Məlumat

Uzunmüddətli potensiya və yaddaş. Biz harada dayanırıq?

Uzunmüddətli potensiya və yaddaş. Biz harada dayanırıq?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Sualın cavablarını oxuyurdum: İnsan beynində xatirələr necə və harada saxlanılır? və gözlənildiyi kimi LTP və LTD çıxdı.

Hər dəfə LTP/LTD haqqında oxuyanda məni çox narahat edən bir şey olur.

Mən LTP/LTD haqqında məqalələri oxuyanda (OK, həqiqətən "gözdən keçirəndə" deməliyəm ki, mən tam olaraq nevrologiya sahəsində deyiləm və yəqin ki, buna görə çaşıb qalıram) həmişə bunları görürəm. çox səliqəli təcrübələr, burada bir neyronun müəyyən bir şəkildə stimullaşdırılması onun sonrakı reaksiyalarını artırır/azaldır. Sonra qrafiklərdəki vaxt oxlarına baxıram və ya Metodları oxuyuram və görürəm ki, LTP stimuldan bir neçə dəqiqə sonra induksiya edilib və təhlil edilib.

Beləliklə, mənim suallarım:

  1. Oradadır aydın LTP-nin iştirakına dair sübut uzun müddətli yaddaş (uzun müddətli olaraq 1 saatı saymadan… )?
  2. LTP/LTD göstərilibmi in vivo sonra uzun müddət (məsələn, aylar).
  3. Bu sahədə çalışanlar üçün LTP/LTD-nin güclü bir inam varmı? yalnız yaddaşın altında yatan hadisələr?

LTP-nin uzunmüddətli yaddaşda iştirak etdiyinə dair aydın dəlil varmı (1 saat uzunmüddətli kimi nəzərə alınmır...)? LTP/LTD uzun müddət (məsələn, aylar) sonra in vivo göstərilibmi?

Bu Neuroscience jurnalı kağız LTP göstərir in vivo bir ilə ölçülür: Abraham WC, Logan B, Greenwood JM, Dragunow M. 2002. Hipokampusda aylarla davam edən sabit uzunmüddətli potensiasiyanın induksiyası və təcrübədən asılı konsolidasiyası. Neyrologiya jurnalı: Neyrologiya Cəmiyyətinin rəsmi jurnalı 22: 9626-34.


Həqiqətən yaxşı suallar. İstinad etdiyiniz sualda LTP/LTD-ni gündəmə gətirən adam kimi mən də fikirləşəcəyimi düşündüm.

LTP/LTD-nin bir sinapsda və ya bir hüceyrədə artan/azalmış sinaptik effektivliyi kimi ənənəvi tərifi var. Qeyd etdiyiniz kimi, bu, çətin ki, yaddaşın altında yatan yeganə fenomen ola bilər və bəzən bu mexanizmlərdən bəzilərinin davranış zaman miqyasında yaddaşla necə nəticələnə biləcəyini görmək çətindir.

Buna görə də, bu termini təklif edim uzunmüddətli plastiklik Bu günlərdə daha çox aktualdır, çünki bu, sinir sisteminin zamanla sabit şəkildə dəyişmə qabiliyyətinə aid olan müxtəlif mexanizmlərə istinad edə bilər. Zülal ifadəsində dəyişiklikləri əhatə edən fizioloji mexanizmlər daxildir tək sinapslarda ənənəvi LTP/LTD, həm də homeostatik plastiklikdaxili həyəcanlanmada uzunmüddətli dəyişikliklər burada hüceyrənin atəşə meyli sinaptik çəkidəki dəyişikliklərdən asılı olmayaraq dəyişir. Bəzi struktur mexanizmlərə yeni sinapsların, yeni tikanların və yeni neyronların böyüməsi daxildir.sinaptogenez, spinogenez, və neyrogenez.

Nəhayət, bu mexanizmlərin hamısı (və yəqin ki, daha çox) oyundadır. Məsələn, qeyd edək ki, plastiklik sistemdəki struktur dəyişiklikləri ilə hərəkət edə bilər. Bu o deməkdir ki, bir hüceyrədə və ya bir sinapsda LTP-nin ömrü mütləq yaddaşın ömrü ilə eyni olmamalıdır. Bütün bunlar, məncə, bütün plastisiya mexanizmləri son nəticədə bir girişin beynin bir yerində fəaliyyət potensialını ortaya çıxarmaq qabiliyyətinin dəyişməsinə qədər azalır (bu kimi tanınır). EPSP-sünbüllü mufta). Bu, çox güman ki, yaddaşın əsas mexanizmidir.


Yaxşı suallar. Düşünmürəm ki, LTP uzunmüddətli yaddaş üçün mexanizm kimi göstərilib (və ya göstəriləcək). Bu, sinaptik effektivliyin modifikasiyasına kömək edən müxtəlif vaxt kurslarına malik bir çox mexanizmlərdən biridir.

Artıq çox qeyd olunmayan, lakin tamamilə vacib hiss etdiyim bir mexanizm dendritik onurğanın böyüməsidir. Onurğalar elastikdir və onurğaların əmələ gəlməsi/dağıdılması, yəqin ki, uzunmüddətli yaddaşla çox bağlıdır. Ancaq həmişə olduğu kimi, tam mənzərə mexanizmlərin birləşməsindən ibarət olacaq.

Baxmaq üçün bir kağız var: Engert F, Bonhoeffer T. 1999. Hipokampal uzunmüddətli sinaptik plastisiya ilə əlaqəli dendritik bel dəyişiklikləri. Təbiət 399: 66-70.


Uzunmüddətli potensiya və yaddaş. Biz harada dayanırıq? - Biologiya

Potensiasiya, alışma və sensibilizasiya ətrafdakı stimulların sinir sistemində dəyişikliklər yaratmasının üç yoludur.

Öyrənmə Məqsədləri

Vərdiş, həssaslaşma və uzunmüddətli potensiasiya arasında fərqləndirin

Əsas Çıxarışlar

Əsas Nöqtələr

  • “Potensiasiya” sinir sinapsının güclənməsinə aiddir. Uzunmüddətli potensiasiya “hüceyrələrin birlikdə atəşə tutulması, bir-birinə bağlanması” prinsipinə əsaslanır və geniş şəkildə öyrənmə və yaddaşın əsasını təşkil edən əsas hüceyrə mexanizmlərindən biri hesab olunur.
  • Dəyişiklik, cəza və ya mükafat olmadan dəfələrlə təqdim olunan stimula cavab verməməyi öyrəndiyimiz zaman vərdiş yaranır.
  • Həssaslaşma bir stimula reaksiya ikinci bir stimula artan reaksiyaya səbəb olduqda baş verir. Bu, mahiyyət etibarilə şişirdilmiş ürküdücü reaksiyadır və tez-tez travmadan sağ qalanlarda müşahidə olunur.
  • Vərdiş zamanı sinapsda daha az neyrotransmitter buraxılır. Həssaslaşmada isə daha çox pre-sinaptik nörotransmitterlər var və neyron özü daha həyəcanlıdır.

Əsas Şərtlər

  • akson: Sinir hüceyrəsinin uzun incə proyeksiyası olan və sinir impulslarını hüceyrənin gövdəsindən sinapsa aparan sinir lifi.
  • sinaps: Bir neyronun terminalı ilə ya başqa bir neyron, ya da sinir impulslarının keçdiyi əzələ və ya vəzi hüceyrəsi arasındakı birləşmə.
  • neyrotransmitter: Asetilkolin və ya dopamin kimi hər hansı bir maddə, iki neyron arasında sinaps boyunca sinir siqnalları göndərməkdən məsuldur.
  • dendrit: Sinapsdan hüceyrənin gövdəsinə sinir impulslarını keçirən sinir hüceyrəsinin incə proyeksiyası.
  • stimullar: Psixologiyada hisslər tərəfindən qeydə alınan hər hansı enerji nümunələri (məsələn, işıq və ya səs).

