Synaptisk plasticitet

Den synaptiske plasticitet inden for neurovidenskab er synapsernes evne til at modulere som reaktion på en bestemt begivenhed - en stigning eller en engangsbetydning og signifikant fald i deres forretning - transmissionseffektiviteten af det elektriske signal fra en neuron til den anden og til holde på "mere eller mindre lang sigt" et "spor" af denne modulering. Skematisk vedligeholdes og moduleres effektiviteten af synaptisk transmission eller endda selve synapsen ved brug af den. Synaptisk plasticitet menes at være en af de neuronale mekanismer, der understøtter hukommelse og læring i organismer udstyret med et nervesystem .

Synaptisk plasticitet svarer til forskellige typer af molekylære og cellulære mekanismer forbundet med ændringer i neuronal fysiologi ( langvarig potentiering og depression ) og / eller i organismenes opførsel ( tilvænning , sensibilisering osv.). Forbindelsen mellem to neuroner er faktisk ikke fast, som man troede i begyndelsen af forskning inden for dette felt, men afhænger af neuronernes tidligere aktiviteter, af "brugen", der kunne gøres af denne forbindelse. Synaptisk plasticitet anses for at være en type plasticitet af neurale netværk og hjernen generelt, neuronal (eller cerebral) plasticitet . Imidlertid kan denne form for plasticitet på synapseskalaen forklare de forskellige former for læring og memorisering, der observeres i alle organismer med et nervesystem , inklusive de ældste arter.

Historisk

I 1948, Jerzy Konorski (in) er den første, der har brugt udtrykket "synaptisk plasticitet" til at fremkalde ideen om Santiago Ramón y Cajal om, at hukommelsen blev gemt som anatomiske ændringer i styrken af synaptiske forbindelser. En lignende forestilling er udviklet af Donald Hebb på samme tid på den anden side af jerntæppet .

Synaptisk transmission og plasticitet

En synapse er en specialisering af plasmamembranen af neuron tillader neuroner til at overføre en elektrisk nerveimpuls i kemisk form (figur 1) . På det presynaptiske niveau forårsager ankomsten af en nerveimpuls, kodet i form af handlingspotentialer og transporteret langs axonen , frigivelse af neurotransmittere i den synaptiske kløft. Neurotransmittere binder til specifikke receptorer placeret på membranen i det postsynaptiske neuron. Disse receptorer, som kan være metabotropiske eller ionotrope , først er aktiveret, generere, gennem åbningen af ionkanaler , membran postsynaptiske potentialer , som, hvis de når en tærskel på niveau med fremkomsten kegle (eller trigger zone), vil generere aktionspotentialer ved den postsynaptiske neuron. Det er disse forskellige mekanismer til synaptisk transmission, der kan modificeres af fænomener med synaptisk plasticitet.

Nervesignalet genereret af den postsynaptiske neuron afhænger af amplituden af dets depolarisering. Dette afhænger af, at mange parametre griber ind i synapsens tre niveauer og præsenteres her på en ikke-udtømmende måde:

presynaptisk neuron: frekvens af afferente handlingspotentialer (i Hz ), sæt ("pool") af tilgængelige synaptiske vesikler, mængde neurotransmittere pr. vesikel, virkning af modulerende interneuroner;
synaptisk kløft: natur og koncentration af neurotransmittere (i mol / l ), involvering af astrocytter i genoptagelsen af neurotransmittere;
Postsynaptisk neuron: identitet, antal og effektivitet af postsynaptiske receptorer.

Synaptisk plasticitet skyldes en kvantitativ ændring i forskellige input- og outputkodningsparametre, så der er to mulige komponenter, en presynaptisk komponent og en postsynaptisk komponent.

Skabeloner

Ved årets begyndelse 1950, er lidt kendt om den biologiske understøttelse af hukommelse og læring. Da den menneskelige hjerne er meget kompleks (mere end 100 milliarder neuroner hver med mere end 7.000 synapser i gennemsnit), kan det være svært, hvis ikke umuligt at bestemme, hvilke neuroner der er involveret i hukommelsen, og hvilke synapser der moduleres ved læring. I de tidlige 1960, forskere og blandt dem Eric Kandel ( Nobelprisen for medicin / fysiologi i 2000), besluttede at tage en reduktionistisk tilgang ved hjælp af modelorganismer med enklere nervesystemer og adfærd, såsom havharen (figur 2) , eddike flue eller endda musen .

Aplysia (figur 2) har et nervesystem, der består af ca. 20.000 neuroner med mere eller mindre altid den samme lokalisering. Dens neuroner er for nogle meget store (op til 1 mm ) synlige for det blotte øje, de letter elektrofysiologiske målinger , deres dissektion til biokemiske studier og injektion af forskellige forbindelser ( antistoffer , genetiske konstruktioner osv.).

Neurovidenskabelig forskning har afdækket forskellige ændringer i adfærd eller neuronal fysiologi forbundet med forskellige former for synaptisk plasticitet:

tilvænning,
opmærksomhed,
konditioneringen,
langsigtet forstærkning,
langvarig depression.

Hvert af disse fænomener inkluderer varianter klassificeret i undertyper. På nuværende tidspunkt er det indlysende, at vi ikke kan hævde at være udtømmende i opregningen af de forskellige typer og undertyper af plasticitet, da vi endnu ikke har forstået fuldt ud, hvilken omfattende logik der styrer deres udseende. Det kan være, at varianterne af plasticitet er næsten ubegrænsede, og at hyppigheden af deres respektive udseende er direkte relateret til den type neuroner, de ændrer, såvel som i henhold til deres cellulære miljø.

Faser

Der er generelt to faser til synaptisk plasticitet:

En såkaldt "kortvarig" fase, der svarer til ændringer i effektiviteten af synaptisk transmission på grund af fremstillings-, frigivelses- og genanvendelsesprocesser af neurotransmittere , posttranslationsmodifikationer af eksisterende proteiner, som alle påvirker frekvensen af neurotransmittere. potentialer udsendt af postsynaptiske neuroner . Potentiering efter tetanus er et eksempel.
En såkaldt "langvarig" fase, der involverer ændringer i aktivitet i antallet af neurotransmitterreceptorer, transkription, translation og strukturelle ændringer i antallet af synapser mellem neuroner. Denne fase inkluderer de senere stadier af langvarig forstærkning og langvarig depression .

Tilvænning

Tilvænning fra et adfærdsmæssigt synspunkt blev først undersøgt af Ivan Pavlov og Charles Sherrington . Det blev derefter af Alden Spencer og Richard F. Thompson (in) fra det cellulære synspunkt. Det er en af de enkleste former for læring, det består i at ignorere en ubetydelig og harmløs stimulus som følelsen af tøjet i kontakt med huden.

I Aplysia

I denne bløddyr er der en medfødt defensiv refleksadfærd , gællens tilbagetrækningsrefleks. Når en let taktil stimulus påføres dette dyrs sifon , trækker det det tilbage og dets gæller i en beskyttende refleks. Hvis den taktile stimulering gentages over tid, aftager adfærdsmæssig reaktion i et fænomen svarende til tilvænning hos mennesker.

Fra et cellulært synspunkt er denne mekanisme baseret på et simpelt neuralt kredsløb sammensat af et begrænset antal neuroner (figur 3) , skematisk, en sensorisk neuron og en motorneuron forbundet med hinanden ved en synaps. Den sensoriske neuron, aktiveret af den taktile stimulus, aktiverer igen motorneuronen, der er ansvarlig for fjernelsen af sifonen og gællerne, ligesom patellarrefleksen hos mennesker.

Fra et molekylært synspunkt frigiver den sensoriske neuron glutamat , en excitatorisk neurotransmitter, på niveauet af den synaptiske kløft, der adskiller det fra motorneuronen (figur 4, kontrol) . Gentagen stimulering af den sensoriske neuron fører til et progressivt fald i frigivelsen af glutamat, man taler om "synaptisk depression" (fig. 4, tilvænning) . Dette fald svarer til en reduktion i antallet af vesikler, der kan frigive denne neurotransmitter.

Der er to faser i tilvænningsfænomenet, der afhænger af antallet af stimulationer:

Ti taktile stimuli producerer en kortvarig hukommelse, der varer et par minutter.
Fire sessioner med 10 stimuli producerer en langtidshukommelse, der kan vare op til tre uger. Sessionerne skal dog fordeles i tid fra et par timer til en dag. Hvis de gives efter hinanden uden hvile - vi taler om "masse" -indlæring - producerer de samme læringssessioner ikke langtidshukommelse. Dette er et af de generelle principper for læringspsykologi ; afstandstræning er mere effektiv end masseret til at producere langtidshukommelse. Derudover ledsages dannelsen af langvarig hukommelse af strukturelle ændringer på niveauet for den presynaptiske afslutning, antallet af synapser reduceres ved beskæring . Op til 30% færre forbindelser observeres med motorneuroner.

Vi finder dette fænomen med tilvænning med andre sensoriske modaliteter, såsom olfaction, og hos arter, der har udviklet sig for nylig, såsom flue eller mus, inklusive hos mennesker.

Opmærksomhed

Under denne proces generaliseres reaktionen på en nociceptiv stimulus til andre neutrale stimuli, sættet med defensive reflekser øges. Dette er et fænomen svarende til sensibilisering hos mennesker. Når der høres en meget høj og uventet støj i en kort periode, kan selv en neutral stimulus som en hånd, der hviler på skulderen, forårsage en start. Klassisk inducerer en pludselig og uventet (smertefuld) sensorisk indkaldelse derefter skarpere reaktioner på forskellige neutrale sensoriske stimuli (tilstand af hypervigilance, alarm).

I Aplysia

Kort sigt

I tilfælde af Aplysia, hvis et elektrisk stød påføres dyrets hale, og derefter en taktil stimulus påføres sifonen, øges tilbagetrækningsresponsen kraftigt.

Fra et cellulært synspunkt involverer sensibilisering de neuroner, der er involveret i tilvænning, samt to yderligere populationer af neuroner (figur 3) . Disse er sensoriske neuroner placeret i halen af dyret og interneuroner, der forbinder disse neuroner med de presynaptiske ender af sifonens sensoriske neuroner. Hale sensorisk neuron, aktiveret af den elektriske stimulus, aktiverer facilitatoren serotonerg (5-HT) internuron placeret nedstrøms. Frigivelsen af serotonin ved den presynaptiske terminal forstærker frigivelsen af neurotransmittere fra sifonens sensoriske neuron, når den aktiveres af en neutral stimulus.

Fra et molekylært synspunkt serotonin binder til to typer af receptorer, der er koblet til G-proteiner (G o og G s ), beliggende på den præsynaptiske terminalen af sensoriske neuroner i vandlåsen. Receptoraktivering G s inducerer produktion af cAMP ved adenylatcyclase . CAMP, ved binding til proteinkinase A (PKA), fortrænger regulerende underenheder og frigiver katalytiske enheder, der phosphorylerer forskellige mål. PKA fungerer gennem tre signalveje:

PKA phosphorylerer kaliumkanaler ( ), hvilket mindsker deres sandsynlighed for åbning, hvilket inducerer en forøgelse af varigheden af handlingspotentialet og dermed øger antallet af åbne N-type kanaler og synaptisk transmission. ${\ displaystyle {\ ce {K ^ +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$
PKA fremmer mobilisering af synaptiske vesikler såvel som deres eksocytose .
Serotoninreceptorerne koblet til protein G o inducerer aktivering af phospholipase C , der frembringer diacylglycerol aktiverende i drej proteinkinase C . Proteinkinase A og C arbejder sammen for at aktivere L-type kanaler ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ .

