Ilgtermiņa potencēšana ir pamats neironu plastiskumam un tādējādi neironu struktūru vai shēmu pārveidošanai nervu sistēmas. Bez procesa, ne veidošanās atmiņa nē mācīšanās pieredze būtu iespējama. Ilgmūžības potencēšanas traucējumi ir, piemēram, tādās slimībās kā Alcheimera slimība.
Kas ir ilgtermiņa potencēšana?
Ilgtermiņa potencēšana ir pamats neironu plastiskumam un tādējādi neironu struktūru vai shēmu pārveidošanai nervu sistēmas. Neironi darbojas ar bioelektrisko un bioķīmisko darbības potenciālu. Darbības potenciāls ir galvenā valoda nervu sistēmas un tiek izmantoti ierosmes pārraidei. Šo pārraidi sauc arī par sinaptisko pārraidi. Neironi reaģē uz palielinātu darbības potenciālu ar tā dēvēto ilgtermiņa potencēšanu. Neironu plastika ir viena no vissvarīgākajām ilgtermiņa potencēšanas sekām. Termins neironu plastika tiek izmantots, lai aprakstītu pārveidošanu neironu struktūrā, kas to pielāgo pašreizējai lietošanai. Gan atsevišķi neironi, gan smadzenes apgabalos var notikt neironu pārveidošana. Izmantojot pārveidošanas procesus, centrālās un perifērās nervu sistēmas funkcijas tiek uzturētas, paplašinātas un pielāgotas pašreizējai lietošanas situācijai. Ilgtermiņa potencēšana, kas ir neironu pārveidošanas pamats, ārkārtīgi palīdz nodrošināt nervu sistēmas darbību pēc iespējas efektīvāk un vienmērīgāk. Ilgtermiņa potencēšana ir saistīta arī ar atmiņa veidošanās. Turklāt neironu pārveidošana ir arī neizbēgams process mācīšanās procesi.
Funkcija un uzdevums
No smadzenesSkatoties, apgūtā prasme katra ir saistīta ar morfoloģisko korelātu, kas atbilst sinaptisko savienojumu tīklam. Šādi tīkli ļauj veidot idejas asociācijas garozā. Piemēram, izrunājot konkrētu vārdu, īpašam tīklam jau ir jāaktivizējas, kas savukārt rada īpašu darbības potenciāla modeli. Ikreiz, kad cilvēks apgūst jaunas prasmes vai uzlabo vecās prasmes, sistēmā tiek izveidotas jaunas shēmas smadzenes. Neizmantotās shēmas atkal tiek analoģiski atceltas. Šī pārveidošana atbilst sinaptiskajai plastiskumam. Neironu līmenī mācīšanās tādējādi ir no aktivitātes atkarīga neironu shēmu un smadzeņu funkcionālo procesu modeļu pārveidošana. Papildus presinaptiskajai uzlabošanai, posttetāniskajai potencēšanai un sinaptiskai depresija, ilgstoša potenciācija ir svarīga arī mācību procesos. Šī potencēšana atbilst ilgstošai sinaptisko transmisiju pastiprināšanai. Šis process sastāv no vairākiem apakšprocesiem. AMPA receptoru aktivizēšana ir ilgtermiņa potencēšanas pirmais solis. Neskaitāmi receptori glutamāts atrodas postsinaptiskajās membrānās. To apakškopa glutamāts receptori ir AMPA tipa receptori. Tiklīdz darbības potenciāls tiek ģenerēts, glutamāts tiek izlaists. Endogēna viela ir viens no vissvarīgākajiem neirotransmiteriem, un pēc izdalīšanās tā saistās ar AMPA receptoriem, kas saistīšanās rezultātā tiek atvērti. Pēc receptoru atvēršanas nātrijs joni ieplūst. Tādā veidā tiek radīts ierosinošs postsinaptiskais potenciāls. Katras depolarizācijas laikā šis potenciāls rodas postsinaptiskajā membrānā. Uzbudinošos postsinaptiskos potenciālus apkopo un apstrādā attiecīgais uztverošais neirons. Pārsniedzot slieksni, saņemošie neironi atkal veido darbības potenciāls un pārraida to caur viņu aksoniem. Ilgstošā potencēšanā pēc ierosmes postsinaptiskā potenciāla ģenerēšanas seko NMDA receptoru aktivācija. Kad rodas papildu darbības potenciāls, palielinās postsinaptiskās membrānas depolarizācija. magnijs joni atstāj NMDA receptoru, un receptors var atvērties. NMDA receptoru atvēršanās rezultātā rodas kalcijs joniem un noved pie AMPA receptoru fosforilēšanas. Fosforilēšana savukārt palielina receptoru vadītspēju un palielina arī olbaltumvielu biosintēzi šūnā. Turklāt aprakstīto procesu laikā tiek izdalītas retrogrādās kurjera vielas. Šīs kurjera vielas atbilst, piemēram, arahidonskābes vai tādu gāzu atvasinājumiem kā Slāpekļa oksīdsŠie otrie kurjeri izraisa pastiprinātu neirotransmiteru izdalīšanos presinaptiskajā membrānā.
Slimības un traucējumi
Neiroloģiskas slimības, kas ietekmē ilgstošu potencēšanu, ir mūsdienīgs medicīnas pētījumu priekšmets. Piemēram, viena šāda slimība ir Alcheimera slimība. Krona slimība ietekmē arī iepriekš aprakstītos procesus. Fakts, ka šīs slimības izjauc ilgtermiņa potenciāciju, galvenokārt ir saistīts ar neironu deģenerāciju. Tiklīdz neironu sinapses ilgstoša potencēšana vairs nav iespējama. Tas ir arī tas, kā skartie cilvēki piedzīvo tumšās zonas savās vietās atmiņa, piemēram. Centrālās nervu sistēmas deģeneratīvajās slimībās smadzenes pamazām sevi degradē. Pasākumi neironu struktūru saglabāšana tagad ir kļuvusi par galveno pētījumu mērķi saistībā ar tādām slimībām kā Alcheimera. Pagaidām nav saglabājušies lieli panākumi sinapses. Pagaidām panākumi ir sasniegti tikai dzīvniekiem ar līdzīgām slimībām. Zinātniekiem vēl nav izdevies šos panākumus pārnest uz cilvēkiem. Tā kā ilgstoša diferenciācija skartajiem indivīdiem vairs nedarbojas, sinaptiskā pārveidošana vairs nevar notikt. Mācīšanās procesi nav iespējami, un smadzeņu vispārējā funkcionalitāte pakāpeniski samazinās. Jauni neironi vai savienojumi starp neironiem vairs nevar veidoties. Vecs sinapses vairs netiek izmantoti un tiek noārdīti pārveidošanas procesu gaitā. Lai neitralizētu šos procesus, medicīna tagad veicina sinapses uzturēšanu, izmantojot īpašus vingrinājumus. Jo biežāk tiek izmantotas sinapses, jo ātrāk smadzenes tos atzīst par nepieciešamiem. Slimības, piemēram, Alcheimera vai Krona slimība tāpēc vingrinājumi var aizkavēt viņu progresēšanu. Tomēr līdz šim nav bijis iespējams apturēt šīs slimības, izmantojot fiziskus vingrinājumus. Tāpēc lielākajai daļai skarto cilvēku nepieciešama noteikta diennakts aprūpe noteiktā slimības stadijā.