Öyrənmə ətrafdakı qıcıqların sinir sistemində dəyişikliklər törətdiyi zaman baş verir. Bunun baş verməsinin üç yolu uzunmüddətli potensiasiya, alışma və həssaslaşma daxildir.

Uzunmüddətli Potensiasiya

Sinir sisteminin dəyişməsinin bir yolu potensiasiya və ya sinir sinapslarının gücləndirilməsidir (neyronlar arasındakı boşluqlar). Uzunmüddətli potensiasiya (LTP) son fəaliyyət nümunələrinə əsaslanan sinapsların davamlı güclənməsidir: bir neyron təkrarlanan nümunə, davranış və ya reaksiya səbəbindən zamanla artan həyəcanlılıq göstərdikdə baş verir. LTP-nin əksi sinaptik gücün uzunmüddətli azalmasına səbəb olan uzunmüddətli depressiyadır (LTD).

Neyronun quruluşu: Neyronlar arasında əlaqə nörotransmitter bir neyronda aksondan ayrıldıqda, sinaps boyunca hərəkət etdikdə və bitişik neyrondakı dendrit tərəfindən qəbul edildikdə baş verir.

Xatirələrin sinaptik gücün modifikasiyası ilə kodlandığı düşünüldüyünə görə, LTP öyrənmə və yaddaşın əsasını təşkil edən əsas hüceyrə mexanizmlərindən biri hesab olunur. Öyrənmədə LTP-nin rolu hələ də araşdırılır, lakin hipokampus üzərində aparılan tədqiqatlar LTP-nin assosiativ öyrənmə zamanı (məsələn, klassik kondisioner) baş verdiyini aşkar etdi. LTP Hebbian prinsipinə əsaslanır: “birlikdə atəş açan hüceyrələr.” Bu prinsip assosiativ öyrənməni izah etməyə çalışır, burada hüceyrələrin eyni vaxtda aktivləşdirilməsi həmin hüceyrələr arasında sinaptik gücün nəzərəçarpacaq dərəcədə artmasına gətirib çıxarır və bioloji klassik kondisionerdə stimul və cavabın cütləşməsi üçün əsas.

Alışqanlıq

Xatırladaq ki, sensor uyğunlaşma müəyyən bir stimulun zamanla təkrar tətbiqi nəticəsində yaranan nevroloji həssas reaksiyanın tədricən azalmasıdır. Habituasiya, təkrarlanan stimullara zamanla davranış reaksiyalarının azalması ilə, sensor uyğunlaşmanın “davranış versiyasıdır”. Başqa sözlə, vərdiş, dəyişmədən dəfələrlə təqdim olunan bir stimula cavab verməməyi öyrəndiyimiz zamandır. Stimul dəfələrlə baş verdikdə (və heç bir mükafat və ya cəza ilə əlaqəli olmadığı müddətcə) biz diqqətimizi ona yönəltməməyi öyrənirik. Bu, şüurlu motivasiya və məlumatlılıq tələb etməyən qeyri-assosiativ öyrənmə formasıdır.

Habituasiya bizə mənalı məlumatı arxa plandan ayırmağa kömək edir. Məsələn, bir heyvan yüksək səs eşitdikdə ürküyə bilər, lakin dəfələrlə yüksək səslərə məruz qalarsa və ağrı kimi heç bir nəticə verməzsə, sonda çaşmağı dayandıracaq.

Stressə alışma: Alışqanlıq stimullara və zaman keçdikcə daha az stresə cavab verməyi əhatə edir - bədənimizin stimullara ilkin təbii müqavimətindən sonra.

Həssaslaşma

Həssaslaşma, ikincil stimula cavab səbəbiylə bir stimula nevroloji reaksiyanın güclənməsidir. Məsələn, qəflətən yüksək səs eşidilirsə, fərd bu səsdən qorxa bilər. Səsdən sonra bir zərbə verilirsə, növbəti dəfə səs yarandıqda, fərd sonradan səsə daha güclü reaksiya verəcəkdir. Bu, mahiyyətcə şişirdilmiş ürküdücü reaksiyadır və tez-tez travmadan sağ qalanlarda müşahidə olunur. Məsələn, avtomobilin əks atəş səsi müharibə veteranına güllə səsi kimi gələ bilər və veteran heç bir təhlükə olmasa belə, cavab olaraq yerə yıxıla bilər.

Nevroloji fərqlər

Alışqanlıq və həssaslaşma nevroloji olaraq müxtəlif yollarla işləyir. Sinir rabitəsində bir neyrotransmitter bir neyronun aksonundan ayrılır, sinapsdan keçir və sonra qonşu neyronun dendritləri tərəfindən götürülür. Vərdiş zamanı sinapsda daha az nörotransmitter buraxılır. Həssaslaşmada isə daha çox pre-sinaptik nörotransmitterlər var və neyron özü daha həyəcanlıdır.

Sinir rabitəsi: Bu şəkil, neyrotransmitterin aksondan, sinapsdan keçərək başqa bir neyronun dendritinə buraxılması ilə iki neyronun əlaqə qurma yolunu göstərir.


Yaddaşın formalaşması həm sinaptik gücün sinaps-spesifik modifikasiyalarından, həm də həyəcanlılığın hüceyrəyə xas artmasından asılıdır.

Uzunmüddətli potensiasiyanın (LTP) yaratdığı sinaptik gücün modifikasiyası yaddaşın saxlanmasının əsasını təşkil edir. Həqiqətən, hipokampal piramidal neyronların 10 000-dən çox müstəqil dəyişdirilə bilən sinapsa malik olduğunu nəzərə alsaq, sinaptik modifikasiya ilə məlumatın saxlanması potensialı böyükdür. Bununla belə, son araşdırmalar göstərir ki, neyronların həyəcanlanmasında CREB vasitəçiliyi ilə qlobal dəyişikliklər yaddaşın formalaşmasında da mühüm rol oynayır. Bu qlobal dəyişikliklər sinaptik plastisiya ilə müqayisədə məlumat saxlama qabiliyyətinə malik olduğundan, yaddaş funksiyası üçün əhəmiyyəti aydın deyil. Burada həyəcanlanmanın CREB-dən asılı nəzarəti üçün yeni ortaya çıxan sübutları nəzərdən keçiririk və iki mümkün mexanizmi müzakirə edirik. Birincisi, neyronların həyəcanlanmasında CREB-dən asılı olan keçid dəyişikliyi yaddaşın bölüşdürülməsi funksiyasını yerinə yetirir və yaddaşın hadisələrin müvəqqəti yaxınlıq (saat) ilə effektiv əlaqələndirilməsini asanlaşdıran üsullarla saxlanmasını təmin edir. İkincisi, bu dəyişikliklər yaddaşın konsolidasiya mərhələsində hüceyrə birləşməsinin formalaşmasına kömək edə bilər. Bu cür qlobal həyəcanlı dəyişikliklərin və yerli sinaptik mexanizmlərin bir-birini tamamlayıcı olub-olmadığı aydın deyil. Burada iki mexanizmin faydalı yaddaş funksiyasını təşviq etmək üçün birlikdə işləyə biləcəyini iddia edirik.

Maraqların toqquşması bəyanatı

Müəlliflər heç bir rəqabət aparan maliyyə maraqlarını bəyan etmirlər.