Den øgede indgang til den presynaptiske terminering inducerer en stigning i mængden af glutamat frigivet under stimulering af sifonneuroner og derfor øget stimulering af motoriske neuroner og større sammentrækning af grenmuskler. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Langsigtet

En enkelt elektrisk stimulering af halen af Aplysia inducerer en form for kortvarig sensibilisering, der varer et par minutter. Fem eller flere gentagelser genererer en langsigtet form, der kan vare i dage eller endda uger. Afstanden mellem stødene, som for tilvænning, sikrer den adfærd, der skal registreres på lang sigt. For at tale om processen med at konvertere korttidshukommelse til langtidshukommelse taler vi om "konsolidering" af hukommelse. Langtidshukommelse er, i modsætning til korttidshukommelse, afhængig af genekspression , proteinsyntese og væksten af nye - eller beskæring - synaptiske forbindelser.

Proteinkinase A (PKA) aktiverer et nyt protein efter dets forlængede aktivering med serotonin ved fosforylering, MAPK ( mitogenaktiveret proteinkinase ). Sammen translokeres disse to kinaser i kernen, hvor de ved phosphorylering aktiverer transkriptionsfaktoren CREB- 1 ( cAMP-responselement-bindende protein 1 ). Indirekte deltager disse proteiner også i undertrykkelsen af den inhiberende virkning af CREB-2, en transkriptionel repressor .

Når CREB-1, når den er aktiveret, binder til specifikke regulatoriske sekvenser kaldet CRE ( cAMP-responselement ) og er placeret på nukleart DNA (5'-TGACGTCA-3 '). Det aktiverer transkriptionen af tidlige / øjeblikkelige responsgener (in) . CREB-1 stimulerer ekspressionen af UCH (carboxy-terminal ubiquitinhydrolase) (en) , transkriptionsfaktoren C / EBP ( CCAAT-forstærker-bindende protein ) (en) og den tunge kæde af kinesin .

Ubiquitinhydroxylase inducerer nedbrydning af de regulatoriske underenheder af PKA af proteasomet, som permanent aktiverer PKA og således bidrager til at opretholde på lang sigt aktivering af PKA-mål, inklusive CREB-1. C / EBP vil gennem aktivering af andre gener (især EF1α (en) ( forlængelsesfaktor 1 alfa )) fremme dannelsen af nye synaptiske ender og dermed øge antallet af synapser, der forbinder sensoriske og motoriske neuroner (+ 100%) . De strukturelle modifikationer af de synaptiske ender styrker på lang sigt effektiviteten af den synaptiske transmission mellem sensorisk og motorisk neuron og på denne måde sammentrækningen af de greniale muskler.

Fra disse undersøgelser i Aplysia blev det konkluderet, at adfærdsændring kunne afhænge af en ændring i effektiviteten af synaptisk transmission af et lille antal synapser. Derudover afhænger kortvarig hukommelse af posttranslationsændringer (phosphorylering) af allerede eksisterende proteiner (PKA), mens langvarig hukommelse er afhængig af ændringer i genekspression, protein (ubiquitinhydroxylase, C / EBP) og strukturelle ændringer (nye synapser ). Undersøgelser med andre hvirvelløse dyr, såsom Drosophila eller hos pattedyr, vil efterfølgende tillade, at disse mekanismer generaliseres.

Tilvænning og sensibilisering er to former for hukommelse, der findes hos mennesker, og som siges at være "implicit" (eller ikke-deklarativ) og "ikke-associativ".

Langsigtet facilitering

Langsigtet memorisering kræver genekspression , og denne proces finder sted i kernen i neuronen. Et af de spørgsmål, der opstod, var derfor at afgøre, om mRNA'erne kun transporteres til synapserne, der er involveret i læring, eller om de distribueres homogent og oversættes lokalt.

For at besvare dette spørgsmål blev der udviklet en ex vivo- model , facilitering, fra Aplysia-neuroner. I denne model dyrkes en forgrenet sensorisk neuronsynaps med to forskellige motorneuroner. Det er derefter muligt at anvende serotonin på en af de to synapser (med en mikroelektrode ) og at registrere den elektriske aktivitet induceret af den sensoriske neuron i den ene eller den anden af de motoriske neuroner. Forfatterne var således i stand til at observere, at anvendelsen af et serotoninudbrud inducerede en stigning i amplituden af exciterende postsynaptiske potentialer (PPSE) i ca. ti minutter. Hvis de påførte fem pust af serotonin adskilt i tid, fortsatte stigningen i amplituden af PPSE i mere end 24 timer. Disse ændringer vedrørte kun motorneuronen forbundet med synapsen, som var blevet behandlet, hvilket indikerer, at plasticiteten var "synaps-specifik". Derudover var langsigtet facilitering afhængig af transkription, CREB-1 og inducerede strukturelle ændringer. Forfatterne havde derfor en model svarende til sensibilisering ex vivo med en minimal neuronal enhed.

Hvordan kunne mRNA'erne induceret af CREB-1 "genkende" synapsen aktiveret af serotonin og kun deltage i styrkelsen af dette? Forfatterne af denne undersøgelse vil foretage to vigtige observationer. For det første undertrykker lokal anvendelse på den aktiverede synaps af en inhibitor for proteinsyntese ( emetin ) langsigtet facilitering. Derefter inducerer også anvendelsen af et enkelt pust af serotonin på grenen modsat den, hvor langvarig facilitering blev induceret, langsigtet facilitering. Disse resultater indikerer, at mRNA'erne fordeles i den sensoriske neuron, og at de oversættes lokalt på niveauet af synapsen, hvor faciliteringen blev induceret. Der er derfor et fænomen med synaptisk "mærkning" under induktion af facilitering - også observeret under den langsigtede potentieringsproces i pattedyr (se nedenfor) - som gør det muligt at oversætte mRNA'er lokalt. På den anden side kan en synaps "opsamle" transkriptionsproduktet og generere langsigtet lempelse, hvis det også er markeret med en enkelt stimulering til serotonin.

Fra disse eksperimenter ser det ud til, at den grundlæggende funktionelle enhed for langsigtet synaptisk plasticitet og potentielt af memorisering er synapsen. Dette blev yderligere bekræftet for nylig i Drosophila. Derudover spiller lokal oversættelse en vigtig rolle i dannelsen af langtidshukommelse.

Synaptisk mærkning

I 2003, Eric Kandel's team var interesseret i karakteren af synaptisk mærkning og især rollen som et RNA- bindende protein , CPEB (en) ( cytoplasmatisk polyadenyleringselement bindende protein ). CPEB blev oprindeligt beskrevet som i stand til at aktivere translationen af "sovende" mRNA'er takket være dens binding til cytoplasmiske polyadenyleringselementer ( CPE (en) ) til stede i 3'UTR- regionen af visse mRNA'er. Dette protein, der er til stede i dendritterne og aktiveret ved synaptisk stimulering, rekrutterer derefter faktorer, der deltager i reguleringen af translation, såsom eIF4E (en) eller i forlængelsen af poly (A) halen .

Kausik Si og hans kolleger demonstrerede først, at der var en form for CPEB bevaret af evolution og til stede i Aplysia. Til stede på et lavt niveau i neuroner øges dets ekspression - lokalt i den aktiverede synaps - ved induktion af kortvarig facilitering. Derudover er denne stigning nødvendig for langvarig faciliteringstræning. CPEB kunne derfor spille rollen som "mærke" på niveauet af synapser aktiveret under facilitering. CPEB vil derefter binde til 3'UTR-regionen af mRNA'en for specifikke mål såsom actin , hvilket inducerer deres polyadenylering og lokal translation, og således deltage i de strukturelle ændringer, der er nødvendige for den langsigtede facilitering af synaptisk transmission, såsom etablering af nye synapser.

Prion-lignende protein og hukommelse

Under deres undersøgelse opdagede Kandel og hans medarbejdere, at proteinet CPEB udviste en primær struktur beriget med aminosyrerne glutamin og asparagin ved N-terminalen . Sidstnævnte tildelte en særlig sekundær struktur til proteinet, en struktur tæt på priondomænet af proteinet med samme navn. Dette prion-domæne ville tillade CPEB-proteiner at overgå mellem to konformationelle tilstande med forskellige funktioner. Overgangen ville finde sted, når CPEB-proteiner samles, og en af dem, der allerede har foretaget overgangen, inducerer en konformationel ændring af prionformen i sine partnere. Fra disse eksperimenter var forfatterne i stand til at udvikle en hypotese, ifølge hvilken en indledende konformationsændring af CPEB mod prionformen ville udgøre det "lokale mærke" induceret under kortvarig facilitering. Denne ændring i CPEB-konformation ville efterfølgende inducere langsigtet facilitering ved dens evne til at inducere mRNA-translation på niveauet af den markerede synaps og ved dens evne til på lang sigt at opretholde et sæt CPEB-proteiner med et konformationsprion.

Denne type mekanisme, der involverer en homolog af henholdsvis CPEB, Orb2 og CPEB-3, vil blive beskrevet nogle få år senere i Drosophila og derefter hos pattedyr under dannelsen af en rumlig hukommelse.

Emballagen

Der er andre typer implicit hukommelse, "associativ", kaldet konditionering (klassisk og operant), og som er baseret på synaptiske plasticitetsmekanismer, der adskiller sig fra tilvænning og sensibilisering.

Klassisk

Allerede siden Aristoteles (384 f.Kr. J.-C. - 322 f.Kr. J.-C.), Filosoffer mener, at læring sker ved association af ideer. Dette koncept vil blive yderligere udviklet i det XVII th århundrede af John Locke og psykologi empirist . Og dette er begyndelsen af det XX th århundrede i1903, at Ivan Pavlov definerede klassisk konditionering og introducerede den i studiet af læring og memorisering. Bedre kendt som den pavlovske refleks, er det nu en del af populærkulturen og kan findes nævnt, for bedre eller værre, i mange værker som Clockwork Orange , under-begavet , etc. Det var tilfældigt, at Ivan Pavlov opdagede dette fænomen hos hunde, mens han studerede fordøjelsesfysiologi . Hans forskningsarbejde gav ham Nobelprisen i fysiologi / medicin i1904.

Klassisk konditionering består for organismen i at forbinde to sensoriske stimuli. Denne sammenhæng måles ved at analysere ændringer i adfærd . Et ubetinget adfærdsmæssigt svar er generelt forbundet med en neutral sensorisk stimulus. Hvis man tager eksemplet med olfaction i fluen , udløser et lugtstof (kemisk forbindelse) under nervesystemets opfattelse af en lugt , som a priori kun har få adfærdsmæssige manifestationer. (Betinget stimulus). Derudover inducerer anvendelsen af et let elektrisk stød på dyrets ben (ubetinget stimulus) en defensiv adfærd i form af en flyvning (ubetinget respons). Hvis vi gentagne gange forbinder lugten med et elektrisk stød og derefter udsætter fluerne for lugten, vil de forsøge at undslippe den. Det er lugtstoffet, der udløser flyvebevægelsen (betinget respons), lugtstoffet har fået en aversiv værdi , der har været aversiv olfaktorisk konditionering.

