Dlouhodobá potenciace

Dlouhodobá potenciace je základem pro nervovou plasticitu a tedy pro přetvoření nervových struktur nebo propojení v nervové soustavě. Bez tohoto procesu by nebylo možné ani vytvoření paměti, ani zážitky z učení. Poruchy dlouhodobého zesílení se vyskytují například u nemocí, jako je Alzheimerova choroba.

Co je dlouhodobé potenciace?

Neurony pracují s bioelektrickými a biochemickými akčními potenciály. Akční potenciály jsou jazykem centrálního nervového systému a slouží k přenosu excitace. Tento přenos je také známý jako synaptický přenos. Nervové buňky reagují na zvýšenou tvorbu akčních potenciálů pomocí tzv. Dlouhodobé potenciace.

Neurální plasticita je jedním z nejdůležitějších důsledků dlouhodobé potenciace. Termín neurální plasticita popisuje remodelaci v nervové struktuře, která ji přizpůsobuje svému současnému použití. Jednotlivé nervové buňky i mozkové oblasti lze neuronálně přestavět. Prostřednictvím konverzních procesů jsou funkce centrálního a periferního nervového systému zachovány, rozšířeny a přizpůsobeny aktuální situaci použití. Jako základ nervové rekonstrukce pomáhá dlouhodobé potenciace enormně zajistit, aby nervový systém fungoval co nejefektivněji a hladce.

Dlouhodobá potenciace je také spojena s tvorbou paměti. Kromě toho je rekonstrukce nervových struktur nevyhnutelným procesem výukových procesů.

Funkce a úkol

Z pohledu mozku je naučené dovednosti přiřazena morfologická korelace, která odpovídá síti synaptických spojení. Takové sítě umožňují vytváření myšlenek v asociační kůře. Je-li například vysloveno určité slovo, musí být aktivována speciální síť, což zase vede ke zvláštnímu vzoru akčních potenciálů.

Kdykoli se člověk učí nové dovednosti nebo zdokonalí staré, v mozku se objeví nová propojení. Nepoužívaná propojení jsou opět zrušena stejným způsobem. Toto přestavění odpovídá synaptické plasticitě. Učení na nervové úrovni je tedy aktivně závislou rekonstrukcí vzorců nervového propojení a funkčních procesů v mozku.

Kromě presynaptického zesílení, posttetanického zesílení a synaptické deprese je pro procesy učení relevantní i dlouhodobé zesílení. Toto zesílení odpovídá dlouhodobému zesílení synaptických přenosů. Tento proces sestává z různých dílčích procesů.

Aktivace AMPA receptorů je prvním krokem v dlouhodobém potenciaci. V postsynaptických membránách je nespočetných receptorů pro glutamát. Podskupinou těchto glutamátových receptorů jsou receptory typu AMPA. Jakmile se vytvoří akční potenciál, uvolní se glutamát. Vlastní látka těla je jedním z nejdůležitějších neurotransmiterů a po uvolnění se váže na receptory AMPA, které jsou vázány otevírány. Po otevření receptorů proudí sodné ionty. To vytváří vzrušující postsynaptický potenciál. Tento potenciál vzniká při každé depolarizaci v postsynaptické membráně. Vzrušující postsynaptické potenciály se sčítají a zpracovávají přijímající neuron. Když je prahová hodnota překročena, přijímající neurony znovu vytvoří akční potenciál a předají jej prostřednictvím svých axonů.

Po vytvoření excitačního postsynaptického potenciálu následuje aktivace NMDA receptorů v dlouhodobé potenciaci. Jakmile se objeví další akční potenciály, dojde ke zvýšené depolarizaci postsynaptické membrány. Ionty hořčíku opouštějí NMDA receptor a receptor se může otevřít. Otevření NMDA receptorů vede k přítoku vápenatých iontů a vede k fosforylaci AMPA receptorů. Fosforylace zase zvyšuje vodivost receptorů a také zvyšuje syntézu proteinů v buňce.

Kromě toho se během popsaných procesů uvolňují retrográdní messengerové látky. Tyto poslové látky odpovídají například derivátům kyseliny arachidonové nebo plynům, jako je oxid dusnatý. Tyto poslové látky způsobují, že presynaptická membrána uvolňuje více neurotransmiterů.

Zde najdete své léky

Nemoci a nemoci

Neurologická onemocnění ovlivňující dlouhodobou potenciaci jsou aktuálním předmětem lékařského výzkumu. Jednou z takových chorob je Alzheimerova choroba. Crohnova nemoc má také dopad na výše popsané procesy. To, že tato onemocnění narušují dlouhodobou potenciaci, je způsobeno hlavně degenerací nervových buněk. Jakmile dojde k poškození neuronálních synapsí, již není možné dlouhodobé zesílení. Tak například vytvoříte v paměti tmavé oblasti.

Mozek se postupně rozpadá při degenerativních onemocněních centrální nervové soustavy. Opatření na zachování nervových struktur se stala hlavním zaměřením výzkumu ve vztahu k nemocem, jako je Alzheimerova choroba. Dosud nebyly zaznamenány žádné velké úspěchy v zachování synapsí. Dosud byly průlomové úspěchy zaznamenány pouze u zvířat se srovnatelnými chorobami. Vědci dosud nepřevedli tyto úspěchy na člověka.

Vzhledem k tomu, že dlouhodobá diferenciace u postižených již nefunguje, nemůže dojít k žádné další synaptické remodelaci. Vzdělávací procesy jsou nemožné a obecná funkčnost mozku se postupně snižuje. Nové nervové buňky nebo spojení mezi neurony se již nemohou tvořit. Staré synapsy se již nepoužívají a jsou demontovány v rámci renovačních procesů.

K potlačení těchto procesů nyní medicína podporuje udržování synapsí pomocí speciálních cvičení. Čím častěji se používá synapsí, tím dříve je mozek rozpozná podle potřeby. Nemoci, jako je Alzheimerova nebo Crohnova choroba, mohou být proto v průběhu cvičení zpožděny. Ale zatím není možné zastavit nemoci pomocí cvičení. Většina postižených proto potřebuje 24 hodinovou péči od určité fáze onemocnění.