Rəqəmlər

Şəkil 1. CREB neyronların həyəcanlılığını artırır

Şəkil 1. CREB neyronların həyəcanlılığını artırır

Şək. 2. Bağlantıya ayırma hipotezi

Şək. 2. Bağlantıya ayırma hipotezi

Şəkil 3. CREB-dən asılı olaraq həyəcanlılığın artırılması…

Şəkil 3. CREB-dən asılı olaraq həyəcanlılığın artması həm dendritik LTP hadisələri, həm də…


Metodlar

Heyvanlar

Bütün prosedurlar British Columbia Universitetində (UBC) Heyvanlara Qulluq Komitəsi tərəfindən təsdiqlənmiş və heyvanlara qarşı humanist və etik rəftarla bağlı Kanada Heyvanlara Qulluq Şurasının göstərişlərinə uyğun olaraq həyata keçirilmişdir. Ascl1 CreERT2 siçanları (Ascl1 tm1.1(Cre/ERT2)Jejo JAX 12882v [41]) və Ai14 reportyor siçanları (Gt(ROSA)26Sor tm14(CAG-tdPomidor)Hz JAX 7908 [42]) Cekson Laboratoriyasından alınmışdır və başqa yerdə [43] (bundan sonra Ascl1 CreERT2 siçanları) təsvir edildiyi kimi Ascl1 CreERT2 üçün heterozigot və Cre-dən asılı tdTomato reportyoru üçün homozigot olan nəsillər yaratmaq üçün çarpazlaşdırılmışdır. Siçanlar C57Bl/6J fonunda saxlanılıb, 5/qəfəsdə (mərtəbə sahəsi 82 ​​kvadrat düym), qida və suya əlavə çıxış imkanı və səhər saat 7-də işıqlar yandırılmış 12 saat işıqlı-qaranlıq qrafiklə saxlanılıb. Ascl1 + prekursor hüceyrələrində və onların nəsillərində tdTomato ifadəsini induksiya etmək üçün siçanlara ya neonatal (postnatal sıfır və ya bir gün) tamoksifen intraperitoneal olaraq yeridildi.

75 mq/kq, bir inyeksiya) və ya yetkinlik dövründə (6-8 həftəlik 150 mq/kq bədən çəkisi, üç günə qədər gündə bir inyeksiya) Şəkil 1) yeni doğulmuş neyronları daimi olaraq etiketləmək üçün. Hər iki cinsin yetkin siçanları elektrofiziologiya təcrübələri üçün 11 və 45 həftəlik yaş arasında istifadə edilmişdir.

(A) Yenidoğulmuşlarda və yetkinlərdə doğulmuş dişli qranul neyronlarının etiketlənməsi və qeydi üçün qrafiklər. (B) Bütün hüceyrə qeydi üçün hədəflənmiş tdTomato + yetkin qranul hüceyrənin (tamoksifen inyeksiyasından 39 gün sonra) floresan (solda) və IR-DIC (orta) şəkilləri. Sağ panel aşağı böyüdücü görünüşünü göstərir, burada stimullaşdırıcı elektrod lateral entorinal korteksdən (gcl, qranul hüceyrə təbəqəsi hil, hilus mol, molekulyar təbəqə) yaranan yanal perforant yol aksonlarını hədəf almaq üçün xarici molekulyar təbəqəyə yerləşdirilir. (C) Giriş müqaviməti tamoksifendən sonra vaxt keçdikcə azalır, yetkinlərdə doğulmuş qranul hüceyrələrinin məlum yaşa bağlı fizioloji yetkinləşməsinə uyğundur (R 2 = 0.37, P < 0.0001). (D) Gənc yetkinlərdə doğulmuş qranul hüceyrələri yaşlı yetkin və ya yeni doğulmuş hüceyrələrə nisbətən daha yüksək giriş müqavimətinə malik idi (Kruskal Wallis testi, P < 0,0001 4-6w vs 8+w, ****P < 0,0001 4-6w vs neonatal, * P = 0,01 8 + w vs neonatal, P = 0,5). Barlar orta ± standart xətanı əks etdirir.

Beyin diliminin hazırlanması

Siçanlar ürək perfuziyasından dərhal əvvəl natrium pentobarbital (intraperitoneal inyeksiya, 50 mq/kq) ilə anesteziya edilmişdir (mM ilə): 93 NMDG, 2.5 KCl, 1.2 NaH.2PO4, 30 NaHCO3, 20 HEPES, 25 qlükoza, 5 natrium askorbat, 3 natrium piruvat, 10 n-asetil sistein, 0,5 CaCl2, 10 MgCl2 (pH HCl ilə 7.4-ə düzəldilmiş və 95% O ilə tarazlaşdırılmışdır2 və 5% CO2,

310 mOsm). Daha sonra siçanların başları kəsildi, beyinlər çıxarıldı və daha əvvəl təsvir edildiyi kimi eninə hipokampal dilimlər hazırlanmışdır [44]. Sağ və/və ya sol yarımkürədən olan dilimlər (mM ilə): 87 NaCl, 25 NaHCO2 olan saxlama məhluluna köçürülməzdən əvvəl 20 dəqiqə ərzində 35°C-də NMDG tərkibli kəsici məhlula köçürüldü.3, 2,5 KCl, 1,25 NaH2PO4, 10 qlükoza, 75 saxaroza, 0,5 CaCl2, 7 MgCl2 (95% O ilə tarazlaşdırılmışdır2 və 5% CO2,

Təcrübələrə başlamazdan əvvəl ən azı 40 dəqiqə 35°C-də 325 mOsm).

Elektrofiziologiya

Bütün hüceyrəli yamaq sıxacının qeydləri yaxın fizioloji temperaturda aparılmışdır (

32°C) dentat girusun suprapiramidal bıçağında müəyyən edilmiş tdPomidor + qranul hüceyrələrindən. Dilimlər (mM ilə) olan süni serebrospinal maye (ACSF) ilə qarışdırıldı: 125 NaCl, 25 NaHCO3, 2,5 KCl, 1,25 NaH2PO4, 25 qlükoza, 1,2 CaCl2, 1 MgCl2 (95% O ilə tarazlaşdırılmışdır2 və 5% CO2,

320 mOsm). Bütün təcrübələrdə GABAergik inhibisyon bicuculline metiodide (10 uM [9]) ilə bloklandı. Qeydiyyat üçün pipetlər 2,0 mm/1,16 mM (OD/ID) borosilikat şüşə kapilyarlardan hazırlanmışdır və müqavimət göstərmişdir.

5 MOhm daxili məhlul ilə (mM ilə): 120 K-qlükonat, 15 KCl, 2 MgATP, 10 HEPES, 0,1 EGTA, 0,3 Na2GTP, 7 Na2-fosfokreatin (KOH ilə pH 7.28,

300 mOsm). -80 mV-də cərəyan və gərginlik sıxacının qeydləri aparılmışdır. Yalnız yüksək möhür müqavimətinə (bir neçə giga-ohm) və aşağı tutma cərəyanına (50 pA-dan az) malik qeydlər təhlillərə daxil edilmişdir. Cari sıxacın qeydləri üçün seriya müqaviməti və pipet tutumu gücləndiricinin körpü balansı və tutumun neytrallaşdırılması sxemləri ilə kompensasiya edilmişdir. Yanal perforant yol (LPP) liflərini stimullaşdırmaq üçün molekulyar təbəqənin xarici 1/3 hissəsinə bipolyar elektrod yerləşdirildi ([45,46] Şəkil 1B). Stimullar (0,1 ms) stimullaşdırıcı izolyator (AM Systems analoq stimullaşdırıcı izolyator modeli 2200) vasitəsilə çatdırıldı və intensivlik (aralıq 50-500 μA, median 200 μA hüceyrə yaşı ilə fərqlənmirdi, korrelyasiya P = 0,95) minimum həyəcan oyatmaq üçün tənzimləndi. postsinaptik cərəyanlar (EPSCs -40 ± 4 pA, orta ± standart xəta (burada və başqa yerlərdə)) və müvafiq həyəcanverici postsinaptik potensiallar (EPSPs)

5 mV (5,2 ± 0,5 mV). Qoşalaşmış nəbzlərin asanlaşdırılması 50 Hz cüt impulslardan istifadə edilərək qiymətləndirilmişdir. LTP təcrübələri üçün tək EPSP-lər hər otuz saniyədən bir əvvəl və sonra 5-Hz-də çatdırılan və 0.1 Hz-də dörd dəfə təkrarlanan 10 impulslu (100-Hz) 10 qatardan ibarət tək teta-burst stimullaşdırılmasından (TBS) əvvəl və sonra səsləndi. daha əvvəl təsvir edildiyi kimi postsinaptik cərəyan inyeksiyası (100 pA, 100 ms) ilə qoşalaşmışdır [8,9].