De andre sensoriske modaliteter kan også konditioneres som hørelse , berøring osv. Det er også muligt at bruge en ubetinget stimulus, der udløser en tilgangsrespons, såsom en fødekilde, vi vil derefter tale om appetitlig konditionering . Afhængigt af den art, der overvejes, og udviklingen af dets nervesystem, vil forskellige regioner være involveret, men det vil være de samme synaptiske plasticitetsmekanismer, der gør det muligt at lære og huske konditionering. Konditionering er en proces, der er stærkt bevaret af evolutionen, og som giver organismen mulighed for især at søge gavnlige kilder til mad og flygte fra potentielle rovdyr. Grundlæggende tillader det kroppen at forbinde en uendelig række sensoriske stimuli med et begrænset register over medfødte adfærd , tiltrækning og flyvning. Konditionering er en af mekanismerne til at lære nye regler i et konstant skiftende miljø .

I Aplysia

I Aplysia er klassisk konditionering en mere kompleks form for læring end bevidsthed. Dyret lærer, at taktil stimulering på en del af sin anatomi, kappefoldet , er forbundet med et mildt elektrisk stød. Dette inducerer en stærk sammentrækning af gællerne, der er større end under sensibilisering, og som kun er forbundet med stimulering af kappen og ikke med andre dele af kroppen, såsom sifonen. I modsætning til sensibilisering skal den betingede stimulus straks gå forud for den ubetingede stimulus under konditionering (~ 0,5 s ). Selv om disse er de samme cellulære aktører som sensibilisering, udløser stimulans tidsmæssige nærhed specifikke molekylære mekanismer. Desuden er der en postsynaptisk komponent ud over den presynaptiske komponent til denne form for synaptisk plasticitet.

Fra et molekylært synspunkt udløser aktivering af sensoriske kappe-neuroner en tilstrømning af calcium ( ) på det presynaptiske niveau. Denne tilstrømning aktiverer calmodulin (CaM), et protein, der associeres med ( ). -CaM- komplekset binder til adenylatcyclase , hvorved produktionen af cAMP aktiveres . Samtidig udløser aktiveringen ved hjælp af elektrisk stød af de serotonerge interneuroner frigivelsen af serotonin ved den presynaptiske terminal. Serotonin binder til dets specifikke protein-koblede receptorer G s aktivere også adenylatcyclase. Samtidig aktivering af adenylatcyclase forstærker produktionen af cAMP, der fungerer som en "tilfældighedsdetektor". Adenylatcyclase spiller den samme rolle i klassisk konditionering i fluen. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Under samtidig aktivering af sensoriske neuroner og serotonerge er nerveimpulser, der aktiverer det postsynaptiske motorneuron, tilstrækkelige til at rekruttere receptorer til glutamattype af NMDA (N-methyl-D-aspartat) (se figur 7 ). Disse "receptorkanaler", når membranen har sit hvilepotentiale , er blokeret af en magnesiumion ( ). Depolarisering er sådan, at den udvises fra NMDA-receptoren, der frigiver kanalen og tillader en stor tilstrømning af den postsynaptiske terminering. Denne tilstrømning aktiverer igen en signalvej, der fører til emissionen af et retrogradssignal, der opsamles af den presynaptiske afslutning, som forstærker synaptisk transmission og deltager således i en stigning i effektiviteten af synaptisk transmission og sammentrækning af gæller. ${\ displaystyle {\ ce {Mg ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Mg ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Disse typer af plasticitetsmekanismer, der involverer cAMP, PKA og CREB, er blevet beskrevet i andre arter såsom fluen og er således blevet generaliseret til klassisk konditionering.

Drift

Grundlæggende om operant konditionering svarer til klassisk konditionering, de adskiller sig kun ved, at det er organismen - og ikke længere en ekstern stimulus - der er forbundet med positive eller negative konsekvenser.

Hos pattedyr

Kortsigtet synaptisk plasticitet

Disse former for plasticitet er blevet undersøgt på den mest detaljerede måde på niveauet for det neuromuskulære kryds , en særlig synaps, der forbinder en neuron med muskelfibre og gør det muligt at inducere muskelsammentrækning (figur 5) . Deres varighed er kun få minutter eller mindre.

Synaptisk facilitering

Denne type forbigående stigning (<1 s ) i synaptisk effektivitet ( parret pulsfacilitering ) opstår, når to eller flere handlingspotentialer (AP) følger hinanden hurtigt ved det neuromuskulære kryds. Hver AP inducerer en større frigivelse af neurotransmitter ( acetylcholin ) end den foregående. Dette har konsekvensen af gradvist at øge motorpladepotentialet (PPM).

Fra et molekylært synspunkt inducerer ankomsten af hver AP en indgang af calcium ( ) på det presynaptiske niveau. Hvis indgangen til den er hurtig (1 til 2 ms), er mekanismerne, der gør det muligt at komme ud, meget langsommere. Den hurtige rækkefølge af AP fører derfor til en progressiv ophobning af den presynaptiske calciumkoncentration; den kan ikke vende tilbage til sit grundlæggende niveau mellem to AP'er. Den exocytose af de synaptiske vesikler er forårsaget af stigningen i den præsynaptiske koncentration , ankomsten af hver AP inducerer en stadig vigtigere frigivelse af neurotransmitter. Dette resulterer i en stadig større PPM på niveau med kørepladen. PPM induceret af den sidste PA i en flok PA'er er større end for den første, der er synaptisk facilitering. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Synaptisk depression

Fænomenet synaptisk depression opstår som et resultat af stærk synapsaktivitet og forekomsten af adskillige handlingspotentialer i hurtig rækkefølge. Det svarer til en udmattelse af de synaptiske vesikler fra neurotransmittere, transmissionskraften falder. Synaptisk effektivitet kan genoprettes, når blæren er genoprettet, især gennem processen med genbrug af synaptiske blærer.

Potentiering efter tetanus

Højfrekvent elektrisk stimulation (kaldet "stivkrampe") fører til en anden form for kortvarig facilitering, der vises inden for få minutter efter stimulering. Denne form for plasticitet er kendetegnet ved stigninger i presynaptisk calciumniveauer på længere sigt. Disse stigninger vil føre til aktivering af proteinkinaser, som vil forstærke synaptiske vesikels evne til at smelte sammen med plasmamembranen under eksocytose.

Langsigtet synaptisk plasticitet

Langsigtet forstærkning

Den LTP ( langsigtede (LTP) på engelsk) blev beskrevet for første gang i hippocampus af kaniner i1973af Timothy Bliss (en) og Terje Lømo (en) . Det svarer til styrkelsen af effektiviteten af synaptisk transmission efter højfrekvent elektrisk stimulering (tetanus). Da LTP var en potentiel cellulær model for læring og memorisering, gav det anledning til et meget vigtigt forskningsarbejde. Det finder sted i hippocampus, en hjernestruktur bevaret hos pattedyr og vigtig for huskningen . Lesioner af hippocampus er forbundet med tilfælde af hukommelsestab og især den berømte patient HM . Hos gnavere spiller hippocampus en vigtig rolle i rumlig læring, det er især der, vi finder " stedceller ". Derudover er hippocampus en af de sjældne områder i hjernen, der udviser neurogenese hos voksne, en proces med cerebral plasticitet, som menes at være involveret i læring og memorering. Fænomenet LTP findes i mange regioner i hjernen såsom mandlen , lillehjernen eller cortex .

Tre nerveveje (axonbundter) kan stimuleres i hippocampus og give anledning til langsigtet forstærkning af deres synaptiske transmission. I retning af nerveimpulsen:

Perforeringsvejen fra den entorhinal cortex synapses med den granulære celler i den tandede gyrus ;
Mosede fibre fra granulære celler, der danner en synaps med pyramideceller i CA3-området (Ammon's Horn 3);
Schaffers sikkerhedsstillelse fra pyramideceller i CA3-området synapser med pyramideceller i CA1-området (figur 6) .

De tre veje er imidlertid ikke ækvivalente, og LTP-mekanismerne er forskellige. LTP induceret ved stimulering af mosede fibre (2) siges at være "ikke-associativ", mens den for de to andre veje (1 og 3) er "associativ".

Ikke-associerende (mosede fibre)

Den AMPA / kainat glutamat er involveret i synaptisk transmission, ved baseline blandt axoner granulerede celler i gyrus dentatus og pyramideformede celler i CA3-regionen. I de fleste tilfælde afhænger udseendet af LTP-fænomenet ved denne synaps ikke af NMDA-receptorer. LTP afhænger af calciumtilstrømning i den presynaptiske terminal. Dette inducerer calmodulinafhængig adenylatcyclaseaktivering og proteinkinase A-aktivering svarende til det, der observeres i Aplysia ved konditionering. Desuden kan denne form for LTP moduleres af noradrenerge afferenter (kommer fra locus cœruleus ). Norepinephrin aktiverer beta-adrenerge receptorer (β 1 typen ), der ligesom serotonin i Aplysia, føre til aktivering af adenylatcyclase. Vi vil så tale om "ikke-hebbisk LTP" med hensyn til den associerende LTP og med henvisning til Hebbs postulat. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Associativ (Schaffers sikkerheds- og perforeringsmetode)

Den AMPA / kainat glutamat er også involveret i synaptisk transmission ved baseline mellem axoner pyramidale celler i CA3 og CA1. Begyndelsen af LTP-fænomenet afhænger af tilstedeværelsen af postsynaptiske NMDA-receptorer (figur 6 og 7) . Derfor adskiller denne type LTP sig fra den, der ses i mosede fibre. Den kanoniske form for LTP, som kun afhænger af en modulering af sensoriske input, kaldes "homosynaptisk" ( fr ) .

Ejendomme

På den ene side kræver det aktivering af flere afferente axoner ved en såkaldt "kooperativ" proces; andre forfattere taler om "associativitet". Presynaptisk stimulering skal være intens nok til at aktivere den postsynaptiske neuron. Når stimuleringen af et axon ikke er tilstrækkelig til at generere en LTP, skal det være forbundet med stimuleringen af et andet axon, der genererer en LTP, de to synapser vil derefter blive forstærket. På den anden side er denne type LTP en "associativ" proces, der skal være samtidig aktivitet mellem de præ- og postsynaptiske afslutninger; andre forfattere bruger begrebet "statsafhængighed". I alle tilfælde skal der være en stærk tidsmæssig nærhed (<100 ms ) mellem aktiviteten af de præ- og postsynaptiske neuroner for at LTP skal vises. I dette tilfælde vil vi tale om "Hebbian LTP" med henvisning til dets neurofysiologiske postulat.

"Når en axon af celle A er nær nok til at excitere en celle B og gentagne gange eller vedvarende deltager i fyringen, finder en eller anden vækstproces eller metabolisk ændring sted i en eller begge celler, således at A's effektivitet, som en af cellerne, der affyrer B , øges. "

- Donald Hebb, Organisationen for adfærd

Lignende mekanismer er involveret i perforatorvejen under dannelsen af en LTP.

