Дългосрочното усилване е основата за невронална пластичност и по този начин ремоделирането на невронни структури или вериги нервната система. Без процеса, нито формирането на памет нито обучение опитът би бил възможен. Нарушенията в потенцирането на дълголетието присъстват, например, при заболявания като Алцхаймер заболяване.
Какво е дългосрочно потенциране?
Дългосрочното усилване е основата за невронална пластичност и по този начин ремоделирането на невронни структури или вериги нервната система. Невроните работят с биоелектрически и биохимични потенциали за действие. Потенциалите за действие са езикът на централното нервната система и се използват за предаване на възбуждане. Това предаване е известно още като синаптично предаване. Невроните реагират на увеличеното генериране на потенциали за действие с това, което е известно като дългосрочно потенциране. Пластичността на невроните е една от най-важните последици от дългосрочното потенциране. Терминът невронална пластичност се използва за описване на ремоделиране в невронната структура, което го адаптира към настоящата му употреба. Както отделни неврони, така и мозък областите могат да се подложат на невронално ремоделиране. Посредством процесите на ремоделиране, функциите на централната и периферната нервна система се поддържат, разширяват и адаптират към настоящата ситуация на употреба. Като основа на ремоделирането на невроните, дългосрочното усилване помага изключително много за осигуряване на възможно най-ефективно и гладко функциониране на нервната система. Дългосрочното потенциране също е свързано с памет формиране. Освен това невроналното ремоделиране също е неизбежен процес за обучение процеси.
Функция и задача
От мозъкот гледна точка, наученото умение е свързано с морфологичен корелат, съответстващ на мрежа от синаптични връзки. Такива мрежи позволяват формирането на идеи в кората на асоциацията. Когато се произнася определена дума, например, специална мрежа вече трябва да се активира, което от своя страна води до специален модел на потенциали за действие. Винаги, когато човек научи нови умения или подобри старите, в него се създава нова схема мозък. Неизползваната схема се аналогично отменя отново. Това преустройство съответства на синаптичната пластичност. На невронално ниво, обучение по този начин е зависим от дейността ремоделиране на модели на невронални вериги и на функционални процеси на мозъка. В допълнение към пресинаптичното усилване, посттетаничното потенциране и синаптичното депресия, дългосрочното потенциране също е от значение за учебните процеси. Това усилване съответства на дълготрайно усилване на синаптичните предавания. Този процес се състои от няколко подпроцеса. Активирането на AMPA рецепторите е първата стъпка от дългосрочното потенциране. Безброй рецептори за глутамат са разположени в постсинаптичните мембрани. Подмножество от тях глутамат рецепторите са тези от типа AMPA. Веднага след като потенциал за действие се генерира, глутамат е освободен. Ендогенното вещество е един от най-важните невротрансмитери и след освобождаване се свързва с AMPA рецепторите, които се свързват с отварянето. След като рецепторите се отворят, натрий постъпват йони. По този начин се създава възбуждащ постсинаптичен потенциал. Този потенциал се генерира в постсинаптичната мембрана по време на всяка деполяризация. Възбуждащите постсинаптични потенциали се сумират и обработват от съответния приемащ неврон. Когато прагът е надвишен, приемащите неврони отново образуват потенциал за действие и го предават през техните аксони. При дългосрочно потенциране генерирането на възбуден постсинаптичен потенциал е последвано от активиране на NMDA рецептори. След като се появят допълнителни потенциали за действие, има повишена деполяризация на постсинаптичната мембрана. Магнезий йони напускат NMDA рецептора и рецепторът може да се отвори. Отварянето на NMDA рецепторите води до приток на калций йони и води до фосфорилиране на AMPA рецепторите. Фосфорилирането от своя страна увеличава проводимостта на рецепторите и също така увеличава биосинтезата на протеини в клетката. Освен това, по време на описаните процеси се отделят ретроградни пратеници. Тези пратеници отговарят например на производни на арахидонова киселина или газове като азотен оксид.Тези втори посланици причиняват повишено освобождаване на невротрансмитери в пресинаптичната мембрана.
Болести и разстройства
Неврологичните заболявания, засягащи дългосрочното потенциране, са актуален обект на медицински изследвания. Например, едно такова заболяване е Алцхаймер заболяване. болест на Крон засяга и процесите, описани по-рано. Фактът, че тези заболявания нарушават дългосрочното потенциране, се дължи главно на дегенерацията на невроните. Веднага след като неврона синапси разпад, дългосрочното потенциране вече не е възможно. По този начин засегнатите хора изпитват тъмните области в своите памет, например. При дегенеративни заболявания на централната нервна система мозъкът се разгражда малко по малко. мерки за запазване на невроналните структури сега се превърнаха в основен фокус на изследванията по отношение на заболявания като Алцхаймер. Досега не са постигнати големи успехи в опазването на синапси. Досега са регистрирани само пробиви при животни със сравними заболявания. Учените все още не са успели да предадат тези успехи на хората. Тъй като дългосрочната диференциация вече не функционира при засегнатите индивиди, синаптичното ремоделиране вече не може да се осъществи. Процесите на обучение са невъзможни и общата функционалност на мозъка намалява прогресивно. Нови неврони или връзки между неврони вече не могат да се образуват. Стар синапси вече не се използват и се влошават в процеса на ремоделиране. За да противодейства на тези процеси, сега медицината насърчава поддържането на синапсите чрез специални упражнения. Колкото по-често се използват синапси, толкова по-скоро мозъкът ги разпознава като необходими. Болести като Алцхаймер или болест на Крон следователно може да се забави в тяхната прогресия чрез упражнения. Досега обаче е било невъзможно да се спрат тези заболявания чрез упражнения. Поради това повечето от засегнатите се нуждаят от 24-часова грижа от определен стадий на заболяванията.