Məlumatların toplanması və təhlili

Məlumatlar Multiclamp 700B gücləndiricisi ilə əldə edilib, 10 kHz-də aşağı keçidli süzülüb və Axon 1550B rəqəmsallaşdırıcısı ilə 100 kHz-də rəqəmləşdirilib. Pulse yaradılması və məlumatların toplanması pClamp 10 (Molekulyar Cihazlar) istifadə edərək həyata keçirilmişdir. EPSC və EPSP izləri Clampfit (Molekulyar Cihazlar) və İqor Pro (Wavemetrics) proqramlarından istifadə etməklə oflayn rejimdə təhlil edilib. Giriş müqaviməti gərginlik sıxacında sınaq impulsundan (10 mV) ölçüldü. Pik EPSC amplitüdləri 0.1 Hz-də toplanmış 10 ardıcıl izlərin orta dalğa formalarından və hər bir stimuldan dərhal əvvəlki ilkin dövrdən ölçüldü. LTP böyüklüyü, TBS-dən dərhal əvvəl on dəqiqəlik ilkin qeyd zamanı orta pik EPSP amplitudasına normallaşdırılan TBS-dən sonra 40-50 dəqiqə ərzində orta pik EPSP amplitudası kimi ölçüldü. Qoşalaşmış nəbz cavabları hər LTP təcrübəsindən dərhal əvvəl və sonra toplandı. Qoşalaşmış nəbz nisbətləri 2-ci cavabın pik EPSC amplitüdünün 1-ci cavabın pik EPSC amplitudasına bölünməsi kimi hesablanmışdır. Bəzi təhlillər üçün, böyüklər tərəfindən doğulmuş neyronlar tamoksifen inyeksiyasından sonra 4-6 həftə və 8 + həftəlik qutulara qruplaşdırıldı, müvafiq olaraq medial perforant yol sinapslarında LTP üçün kritik dövr daxilində və ondan kənarda olan hüceyrələrin kohortlarını müqayisə etmək üçün [9]. Fərdi məlumat nöqtələri hüceyrələri əks etdirir, hər bir dilim üçün yalnız 1 hüceyrə araşdırılıb və heyvan başına 1-2 hüceyrə araşdırılıb. Kişi və dişi siçanların böyüklər tərəfindən doğulmuş hüceyrələri arasında heç bir fərq müşahidə olunmadığından (LTP, giriş müqaviməti və qoşalaşmış nəbz nisbəti hamısı P > 0.26), hər iki cinsdən olan məlumatlar bütün təhlillər üçün birləşdirilmişdir. Təhlil edilən hüceyrələrin ümumi sayı: 4-6w böyüklər tərəfindən doğulmuş hüceyrələr, n = 11 8 + w böyüklər tərəfindən doğulmuş hüceyrələr, n = 26 yeni doğulmuş hüceyrələr, n = 11, nümunə ölçülərinin post-TBS üçün bir qədər kiçik olması istisna olmaqla qoşalaşmış nəbz əmsalları: 4-6w böyüklər anadan hüceyrələri, n = 8 8 + w böyüklər anadan hüceyrələri, n = 22 yeni doğulmuş hüceyrələr, n = 10. Qrup məlumatları ± standart səhv kimi ifadə edilir.

Hüceyrə yaşa bağlı fizioloji fərqlər reqressiya ilə təhlil edilmiş və qrup fərqləri ANOVA ilə müəyyən edilmiş və Holm-Sidak müqayisə testləri ilə təqib edilmişdir. Məlumatlar qeyri-normal olsaydı, qrup fərqləri Dunn post-hoc testi ilə Kruskal-Wallis testi ilə müəyyən edildi. Qoşalaşmış nəbz nisbətlərindəki dəyişikliklər t-testi və ya məlumatlar normal şəkildə paylanmadıqda Mann Whitney testi ilə təhlil edildi. Qrafiklərdə təqdim olunan məlumatlarla müqayisəni asanlaşdırmaq üçün əksər statistik təhlillər rəqəm əfsanələrində təsvir edilmişdir. Bütün analizlər üçün statistik əhəmiyyət P < 0.05 kimi müəyyən edilmişdir. Bütün qrafiklər və təhlillər üçün məlumatlar dəstəkləyici məlumat kimi təqdim olunur (S1 Faylı).


İFADƏ MEXANİZMİ

Keçən əsrin son iyirmi ili ərzində NMDAR-dan asılı LTP-nin ifadə odağı gərgin müzakirələrin diqqət mərkəzində olmuşdur (Malenka and Nicoll 1999 Nicoll 2003). Baxmayaraq ki, sadə görünən bir sualın bu sahədə bir çox tədqiqatçıları necə məşğul edə biləcəyini başa düşmək çətin olsa da, çaşqınlıq əsasən məməlilərin mərkəzi sinir sistemindəki həyəcanverici sinapsların əsas fiziologiyasının anlaşılmaması ilə əlaqələndirilə bilər. Bu sahədə tədqiqatçıların azlığı sualın hələ də tam cavablandırılmadığını iddia etsə də, bu mövzuya toxunmaq üçün aparılan təcrübələrin sinaptik ötürülmənin əsas xassələri haqqında anlayışımızı əhəmiyyətli dərəcədə artırdığına dair ümumi razılıq var.

Nəzəri olaraq, LTP və LTD-nin necə ifadə edildiyi sadə bir sualdır. LTP üçün sinaptik gücün artması ya təcrübə zamanı aktivləşdirilən presinaptik aksonlardan daha çox ötürücünün sərbəst buraxılması və ya eyni miqdarda ötürücünün sərbəst buraxılması, lakin postsinaptik hüceyrənin daha çox həssas olması ilə əlaqədar ola bilər. eyni miqdarda sərbəst buraxılan nörotransmitter. Qeyd etmək vacibdir ki, LTP (və ya LTD) ötürücü buraxılışının gücləndirilməsi (və ya azaldılması) nəticəsində yaranırsa, bu, postsinaptik hüceyrənin bir şəkildə presinaptik terminallarla əlaqə saxlamasını və onların funksiyasını dəyişdirməsini tələb edir. Bu tələb olunur, çünki NMDAR-dan asılı LTP və LTD-nin postsinaptik hüceyrədə tetiklendiği yaxşı müəyyən edilmişdir. Həqiqətən, LTP (və LTD) üçün ifadə lokusu ilə bağlı müzakirələr zamanı retrograd messencerlər adlanan, NMDAR-ların müvafiq aktivləşdirilməsindən sonra postsinaptik hüceyrələrdən ayrıla bilən və presinaptik funksiyanı dəyişdirən maddələrin mümkün şəxsiyyəti haqqında çoxlu müzakirələr aparıldı. (Arancio et al. 1996, lakin bax Williams et al. 1993).

