กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

การเสริมศักยภาพระยะยาวในช่วงต้น

ประสาทวิทยาพฤติกรรม/ข้อผิดพลาด CS1: ไม่มีเป็นระยะ/CS1 maint: หลายชื่อ: รายชื่อผู้แต่ง/หน่วยความจำ/สรีรวิทยา/ความยืดหยุ่นของระบบประสาท

การเสริมศักยภาพระยะยาวในระยะเริ่มต้น (E-LTP) เป็นระยะแรกของการเสริมศักยภาพระยะยาว (LTP) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของความยืดหยุ่นของไซแนปส์ ที่ได้รับการศึกษาอย่างดี...

การเสริมศักยภาพระยะยาวในช่วงต้น

การเสริมศักยภาพระยะยาวในระยะเริ่มต้น (E-LTP) เป็นระยะแรกของการเสริมศักยภาพระยะยาว (LTP) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของความยืดหยุ่นของไซแนปส์ ที่ได้รับการศึกษาอย่างดี และประกอบด้วยการเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงของไซแนปส์[ 1 ] LTP สามารถเกิดขึ้นได้จากการกระตุ้นปลายประสาทก่อนไซแนปส์ซ้ำๆ และเชื่อกันว่ามีบทบาทในการทำงานของความจำในฮิปโปแคมปัส อะมิกดาลา และโครงสร้างสมองส่วนเปลือกสมองอื่นๆ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม[ 2 ] [ 3 ]

การเสริมศักยภาพระยะยาว (Long-term potentiation หรือ LTP) เกิดขึ้นเมื่อการส่งสัญญาณประสาทมีประสิทธิภาพมากขึ้นอันเป็นผลมาจากกิจกรรมล่าสุด การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ประสาทอาจเป็นเพียงชั่วคราวและเสื่อมลงหลังจากไม่กี่ชั่วโมง (LTP ระยะต้น) หรืออาจมีความเสถียรและคงอยู่ยาวนานกว่า (LTP ระยะปลาย)

ระยะต้นและระยะปลาย

มีการเสนอว่าการเสริมศักยภาพระยะยาวประกอบด้วยอย่างน้อยสองระยะที่แตกต่างกัน: [ 4 ] E-LTP (LTP ระยะต้น) ที่ไม่ขึ้นกับการสังเคราะห์โปรตีน และ L-LTP (LTP ระยะปลาย) ที่ขึ้นกับการสังเคราะห์โปรตีน จำเป็นต้องใช้การกระตุ้นความถี่สูงเพียงครั้งเดียวเพื่อกระตุ้น E-LTP ซึ่งเริ่มต้นทันทีหลังจากการกระตุ้น คงอยู่ไม่กี่ชั่วโมงหรือน้อยกว่านั้น และขึ้นอยู่กับ กิจกรรม ของไคเนส ระยะสั้นเป็นหลัก ในทางตรงกันข้าม จำเป็นต้องใช้โปรโตคอลการกระตุ้นที่แรงกว่าเพื่อกระตุ้น L-LTP ซึ่งเริ่มต้นหลังจากไม่กี่ชั่วโมง คงอยู่อย่างน้อยแปดชั่วโมง และขึ้นอยู่กับการกระตุ้นการถอดรหัสยีนใหม่ ลักษณะที่แตกต่างกันเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่าง E-LTP และ ระยะ ความจำระยะสั้นเช่นเดียวกับ L-LTP และระยะความจำระยะยาว[ 1 ]

ระยะ LTP และระยะความจำ

การเปรียบเทียบ[ 5 ]ระหว่าง LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสองชุดที่เว้นระยะกันและ LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสี่ชุดในหนูป่า แสดงให้เห็นว่า LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสองชุดจะสลายตัวเร็วกว่า LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นชุดเดียว และช้ากว่า LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสี่ชุด ยิ่งไปกว่านั้น LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสองชุดจะถูกยับยั้งเพียงบางส่วนโดยการยับยั้งโปรตีนไคเนส A (PKA) และไม่ถูกยับยั้งโดยการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน ผลการค้นพบเหล่านี้[ 5 ]ชี้ให้เห็นว่ามีระยะ LTP ที่ขึ้นอยู่กับ PKA ซึ่งอยู่ระหว่าง E-LTP และ L-LTP ซึ่งเรียกว่า LTP ระดับกลาง (I-LTP)

