизм: нарушение регуляции при PF-PC LTD. Это вызывает нарушение восстановления или поддержания внутренней модели, удерживаемой мозжечком, и вызывает мозжечковую атаксию. Эти заболевания относятся к ЛТД-патиям. [40]

Механизм длительной депрессии хорошо описан в ограниченных участках мозга. Однако то, как LTD влияет на двигательное обучение и память , до сих пор не совсем изучено. Определение этой взаимосвязи в настоящее время является одним из основных направлений исследований LTD.

нейродегенерация

Исследования нейродегенеративных заболеваний остаются неясными относительно механизмов, вызывающих дегенерацию мозга. Новые данные показывают, что существует сходство между путем апоптоза и LTD, который включает 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 « синаптической обрезке ». Если происходит избыточное удаление синапсов, это иллюстрирует ранние признаки нейродегенерации и связь между апоптозом и нейродегенеративными заболеваниями. [41]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghijklmnop Мэсси П.В., Башир З.И. (апрель 2007 г.). «Длительная депрессия: множественные формы и последствия для функции мозга». Тенденции нейробиологии . 30 (4): 176–84. doi :10.1016/j.tins.2007.02.005. PMID  17335914. S2CID  12326129.
  2. ^ abcdefg Purves D (2008). Нейронаука (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Синауэр. стр. 197–200. ISBN 978-0-87893-697-7.
  3. ^ Николлс Р.Э., Аларкон Дж.М., Маллерет Дж., Кэрролл Р.К., Гроуди М., Вронская С., Кандел Э.Р. (апрель 2008 г.). «Трансгенные мыши, у которых отсутствует NMDAR-зависимый LTD, демонстрируют дефицит поведенческой гибкости». Нейрон . 58 (1): 104–17. дои : 10.1016/j.neuron.2008.01.039 . PMID  18400167. S2CID  15805572.
  4. ^ Маллерет Г., Аларкон Дж.М., Мартель Г., Такидзава С., Вронская С., Инь Д., Чен И.З., Кандель Э.Р., Шумяцкий Г.П. (март 2010 г.). «Двунаправленная регуляция долгосрочной синаптической пластичности гиппокампа и ее влияние на противоположные формы памяти». Дж. Нейроски . 30 (10): 3813–25. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1330-09.2010. ПМК 6632240 . ПМИД  20220016. 
  5. ^ Парадизо М.А., Медведь М.Ф., Коннорс Б.В. (2007). Нейронаука: исследование мозга . Хагерствон, доктор медицины: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 718. ИСБН 978-0-7817-6003-4.
  6. ^ аб Огасавара Х, Дои Т, Кавато М (2008). «Взгляды системной биологии на долговременную депрессию мозжечка». Нейросигналы . 16 (4): 300–17. дои : 10.1159/000123040 . ПМИД  18635946.
  7. ^ Перес-Отаньо I, доктор медицины Элерс (май 2005 г.). «Гомеостатическая пластичность и торговля рецепторами NMDA». Тенденции нейробиологии . 28 (5): 229–38. doi :10.1016/j.tins.2005.03.004. PMID  15866197. S2CID  22901201.
  8. ^ Авраам WC, Bear MF (апрель 1996 г.). «Метапластичность: пластичность синаптической пластичности». Тенденции нейробиологии . 19 (4): 126–30. дои : 10.1016/S0166-2236(96)80018-X. PMID  8658594. S2CID  206027600.
  9. ^ Биененсток Э.Л., Купер Л.Н., Манро П.В. (январь 1982 г.). «Теория развития избирательности нейронов: ориентационная специфичность и бинокулярное взаимодействие в зрительной коре». Дж. Нейроски . 2 (1): 32–48. doi : 10.1523/JNEUROSCI.02-01-00032.1982. ПМК 6564292 . ПМИД  7054394. 