Əsasən LTP-nin ifadə lokusuna yönəlmiş debatdan əvvəl və sonrakı mübahisəni həll etmək üçün çox sayda təcrübə aparıldı. Presinaptik funksiyanın dəyişdiyini qiymətləndirmək üçün analizlər daxildir:

Buraxılış ehtimalını qiymətləndirmək üçün postsinaptik reseptorların istifadəyə bağlı açıq kanal blokerlərindən istifadə. Ən əsası, dizosilpin (MK-801) qlutamat tərəfindən aktivləşdirildikdən sonra NMDAR-ları geri dönməz şəkildə bloklayır. Beləliklə, glutamat tək presinaptik terminaldan sərbəst buraxıldıqdan və onun müvafiq postsinaptik NMDAR-larını aktivləşdirdikdən sonra həmin NMDAR-lar geri dönməz şəkildə bloklanır. Bu o deməkdir ki, sinapsların populyasiyasını aktivləşdirərkən MK-801-in tətbiqi NMDAR-ların yaratdığı postsinaptik cərəyanların tədricən azalmasına gətirib çıxarır və bu azalmanın sürəti birbaşa sinapsların aktivləşdirilməsinin ümumi buraxılma ehtimalı ilə əlaqələndirilir. Əhəmiyyətli olan odur ki, bu azalmanın sürəti LTP tərəfindən dəyişməz olaraq qalır, lakin ötürücünün buraxılma ehtimalına təsir etdiyi məlum olan digər manipulyasiyalardan açıq şəkildə təsirlənir (Manabe və Nicoll 1994).

LTP induksiyasından əvvəl və sonra qısamüddətli plastikliyin monitorinqi. Qısa, yüksək tezlikli stimullaşdırma partlayışları zamanı qoşalaşmış nəbz nisbətləri və sinaptik reaksiyaların qısamüddətli asanlaşdırılması və ya depressiyası sərbəst buraxılma ehtimalında qısamüddətli dəyişiklikləri əks etdirir. Qısamüddətli sinaptik plastikliyin bu hər yerdə yayılmış formaları əsas buraxılış ehtimalından çox təsirlənir, lakin LTP nəslindən təsirlənməmişdir (McNaughton 1982 Manabe et al. 1993, lakin bax Schulz et al. 1995).

LTP-dən əvvəl və sonra glial glutamat daşıyıcı cərəyanların monitorinqi. Qlutamatın astrositlər tərəfindən geri alınması elektrogendir və beləliklə, cərəyanlar buraxılan ötürücünün miqdarını əks etdirən astrositlərdən ölçülə bilər. Bununla belə, LTP induksiyasından sonra bu cərəyanların ölçüsündə heç bir dəyişiklik yoxdur, baxmayaraq ki, ötürücü buraxılmasına təsir edən digər manipulyasiyalar aydın təsir göstərir. Bu təcrübələr xüsusilə inandırıcıdır, çünki bu yanaşma glutamat reseptorlarından asılı olmayan və buna görə də LTP-nin ifadəsində iştirak etmək ehtimalı az olan oxunmaya əsaslanır (Diamond et al. 1998 Lüscher et al. 1998).

FM1-43 kimi stiril boyalarla presinaptik ekzositozun vizuallaşdırılması. Bu boyalar presinaptik vezikülləri ləkələyir və veziküllər fəaliyyətdən asılı olaraq membranla birləşdikdən sonra yuyulur. MK-801-də olduğu kimi, 50º13100 Hz-də CA1 neyronlarında NMDAR-dan asılı LTP-nin tetanik induksiyasından əvvəl və sonra destaning əyriləri üst-üstə düşə bilərdi (Zakharenko et al. 2001).

Birlikdə götürdükdə, bu tapıntılar (və məkan məhdudiyyətləri səbəbindən əhatə olunmayan əlavə təcrübələr) LTP-nin sərbəst buraxılma ehtimalının artması və ya presinaptik veziküldən ayrılan qlutamatın miqdarı ilə əlaqəli olduğunu çox çətin edir. Lakin onlar postsinaptik mexanizmlərin LTP-yə (və LTD) nə töhfə verdiyi barədə heç nə demirlər. Bu suala vacib bir ipucu, çox gənc heyvanların hipokamplarında bəzi sinapsların yalnız NMDAR-ları və AMPAR-ların olmadığını və ya çox az olduğunu müşahidə etdikdən gəldi. Beləliklə, bu sinapslar əsas şərtlər altında funksional olaraq səssizdir. LTP induksiya protokolunun tətbiqindən sonra bu sinapslar oyanır və AMPAR-ların postsinaptik membranlarına daxil olması səbəbindən funksional olurlar (Isaac et al. 1995 Liao et al. 1995). Bu nəticə dərhal ehtimalı artırdı ki, həm səssiz sinapslarda, həm də artıq AMPAR-ları ehtiva edən sinapslarda LTP sinapsa daha çox AMPAR-ın daxil edilməsini nəzərdə tutur, əksinə, LTD sinaptik AMPAR-ların çıxarılmasını və ya endositozunu əhatə edə bilər (Şəkil 3) (Lledo et başqaları 1998 Lüscher və başqaları 1999).

LTP və LTD-nin postsinaptik ifadə mexanizmləri. (A) Presinaptik neyronun zəif fəaliyyəti NMDA reseptorları vasitəsilə təvazökar depolarizasiyaya və kalsium axınına səbəb olur. Bu, üstünlük olaraq AMPA reseptorlarını defosforilyasiya edən fosfatazları aktivləşdirir və bununla da reseptor endositozunu təşviq edir. Güclü depolarizasiya ilə qoşalaşmış güclü fəaliyyət LTP-ni qismən CaMKII, reseptor fosforlaşması və ekzositoz vasitəsilə tetikler. (B) Endositoz dinamin dominant-mənfi peptidlə bloklandıqda LTD inhibə edilir. Əksinə, ekzositozun bloklanması LTP-ni ləğv edir. (Sol panel: Lüscher et al-ın icazəsi ilə uyğunlaşdırılmış və yenidən çap edilmişdir. 1999 sağ panel: W Morishita və RC Malenka, nəşr olunmayıb.)

Böyük bir eksperimental sübut indi bu fərziyyəni dəstəkləyir (Lüscher et al. 2000 Lüscher and Frerking 2001 Malinow and Malenka 2002 Nicoll 2003 Collingridge et al. 2004 Malenka and Bear 2004). Əslində, AMPAR-lar kifayət qədər mobil ola bilər və hətta on dəqiqə ərzində ilkin şəraitdə belə sitoplazma ilə hüceyrə membranı arasında təkrar dövr edə bilər. Bu, məsələn, sinaptik reaksiyaların artmasına səbəb olan endositoza müdaxilə etməklə göstərilə bilər. Ehtimal ki, sinaptik effektivlikdə sürətli, lakin davamlı dəyişikliklərə imkan verən AMPAR-ların bu mobil hovuzudur. LTP və LTD zamanı müvafiq olaraq AMPAR-ların daxil edilməsi və çıxarılmasının SNARE zülalının vasitəçilik etdiyi ekzositozun və klatrinlə örtülmüş veziküllər vasitəsilə dinamindən asılı endositozun klassik mexanizmlərini əhatə etdiyi güman edilir (Lüscher et al. 1999 Carroll et al. Ehlers 2011). Mövcud sübutlar LTD və LTP zamanı AMPAR-ların endositoz və ekzositozunun birbaşa sinapsda deyil, reseptorların lateral diffuziya ilə postsinaptik sıxlığa çatdığı bir qədər perisinaptik yerlərdə baş verdiyi fikrini dəstəkləyir.