Induktion

NMDA-receptorer rekrutteres kun, når glutamatbinding er associeret med tilstrækkelig depolarisering af det postsynaptiske neuron - induceret af glutamatbinding til AMPA-receptorer. NMDA-receptoren fungerer derefter som en "tilfældighedsdetektor". I dette tilfælde udvises den og tillader tilstrømning af de dendritiske rygsøjler i det postsynaptiske neuron. Forøgelsen i calciumkoncentration aktiverer to proteinserin / threoninkinaser , CaMKII (proteinkinase- calmodulinafhængig) og proteinkinase C (en) . Den proteinkinase A og Fyn (en) er også aktiveret. ${\ displaystyle {\ ce {Mg ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Udtryk (interview)

Denne fase af LTP involverer præ- og postsynaptiske mekanismer. På postsynaptisk niveau øger CaMKII på den ene side AMPA-receptors følsomhed over for glutamat ved at phosphorylere dem og på den anden side antallet af AMPA-receptorer på niveauet med den postsynaptiske membran. Visse isoformer (gamma / γ) af CaMKII kan migrere fra cytosolen til kernen og synes at spille en rolle i aktiveringen af transkription af tidlige gener aktiveret af CREB-1. På det presynaptiske niveau øges også mængden af frigivet neurotransmitter. Den postsynaptiske afslutning sender en retrograd besked, sandsynligvis nitrogenoxid ( ), til den presynaptiske afslutning og kommunikerer således starten på LTP-fænomenet. ${\ displaystyle {\ ce {NO}}}$

Forbigående tidlig fase og konsolideret sen fase

Som med hukommelse og andre former for plasticitet har LTP tidsmæssige faser. Et tog med elektrisk stimulering (1 s ved 100 Hz ) producerer en kortvarig LTP, der varer en til tre timer kaldet "tidligt". Fire stimulationstog med en afstand på 10 minutter fra hinanden genererer en langvarig LTP, der kan vare mere end 24 timer og kaldes "sent". Mens de tidlige faser er forskellige i mosede fibre og i Schaffers sikkerhedsstillelser, er den sene fase ens. Den sene fase er afhængig af transkription og oversættelse . Gentagelsen af stimuli inducerer en aktivering af adenylatcyclasen af -calmodulin- komplekset på en måde svarende til det, der observeres under klassisk konditionering i Aplysia. Forøgelsen i cAMP forårsager aktivering af proteinkinase A - som aktiverer MAPK - begge bliver derefter translokeret til kernen og aktiverer CREB-1 ved phosphorylering. CREB-1, ved binding til DNA, aktiverer ekspressionen af regulatoriske gener ( C / EBP-β (en) ) og effektorer ( tPA , BDNF ), hvilket vil føre til strukturelle ændringer - oprettelse af nye synapser - og dermed styrke effektiviteten af lange -term synaptisk transmission. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Resultater antyder, at hver pyramidecelle i CA3-regionen kun har en funktionel synaps under basale betingelser med neuronerne i CA1-regionen. Oprindeligt fører et handlingspotentiale til frigivelse af kun en synaptisk vesikel i et aktivt (en) unikt område. Under den kemiske induktion - ved anvendelse af permeant cAMP, der aktiverer PKA - af en sen LTP, frigøres flere vesikler, ikke af en enkelt aktiv zone, men af flere efter vækst af nye presynaptiske ender og tilføjelsen af nye grupper ( klynger ) af postsynaptiske receptorer.

Modulation og begrænsninger

Den sene fase af LTP kan moduleres af de serotonerge afferenter af dorsal raphe og dopaminerge afferenter , der især kommer fra substantia nigra og det ventrale tegmentale område , som påvirker aktiviteten af adenylatcyclase og produktionen af cAMP. Når et neuromodulatorisk system eller enhver anden yderligere synaps er involveret i LTP-fænomenet, taler vi om "heterosynaptisk" plasticitet ( fr ) ; sensibilisering i Aplysia er et heterosynaptisk fænomen (se ovenfor). I dette tilfælde forekommer fænomenet plasticitet på niveauet af synapser af en vej, der ikke er blevet stimuleret, ud over den vej, der er blevet stimuleret. Nogle forfattere har vist, at glutamat kunne aktivere frigivelsen, især af dopamin, uafhængigt af stimuleringen af disse neuromodulatoriske veje.

Den sene fase af LTP udsættes også for begrænsninger, især af calcineurin , som skal fjernes for at muliggøre dannelse af plasticitet på længere sigt.

Tonsillar

En form for heterosynaptisk LTP er blevet beskrevet i den laterale mandel , en hjernestruktur involveret blandt andet i tildeling af følelsesmæssig valens til sensoriske stimuli og frygt. I dette tilfælde induceres LTP ved samtidig stimulering af kortikale og thalamiske afferenter på amygdalas projektionsneuroner, det vedrører ikke desto mindre kun kortikale afferenter og afhænger af NMDA-receptorer. Denne stimulering er beregnet til at efterligne den fysiologiske aktivitet induceret af frygtkonditionering . Denne form for plasticitet er "associativ" - synkronisering af presynaptiske sensoriske input er påkrævet - men uafhængig af postsynaptisk aktivitet. Ekspression af LTP manifesterer sig som en vedvarende stigning i sandsynligheden for synaptisk vesikelfusion ved kortikale afferenter.

I dette tilfælde er der ingen modulerende neuron, vi er i nærværelse af tre glutamaterge neuroner. Koblingen mellem heterosynaptisk facilitering (presynaptiske neuroner 1 og 2) og homosynaptisk aktivitet (presynaptisk neuron 2 og postsynaptisk) er ansvarlig for en stigning i intracellulære koncentrationer af cAMP og synaptisk forbedring. Disse ændringer er større end summen af dem, der produceres individuelt ved homo- og heterosynaptiske processer. Denne kombination kan betragtes som en ny kategori af plasticitet (Kandel).

Under udvikling

Modtagerne iononotropiques af GABA type A ( GABA A ) er, før de er hæmmere hos voksne, ansvarlige for konsolidering af de første excitatoriske synapser under embryonal hjerneudvikling. De initierer især præ-stimulering af NMDA-receptorer.

Forbindelser med fysiologi og hukommelse

Selvom LTP er et kunstigt induceret fænomen, kan det have en rolle i nervøs fysiologi og adfærd, især i den rumlige hukommelse. Richard Morris er den første, i1986at have demonstreret, at inhiberingen af NMDA-receptoren ved intraventrikulær injektion af AP5 , en antagonist af NMDA-receptorer, førte til et underskud på både LTP og rumlig læring, hvilket antydede en sammenhæng mellem disse fænomener.

Rumlig hukommelse

Hos gnavere er det muligt at vurdere den rumlige hukommelse ved hjælp af Morris- pooltesten , opkaldt efter dens skaber. Under denne test nedsænkes en lille platform (-1 cm i en swimmingpool (~ 1,5 til 2 m i diameter) fyldt med uigennemsigtigt vand (ved ~ 26 ˚C) for at gøre platformen usynlig. Forskellige geometriske former er placeret rundt om bassinet for at tjene som visuelle spor, der gør det muligt for gnaver at placere sig i rummet. Gnavere, der er placeret i vandet, søger naturligt at gå ud af form, under deres tilfældige bevægelser i poolen klatrer de på den for at søge tilflugt i den .Når de placeres igen i puljen, bevæger de sig hurtigere og hurtigere mod platformen med hver gentagelse, vi Konklusionen er, at de har lagret platformens placering udenad, og indlæring og memorering af denne placering afhænger af hippocampus.

I 1992og parallelt holdene til Dr. Kandel og Dr. Susumu Tonegawa , Nobelprisen i fysiologi / medicin i1987, brugte transgene musemodeller for første gang til at vurdere konsekvenserne for indlæring og memorering af inaktivering af gener ( knock-out ) involveret i LTP.

a-CaMKII

Alcino J. Silva (in) , dengang postdoktorforsker og nu ansvarlig for et forskergruppe ved UCLA , producerede en musemodel, for hvilken alfa-isoformen af CaMKII var fraværende (mus α-CaMKII - / - ). Disse mus udviste generelt normal opførsel, skønt forfatterne bemærkede, at de var særligt "nervøse" og prøvede for enhver pris at undgå at blive manipuleret af mennesker. Den cytoarchitectoniske struktur af hippocampus og neocortex var normal såvel som synaptisk transmission og kortvarig synaptisk plasticitet. Disse mus syntes derfor kun at udgøre et underskud i dannelsen af LTP i CA1-regionen i hippocampus, når α-CaMKII var fraværende.

I en anden række eksperimenter vil Alcino Silva og hans kolleger demonstrere, at α-CaMKII - / - mus også har et læringsmæssigt og rumligt hukommelsesunderskud; de tager længere tid at finde platformen og glemme dens placering i Morris-pooltesten. Han vil også sikre, at disse underskud ikke skyldes mangler i motivation, syn eller læring generelt ved hjælp af andre adfærdsmæssige tests. Endelig vil han bemærke, at disse mus, ligesom dem med en hippocampal læsion, viser en stigning i udforskende adfærd og aktivitet generelt.

Fyn

Eric Kandel's team vil have en lidt anden tilgang ved at udføre en skærm på fire tyrosinkinaser, der tilhører Src-familien : Src (en) , Yes (en) , Abl (en) og Fyn (en) . Disse kinaser ville blive aktiveret af calciumtilstrømningen, der forekommer under induktionen af LTP og vil deltage i frigivelsen af den retrograd synaptiske messenger. Forfatterne vil demonstrere, at fyn - musene har et underskud på LTP, uden at synaptisk transmission eller kortvarig synaptisk plasticitet påvirkes. Desuden vil disse mus ikke være i stand til at lære at finde platformen, når den er nedsænket; igen, uden at dette skyldes manglende motivation, et visuelt problem eller et generelt underskud i læringskapacitet. Endelig vil forfatterne demonstrere en implikation af Fyn i udviklingen af hippocampus, fordi CA3-regionen præsenterer en unormal proliferation af pyramideceller sandsynligvis på grund af underskud af apoptose . Alle de ændringer, der blev observeret af forfatterne, kunne skyldes den rolle, som Fyn spiller, som det er tilfældet i T-lymfocytter , i mobilisering af intracellulære calciumreserver.

Hvis transgenese er en relativt triviel manipulation i dag, var det en udfordring på det tidspunkt og første gang, at konsekvenserne for adfærd blev vurderet, når et gen inaktiveres. Kandel- og Tonegawa-holdene vil have demonstreret, at mutationen af et enkelt gen kan have drastiske konsekvenser for læring og memorering og vil styrke ideen, ifølge hvilken LTP er en mobil understøttelse af rumlig hukommelse. Imidlertid præsenterede deres tilgang grænser, som vil blive overskredet i de følgende år. Faktisk i begyndelsen af årene1990, blev deletionerne opnået fra rekombinationer i embryonale stamceller og vedrørte derfor alle individets celler. Derfor kan de mulige virkninger af mutationen skyldes en defekt mekanisme i enhver form for neuron i nervesystemet. Det var også vanskeligt at afgøre, om konsekvenserne af mutationen havde en udviklingsmæssig oprindelse under dannelsen af neurale kredsløb eller punktlig under memorering.

