Dolgotrajno potenciranje je osnova za nevronsko plastičnost in s tem preoblikovanje nevronskih struktur ali vezij v živčni sistem. Brez postopka niti oblikovanja spomin niti učenje izkušnje bi bile možne. Motnje pri potenciranju dolgoživosti so na primer prisotne pri boleznih, kot so Alzheimerjeva bolezen bolezen.
Kaj je dolgoročno potenciranje?
Dolgotrajno potenciranje je osnova za nevronsko plastičnost in s tem preoblikovanje nevronskih struktur ali vezij v živčni sistem. Nevroni delujejo z bioelektričnimi in biokemijskimi akcijskimi potenciali. Akcijski potenciali so jezik osrednjega živčni sistem in se uporabljajo za prenos vzbujanja. Ta prenos je znan tudi kot sinaptični prenos. Nevroni se na povečano generiranje akcijskih potencialov odzovejo s tako imenovano dolgotrajno okrepitvijo. Nevronska plastičnost je ena najpomembnejših posledic dolgotrajnega potenciranja. Izraz nevronska plastičnost se uporablja za opis preoblikovanja znotraj nevronske strukture, ki ga prilagodi trenutni uporabi. Tako posamezni nevroni in možganov območja lahko predelajo nevrone. S postopki preoblikovanja se ohranijo, razširijo in prilagodijo trenutnemu položaju uporabe funkcije centralnega in perifernega živčnega sistema. Kot osnova za prenovo nevronov dolgoročno okrepitev izjemno pomaga pri čim bolj učinkovitem in nemotenem delovanju živčnega sistema. S tem je povezano tudi dolgoročno okrepitev spomin nastanek. Poleg tega je preoblikovanje nevronov tudi neizogiben proces učenje procesov.
Funkcija in naloga
Iz možganovS stališča je naučena veščina vsaka povezana z morfološkim korelatom, ki ustreza mreži sinaptičnih povezav. Takšna omrežja omogočajo oblikovanje idej v asociacijski skorji. Ko se na primer izgovori določena beseda, se mora že aktivirati posebno omrežje, kar posledično povzroči poseben vzorec akcijskih potencialov. Kadar se človek nauči novih veščin ali izboljša stare, se v njem ustvari novo vezje možganov. Neuporabljeno vezje se analogno spet prekliče. To preoblikovanje ustreza sinaptični plastičnosti. Na nevronski ravni, učenje je torej od dejavnosti odvisno preoblikovanje vzorcev nevronskih vezij in funkcionalnih procesov možganov. Poleg presinaptične ojačitve, posttetanične okrepitve in sinaptične depresija, dolgoročno potenciranje je pomembno tudi za učne procese. To potenciranje ustreza dolgotrajni ojačitvi sinaptičnih prenosov. Ta postopek je sestavljen iz več podprocesov. Aktivacija AMPA receptorjev je prvi korak dolgoročnega potenciranja. Nešteto receptorjev za glutamat se nahajajo v postsinaptičnih membranah. Podmnožica teh glutamat receptorji so tipi AMPA. Takoj ko akcijski potencial se ustvari, glutamat je izpuščen. Endogena snov je eden najpomembnejših nevrotransmiterjev in se po sprostitvi veže na receptorje AMPA, ki se z vezavo odprejo. Ko se receptorji odprejo, natrijev ioni pritekajo. Na ta način se ustvari vzbujevalni postsinaptični potencial. Ta potencial nastane v postsinaptični membrani med vsako depolarizacijo. Vzbujajoči postsinaptični potenciali seštejejo in obdelajo posamezni sprejemni nevroni. Ko je prag presežen, sprejemni nevroni spet tvorijo akcijski potencial in jo prenašajo skozi svoje aksone. Pri dolgoročnem potenciranju nastajanju ekscitacijskega postsinaptičnega potenciala sledi aktivacija NMDA receptorjev. Ko se pojavijo dodatni akcijski potenciali, se poveča depolarizacija postsinaptične membrane. Magnezij ioni zapustijo receptor NMDA in receptor se lahko odpre. Odpiranje receptorjev NMDA povzroči priliv kalcij ioni in vodi do fosforilacije receptorjev AMPA. Fosforilacija pa poveča prevodnost receptorjev in poveča tudi biosintezo beljakovin v celici. Poleg tega se med opisanimi postopki izločajo snovi, ki se sestopajo nazaj. Te snovi za sel ustrezajo na primer derivatom arahidonske kisline ali plinom, kot so dušikov oksidTi drugi glasniki povzročajo povečano sproščanje nevrotransmiterjev na presinaptični membrani.
Bolezni in motnje
Nevrološke bolezni, ki vplivajo na dolgotrajno potenciranje, so trenutno predmet medicinskih raziskav. Na primer, ena takih bolezni je Alzheimerjeva bolezen bolezen. Crohnova bolezen vpliva tudi na prej opisane procese. Dejstvo, da te bolezni motijo dolgoročno potenciranje, je predvsem posledica degeneracije nevronov. Takoj ko nevronal sinapse dolgotrajno potenciranje ni več mogoče. Tako tudi prizadeti ljudje doživljajo temna območja v svojih spomin, na primer. Pri degenerativnih boleznih osrednjega živčevja se možgani postopoma razgrajujejo. Ukrepi ohraniti nevronske strukture so zdaj postale glavno središče raziskav v zvezi z boleznimi, kot so Alzheimerjeva bolezen. Zaenkrat ni bilo večjih uspehov pri ohranjanju sinapse. Doslej so bili zabeleženi le prebojni uspehi pri živalih s primerljivimi boleznimi. Znanstvenikom teh uspehov še ni uspelo prenesti na ljudi. Ker dolgotrajna diferenciacija pri prizadetih posameznikih ne deluje več, sinaptično preoblikovanje ne more več potekati. Učni procesi so nemogoči in splošna funkcionalnost možganov se postopoma zmanjšuje. Novi nevroni ali povezave med nevroni ne morejo več nastajati. Star sinapse se ne uporabljajo več in se med preoblikovanjem razgradijo. Da bi preprečila te procese, medicina zdaj s posebnimi vajami spodbuja vzdrževanje sinaps. Pogosteje kot se uporabljajo sinapse, prej jih možgani prepoznajo kot potrebno. Bolezni, kot je Alzheimerjeva oz Crohnova bolezen zato lahko z vajami zavirajo napredovanje. Vendar pa doslej teh bolezni ni bilo mogoče ustaviti z vadbo. Večina prizadetih zato potrebuje 24-urno oskrbo v določeni fazi bolezni.