Böyük bir zülal ailəsi onların hərəkətliliyini və biofiziki xüsusiyyətlərini, həmçinin PSD daxilində sabitləşməsini tənzimləmək üçün AMPAR-larla əlaqələndirilir (bax Sheng and Kim 2012). Müxtəlif AMPAR alt bölmələri bu yenidən bölüşdürmə prosesində fərqli rol oynaya bilər. Heteromerik GluA1/GluA2 reseptorları LTP zamanı sinapslara daxil edilən AMPAR-ın əsas alt növü kimi görünür (Adesnik və Nicoll 2007). Bundan əlavə, sinapsda GluA2 ehtiva edən AMPAR-ların GluA2-siz AMPAR-lar üçün mübadiləsi ilə ifadə olunan sinaptik potensiasiya formaları da mövcuddur (Liu və Zukin 2007). Sonuncuların keçiriciliyi daha yüksək olduğundan, ümumi sayı eyni qalsa belə, bu, sinapsı gücləndirəcəkdir. Həmçinin təklif edilmişdir ki, LTP-nin çox erkən mərhələsində (ilk 10 dəqiqə) sinapsda GluA2-siz AMPAR-ların keçici görünüşü olur və bu LTP-nin saxlanılması üçün tələb olunur (Plant et al. 2006). ). Bununla belə, bu tapıntı mübahisəlidir (Adesnik və Nicoll 2007). Bütün AMPA reseptor alt bölmələri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan və təkcə membranın daxil edilməsinə deyil, həm də yanal yenidən paylanmasına nəzarət edən TARP ailəsinin üzvləri xüsusi maraq doğurur (Chen et al. 2000 Tomita et al. 2005 bax Blakely and Edwards 2012). Əgər iskele zülalları ilə qarşılıqlı əlaqə genetik müdaxilələr və ya dominant-mənfi zülalların perfuziyası vasitəsilə manipulyasiya edilirsə, LTP və LTD bloklana bilər (Lüscher et al. 1999 Lüthi et al. 1999 Collingridge and Isaac 2003).


Hipokampus

Medial temporal lobdakı hipokampus öyrənmə və yaddaşda mühüm rol oynayır.

1953-cü ildə Xəstə H.M üzərində aparılan klinik tədqiqatlar medial temporal lobun əhəmiyyətli funksiyalarını göstərdi. Xəstə H.M. medial temporal lobların cərrahi çıxarılmasına məruz qaldı. Bu, anterograd amneziya (yeni xatirələrin formalaşmasında çətinlik) və neologizm (yeni sözlərin formalaşdırılması və/və ya istifadə edilməsi) ilə nəticələndi. Bununla belə, prosessual yaddaşlar, semantik yaddaşlar, nitq, oxumaq və yazmaq təsirsiz qalmışdır.

Medial temporal lobda yerləşən hipokampus qısamüddətli yaddaşın və uzunmüddətli yaddaşın konsolidasiyasına cavabdehdir. Xüsusilə, hipokampus, avtobioqrafik və ya epizodik xatirələr kimi tanınan təcrübə hadisələri ilə bağlı yeni xatirələrin formalaşmasına cavabdehdir. Deklarativ xatirələr, epizodik xatirələrdən daha açıq şəkildə ifadə oluna bilənlər, formalaşır, lakin hipokampusda saxlanılmır. Bu xatirələrin, eləcə də keçmiş hadisələrin frontal və temporal loblarda saxlandığına inanılır.

Beyində biri sol yarımkürədə, digəri sağda olmaqla iki hipokampi var. Bu hipokamplardan biri zədələndikdə və digəri toxunulmaz qaldıqda, insan hələ də demək olar ki, normal yaddaş fəaliyyətini hiss edə bilər. Bununla belə, Xəstə H.M.-də olduğu kimi hər iki hipokampın ciddi zədələnməsi və ya çıxarılması. anterograd amneziya ilə nəticələnir.

Hipokampusda uzunmüddətli potensiasiya (LTP) adlanan proses baş verir. LTP sinir həssaslığının artmasına aiddir. Son tədqiqatlar LTP-nin məkan öyrənməsində iştirak etdiyini sübut etdi.


Yaddaşda diqqətin rolu

Məlumatı yaddaşa kodlaşdırmaq üçün ilk növbədə diqqəti cəlb etməliyik, bu prosesə diqqəti cəlb etmə deyilir.

Öyrənmə Məqsədləri

Diqqətin tutulması ilə işləyən yaddaş arasındakı əlaqəni müzakirə edin

Əsas Çıxarışlar

Əsas Nöqtələr

  • Tədqiqat iş yaddaşı ilə diqqətin tutulması kimi tanınan, insanın xüsusi məlumatlara diqqət yetirdiyi proses arasında sıx əlaqə olduğunu göstərir.
  • Diqqətin tutulması açıq və ya gizli şəkildə baş verə bilər.
  • Açıq diqqətin cəlb edilməsi, insanın diqqət etmədiyi bir stimulun kifayət qədər qabarıq olmasıdır ki, şəxs ona diqqət yetirməyə başlayır və onun varlığını dərk edir.
  • Gizli diqqətin tutulması, insanın diqqətini çəkmədiyi bir stimulun, həmin təsirdən və ya stimuldan xəbərdar olub-olmamasından asılı olmayaraq, onun davranışına təsir göstərməsidir.
  • İş yaddaşı bir çox məlumatı aktiv şəkildə saxlayır və onları manipulyasiya edir.

Əsas Şərtlər

  • gizli: Birbaşa ifadə edilmədən dolayısı ilə nəzərdə tutulur.
  • açıq-aşkar: Çox konkret, aydın və ya ətraflı.
  • işləyən yaddaş: The system that actively holds multiple pieces of information in the mind for execution of verbal and nonverbal tasks and makes them available for further information processing.

Attentional Capture

In order for information to be encoded into memory, we must first pay attention to it. When a person pays attention to a particular piece of information, this process is called attentional capture. By paying attention to particular information (and not other information), a person creates memories that could be (and probably are) different from someone else in the same situation. This is why two people can see the same situation but create different memories about it—each person performs attentional capture differently. There are two main types of attentional capture: explicit and implicit.

Explicit Attentional Capture

Explicit attentional capture is when a stimulus that a person has not been attending to becomes salient enough that the person begins to attend to it and becomes cognizant of its existence. Very simply, it’s when something new catches your focus and you become aware of and focused on that new stimulus. This is what happens when you are working on your homework and someone calls your name, drawing your complete attention.

Implicit Attentional Capture

Implicit attentional capture is when a stimulus that a person has not been attending to has an impact on the person’s behavior, whether or not they’re cognizant of that impact or the stimulus. If you are working on your homework and there is quiet but annoying music in the background, you may not be aware of it, but your overall focus and performance on your homework might be affected. Implicit attentional capture is important to understand when driving, because while you might not be aware of the effect a stimulus like loud music or an uncomfortable temperature is having on your driving, your performance will nevertheless be affected.

Implicit attentional capture: Even when you are focused on driving, your attention may still implicitly capture other information, such as movement on the GPS screen, which can affect your performance.

Working Memory and Attentional Capture

Working memory is the part of the memory that actively holds many pieces of information for short amounts of time and manipulates them. The working memory has sub-systems that manipulate visual and verbal information, and it has limited capacity. We take in thousands of pieces of information every second this is stored in our working memory. The working memory decides (based on past experiences, current thoughts, or information in long-term memory) if any particular piece of information is important or relevant. In other words, if the information is not used or deemed important, it will be forgotten. Otherwise, it is moved from the short-term memory and committed to long-term memory.

One famous example of attentional capture is the cocktail party effect, which is the phenomenon of being able to focus one’s auditory attention on a particular stimulus while filtering out a range of other stimuli, much the same way that a partygoer can focus on a single conversation in a noisy room. This effect is what allows most people to tune into a single voice and tune out all others.