NMDA-modtagere

I 1996, en anden type transgen mus vil blive udviklet af Dr. Tonegawa's team og vil skabe et link mellem LTP og rumlig hukommelse på en endnu mere specifik måde. Da denne musemodel dukkede op, læste vi endda, at det var ”starten på en drøm” inden for neurobiologi. Faktisk slettede Tonegawas hold Grin1- genet fra musens genom og kodede for en underenhed af NMDA-receptoren ( GRIN1 ), og dette kun i neuroner i CA1-området i hippocampus. De demonstrerede således, at LTP blev undertrykt på niveauet af disse synapser, uden at den synaptiske transmission eller kortvarig plasticitet blev ændret. Desuden blev LTP i den tandede gyrus bevaret. Hos disse mus er LTP kun fraværende i CA1-regionen i hippocampus. Derudover præsenterede disse mus defekter i rumlig læring - de tog længere tid at finde platformen - mens en anden form for ikke-rumlig læring ikke blev ændret, hvilket gjorde det muligt at udelukke ændringer i evnen til at svømme eller få øje på visuelle spor. Forfatterne konkluderer, at LTP er en cellulær proces, der er involveret i "erhvervelse" af rumlig hukommelse.

Placer celler

Pyramidecellerne i hippocampus har en fysiologisk rolle, de er "stedceller". Hver neuron er mere særlig aktiv - den genererer et større antal handlingspotentialer - når organismen er i en bestemt konfiguration (f.eks. Hovedets retning) et bestemt sted i miljøet. Aktiviteten af alle de pyramideceller (~ 1 million i mus) genererer således et kognitivt kort over organismenes umiddelbare rumlige miljø. Hver gang personen kommer ind på et nyt sted, dannes der et nyt kort på få minutter og vedvarer i uger eller endda måneder. De samme pyramideceller genaktiveres, når kroppen igen kommer ind i det samme miljø. Den samme celle kan være involveret i forskellige rumlige repræsentationer.

Den transgene musemodel udviklet af Dr. Tonegawa's team har gjort det muligt at evaluere inddragelsen af pyramideceller i CA1-området både i synaptisk plasticitet og i repræsentationen af rummet. Et hold fra MIT analyserede således aktiviteten af stedceller i disse mus og demonstrerede, at de aktivitetsmønstre, der blev etableret af disse celler, var mindre præcise og mere omfattende, hvilket resulterede i et fald i opløsningen af deres repræsentation af det omgivende rum. Selv om det er muligt at forudsige placeringen af en mus i et rum, som den tidligere har besøgt fra aktiviteten af dens lokale celler, er dette ikke muligt, når NMDA-receptoren er fraværende fra musens celler. Området CA1. Denne undersøgelse gjorde det muligt at forbinde fænomenet LTP, specifikt i CA1-regionen i hippocampus, med en fysiologisk proces til repræsentation af det omgivende rum.

Fænomener forbundet med langsigtet forstærkning Lydløse synapser

"Døve" synapser: stimulering af denne type excitatoriske glutamatergiske synapser genererer ikke PPSE. Data indikerer, at denne manglende respons skyldes fraværet af AMPA-receptorer ved den postsynaptiske terminal. Disse synapser er især til stede under udvikling og sjældnere i den voksne hjerne. Den privilegerede tilstedeværelse af NMDA-receptorer på disse synapser kræver både aktivering af receptoren og depolarisering af den postsynaptiske terminering for at udvise den og tillade en tilstrømning af ioner til at generere en PPSE. Imidlertid er depolarisering mulig takket være tilstedeværelsen af AMPA-receptorer. Denne type synaps ville være en umoden form for den glutamatergiske synaps. ${\ displaystyle {\ ce {Mg ^ 2 +}}}$
"Mute" -synapser: Emissionen af glutamat ved den presynaptiske afslutning er ikke tilstrækkelig til at aktivere AMPA-receptorer, som har en svag affinitet for glutamat.
"Hviskende" synapser: Glutamatfrigørelse er utilstrækkelig - eller fanget af tilstødende synapser med NMDA-receptorer med høj affinitet til glutamat - til at fremkalde et postsynaptisk respons.

AMPA-receptorer og mere præcist deres tilstedeværelse på postsynaptisk niveau spiller derfor en afgørende rolle i synaptisk plasticitet. Der er mange processer, der styrer deres tilstedeværelse og aktivitet, uanset om det er kortvarige post-translationelle modifikationer (phosphorylering), handel (længere sigt, internalisering eller eksternalisering) eller genekspression under livscyklussen (især fraværet under udvikling). Alle disse processer bidrager til den plasticitetskapacitet, som glutamatergiske synapser besidder.

Mætning

Også kaldet "okklusion", dette er den maksimale grænse eller "loft" for potentiering. Det afhænger af begrænsende faktorer som: antallet af postsynaptiske receptorer, mængden af frigørelige presynaptiske vesikler osv. LTP-okklusion forekommer typisk, når neurotransmittere har mættet alle postsynaptiske receptorer.

Når to neuroner er involveret:

Ex1: stigning i antallet af synaptiske vesikler frigivet ved en mere intens presynaptisk elektrisk stimulering, multiplikation med tre (vilkårlig) potentiering indtil mætning af de postsynaptiske receptorer er nået, brug af margenen, der eksisterer mellem antallet af receptorer og antallet af neurotransmittere.
Ex2: BDNF inducerer en stigning i antallet af postsynaptiske receptorer; som også inducerer en forstærkning tre gange højere, derfor en okklusion tre gange mindre vigtig, hvis antallet af frigivede neurotransmittere er tilstrækkeligt til at optage alle receptorer - forud og induceret af BDNF.
Ex3: Synergistisk effekt, hvis der er en kombination af de ovenfor beskrevne fænomener, multiplikation af de lettende faktorer imellem dem, multiplikation med ni ⇒ okklusionen nås derfor ni gange mindre let.

Når kun en neuron er involveret:

Ex4: en stimulus kan okkludere en anden i samme celle. Den indledende stimulus forhindrer ekspressionen af den anden stimulus ved at gå forud for den i tide, der er konkurrence i brugen af det cellulære maskiner til fordel for den første stimulus.

eks. : stimulering både elektrisk og af BDNF: den første stimulus, der virker, forhindrer den anden i at gøre det samme ved overudnyttelse af cellen.

Langsigtet synaptisk depression

Mens LTP svarer til en stigning i synaptisk effektivitet, er langvarig depression (LTD ) en proces med svækkelse af synaptisk effektivitet. Dette fænomen blev oprindeligt beskrevet i slutningen af årene1970ved de samme synapser som LTP - mellem Schaffer collaterals og de pyramideceller i CA1-området. LTD induceres af lang (10 til 15 min ) og lav frekvens (1 Hz - et elektrisk stød pr. Sekund) stimulering . Som med LTP induceres LDP "specifikt" ved aktiverede synapser og kan reducere excitatoriske postsynaptiske potentialer, der fremkaldes i flere timer.

Ligesom LTP er LTD afhængig af NMDA-receptorer og postsynaptisk impuls . Forskellen mellem fænomenerne er mængden af indgående calcium. Mens høje koncentrationer af aktiverer CaMKII, vil lave koncentrationer aktivere fosfataser under LTD. Disse phosphataser deltager i et fald i antallet af AMPA-glutamatreceptorer, der er til stede på postsynaptisk niveau. Disse receptorer er formentlig internaliseres af en proces med endocytose afhængig clathrin . Reduktionen i antallet af receptorer mindsker således følsomheden over for glutamat og effektiviteten af synaptisk transmission. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Cerebellar

Fænomenet LTD er lidt anderledes på niveauet af lillehjernen , en struktur, der især er involveret i styringen af motoriske handlinger . Fra et cellulært synspunkt griber LTD ind mellem Purkinje-cellerne og deres ophidsende afferenter, klatring og parallelle fibre . LTD sænker effektiviteten af synaptisk transmission mellem den parallelle og klatrende fiber og Purkinje-cellen. Det kræver aktivitet på begge måder, det kaldes "associerende".

Molekylært aktiverer den parallelle vej AMPA og metabotrope ( mGluR ) receptorer for glutamat. Mens AMPA-receptorer fører til depolariserende adgang til neuronen, fører mGluR-receptorer til produktionen af inositoltriphosphat (IP 3 ) og diacylglycerol (DAG). Klatrefibre deltager på deres side i aktiveringen af spændingsafhængige kanaler . Denne post forbundet med mobilisering af reserver af det endoplasmatiske retikulum ved IP 3 inducerer en signifikant stigning i intracellulær calciumkoncentration. og DAG deltager i den synergistiske aktivering af proteinkinase C. Det følger, som i hippocampus, internalisering af AMPA-receptorer. Det fører til et fald i følsomhed over for glutamat og en sænkning af effektiviteten af synaptisk transmission. ${\ displaystyle {\ ce {Na +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Metaplasticitet

Det er en ændring efter en indledende begivenhed i en stimulus evne til at inducere langsigtet synaptisk plasticitet (LTP eller LTD). Plasticiteten (LTP eller LTD) ændres ikke, det er kun reaktivitet / modtagelighed over for presynaptiske stimuli, der moduleres.

eks. : STP ( kortvarig potentiering ) induceres i CA1-regionen ved en kort burst af stimulering ( kort burst , 30 Hz i 150 ms ). I sig selv inducerer en sådan stimulering kun en forbigående PTS, som hurtigt falder for at vende tilbage til de oprindelige betingelser ( baseline ). Det ser imidlertid ud til, at der er langsigtede virkninger af denne aktivitet, som på forhånd ser ud til at være neutrale. Disse er tydelige ved efterfølgende stimulering af den samme neuron. De svarer til dannelsen af en LTP og en LTD ved stadig uklare subcellulære mekanismer.

eks. : Induktion af LTP ved Schaffers kollaterale ved stivkrampestimulering inhiberes, hvis en svagere stimulering (5 Hz ) administreres på forhånd på den samme neuronveje. Denne effekt er specifik for sensorisk input og varer mindre end 30 minutter . Derudover synes den indledende stimulation i løbet af eksperimenter at øge den stimuleringstærskel, der er nødvendig for induktionen af LTP, snarere end at blokere den. I andre tilfælde, med den samme startstimulering ( priming ), er der en lettelse af LTP under tetaniske successive stimuli.

Forfattere taler om "plasticitet af synaptisk plasticitet", når de taler om disse fænomener. Ifølge dem ville metaplasticitet være afhængig af NMDA-receptorer ( priming-stimulering ), derfor afhængig af den intracellulære koncentration af , men det ville også involvere metabotrope glutamatreceptorer ( mGluR (en) ); det kunne "omdanne" en LTP til en LTD. Dens forbindelse til adfærd og hukommelse er genstand for debat. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2 +}}}$

Plasticitet som en funktion af tidspunktet for impulser

En anden form for synaptisk plasticitet er plasticitet som en funktion af tidspunktet for forekomsten af impulser .