ในทางกลับกัน ในหนูทรานส์เจนิก LTP ที่ถูกกระตุ้นด้วยชุดฝึกสองชุดจะสลายตัวเร็วกว่าในหนูป่า ซึ่งหมายความว่า กิจกรรมของ แคลซิเนอริน ที่มากเกินไป จะยับยั้งทั้ง I-LTP และ L-LTP การแสดงออกของแคลซิเนอรินที่มากเกินไปนี้อาจเกี่ยวข้องกับความบกพร่องทางพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับความจำ[ 6 ]หนูทรานส์เจนิกทำงานได้ไม่ดีใน งาน ความจำเชิงพื้นที่เมื่อเทียบกับหนูป่า ซึ่งบ่งชี้ถึงความบกพร่อง อย่างไรก็ตาม เมื่อได้รับการฝึกฝนอย่างเข้มข้นมากขึ้น ความบกพร่องในการทำงานของพวกมันเมื่อเทียบกับหนูป่าก็หายไป นอกจากนี้ หนูทรานส์เจนิกทำงานได้ตามปกติในงานความจำ 30 นาทีหลังการฝึก แต่มีความบกพร่องอย่างมาก 24 ชั่วโมงหลังการฝึก สิ่งนี้ทำให้สรุปได้ว่าหนูที่แสดงออกของแคลซิเนอรินมากเกินไปมีความบกพร่องในการรวมความจำ ระยะยาว ซึ่งสะท้อนถึงความบกพร่องของพวกมันใน LTP ระยะหลัง

กระบวนการทางชีวภาพ

การฝึกปฏิกิริยารีเฟล็กซ์แบบง่ายในAplysiaแสดงให้เห็นถึงความแข็งแกร่งระหว่างเซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทสั่งการที่รับผิดชอบต่อปฏิกิริยารีเฟล็กซ์เหล่านั้น ในระดับเซลล์ สำหรับความจำระยะสั้น (และดังนั้น LTP ในระยะเริ่มต้น) การเสริมศักยภาพนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของสารสื่อประสาทก่อนซินแนปส์โดยผ่านการดัดแปลงโปรตีนผ่าน PKA และ PKC ที่ขึ้นอยู่กับ cAMP กระบวนการระยะยาวต้องอาศัยการสังเคราะห์โปรตีนใหม่และการแสดงออกของยีนที่ควบคุมโดย CAMP และส่งผลให้เกิดการเติบโตของการเชื่อมต่อซินแนปส์ใหม่[ 7 ]

ผลการค้นพบเหล่านี้ทำให้เกิดคำถามว่ามีกระบวนการที่คล้ายกันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่ ข้อมูลที่ส่งไปยังฮิปโปแคมปัสมาจากเซลล์ประสาทของเยื่อหุ้มสมองส่วนเอนโทไรนัลโดยผ่านทางเส้นทางเพอร์โฟแรนต์ ซึ่งเชื่อมต่อกับเซลล์แกรนูลของเดนเตตไจรัส เซลล์แกรนูลจะส่งแอกซอนของพวกมัน ซึ่งก็คือเส้นทางมอสซีไฟเบอร์ (CA3) ไปเชื่อมต่อกับเซลล์พีระมิดของบริเวณ CA3 ในที่สุด แอกซอนของเซลล์พีระมิดในบริเวณ CA3 ซึ่งก็คือ เส้นทาง ชาฟเฟอร์คอลลาเทอรัล (CA1) จะสิ้นสุดลงที่เซลล์พีระมิดของบริเวณ CA1 ความเสียหายต่อเส้นทางฮิปโปแคมปัสใดๆ เหล่านี้ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดความผิดปกติของความจำในมนุษย์ได้[ 8 ]