  10. ^ Турриджано Г.Г., Лесли К.Р., Десаи Н.С., Резерфорд Л.К., Нельсон С.Б. (февраль 1998 г.). «Зависимое от активности масштабирование квантовой амплитуды в нейронах неокортекса». Природа . 391 (6670): 892–6. Бибкод : 1998Natur.391..892T. дои : 10.1038/36103. PMID  9495341. S2CID  4328177.
  11. ^ аб Эскобар М.Л., Деррик Б. (2007). «Долгосрочное потенцирование и депрессия как предполагаемые механизмы формирования памяти». В Бермудес-Раттони Ф (ред.). Нейронная пластичность и память: от генов к визуализации мозга . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-9070-8.
  12. ^ ab Bear MF (июль 1995 г.). «Механизм скользящего порога синаптической модификации». Нейрон . 15 (1): 1–4. дои : 10.1016/0896-6273(95)90056-X . PMID  7619513. S2CID  721329.
  13. ^ Малки, Розель М.; Маленка, Роберт К. (1 ноября 1992 г.). «Механизмы, лежащие в основе индукции гомосинаптической долгосрочной депрессии в области CA1 гиппокампа». Нейрон . 9 (5): 967–975. дои : 10.1016/0896-6273(92)90248-C. ISSN  0896-6273. PMID  1419003. S2CID  911321.
  14. ^ Бланке М.Л., ВанДонген А.М. (2008). «Механизмы активации рецептора NMDA». В ВанДонген AM (ред.). Биология рецептора NMDA (границы нейробиологии) . Бока-Ратон: CRC. ISBN 978-1-4200-4414-0. ПМИД  21204408.
  15. ↑ Bear MF (апрель 2003 г.). «Двунаправленная синаптическая пластичность: от теории к реальности». Филос. Пер. Р. Сок. Лонд. Б Биол. Наука . 358 (1432): 649–55. дои : 10.1098/rstb.2002.1255. ПМЦ 1693164 . ПМИД  12740110. 
  16. ^ Ab Wang Z, Kai L, Day M, Ronesi J, Yin HH, Ding J, Tkatch T, Lovinger DM, Surmeier DJ (май 2006 г.). «Дофаминергический контроль кортикостриарной долгосрочной синаптической депрессии в нейронах средних шипов опосредован холинергическими интернейронами». Нейрон . 50 (3): 443–52. дои : 10.1016/j.neuron.2006.04.010 . PMID  16675398. S2CID  7971651.
  17. ^ Митома Х, Хоннорат Дж, Ямагути К, Манто М (март 2021 г.). «LTDpathies: новая клиническая концепция». Мозжечок . 20 (6): 948–951. дои : 10.1007/s12311-021-01259-2 . ПМЦ 8674158 . ПМИД  33754326. 
  18. ^ Люшер С., Хубер К.М. (февраль 2010 г.). «Долговременная синаптическая депрессия, зависимая от mGluR группы 1: механизмы и последствия для схем и заболеваний». Нейрон . 65 (4): 445–59. дои : 10.1016/j.neuron.2010.01.016. ПМК 2841961 . ПМИД  20188650. 
  19. ^ Беллоне С, Люшер С, Мамели М (сентябрь 2008 г.). «Механизмы синаптической депрессии, запускаемые метаботропными рецепторами глутамата» (PDF) . Клетка. Мол. Наука о жизни . 65 (18): 2913–23. дои : 10.1007/s00018-008-8263-3. PMID  18712277. S2CID  16405707.
  20. ^ abc Кирквуд А, Медведь М.Ф. (май 1994 г.). «Гомосинаптическая долговременная депрессия зрительной коры». Дж. Нейроски . 14 (5, часть 2): 3404–12. doi : 10.1523/JNEUROSCI.14-05-03404.1994. ПМК 6577491 . ПМИД  8182481. 
  21. ^ abcd Кирквуд А, Розас С, Кирквуд Дж, Перес Ф, Медведь М.Ф. (март 1999 г.). «Модуляция долгосрочной синаптической депрессии в зрительной коре ацетилхолином и норадреналином». Дж. Нейроски . 19 (5): 1599–609. doi :10.1523/JNEUROSCI.19-05-01599.1999. ПМЦ 6782177 . ПМИД  10024347. 