Syntese

Alle de ovenfor nævnte plasticitetsmekanismer har mange punkter til fælles. De har en kortvarig fase, der for at blive konsolideret - og hvad angår memorering - afhænger af gentagelsen og afstanden mellem stimuleringerne - læringssessioner. De kortsigtede former for plasticitet afhænger af posttranslationsændringer af eksisterende proteiner (phosphorylering). Langsigtede former afhænger af transkription, oversættelse og strukturelle ændringer (vækst af dendritiske rygsøjler, beskæring). De molekylære aktører er ofte de samme (PKA, MAPK, CREB) i de forskellige former for plasticitet, og de bevares stærkt af evolutionen.

Mens der kan foretages en genvej mellem synaptisk plasticitet og memorering af implicitte læringer hos hvirvelløse dyr, er mekanismerne meget mere komplicerede for eksplicit hukommelse hos hvirveldyr. Især da det hos hvirveldyr er et problem med systemneurovidenskab , mange cerebrale strukturer interagerer og overfører information under memoriseringsprocessen og ikke kun en lille gruppe neuroner. Der er stadig mange opdagelser i marken, og det er stadig svært at hævde, at synaptisk plasticitet er den eneste molekylære og cellulære understøttelse af hukommelse.

Noter og referencer

Purves et al. 2005 .
For en gennemgang, se: (i) Asok A, Leroy F, Rayman JB og Kandel ER. " Molekylære mekanismer i Memory Trace. » , Trends Neurosci. , Vol. 42, nr . 1,2019, s. 14-22 ( PMID 30391015 , PMCID PMC6312491 , DOI 10.1016 / j.tins.2018.10.005 , læs online [PDF] , adgang 26. marts 2020 )
Bruno Cessac og Hugues Berry, " Du chaos dans les neurones " , på interstices.info ,27. september 2010(adgang til 5. april 2020 ) .
Det engelske ordsprog Brug det eller tab det! [Du mister det, hvis du ikke bruger det] bruges undertiden til at illustrere fænomenet: (da) Shors TJ, Anderson ML, Curlik DM 2. og Nokia MS. " Brug det eller tab det: hvordan neurogenese holder hjernen egnet til læring. ” , Behav Brain Res. , Vol. 227, nr . 22012, s. 450-8 ( PMID 21536076 , PMCID PMC3191246 , DOI 10.1016 / j.bbr.2011.04.023 , læs online [PDF] , adgang 23. april 2020 )
(i) Hughes JR., " Post-tetanisk potentiering. » , Physiol Rev. , Vol. 38, nr . 1,1958, s. 91-113 ( PMID 13505117 , DOI 10.1152 / physrev.1958.38.1.91 , læst online , adgang til 5. april 2020 )
(in) Cooke and Bliss SF TV. " Plasticitet i det menneskelige centralnervesystem. » , Brain , vol. 129, n o Pt 7,2006, s. 1659-73 ( PMID 16672292 , DOI 10.1093 / brain / awl082 , læs online [PDF] , adgang til 5. april 2020 )
(in) Bliss TV og Collingridge GL. " En synaptisk hukommelsesmodel: langsigtet forstærkning i hippocampus. » , Nature , bind. 361, nr . 6407,1993, s. 31-9 ( PMID 8421494 , DOI 10.1038 / 361031a0 , læst online , adgang til 5. april 2020 )
(i) Jerzy Konorski, betingede reflekser og neuron organisation. , Cambridge, Univ. Tryk, coll. "Cambridge biologiske studier",1948, 267 s. ( OCLC 14659990 , læs online ).
(i) Kandel ER, Dudai Y og Mayford MR., " Den molekylære og systemer biologi hukommelse. ” , Cell , bind. 157, nr . 1,2014, s. 163-86 ( PMID 24679534 , DOI 10.1016 / j.cell.2014.03.001 , læs online [PDF] , adgang til 24. marts 2020 )
(i) Donald O. Hebb, Organisationen af Opførsel: En Neuropsykologisk Theory , New York, John Wiley taks Sons, Inc.,1949, 378 s. ( ISBN 978-0-8058-4300-2 , læs online ) , s. 62.
Ronzano R., “ Astrocytter og mikroglia: aktive spillere i synaptisk plasticitet. "[" Astrocytter, mikroglia og synaptisk plasticitet. »], Med Sci (Paris). , Vol. 33, nr . 12,2017, s. 1071-1078 ( PMID 29261495 , DOI 10.1051 / medsci / 20173312014 , læs online [PDF] , adgang 20. april 2020 )
Denne artikel er en tilpasning af Eric Kandels tale, da han blev tildelt sin Nobelpris i december 2000. (en) Kandel ER., “ Molekylærbiologien ved hukommelseslagring: en dialog mellem gener og synapser . » , Videnskab. , Vol. 294, nr . 5544,2001, s. 1030-8 ( PMID 11691980 , DOI 10.1126 / science.1067020 , læst online , adgang til 24. marts 2020 )
(i) Quinn WG, WA Harris og S. Benzer, " Betinget adfærd i Drosophila melanogaster. " , Proc Natl Acad Sci US A. , vol. 71, nr . 3,1974, s. 708-12 ( PMID 4207071 , PMCID PMC388082 , DOI 10.1073 / pnas.71.3.708 , læs online [PDF] , adgang til 6. april 2020 )
i størrelsesordenen et millisekund til et sekund.
af timerne til dagen eller endda til ugen.
(i) Pinsker H Kupfermann I Castellucci V og E. Kandel, " tilvænning og dishabituation af gill-tilbagetrækning refleks i Aplysia. » , Science , vol. 167, nr . 3926,1970, s. 1740-2 ( PMID 5416541 , DOI 10.1126 / science.167.3926.1740 , læst online , adgang til 6. april 2020 )
I virkeligheden er der 24 sensoriske neuroner og 6 motorneuroner samt exciterende og hæmmende interneuroner, men de er sjældent repræsenteret for at forenkle og uden dette ændrer fortolkningen af fænomenet.
Purves et al. 2005 , s. 577.
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1250.
(i) Bailey CH og Mr. Chen, " Morfologisk grundlag af langsigtet tilvænning og overfølsomhed i Aplysia. » , Science , vol. 220, nr . 4592,1983, s. 91-3 ( PMID 6828885 , DOI 10.1126 / science.6828885 , læst online , adgang til 9. april 2020 )
(i) Twick I, Lee JA og Mr. Ramaswami, " Duftmærker tilvænning i Drosophila lugt-koder og dens plasticitet i antennal lap. " , Prog Brain Res. , Vol. 208,2014, s. 3-38 ( PMID 24767477 , DOI 10.1016 / B978-0-444-63350-7.00001-2 , læst online , adgang til 7. april 2020 )
(i) Wilson DA., " Olfaction som et modelsystem til neurobiologi ved kortvarig tilvænning fra pattedyr. » , Neurobiol Lær Mem. , Vol. 92, nr . 22009, s. 199-205 ( PMID 18678264 , PMCID PMC2730360 , DOI 10.1016 / j.nlm.2008.07.010 , læs online [PDF] , adgang til 9. april 2020 )
(i) Pellegrino R, C Sinding, Wijk RA og T. Hummel, " Tilvænning og tilpasning til LUKT hos mennesker. » , Physiol opfører sig. , Vol. 177,2017, s. 13-19 ( PMID 28408237 , DOI 10.1016 / j.physbeh.2017.04.006 , læst online , adgang til 9. april 2020 )
(i) Pinsker HM, Hening WA, Carew TJ Kandel ER., " Langsigtet sensibilisering af en defensiv tilbagetrækning refleks i Aplysia. » , Science , vol. 182, nr . 4116,1973, s. 1039-42 ( PMID 4748675 , DOI 10.1126 / science.182.4116.1039 , læst online , adgang til 9. april 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1250-51.
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1254.
(in) Castellucci VF, Blumenfeld H, P og Goelet Kandel ER., " Inhibitor for proteinsyntese blokerer langsigtet adfærdssensibilisering i den isolerede gælftilbage-refleks af Aplysia. " , J Neurobiol. , Vol. 20, nr . 1,1989, s. 1-9 ( PMID 2921606 , DOI 10.1002 / neu.480200102 , læst online , adgang til 9. april 2020 )
(i) Dash PK, Hochner B og Kandel ER., " Injektion af den cAMP-responsive element i kernen i Aplysia sensoriske neuroner langsigtede facilitation blokke. » , Nature , bind. 345, nr . 6277,1990, s. 718-21 ( PMID 2141668 , DOI 10.1038 / 345718a0 , læst online , adgang til 9. april 2020 )
(i) Davis S Bozon B og S. Laroche, " Hvor nødvendigt er aktiveringen af den umiddelbare tidlige gen zif268 i synaptisk plasticitet og læring? ” , Behav Brain Res. , Vol. 142, n knogle 1-2,2003, s. 17-30 ( PMID 12798262 , DOI 10.1016 / s0166-4328 (02) 00421-7 , læst online , adgang til 16. april 2020 )
(i) Hegde AN, Inokuchi K, Pei W, Casadio A, Ghirardi M Chain GD Martin KC, Kandel ER og Schwartz JH., " Ubiquitin C-terminal hydrolase er immediate-early år gen afgørende for langvarig lettelse i Aplysia . ” , Cell , bind. 89, nr . 1,1997, s. 115-26 ( PMID 9094720 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (00) 80188-9 , læs online [PDF] )
(i) Alberini CM Ghirardi M, Metz og R Kandel ER., " C / EBP er øjeblikkeligt-tidligt genkrævet år til konsolidering af langsigtet facilitering i Aplysia. ” , Cell , bind. 76, nr . 6,1994, s. 1099-114 ( PMID 8137425 , DOI 10.1016 / 0092-8674 (94) 90386-7 , læst online , adgang til 16. april 2020 )
(i) Puthanveettil SV Monje FJ Miniaci MC Choi YB, Karl KA KHANDROS E Gawinowicz MA, Sheetz MP og Kandel ER. " En ny komponent i synaptisk plasticitet: opregulering af kinesin i neuronerne i gill- tilbagetrækning refleks. ” , Cell , bind. 135, nr . 5,2008, s. 960-73 ( PMID 19041756 , PMCID 2635114 , DOI 10.1016 / j.cell.2008.11.003 , læs online [PDF] , adgang til 29. april 2020 )
(i) McGuire SE, Deshazer M og RL Davis., " Tredive års olfaktoriske indlæring og hukommelse forskning i Drosophila melanogaster. " , Prog Neurobiol. , Vol. 76, nr . 5,2005, s. 328-47 ( PMID 16266778 , DOI 10.1016 / j.pneurobio.2005.09.003 , læst online , adgang til 24. marts 20202 )
(in) Barco A, CH Bailey og Kandel ER., " Almindelige molekylære mekanismer i eksplicit og implicit hukommelse. » , J Neurochem. , Vol. 97, nr . 6,2006, s. 1520-33 ( PMID 16805766 , DOI 10.1111 / j.1471-4159.2006.03870.x , læs online , adgang til 9. april 2020 )
(da) Martin KC, Casadio A, Zhu H, Yaping E, Rose JC, Chen M, Bailey CH og Kandel ER., “ Synapsespecifik, langvarig facilitering af aplysia sensorisk over for motoriske synapser: en funktion til lokal proteinsyntese i hukommelseslagring. ” , Cell , bind. 91, nr . 7,1997, s. 927-38 ( PMID 9428516 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (00) 80484-5 , læs online [PDF] , adgang til 12. april 2020 )
(in) Steward O., " mRNA-lokalisering i neuroner: en multifunktionsmekanisme? » , Neuron , vol. 18, nr . 1,1997, s. 9-12 ( PMID 9010200 , DOI 10.1016 / s0896-6273 (01) 80041-6 , læs online [PDF] , adgang til 17. april 2020 )
(in) Frey U, Morris RG., " Synaptisk tagging og langsigtet potentiering. » , Nature , bind. 385, nr . 6616,1997, s. 533-6 ( PMID 9.020.359 , DOI 10.1038 / 385533a0 , læse online [PDF] , adgang 1 st maj 2020 )
(in) Bilz F Geurten BRH, Hancock EC Widmann A og A. Fiala, " Visualisering af en distribueret hukommelsessynaptisk kode i Drosophila-hjernen. » , Neuron , vol. S0896-6273, nr . 20,2020, s. 30217-8 ( PMID 32268119 , DOI 10.1016 / j.neuron.2020.03.010 , læst online , adgang til 17. april 2020 )
(i) Darnell RB., " Hukommelse, synaptisk oversættelse og ... bede? ” , Cell , bind. 115, nr . 7,2003, s. 767-8 ( PMID 14.697.195 , DOI 10,1016 / s0092-8674 (03) 01.022-5 , læse online [PDF] , adgang 1 st maj 2020 )
(in) Richter JD., " Cytoplasmisk polyadenylering under udvikling og videre. » , Microbiol Mol Biol Rev. , Vol. 63, nr . 3,1999, s. 446-56 ( PMID 10357857 , PMCID 98972 , læs online [PDF] , adgang til 2. maj 2020 )
(en) Huang YS, JH Carson, Barbarese E og Richter JD., " Facilitation of dendritic mRNA transport by EPC. ” , Genes Dev. , Vol. 17, nr . 5,2003, s. 638-53 ( PMID 12629046 , PMCID 196011 , DOI 10.1101 / gad.1053003 , læs online [PDF] , adgang til 2. maj 2020 )
(in) Hvis K Giustetto M, Etkin A, Hsu R Janisiewicz AM Miniaci MC, Kim JH, Zhu H og Kandel ER., " 2003 " , Cell , bind. 115, n o 7, en neuronal isoform af cpeb regulerer lokal proteinsyntese og stabiliserer synaps-specifik langvarig facilitering i aplysia., P. 893-904 ( PMID 14697206 , DOI 0.1016 / s0092-8674 (03) 01021-3 , læs online [PDF] , adgang til 2. maj 2020 )
(in) Hvis K, S og Lindquist Kandel ER., " En neuronal isoform af Aplysia EPC HAR prionlignende egenskaber. ” , Cell , bind. 115, nr . 7,2003, s. 879-91 ( PMID 14697205 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (03) 01020-1 , læs online [PDF] , adgang til 2. maj 2020 )
(i) Prusiner SB., " Bed. " , Proc Natl Acad Sci US A. , vol. 95, nr . 23,1998, s. 13363-83 ( PMID 9811807 , PMCID 33918 , DOI 10.1073 / pnas.95.23.13363 , læs online [PDF] , adgang til 3. maj 2020 )
(in) Keleman K Krüttner S, M og Alenius Dickson BJ., " Funktion af Drosophila-proteinet EPC Orb2 i langvarig hukommelse. » , Nat Neurosci. , Vol. 10, nr . 12,2007, s. 1587-93 ( PMID 17965711 , DOI 10.1038 / nn1996 , læst online , adgang til 2. maj 2020 )
(i) Majumdar A, Cesario WC, White-Grindley E, Jiang H, Ren F, MR Khan, Li L, Choi MS, Kannan K, Guo F, J Unruh, Slaughter Hvis B og K., " Kritisk rolle amyloidlignende oligomerer af Drosophila Orb2 i hukommelsens vedholdenhed. ” , Cell , bind. 148, nr . 3,2012, s. 515-29 ( PMID 22284910 , DOI 10.1016 / j.cell.2012.01.004 , læs online [PDF] , adgang til 2. maj 2020 )