ในเส้นทางเพอร์ฟอแรนต์และชาฟเฟอร์ LTP จะถูกเหนี่ยวนำโดยการกระตุ้นตัวรับ NMDA หลังไซแนปส์ ทำให้เกิดการไหลเข้าของแคลเซียม ในทางกลับกัน ในเส้นทางมอสซีไฟเบอร์ LTP จะถูกเหนี่ยวนำก่อนไซแนปส์ผ่านการไหลเข้าของกลูตาเมต[ 7 ]

E-LTP และการปรับเงื่อนไขแบบคลาสสิก

การศึกษา LTP ในระยะเริ่มต้นนั้นทำได้ดีที่สุดในบริบทของการปรับเงื่อนไขแบบคลาสสิกเมื่อสัญญาณของสิ่งเร้าที่ไม่ได้รับการปรับเงื่อนไขเข้าสู่บริเวณพอนส์ในก้านสมอง สัญญาณจะเดินทางผ่านเส้นใยมอสซีไปยังนิวเคลียสอินเตอร์โพซิ ตัส และเส้นใยขนานในสม cerebellumเส้นใยขนานจะเชื่อมต่อกับเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ Purkinjeซึ่งในขณะเดียวกันก็รับอินพุตของสิ่งเร้าที่ไม่ได้รับการปรับเงื่อนไขผ่านทางนิวเคลียสอินเฟอเรียร์โอลิฟและเส้นใยปีนป่าย

เส้นใยขนานจะปล่อยกลูตาเมตซึ่งจะกระตุ้น ตัวรับ เมตาโบโทรปิก แบบยับยั้ง และตัวรับไอโอโนโทรปิกแบบกระตุ้นตัวรับเมตาโบโทรปิกจะกระตุ้นเอนไซม์แบบต่อเนื่องผ่านโปรตีน Gซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นโปรตีนไคเนส C (PKC) PKC นี้จะฟอสโฟรีเลตตัวรับไอโอโนโทรปิกที่ทำงานอยู่

ในอีกตำแหน่งหนึ่งของเซลล์ เส้นใยปีนป่ายจะนำสารสื่อประสาทแอสปาร์เทตไปยังเซลล์พูร์คินเจและนั่นจะนำไปสู่การเปิดช่องแคลเซียม ซึ่งส่งผลให้แคลเซียมไหลเข้าสู่เซลล์มากขึ้น แคลเซียมจะกระตุ้น PKC อีกครั้ง และตัวรับไอโอโนโทรปิกที่ถูกฟอสโฟรีไลซ์จะถูกนำเข้าสู่ภายในเซลล์ ดังนั้น ตัวรับเมตาโบโทรปิกส่วนเกินจะ ทำให้เซลล์เกิดภาวะไฮเปอร์โพ ลา ไร เซชัน และนิวเคลียสอินเตอร์โพสิตัสจะทำให้โอลิฟอินเฟอเรียร์เกิดภาวะดีโพลาไรเซชัน ซึ่งทำให้ความคาดหวังต่อสิ่งเร้าที่ไม่ต้องปรับสภาพลดลง และทำให้เกิดการยับยั้ง LTP ในระยะเริ่มต้นหรือช่วงเวลาของ ภาวะ ซึมเศร้าระยะยาว[ 7 ] [ 9 ]

มุมมองทางคลินิก

LTP ในโรคอัลไซเมอร์

โดยทั่วไปแล้ว โรคอัลไซเมอร์มีลักษณะเฉพาะคือการสะสมของเปปไทด์อะไมลอยด์ที่เป็นพิษต่อระบบประสาท (Aβ) นอกเซลล์ การรวมตัวของโปรตีนเทาที่มีการฟอสฟอริเลชั่นมากเกินไปภายในเซลล์ และการตายของเซลล์ประสาท[ 10 ]ในขณะที่ความเครียดเรื้อรังมีลักษณะเฉพาะคือผลกระทบเชิงลบต่อการเรียนรู้และความจำ และยังสามารถทำให้อาการต่างๆ รวมถึงโรคอัลไซเมอร์ (AD) รุนแรงขึ้นได้อีกด้วย [ 11 ] [ 12 ]

การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการรวมกันของความเครียดทางจิตสังคมเรื้อรังและการให้เปปไทด์ Aβ ในปริมาณที่ก่อให้เกิดโรคเรื้อรังทำให้การเรียนรู้และความจำบกพร่องและลดศักยภาพระยะยาวในระยะเริ่มต้น (E-LTP) ในบริเวณ CA1 ของฮิปโปแคมปัสในหนูทดลองที่ได้รับยาสลบอย่างรุนแรง[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 12 ]

ความเครียดทางจิตสังคมเรื้อรังถูกสร้างขึ้นโดยใช้แบบจำลองหนูบุกรุก และแบบจำลองหนูที่มีความเสี่ยงต่อโรคอัลไซเมอร์ถูกสร้างขึ้นโดยการฉีด Aβ ในปริมาณต่ำกว่าระดับที่ก่อให้เกิดโรค (subAβ) ผ่านปั๊มแบบออสโมติก วิธีการทางสรีรวิทยาไฟฟ้าถูกนำมาใช้เพื่อกระตุ้นและบันทึก LTP ในระยะต้นและระยะปลายในเดนเตตไจรัสของหนูที่ถูกวางยาสลบ และวิธีการอิมมูโนบลอตติงถูกนำมาใช้เพื่อวัดระดับของโมเลกุลส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับความจำในบริเวณเดียวกัน การทดสอบทางสรีรวิทยาไฟฟ้าและโมเลกุลในเดนเตตไจรัสแสดงให้เห็นว่าหนู subAβ หรือหนูที่เครียดไม่แตกต่างจากหนูควบคุม อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาในปัจจุบันสรุปได้ว่า เมื่อความเครียดและ subAβ รวมกัน จะส่งผลให้ขนาดของ E-LTP ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

โดยสรุป แม้ว่าบริเวณ CA1 และ DG จะมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดทั้งทางกายภาพและทางหน้าที่การทำงาน แต่ก็มีปฏิกิริยาตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นที่แตกต่างกัน ในขณะที่บริเวณ CA1 มีความเปราะบางต่อความเครียดและการรวมกันของความเครียด/subAβ แต่ DG กลับมีความต้านทานอย่างมากต่อการรวมกันของ subAβ และความเครียดเรื้อรัง[ 13 ] [ 15 ] [ 14 ]

LTP ในการใช้ยาเสพติด

การใช้ LTP อีกอย่างหนึ่งคือการใช้ยาเสพติด ดังที่เห็นได้ในผู้ที่ตกเป็นเหยื่อของยาเสพติดหลายราย การปรับสภาพมีบทบาทสำคัญในการสร้างความทนทาน การปรับสภาพผู้ติดยาที่กำลังฟื้นตัวให้กลับไปยังสถานที่ที่พวกเขาเคยใช้ยาด้วยสิ่งกระตุ้นที่แตกต่างกัน ความอยากยาที่พวกเขารู้สึกอาจถูกต่อต้านได้ การศึกษาเชิงทดลองที่ค่อนข้างประสบความสำเร็จ[ 16 ]ได้แสดงให้เห็นว่าแบบแผนนี้ช่วยลดอันตรายจากการกลับไปเสพยาซ้ำและทำงานเหมือนกับการดับความอยากยา[ 17 ]

แบบจำลองทางเลือก

แหล่งที่มา: [ 18 ]