Research suggests a close link between working memory and attentional capture, or the process of paying attention to particular information. A person pays attention to a given stimulus, either consciously (explicitly, with awareness) or unconsciously. This stimulus is then encoded into working memory, at which point the memory is manipulated either to associate it with another familiar concept or with another stimulus within the current situation. If the information is deemed important enough to store indefinitely, the experience will be encoded into long-term memory. If not, it will be forgotten with other unimportant information. There are several theories to explain how certain information is selected to be encoded while other information is discarded.

The Filter Model

The formerly accepted filter model proposes that this filtering of information from sensory to working memory is based on specific physical properties of stimuli. For every frequency there exists a distinct nerve pathway our attention selects which pathway is active and can thereby control which information is passed to the working memory. This way it is possible to follow the words of one person with a certain vocal frequency even though there are many other sounds in the surrounding area.

Attenuation Theory

The filter model is not fully adequate. Attenuation theory, a revision of the filter model, proposes that we attenuate (i.e., reduce) information that is less relevant but do not filter it out completely. According to this theory, information with ignored frequencies can still be analyzed, but not as efficiently as information with relevant frequencies.

Late-Selection Theory

Attenuation theory differs from late-selection theory, which proposes that all information is analyzed first and judged important or unimportant later however, this theory is less supported by research.


NMDA Receptor Function

The NMDA receptor is involved in the long-term potentiation of an action potential. Full activation of NMDA receptors is both voltage-gated and ligand-gated. The ion channels will only open if the post-synaptic membrane has already been depolarized, and the neurotransmitters glutamate and glycine are attached. There is a voltage-dependent Mg 2+ block that prevents the opening of the NMDA receptor ion channels when the membrane is not depolarized it acts as an antagonist. Membrane depolarization occurs when the neurotransmitter glutamate interacts with AMPA receptors in the membrane which then open ion channels that allow Na + and K + to enter the cell. This causes the resting membrane potential, which is negatively charged relative to outside of the neuron, to move closer to zero as the positive ions diffuse into the cell. When glutamate and glycine then bind to the NMDA receptors the conformation of the protein changes and Ca 2+ permeable ion channels open. As Ca 2+ enters the neuron it triggers phosphorylation of the AMPA receptors in the membrane, causing the AMPA receptors to become more responsive to neurotransmitters (glutamate). It also increases the number of AMPA receptors in the membrane, thus increasing the influx of positive Na + and K + ions and maintaining the membrane depolarization, and the action potential it produces.


Physiological Aspects of Long-term Memory

Previously, it was believed that only the cortex of the brain stores long-term information. Now we know that they are stored in different regions throughout the brain and other parts of the nervous system depending upon their type. Memories are not somewhat localized but stored through circuitry. Some types of memories may be stored throughout the body because receptors for chemicals in the brain are found everywhere.

When neurotransmitters are activated in the brain, a process called chemotaxis communicates the message to every part of the body. This communication is done basically through blood and cerebrospinal fluid. In this way, some memory may also get stored in muscles. People with organ transplants have reported the emotional reactions and feeling to certain events that they never had before.


NEURONAL MECHANISMS OF MEMORY FORMATION: CONCEPTS OF LONG-TERM POTENTIATION AND BEYOND. By Christian Hölscher. 2001. Cambridge: Cambridge University Press. Price £65. Səh. 528. ISBN 0-52177-067-X.

Zafar Bashir, NEURONAL MECHANISMS OF MEMORY FORMATION: CONCEPTS OF LONG-TERM POTENTIATION AND BEYOND. By Christian Hölscher. 2001. Cambridge: Cambridge University Press. Price £65. Səh. 528. ISBN 0-52177-067-X., Beyin, Volume 124, Issue 11, November 2001, Pages 2335–2338, https://doi.org/10.1093/brain/124.11.2335

The driving force behind this book is the enduring question of whether synaptic plasticity is a suitable model for understanding the basis of learning and memory. In this book synaptic plasticity is taken almost exclusively to mean long-term potentiation (LTP) and there is virtually no discussion of, for example, long-term depression or the cerebellum.

The book begins with an introduction by Holscher in which some of the main arguments contained within the rest of the book are rehearsed. This begins with an assessment of the validity of in vitro slice techniques and then questions whether in vitro studies are relevant to learning whether models of LTP are relevant to learning and whether knockout techniques and the employment of these are useful for understanding firstly LTP and then learning? This is followed by a critique of the different approaches that have attempted to correlate LTP with the cellular processes that may be involved with learning. Most people in this field will recognize the problems and limitations of the systems that we work with, be these in vivo və ya in vitro. Most realize that it is not a simple matter to relate synaptic plasticity in a dish or in anaesthetized animals to learning in animals or in humans. Nevertheless, the Introduction is a readable account and provides a useful summary of some of the main issues.

The rest of the book is divided into five sections. The first of these deals with `Long-term potentiation in vitroin vivo'. Abraham discusses the different types of LTP that are found in different brain regions, the types of stimuli usually employed to induce LTP and the underlying mechanisms of induction in different regions. There is an interesting section on neurogenesis (unique to dentate gyrus) and how this may influence plasticity and function of this region. The, not unreasonable, conclusion is reached that different forms of plasticity may subserve different functions in different brain regions.

Perhaps some of the best evidence to date linking synaptic plasticity and learning is from work in the amygdala. This is discussed in two related chapters by Rogan and colleagues and by Maren. First, fear conditioning is described before a summary is given of the classical work illustrating that increases in evoked potentials occur following pairing of an unconditioned acoustic stimulus with an unconditioned aversive stimulus. This is followed by a description of work in vitro investigating the role of protein kinase A in synaptic plasticity in the amygdala. The chapter by Maren describes how an NMDA (N-methyl- d -aspartate) receptor-dependent phenomenon may play a role in contextual fear conditioning. Whilst the role of hippocampal plasticity özbaşına has not been proven, Maren describes various attempts that provide a correlation between this and learning. The final chapter in this section by Jeffery discusses experience-dependent plasticity of hippocampal place cells. It is strongly argued that this is a valid, and perhaps one of the best, model(s) for identifying a role for plasticity in hippocampus.

Section two deals with `synaptic plasticity induced by natural stimulation frequencies'. The first of these chapters by Pike and colleagues argues that the use of such patterns of stimulation in the in vitro hippocampus will provide a greater understanding of both plasticity and learning. The authors propose that bursts of activity that resemble hippocampal spiking can facilitate the induction of LTP. They propose a model in which inputs into the hippocampus are encoded by complex spikes and the recall of information occurs through simple spike-like activity. Maroun and co-workers discuss plasticity of local circuits in hippocampus and amygdala, and how changes in the activity of a circuit may be more important than the simple phenomenon of LTP özbaşına. The plasticity of local circuits relies on decrements in GABA inhibition. They suggest a correlation exists between age-related spatial memory abilities and local circuit plasticity, but not with LTP. Holscher argues that theta frequency induction of LTP is a better model for memory formation than LTP induced by tetanic stimulation. Theta oscillations set up temporal constraints on the induction of LTP and allow the induction of LTP with much `weaker' stimulation. Finally, Munk addresses gamma oscillations and suggests that networks firing together at high frequencies may be able to process complicated information in a parallel manner. Furthermore, it is shown that gamma oscillations can facilitate the induction of synaptic plasticity.