(en) Fioriti L, Myers C, Huang YY, Li X, Stephan JS, Trifilieff P, Colnaghi L, Kosmidis S, Drisaldi B, Pavlopoulos E og Kandel ER., " Persistensen af Hippocampal-baseret hukommelse kræver proteinsyntese medieret af det Prion-lignende protein CPEB3. » , Neuron , vol. 86, nr . 6,2015, s. 1433-48 ( PMID 26074003 , DOI 10.1016 / j.neuron.2015.05.021 , læs online [PDF] , adgang til 2. maj 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000b , s. 1240.
(i) " Ivan Pavlov - Biografisk " på nobelprize.org (adgang 15. april 2020 )
(in) Tully og Quinn T WG., " Klassisk konditionering og retention i normal og mutant Drosophila melanogaster. " , J Comp Physiol A. , bind. 157, nr . 21985, s. 263-77 ( PMID 3939242 , DOI 10.1007 / bf01350033 , læst online , adgang 15. april 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000b , s. 1240-2.
(in) Hawkins RD., " En cellulær mekanisme til klassisk konditionering i Aplysia. » , J Exp Biol. , Vol. 112,1984, s. 113-28 ( PMID 6392464 , læs online [PDF] , adgang til 17. april 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1252-4.
(i) Tomchik SM Davis RL., " Dynamics of Learning-relaterede cAMP signalering og stimulus integration i Drosophila olfaktoriske pathway. » , Neuron , vol. 64, nr . 4,2009, s. 510-21 ( PMID 19945393 , PMCID PMC4080329 , DOI 10.1016 / j.neuron.2009.09.029 , læs online [PDF] , adgang 23. april 2020 )
For en gennemgang, se: (en) . Davis RL, ” Duftmærker hukommelsesdannelse i Drosophila: fra molekylære til systemer neuroscience. » , Annu Rev Neurosci. , Vol. 28,2005, s. 275-302 ( PMID 16022597 , DOI 10.1146 / annurev.neuro.28.061604.135651 , læs online [PDF] , adgang 20. april 2020 )
(i) Edward L. Thorndike , Animal intelligens: eksperimentelle undersøgelser , New York, The Macmillan Company,1911, 297 s. ( læs online ).
Purves et al. 2005 , s. 582.
til gennemgang, se (i) Zucker RS og Regehr WG. " Kortsigtet synaptisk plasticitet. » , Annu Rev Physiol. , Vol. 64,2002, s. 355-405 ( PMID 11826273 , DOI 10.1146 / annurev.physiol.64.092501.114547 , læs online [PDF] , adgang 19. april 2020 )
For en gennemgang, se: (i) Jackman Regehr SL og WG. " Mekanismerne og funktionerne ved synaptisk facilitering. » , Neuron , vol. 94, nr . 3,2017, s. 447-464 ( PMID 28472650 , PMCID PMC5865607 , DOI 10.1016 / j.neuron.2017.02.047 , læs online [PDF] , adgang 19. april 2020 )
(in) Bliss TV og Lomo T., " Langvarig forstærkning af synaptisk transmission i det tandbedømte område af den bedøvede kanin Efter stimulering af den perforante vej. » , J Physiol. , Vol. 232, nr . 21973, s. 331-56 ( PMID 4727084 , PMCID PMC1350458 , DOI 10.1113 / jphysiol.1973.sp010273 , læst online , adgang til 5. april 2020 )
Se: (en) Nicoll RA., “ En kort historie om langsigtet potentiale. » , Neuron , vol. 93, nr . 22017, s. 281-290 ( PMID 28103477 , DOI 10.1016 / j.neuron.2016.12.015 , læs online [PDF] , adgang 20. april 2020 )
(i) Scoville og Milner B. WB, " Tab af nylige hukommelse efter bilaterale hippocampale læsioner. » , J Neurol Neurosurg Psychiatry. , Vol. 20, nr . 1,1957, s. 11-21 ( PMID 13406589 , PMCID PMC497229 , DOI 10.1136 / jnnp.20.1.11 , læs online [PDF] , adgang til 24. marts 2020 )
(in) O'Keefe J og Dostrovsky J., " Hippocampus som et rumligt kort. Foreløbige beviser fra enhedens aktivitet i den frit bevægelige rotte. " , Brain Res. , Vol. 34, nr . 1,1971, s. 171-5 ( PMID 5124915 , DOI 10.1016 / 0006-8993 (71) 90358-1 , læst online , adgang til 18. april 2020 )
(i) Altman og Das GD J., " Postnatal neurogenese i marsvin. » , Nature , bind. 214, nr . 5093,1967, s. 1098-101 ( PMID 6053066 , DOI 10.1038 / 2141098a0 , læst online , adgang til 18. april 2020 )
(da) Staubli U, " En ejendommelig form for forstærkning i mosede fibresynapser. ” , Epilepsi Res Suppl. , Vol. 7,1992, s. 151-7 ( PMID 1334660 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1258-60.
Hebb 1949 , s. 62.
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1260.
Purves et al. 2005 , s. 586.
Purves et al. 2005 , s. 588.
For en gennemgang, se: (i) Nicoll RA. " Expression mekanismerne bag langsigtet potensering et postsynaptiske udsigt. » , Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. , Vol. 358, nr . 14322003, s. 721-6 ( PMID 12740118 , PMCID PMC1693172 , DOI 10.1098 / rstb.2002.1228 , læs online [PDF] , adgang til 21. april 2020 )
For en gennemgang, se: (i) Zalcman G Federman N og A. Romano, " CaMKII isoformer i læring og hukommelse: Lokalisering og funktion. » , Front Mol Neurosci. , Vol. 11,2018, s. 445 ( PMID 30564099 , PMCID PMC6288437 , DOI 10.3389 / fnmol.2018.00445 , læst online , adgang 23. april 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1262.
(in) Bolshakov VY Golan H, Kandel ER og Siegelbaum SA. " Rekruttering af nye hjemmesider til synaptisk transmission Under det cAMP-afhængige sene stadium af LTP ved CA3-CA1 synapser i hippocampus. » , Neuron , vol. 19, nr . 3,1997, s. 635-51 ( PMID 9331354 , læs online [PDF] , adgang til 26. april 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1264.
(in) Whitton PS., " Glutamatergisk kontrol over frigivelse af dopamin i hjernen in vivo og in vitro. ” , Neurosci Biobehav Rev. , Vol. 21, nr . 4,1997, s. 481-8 ( PMID 9195606 , DOI 10.1016 / s0149-7634 (96) 00034-6 , læst online , adgang 23. april 2020 )
(i) Malleret G Haditsch U Knælende D Jones MW, Bliss TV, Vanhoose AM Weitlauf C, Kandel ER, GD Winder og Mansuy IM., " Inducible og reversibel forøgelse af indlæring, hukommelse og langtidspotensering ved genetisk inhibering af calcineurin. ” , Cell , bind. 104, nr . 5,2001, s. 675-86 ( PMID 11257222 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (01) 00264-1 , læs online [PDF] , adgang til 22. april 2020 )
(i) Humeau Y Shaban H Bissière S og A. Lüthi, " Præsynaptisk induktion af associativ plasticitet heterosynaptisk i pattedyrs hjerne. » , Nature , bind. 426, nr . 6968,2003, s. 841-5 ( PMID 14685239 , DOI 10.1038 / nature02194 , læst online , adgang til 22. april 2020 )
(i) LeDoux J., " Amygdala. " , Curr Biol. , Vol. 17, nr . 20,2007, R868-74 ( PMID 17956742 , DOI 10.1016 / j.cub.2007.08.005 , læs online [PDF] , adgang til 24. april 2020 )
(en) Ben-Ari Y, R Khazipov, Leinekugel X, O og Caillard Gaiarsa JL. " GABA-, NMDA- og AMPA-receptorer: en udviklingsreguleret 'trekløver. » , Trends Neurosci. , Vol. 20, nr . 11,1997, s. 523-9 ( PMID 9364667 , DOI 10.1016 / s0166-2236 (97) 01147-8 , læst online , adgang til 25. april 2020 )
Se: (en) Sweatt JD., ” Neural plasticitet og adfærd - tres års konceptuelle fremskridt. » , J Neurochem. , Vol. 139 n o Suppl 2,2016, s. 179-199 ( PMID 26875778 , DOI 10.1111 / jnc.13580 , læs online [EPUB] , adgang til 25. april 2020 )
(i) Morris RG, E Anderson, Lynch og Baudry hr GS, " Selektiv forringelse af læring og blokade af langsigtet potensering af en N-methyl-D-aspartat-receptor-antagonist, AP5. » , Nature , bind. 319, nr . 6056,1986, s. 774-6 ( PMID 2869411 , DOI 10.1038 / 319774a0 , læst online , adgang til 27. april 2020 )
(i) Morris R., " Udviklingen af en vand-labyrint procedure til at studere rumlig læring hos rotter. » , J Neurosci Methods. , Vol. 11, nr . 1,1984, s. 47-60 ( PMID 6471907 , DOI 10.1016 / 0165-0270 (84) 90007-4 , læst online , adgang til 27. april 2020 )
(i) Barinaga M., " Knockouts belyse læring. » , Science , vol. 257, nr . 5067,1992, s. 162-3 ( PMID 1321491 , DOI 10.1126 / science.1321491 , læst online , adgang til 4. maj 2020 )
(en) Silva AJ, Stevens CF, Tonegawa S og Y. Wang, " Mangelfuld hippocampal langtidspotentiering i alfa-calcium-calmodulin kinase II mutante mus. » , Science , vol. 257, nr . 5067,1992, s. 201-6 ( PMID 1378648 , DOI 10.1126 / science.1378648 , læst online , adgang til 4. maj 2020 )
(en) Silva AJ, Paylor R, Wehner JM og S. Tonegawa, " spatial Impaired learning in alpha-calcium-calmodulin kinase II mutant mus. » , Science , vol. 257, nr . 5067,1992, s. 206-11 ( PMID 1321493 , DOI 10.1126 / science.1321493 , læst online , adgang til 5. maj 2020 )
(en) Grant SG, O'Dell TJ, Karl KA, Stein PL, Soriano P og Kandel ER., " Nedsat langsigtet potentiering, rumlig læring og hippocampus udvikling hos fyn mutante mus. » , Science , vol. 258, nr . 50901992, s. 1903-10 ( PMID 1361685 , DOI 10.1126 / science.1361685 , læst online , adgang til 6. maj 2020 )
(i) Capecchi MR., " Ændring af genomet ved homolog rekombination. » , Science , vol. 244, nr . 49101989, s. 1288-92 ( PMID 2660260 , DOI 10.1126 / science.2660260 , læst online , adgang til 4. maj 2020 )
(da) Tsien JZ, Huerta PT og Tonegawa S., “ Den væsentlige rolle af hippocampus CA1 NMDA-receptorafhængig synaptisk plasticitet i den rumlige hukommelse. ” , Cell , bind. 87, nr . 7,1996, s. 1327-38 ( PMID 8980238 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (00) 81827-9 , læs online [PDF] , adgang til 26. april 2020 )
(in) Stevens CF, " Rumlig læring og hukommelse: Begyndelsen af en drøm. ” , Cell , bind. 87, nr . 7,1996, s. 1147-8 ( PMID 8980219 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (00) 81808-5 , læs online [PDF] , adgang til 26. april 2020 )
Kandel, Schwartz og Jessel 2000a , s. 1264-7.
(i) Tsien JZ, Chen DF, D Gerber, Tom C. Mercer EH Anderson DJ, Mayford M, Kandel ER og S. Tonegawa, " Subregion- og celletype-begrænset gen-knockout i musehjerne. ” , Cell , bind. 87, nr . 7,1996, s. 1317-26 ( PMID 8980237 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (00) 81826-7 , læs online [PDF] , tilgængelig 26. april 2020 )
(in) McHugh TJ Blum KI, Tsien JZ, Tonegawa S og Wilson MA., " Nedsat hippocampal repræsentation af plads i CA1-specifikke NMDAR1 knockout-mus. ” , Cell , bind. 87, nr . 7,1996, s. 1339-49 ( PMID 8980239 , DOI 10.1016 / s0092-8674 (00) 81828-0 , læs online [PDF] , adgang 26. april 2020 )
Purves et al. 2005 , s. 594-95.
til gennemgang, se (i) Lüscher C Nicoll RA, Malenka RC og D. Muller, " Synaptisk plasticitet og dynamisk modulering af den postsynaptiske membran. » , Nat Neurosci. , Vol. 3, nr . 6,2000, s. 545-50 ( PMID 10816309 , DOI 10.1038 / 75714 , læst online , adgang 25. april 2020 )
(in) Voronin LL og E. Cherubini, ' ' Døve, stumme og hviskende 'tavse synapser: deres rolle i synaptisk plasticitet. » , J Physiol. , Vol. 557, n o Pt 1,2004, s. 3-12 ( PMID 15034124 , PMCID PMC1665055 , DOI 10.1113 / jphysiol.2003.058966 , læst online , adgang til 9. april 2020 )
(in) Moser og Moser EI MB., " Bliver læring blokeret af mætning af synaptiske vægte i hippocampus? ” , Neurosci Biobehav Rev. , Vol. 23, nr . 5,1999, s. 661-72 ( PMID 10392658 , DOI 10.1016 / s0149-7634 (98) 00060-8 , læs online , adgang til 24. april 2020 )
For en gennemgang, se: (i) Linden og Connor DJ JA. " Langsigtet synaptisk depression. » , Annu Rev Neurosci. , Vol. 18,1995, s. 319-57 ( PMID 7605065 , DOI 10.1146 / annurev.ne.18.030195.001535 , læs online [PDF] , adgang til 24. april 2020 )
(in) Collingridge GL Peineau S Howland JG og Wang YT. " Langvarig depression i CNS. » , Nat Rev Neurosci. , Vol. 11, nr . 7,2010, s. 459-73 ( PMID 20559335 , DOI 10.1038 / nrn2867 , læst online , adgang til 24. april 2020 )
(in) Dunwiddie T og G. Lynch, " Langvarig forstærkning og depression af synaptiske reaktioner i rottehippocampus: lokalisering og frekvensafhængighed. » , J Physiol. , Vol. 276,1978, s. 353-67 ( PMID 650459 , PMCID PMC1282430 , DOI 10.1113 / jphysiol.1978.sp012239 , læs online [PDF] , adgang til 24. april 2020 )
Purves et al. 2005 , s. 592-7.
For en oversigt se: (en) Ito M., ” Den molekylære organisation af cerebellare langsigtet depression. » , Nat Rev Neurosci. , Vol. 3, nr . 11,2002, s. 896-902 ( PMID 12415297 , DOI 10.1038 / nrn962 , læst online , adgang til 24. april 2020 )
til gennemgang, se (in) Abraham toilet og Bear MF. " Metaplasticitet: plasticiteten af synaptisk plasticitet. » , Trends Neurosci. , Vol. 19, nr . 4,1996, s. 126-30 ( PMID 8658594 , DOI 10.1016 / s0166-2236 (96) 80018-x , læst online , adgang til 22. april 2020 )
(i) Abraham toilet og Richter-Levin G., " Fra Synaptic Metaplasticity til Behavioral Metaplasticity. » , Neurobiol Lær Mem. , Vol. 154,2018, s. 1-4 ( PMID 30217268 , DOI 10.1016 / j.nlm.2018.08.015 , læst online , adgang til 22. april 2020 )
For en oversigt se: (en) Feldman DE,. ” Den spike-timing afhængighed af plasticitet. » , Neuron , vol. 75, nr . 4,2012, s. 556-71 ( PMID 22920249 , PMCID PMC3431193 , DOI 10.1016 / j.neuron.2012.08.001 , læs online [PDF] , adgang til 25. april 2020 )