สมมติฐานที่ว่าการรักษาเสถียรภาพของความยืดหยุ่นของไซแนปส์ขึ้นอยู่กับการสังเคราะห์โปรตีนใหม่นั้นได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวางในงานวิจัย การแบ่งแยกตามช่วงเวลาของ LTP ระยะต้นและระยะปลายก็อิงตามสมมติฐานนี้เช่นกัน LTP ระยะต้นเกี่ยวข้องกับความจำระยะสั้น และ LTP ระยะปลายเกี่ยวข้องกับความจำระยะยาว อย่างไรก็ตาม งานวิจัยเชิงพฤติกรรมได้แสดงหลักฐานที่ขัดแย้งกับการแบ่งแยกนี้

การศึกษาโดยใช้สารยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนแสดงให้เห็นว่าการปิดกั้นการสังเคราะห์โปรตีนไม่ได้ปิดกั้นการคงอยู่ของความทรงจำ[ 19 ] พบ LTP ที่เสถียรในการเตรียมชิ้นส่วนของฮิปโปแคมปัสภายใต้สภาวะการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนโดยรวม[ 20 ] การศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการทำให้ LTP เสถียรสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ขึ้นกับการสังเคราะห์โปรตีน ผลการค้นพบเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าความสัมพันธ์ระหว่างการสังเคราะห์โปรตีนและการทำให้เสถียรเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะแยกแยะระหว่าง LTP ระยะต้นและระยะปลาย

แทนที่จะแบ่ง LTP ออกเป็นช่วงต้นและช่วงปลาย รวมถึงการสังเคราะห์โปรตีนเป็นแรงขับเคลื่อนหลักสำหรับ LTP และการรักษาเสถียรภาพของความทรงจำ มีการเสนอแบบจำลองทางเลือกขึ้นมา:นอกเหนือจากการสังเคราะห์โปรตีน แล้ว การสลายตัวของโปรตีนก็เป็นตัวกำหนดความเสถียรเช่นกัน ดังนั้นอัตราการหมุนเวียนของโปรตีนจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของ LTP ตามแบบจำลองนี้ การแบ่ง LTP ออกเป็นระยะๆ นั้นไม่เหมาะสมและอาจเป็นอุปสรรคต่อการวิจัย LTP ในอนาคต กลไกต่างๆ อาจถูกมองข้ามไปเนื่องจากการแบ่งเวลาของฟังก์ชันและกระบวนการที่จำกัด

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Early_long-term_potentiation&oldid=1356399785 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การเสริมศักยภาพระยะยาวในช่วงต้น

การเสริมศักยภาพระยะยาวในระยะเริ่มต้น (E-LTP) เป็นระยะแรกของการเสริมศักยภาพระยะยาว (LTP) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของความยืดหยุ่นของไซแนปส์ ที่ได้รับการศึกษาอย่างดี...

ระยะต้นและระยะปลาย

มีการเสนอว่าการเสริมศักยภาพระยะยาวประกอบด้วยอย่างน้อยสองระยะที่แตกต่างกัน: [ 4 ] E-LTP (LTP ระยะต้น) ที่ไม่ขึ้นกับการสังเคราะห์โปรตีน และ L-LTP (LTP ระยะปลาย) ที่ขึ้นกับการสังเคราะห์โปรตีน จำเป็นต้องใช้การกระตุ้นความถี่สูงเพียงครั้งเดียวเพื่อกระตุ้น E-LTP...

ระยะ LTP และระยะความจำ

การเปรียบเทียบ [ 5 ] ระหว่าง LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสองชุดที่เว้นระยะกันและ LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสี่ชุดในหนูป่า แสดงให้เห็นว่า LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสองชุดจะสลายตัวเร็วกว่า LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นชุดเดียว และช้ากว่า LTP ที่เกิดจากการกระตุ้นสี่ชุด...

กระบวนการทางชีวภาพ

การฝึกปฏิกิริยารีเฟล็กซ์แบบง่ายใน Aplysia แสดงให้เห็นถึงความแข็งแกร่งระหว่างเซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทสั่งการที่รับผิดชอบต่อปฏิกิริยารีเฟล็กซ์เหล่านั้น ในระดับเซลล์ สำหรับความจำระยะสั้น (และดังนั้น LTP ในระยะเริ่มต้น)...