Section three deals with `models from data of synaptic plasticity'. Lisman and colleagues discuss whether NMDA receptor-dependent LTP and oscillations in the hippocampus provide a mechanism for functions of this region. They argue that the patterns of gamma and theta oscillations can explain some of the properties and capacity of short-term memory. Rolls argues that LTP-like phenomena are most likely to play a role in learning and memory and discusses several lines of evidence which support the notion that Pavlovian conditioning relies on Hebbian plasticity within networks of neurones. In the very next chapter, however, McEachern and Shaw argue very strongly that LTP is not a good model for learning. They base their discussion on various arguments. For example, that LTP is not permanent, LTP is not input specific under all conditions and that LTP associativity is just as likely to play a role in pathology as in learning. Finally they argue that the LTP literature is so full of contradictions between different laboratories that this in itself is a weakness. McEachern and Shaw suggest that LTP may provide a better understanding of pathology than of learning. In the final chapter in this section Matzel and Shors argue against the associative LTP = associative learning hypothesis. They suggest that an increase in synaptic transmission, even within a network, simply cannot provide for the complexities of learning. In addition, they also agree with the McEachern and Shaw view that many of the properties of LTP are simply not sufficient to provide for associative learning.

In section four, `Setting the stage for memory formation', Cain discusses the limitations of one of the most popular learning tasks (the Morris water maze) in which correlations are often made between the pharmacological block of LTP and pharmacological block of learning. However, Cain argues that interpreting results from the water maze is fraught with difficulty and cites the effects that non-spatial pretraining has on the NMDA receptor-dependence of the task. Rose and Diamond make the argument that simply finding a correlation between lack of LTP and lack of some form of learning is no good reason to suppose that the latter requires the former. They cite contradictory examples from studies in aged animals to suggest that the correlation between LTP and learning is not always very strong. McNaughton in the next chapter also argues that LTP may not be a good model upon which to base a mechanism of learning and memory. First, he suggests that the hippocampus, where most of the plasticity work is conducted, is not the repository of memory and is therefore not the place to study. The hippocampus, he argues, plays a role in fear and anxiety but not memory özbaşına. In the last chapter in this section Diamond and co-workers also suggest that the hippocampus does not play a role in learning and memory but is important in regulating stress. They argue that the amygdala and hippocampus can thus form a system in which the amygdala functions to produce emotional memory that is in some way operated on by the hippocampus. LTP may affect this system but is not directly involved in producing the conditions for this system.

Section five, `transgenic mice as tools', consists of three chapters on in vivo recording of place cells from transgenics, synaptic plasticity in genetically modified animals and what gene activation can tell us about synaptic plasticity. Cho and Eichenbaum discuss work on place cells and how the development of place fields is affected by various gene deletions. They suggest that plasticity mechanisms are involved in the organization and development of hippocampal place fields. Chapman provides a review of some of the genetic manipulations that have been used in the study of synaptic plasticity and learning and memory. He also provides a critique of common problems and difficulties of interpretation of the results from such studies. Inevitably, until more targeted (spatial and temporal) techniques of manipulation are used, the problems associated with traditional gene knockouts will continue to haunt the field. Davis and Laroche also point out the various pitfalls of global gene deletion but are optimistic that the new techniques will overcome previous problems.

Overall, this book provides a useful and critical analysis of some of the underlying assumptions that LTP provides a good model for understanding mechanisms of learning and memory.


Long-term-potentiation and memory. Where do we stand? - Biologiya

Long-term potentiation, or LTP, is a process of synaptic strengthening that occurs over time between pre and post synaptic neuronal connections.

In one mechanism, when presynaptic neurons repeatedly fire and stimulate the postsynaptic cell, this action induces changes in the type and number of ion channels in the post synaptic membrane such as one class of glutamate receptors called N-methyl-D-aspartate, or NMDA.

NMDA receptors are usually inactivated by magnesium ions, however, with strong depolarization from repeated stimulation, the magnesium ions are displaced allowing calcium ions to enter.

This calcium influx initiates a signaling cascade that culminates in a second class of glutamate receptors. Alpha amino three hydroxy five methyl four isoxazolepropionic acid, AMPA for short, inserting into the membrane. In this case, more positive ions flow into the neuron making a stronger postsynaptic response to the same presynaptic stimulation.

LTP is essential for learning, and is one way to explain the adage practice makes perfect since the newly strengthened response can last from minutes to weeks or longer if the presynaptic stimulation persists.

18.10: Long-term Potentiation

Long-term potentiation, or LTP, is one of the ways by which synaptic plasticity&mdashchanges in the strength of chemical synapses&mdashcan occur in the brain. LTP is the process of synaptic strengthening that occurs over time between pre- and postsynaptic neuronal connections. The synaptic strengthening of LTP works in opposition to the synaptic weakening of long-term depression (LTD) and together are the main mechanisms that underlie learning and memory.

Hebbian LTP

LTP can occur when presynaptic neurons repeatedly fire and stimulate the postsynaptic neuron. This is called Hebbian LTP since it follows from Donald Hebb&rsquos 1949 postulate that &ldquoneurons that fire together wire together.&rdquo The repeated stimulation from presynaptic neurons induces changes in the type and number of ion channels in the postsynaptic membrane.

Two types of postsynaptic receptors of the excitatory neurotransmitter glutamate are involved in LTP: 1) N-methyl-D-aspartate or NMDA receptors and 2) &alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid or AMPA receptors. Although NMDA receptors open upon glutamate binding, their pore is usually blocked by magnesium ions that prevent other positively charged ions from entering the neuron. However, glutamate released from presynaptic neurons can bind to postsynaptic AMPA receptors, causing an influx of sodium ions that results in membrane depolarization. When the postsynaptic membrane is depolarized by multiple frequent presynaptic inputs, the magnesium ion blocking the NMDA receptor pore is displaced, allowing sodium and calcium ions to flow into the neuron.

The increased calcium ion influx then initiates a signaling cascade that culminates in more AMPA receptors being inserted into the plasma membrane. Alternatively, the signaling cascade may phosphorylate glutamate receptors&mdashenabling them to stay open for a longer duration and enhancing the conductance of positively charged ions into the cell. As a result, the same presynaptic stimulation will now evoke a stronger postsynaptic response given that more glutamate receptors will be activated and more positively charged ions will enter the postsynaptic neuron. The amplification that occurs is known as synaptic strengthening or potentiation.

The adage &ldquopractice makes perfect&rdquo can be partly explained by LTP. When a novel task is being learned, new neural circuits are reinforced using LTP. After each iteration of practice, the synaptic strength in the neural circuits become stronger, and soon the task can be performed correctly and efficiently. The newly strengthened connections can last from minutes to weeks or longer if the presynaptic stimulation persists, meaning that each subsequent time the task is performed the LTP is maintained.

LTP and Disease

When LTP functions normally, we can learn and form memories with ease. However, abnormalities in LTP have been implicated in many neurological and cognitive disorders such as Alzheimer&rsquos disease, autism, addiction, schizophrenia, and multiple sclerosis. A better understanding of the mechanisms behind LTP could eventually lead to therapies.

Nicoll, Roger A. &ldquoA Brief History of Long-Term Potentiation.&rdquo Neyron 93, yox. 2 (January 18, 2017): 281&ndash90. [Mənbə]

Bliss, T. V. P., G. L. Collingridge, and R. G. M. Morris. &ldquoSynaptic Plasticity in Health and Disease: Introduction and Overview.&rdquo Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 369, no. 1633 (January 5, 2014). [Mənbə]



Şərhlər:

  1. Balduin

    Mən buna inana bilmirəm

  2. Meade

    Məncə yanılırsınız. Mən bunu müzakirə etməyi təklif edirəm. Mənə PM-ə yazın, danışarıq.

  3. Kigrel

    gözəl, çox faydalı məlumatlar

  4. Justice

    çox qiymətli parça

  5. Coulter

    This information is accurate



Mesaj yazmaq