Tillæg

Bibliografi

: dokument brugt som kilde til denne artikel.

Eric R. Kandel ( overs. , Engelsk) In Search of Memory: A new theory of mind , Paris, Odile Jacob , coll. "Videnskaber",2007, 512 s. ( ISBN 978-2-7381-1880-6 , læs online ).
Larry R. Squire og Eric R. Kandel, Memory: From Mind to Molecules , Paris, Flammarion , coll. "Felter",2005, 414 s. ( ISBN 978-2-08-080139-5 ).
Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara og S. Mark Williams, Neurovidenskab , Bruxelles, De Boeck University , coll. "Neurovidenskab og kognition",2005, 3 e ed. , 811 s. ( ISBN 978-2-8041-4797-6 , læs online ) , kap. 24 (“Plasticitet af synapser og voksenkredsløb”), s. 575-599. .
(en) Eric R. Kandel, James H. Schwartz og Thomas M. Jessel, Principles of Neural Science , New York, McGraw-Hill Medical,2000, 4 th ed. , 1414 s. ( ISBN 978-0-8385-7701-1 ) , kap. 62 (“Læring og hukommelse”) , s. 1227-1246. .
(en) Eric R. Kandel, James H. Schwartz og Thomas M. Jessel, Principles of Neural Science , New York, McGraw-Hill Medical,2000, 4 th ed. , 1414 s. ( ISBN 978-0-8385-7701-1 ) , kap. 63 (“Cellular Mechanisms of Learning and the Biological Basis of Individuality”) , s. 1247-1279. .

Relaterede artikler

eksterne links

AMEISEN, Jean-Claude . "Jeg kan huske ..." . På Darwins skuldre . France Inter , lørdag25. marts 2017. 52 minutter.
AMEISEN, Jean-Claude. I landet med hukommelse og glemsel . På Darwins skuldre . France Inter, lørdag8. august 2015. 52 minutter.
Eric R. Kandel , " Molekylærbiologien i hukommelsen: en dialog mellem gener og synapser " , på ipubli-inserm.inist.fr ,15. maj 2003( DOI 10.1051 / medsci / 2003195625 , adgang til 17. april 2020 ) .
Serge Laroche, " Hukommelsesmekanismerne " , på pourlascience.fr ,1 st april 2001(adgang til 17. april 2020 ) .