  22. ^ Чжун П., Лю В., Гу З., Ян З. (сентябрь 2008 г.). «Серотонин способствует индукции долгосрочной депрессии в префронтальной коре посредством p38 MAPK/Rab5-опосредованного усиления интернализации рецептора AMPA». Журнал физиологии . 586 (18): 4465–79. дои : 10.1113/jphysiol.2008.155143. ПМК 2614015 . ПМИД  18653660. 
  23. ^ Гердеман Г.Л., Ловинджер Д.М. (ноябрь 2003 г.). «Новая роль эндоканнабиноидов в долгосрочной синаптической пластичности». Бр. Дж. Фармакол . 140 (5): 781–9. дои : 10.1038/sj.bjp.0705466. ПМК 1574086 . ПМИД  14504143. 
  24. ^ аб Джейкоб В., Брейзер Д.Д., Ерхова И., Фельдман Д., Шульц Д.Е. (февраль 2007 г.). «Зависимая от времени спайка синаптическая депрессия в бочкообразной коре головного мозга крысы in vivo». Дж. Нейроски . 27 (6): 1271–84. doi :10.1523/JNEUROSCI.4264-06.2007. ПМК 3070399 . ПМИД  17287502. 
  25. ^ Маркрам Х, Любке Дж, Фротшер М, Сакманн Б (январь 1997 г.). «Регуляция синаптической эффективности путем совпадения постсинаптических AP и EPSP». Наука . 275 (5297): 213–5. дои : 10.1126/science.275.5297.213. PMID  8985014. S2CID  46640132.
  26. ^ Bi GQ, Пу ММ (декабрь 1998 г.). «Синаптические модификации в культивируемых нейронах гиппокампа: зависимость от времени спайков, силы синапсов и типа постсинаптических клеток». Дж. Нейроски . 18 (24): 10464–72. doi : 10.1523/JNEUROSCI.18-24-10464.1998. ПМК 6793365 . ПМИД  9852584. 
  27. ^ Фельдман Д.Э. (июль 2000 г.). «LTP и LTD на основе синхронизации при вертикальных входах в пирамидные клетки слоя II/III в бочкообразной коре головного мозга крысы». Нейрон . 27 (1): 45–56. дои : 10.1016/S0896-6273(00)00008-8 . PMID  10939330. S2CID  17650728.
  28. ^ Дугид IC, Smart TG (2008). «Пресинаптические NMDA-рецепторы». В ВанДонген AM (ред.). Биология рецептора NMDA (границы нейробиологии) . Бока-Ратон: CRC. ISBN 978-1-4200-4414-0. ПМИД  21204409.
  29. ^ Куо М.Ф., Грош Дж., Френьи Ф., Паулюс В., Нитше М.А. (декабрь 2007 г.). «Фокусирующее влияние ацетилхолина на нейропластичность моторной коры человека». Журнал неврологии . 27 (52): 14442–7. doi : 10.1523/JNEUROSCI.4104-07.2007. ПМК 6673455 . ПМИД  18160652. 
  30. ^ abcde Bear MF (август 1999 г.). «Гомосинаптическая долговременная депрессия: механизм памяти?». Учеб. Натл. акад. наук. США . 96 (17): 9457–8. Бибкод : 1999PNAS...96.9457B. дои : 10.1073/pnas.96.17.9457 . ПМК 33710 . ПМИД  10449713. 
  31. ^ Харнад С.Р., Кордо П., Bell CC (1997). Двигательное обучение и синаптическая пластичность мозжечка . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-59705-0.
  32. ^ Айба А., Кано М., Чен С., Стэнтон М.Э., Фокс Г.Д., Херруп К., Цвинман Т.А., Тонегава С. (октябрь 1994 г.). «Дефицитная долговременная депрессия мозжечка и нарушение двигательного обучения у мышей с мутацией mGluR1». Клетка . 79 (2): 377–88. дои : 10.1016/0092-8674(94)90205-4. PMID  7954803. S2CID  41182888.
  33. ^ Уэльс Дж.П., Ямагути Х., Зенг XH, Коджо М., Накада Ю., Такаги А., Сугимори М., Ллинас Р.Р. (ноябрь 2005 г.). «Нормальное двигательное обучение во время фармакологической профилактики длительной депрессии клеток Пуркинье». Учеб. Натл. акад. наук. США . 102 (47): 17166–71. Бибкод : 2005PNAS..10217166W. дои : 10.1073/pnas.0508191102 . ПМК 1288000 . ПМИД  16278298. 
  34. ^ Schonewille M, Gao Z, Boele HJ, Veloz MF, Amerika WE, Simek AA, De Jeu MT, Steinberg JP, Takamiya K, Hoebeek FE, Linden DJ, Huganir RL, De Zeeuw CI (апрель 2011 г.). «Переоценка роли LTD в моторном обучении мозжечка». Нейрон . 70 (1): 43–50. doi :10.1016/j.neuron.2011.02.044. ПМК 3104468 . ПМИД  21482355. 
  35. ^ abc Кемп А, Манахан-Вон Д (март 2007 г.). «Долговременная депрессия гиппокампа: хозяин или миньон в процессах декларативной памяти?». Тенденции нейробиологии . 30 (3): 111–8. doi :10.1016/j.tins.2007.01.002. PMID  17234277. S2CID  9405957.
  36. ^ аб Манахан-Вон Д. (2005). «Долговременная депрессия гиппокампа как механизм декларативной памяти». В Шарфмане Х.Э., Стэнтоне П.К., Брэмхэме С. (ред.). Синаптическая пластичность и транссинаптическая передача сигналов . Берлин: Шпрингер. стр. 305–319. дои : 10.1007/0-387-25443-9_18. ISBN 978-0-387-24008-4.
  37. ^ abcdef Кауэр Дж.А., Маленка Р.С. (ноябрь 2007 г.). «Синаптическая пластичность и зависимость». Нат. Преподобный Нейроски . 8 (11): 844–58. дои : 10.1038/nrn2234 . PMID  17948030. S2CID  38811195.
  38. ^ Мин СС, Цюань ХИ, Ма Джей, Ли К.Х., Бэк СК, На ХС, Хан Ш., Йи Дж.И., Ким С., Хан Дж.С., Соль Г.Х. (май 2009 г.). «Нарушение длительной депрессии, вызванной хроническим воспалением головного мозга у крыс». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 383 (1): 93–7. дои : 10.1016/j.bbrc.2009.03.133. ПМИД  19341708.
  39. ^ Ли С., Хонг С., Шепардсон Н.Э., Уолш Д.М., Шанкар Г.М., Селкое Д. (июнь 2009 г.). «Растворимые олигомеры β-амилоидного белка облегчают долговременную депрессию гиппокампа, нарушая поглощение глутамата нейронами». Нейрон . 62 (6): 788–801. doi : 10.1016/j.neuron.2009.05.012. ПМК 2702854 . ПМИД  19555648. 
  40. ^ Митома Х, Хоннорат Дж, Ямагути К, Манто М (январь 2021 г.). «Длительная мозжечковая депрессия и аутоиммунная мишень аутоантител: концепция LTDpathies». Молекулярная биомедицина . 2 (1): 2. дои : 10.1186/s43556-020-00024-x . ПМЦ 8607360 . ПМИД  35006439. 
  41. ^ Коллингридж Г.Л., Пино С., Хоуленд Дж.Г., Ван Ю.Т. (июль 2010 г.). «Длительная депрессия ЦНС». Нат. Преподобный Нейроски . 11 (7): 459–73. дои : 10.1038/nrn2867. PMID  20559335. S2CID  10348436.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки