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Plasticidade neuronal

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Microscopía de um neurónio piramidal.

A Plasticidade neuronal, também denominada neuroplasticidad, Plasticidade neural ou plasticidade sináptica, é a propriedade que emerge da natureza e funcionamento dos neurónios quando estas estabelecem comunicação, e que modula a percepción dos estímulos com o médio, tanto os que entram como os que saem.[1] Esta dinâmica deixa uma impressão ao mesmo tempo em que modifica a eficácia da transferência da informação a nível dos elementos mais finos do sistema.[2] Ditas impressões são os elementos de construção da cosmovisión,[3] em onde o anterior modifica a percepción do seguinte.[4]

Esquema com os principais elementos em uma sinapsis modelo. A sinapsis permite às células nervosas comunicar-se com outras através dos axones e dendritas, transformando um sinal eléctrico em outra química.

Conteúdo

Introdução

O cérebro é considerado, então, como um órgão extremamente dinâmico em permanente relação com o ambiente, por um lado, e com os factos psíquicos ou os actos do sujeito, por outro.[5] Isto demonstra que a rede neuronal é extremamente sensível às mudanças e à contingencia. A interacção dos diferentes acontecimentos acaecidos nas diferentes zonas da psiquis, modula o acontecimento e as potencialidades da experiência, que sempre podem modificar o estado anterior.[6]

Generalidades

Toda a célula possui propriedades electrolíticas (ao estilo da batería de um carro), reguladas por iones comuns ao ambiente e zona de sua localização dentro do sistema homeostático.[7] A forma e maneira que o médio tem de satisfazer as diferenças de potencial que aparecem entre o médio e o interior celular se compensam pela precipitação de certas moléculas ionizadas que se acoplam na membrana plasmática. A interacção entre estas moléculas e a membrana, tem como efeito a emergência da propriedade denominada Permeabilidad selectiva, criando uma abertura denominada porto[cita requerida]. Dependendo da molécula desionizante que se acople a esse receptor ionizado, junto com outras variáveis do médio, a célula receberá um tipo de informação concreta que indicar-lhe-á o tipo de proteína a codificar. Este tipo de informação denomina-se sinal de sobrevivência.[8] Sem estes sinais, um programa genético são codificará a informação que provocará a morte celular.[9]

Modulación[10]

Interacção neurotranmisora.
A. Vista esquemática de um potencial de acção ideal, mostrando suas diferentes fases. B. Registo real de um potencial de acção, normalmente deformado, comparado com o esquema devido às técnicas electrofisiológicas utilizadas na medida.

As propriedades electrolíticas do neurónio vêm dadas pela existência de calcio e sodio no líquido cefaloraquídeo, solução que envolve a todo o SNC e que portanto põe em contacto a parte externa da célula com o resto do sistema homeostático. O potasio encontra-se no citoplasma e é o resultado da actividade metabólica da célula. O potasio forma iones positivos, enquanto o calcio e o sodio fazem-no de forma negativa com respeito ao potasio.[11] Por estas diferenças de potencial existentes entre o exterior e o interior, precipitam-se certas moléculas ionizadas, que para o caso da plasticidade neuronal, podem estar dentro do grupo dos Ionotrópicos ou os Metabotrópicos. Estas moléculas receptoras, acoplam-se na membrana e fazem as vezes de olhos de cerradura criando uma impressão denominada porto. A chave é a molécula transmissora que se acopla a esse receptor, que junto com outras variáveis do médio, a célula receberá um tipo de informação concreta que indicar-lhe-á o tipo de tarefa metabólica a realizar. Em seu processo metabólico, obterá um resultado que virar-se-á à torrente sanguíneo... por um lado, pelo outro, a membrana continua com a dinâmica neurotransmisora residente na transmissão quimioeléctrica da membrana e que dependerá do estado metabólico da célula.[cita requerida] Os receptores de informação acoplam-se nas dendritas, e já que o ónus eléctricos costumam transmitir-se com maior probabilidade nas zonas de superfície aguda (nos extremos puntiagudos, ao estilo dos pararrayos). A alta especialização do neurónio tem favorecido que subsistam aquelas nas que as dendritas possuem essa forma sobresaliente da membrana plasmática, mas que faz parte da mesma.[cita requerida]

Ionotrópica base

Em rasgos gerais, o efeito que se induze no axón do neurónio como resultado da despolarización da membrana plasmática, se denomina potencial de acção, que percorre todo o axón até chegar à vesícula presináptica; e a resposta hiperpolarizante denomina-se potencial sináptico.

Potencial Excitador PostSináptico (PEPS)

O potencial de acção tem lugar entre os 100mV e 150mV (130mV em termos gerais), repartidos da seguinte maneira: -70 mV no interior e uns 60 mV no exterior. Quando em um neurónio este potencial fica cancelado, se pode dizer que a membrana se tem despolarizado. Ao cobrir seu potencial de acção, transmite-se através do axón a corrente que estimula a vesícula presináptica, libertando o neurotransmisor que corresponde em função do estado do médio e do neurónio. A cada neurónio possui seu neurotransmisor dominante e dois ou três alternativos.

Potencial Inhibidor PostSinnáptico (PIPS)

Contrariamente aos potenciais de acção, os potenciais sinápticos são de escassa amplitude e atingem tão só alguns mV.

Metabotrópica base

Nas mesmas condições iniciais que a interacção ionotrópica base, a combinação do glutamato ou o gaba com estes receptores activam umas encimas presentes na membrana e responsáveis pela formação de novas moléculas denominadas segundos mensageiros.

Dependendo com qual se combinem, podem manifestar duas propriedades diferentes:[12]

No contexto da plasticidade, estes são os neurotransmisores secundários.

Neurotransmisión primária e secundária

A dinâmica primária e secundária dá forma à plasticidade neuronal e sináptica.

Integração da informação

Erro ao criar miniatura:
Disposição baseie de um neurónio motor.

É o processo em cuja virtude os neurónios, graças às propriedades intrínsecas a sua membrana, se acham capacitadas para somar diferentes entradas excitadoras e inhibidoras e elaborar uma resposta em função delas.[13]

Um sozinho neurónio pode integrar entre 10.000 e 15.000 conexões, todas procedentes de outros neurónios e/ou células gliales. Se todo o cérebro conta com 100.000 milhões de neurónios média, a média de sinapsis existente em um cérebro humano é de uma simples regra de três, cujo número deixa de ter significado na escala humana.[14]

Pelo mesmo princípio que governa a electricidade estática que existe entre um bolígrafo de plástico e um trozo de papel, as conexões entre dendritas e axones aumentam o sucesso de sinapsis. Pelo mesmo princípio, se o bolígrafo não repõe seu ónus estático em um tempo adequado, o papel tenderá a se afastar do bolígrafo pela própria dinâmica do médio. A proximidade entre dendritas e axones dependem da frequência com a que a sinápsis se realize.[15]

As sinapsis que formam as dendritas e os axones não têm uma programação genética predeterminada, de facto, o nível de expressão de um gene dado pode estar determinado pelas particularidades da experiência.[16] A disposição genética predispone certas tendências à interconexión.[17] Pode-se dizer que a genética nos predispone para nos adaptar à dinâmica determinista do médio.[18]

Durante a maduración do feto, as células nervosas experimentam a mesma dinâmica plástica baseada na neurotransmisión primária e secundária já descrita, não obstante, ao ir madurando aquelas partes da rede que dependem de factores internos principalmente repetitivos (batidos do coração, respiração, temperatura do corpo, etc.) estas redes estabelecem enlaces desde o feto, ligando os órgãos segundo vão estimulando a rede nervosa da qual dependem, fazendo perdurável dita conexão por estes ciclos.[cita requerida]

Soma espacial

Suponhamos que, dentre as 10000 sinapsis possíveis, 3000 estão a receber sinais de excitação e outras tantas de inhibición. A soma espacial é o processo que faz o neurónio ao elaborar todos esses sinais em um mesmo ciclo de processo e produzir uma resposta, tanto a níveis de potencial de acção como de metabolización de proteinas, neurotransmisores ou qualquer outra molécula capaz de portar informação.[19]

Soma temporária

Resultado de uma soma no tempo de diferentes impulsos sinápticos ionotrópicos.

Partindo do mesmo suposto que no caso da soma espacial, tomamos como exemplo uma dendrita, em onde se estabelece sinápsis com uma terminação axónica de um neurónio. Dita neurónio produz uma ráfaga de estímulos muito seguidos no tempo, os quais o neurónio que os recebe tem de somar no tempo, aplicando um processo mediante o qual o neurónio estabelece um resultado a esse estímulo.[19]

Aprendizagem e memória

Os potenciais sinápticos duram entre milisegundos e segundos( o tempo suficiente para exercer um efeito transitório sobre a excitabilidad das células postsinápticas) mas em realidade são efémeros. Se as sinapsis estão comprometidas nas mudanças de condutas em longo prazo relacionados com a aprendizagem e a memória os neurónios devem demonstrar modificações na eficácia sináptica (plasticidade sináptica) que devem durar vários minutos, dias ou semanas. A eficácia sináptica costuma refletir em uma mudança na amplitude do potencial postsináptico em resposta a um potencial de acção presinático.[20] Em muitas sinápsis, as amplitudes dos potenciais postsinápticos individuais não são constantes. A facilitación sináptica é um aumento da amplitude dos potenciais postsinápticos em resposta a impulsos presinápticos sucessivos. A diminuição da amplitude dos potenciais postsinápticos em resposta a impulsos presinápticos sucessivos denomina-se antifacilitación sináptica ou depressão sináptica. Tanto a facilitación como a antifacilitación sinápticas se produzem como resultado de mudanças na quantidade de neurotransmisor libertado pela cada impulso presináptico.[21]

Modelos de aprendizagem em invertebrados

Habituación e sensibilização sináptica

A aprendizagem, capacidade de modificar o comportamento em resposta a uma experiência, e a memória, capacidade de armazenar dita modificação por um período, são os rasgos mais sobresalientes dos processos mentais dos animais superiores. No entanto, estas propriedades estão presentes em sistemas nervosos mais simples, como em Aplysia, um caracol marinho que retrae a branquia quando se lhe aplica um estímulo no sifón ou no lóbulo do manto. A amplitude desta resposta diminui em presença de uma estimulação repetida de baixa frequência; isto implica que a resposta se habitua. Após um golpe na bicha, a resposta à estimulação do sifón volta a aumentar; ou seja, sensibiliza-se pelo golpe na bicha.[22] Com um acoplamento repetido dos estímulos na bicha e no sifón, é possível alterar este comportamento durante dias ou semanas, o que demonstra uma forma simples de cor em longo prazo.

Kandel e Tauc, mapearon o circuito nervoso do reflito de retirada da barbatana e determinaram o locus sináptico da habituación e da sensibilizacón. Entre os neurónios críticos incluem-se as mecanosensitivas que inervan a pele do sifón, as motoras que inervan os músculos da barbatana, e as interneuronas que recebem aferencias de diferentes neurónios sensitivas.[23] .
Arquivo:Circuito neural envolvido na sensibilização.JPG
Circuito neural envolvido na sensibilização.

A habituación da resposta de retirada da barbatana poderia produzir-se em: 1) as terminações nervosas sensitivas da pele do sifón, fazendo-as mais sensíveis ao tacto; 2) o músculo da barbatana, fazendo-o menos sensível à estimulação sináptica pela motoneurona, ou 3) a sinápsis entre o neurónio sensitiva e a motoneurona. A primeira possibilidade descartou-se obtendo registos com microelectrodos do neurónio sensitiva quando se produzia a habituación. Este neurónio seguia produzindo potenciais de acção em resposta à estimulação da pele. Igualmente descartou-se a segunda possibilidade mediante a estimulação eléctrica da motoneurona e mostrando que sempre provocava a mesma contracção miscular. Isto deixava só a terceira possibilidade: a habituación produz-se na sinápsis que liga o estímulo sensitivo com a motoneurona.[24] Na habituación a transmissão na sinápsis glutamatérgica entre os neurónios sensitivas e motoras está diminuída. Acha-se que este debilitamiento na transmissão sináptica, denominado depressão sináptica, é o responsável por diminuir a capacidade dos estímulos sobre o sifón para evocar contracções da barbatana durante a habituación. Com ulterioridad demonstrou-se que a depressão sináptica se deve a uma redução na quantidade de vesículas sinápticas disponíveis para a libertação, com uma redução simultânea na quantidade de glutamato libertado no neurónio sensitiva presináptica. A sensibilização, pelo contrário, modifica a função deste circuito ao recrutar neurónios adicionais. O choque na bicha que evoca a sensibilização, activa neurónios sensitivas que inervan à bicha. Por sua vez, estes neurónios sensitivas excitam interneuronas que libertam serotonina nas terminações presinápticas dos neurónios sensitivas do sifón. A serotonina aumenta a libertação do transmissor desde as terminações neuronales sensitivas do sifón, o que conduz a um incremento da excitação sináptica dos neurónios motores. Esta modulación da sinapsis neurónio sensitiva- neurónio motor dura ao redor de uma hora, o que é similar à duração da sensibilização em curto prazo da retirada da barbatana produzida pela aplicação de um sozinho estímulo na bicha. Assim aparentemente a sensibilização em curto prazo se deve ao reclutamiento dos elementos sinápticos adicionais que modulan a transmissão sináptica no circuito de retirada da barbatana.

Transmissão glutamartégica durante a sensibilização em curto prazo

Arquivo:Sensibilização em curto prazo.JPG
Sensibilização em curto prazo.

Transmissão glutamatérgica durante a sensibilização prolongada

Sensibilização em longo prazo.

A duração prolongada desta forma de plasticidade deve-se a mudanças na expressão genética, e portanto da síntese proteica. Com um treinamento repetido (choques adicionais na bicha), a PKA fosforila e estimula ao activador transcripcional CREB e este a sua vez estimula a síntese da ubiquitina hidroxilasa , que degrada a subunidad reguladora da PKA, produzindo um aumento persistente na quantidade de subunidad catalítica livre, o que significa que certa quantidade de PKA está continuamente activa e não requer serotonina para se activar. O CREB também estimula outra proteina activadora da transcrição, denominada C/EBP. Esta estimula a transcrição de outros genes desconhecidos que produzem o agregado de terminações sinápticas, o que gera um aumento prolongado da quantidade de sinapsis entre os neurónios sensitivas e motoras. Estes incrementos estruturais não se obsevan na sensibilização em longo prazo e podem ser a causa final da mudança prolongada na força global das conexões relevantes do circuito que produzem um reforço prolongado na resposta da retirada da barbatana.[25]

Modelos de aprendizagem nos vertebrados

Plasticidade sináptica em curto prazo

O mais provável é que todas as sinapsis químicas são capazes de sofrer mudanças plásticos. Os mecanismos da plasticidade sináptica na sinapsis dos mamíferos desenvolvem-se em escalas temporários que variam desde os milisegundos até dias, semanas ou mais. As formas de plasticidade em curto prazo (duram minutos ou menos) estudaram-se com mais detalhe nas sinapsis musculares periféricas. A activação repetida da união neuromuscular desencadeia várias mudanças que variam em direcção e duração. A facilitación sináptica, que é um aumento transitório da força sináptica, se desenvolve quando dois potenciais de acção ou mais invadem a terminação presináptica sucessivamente. A facilitación conduz a que se liberte mais neurotransmisor com a cada potencial de acção sucessivo, aumentando progressivamente o potencial de placa terminal postsináptico. A facilitación é o resultado da elevação prolongada de calcio na terminação presináptica. O rendimento de calcio desenvolve-se em um ou dois milisegundos após o potencial de acção mas a volta do calcio até os níveis de repouso são bem mais lentos. Portanto, quando os potenciais de acção aparecem juntos tendem a aumentar o calcio dentro da terminação e em consequência o potencial de acção presináptico ulterior liberta mais neurotransmisor. Uma descarga de alta frequência de potenciais de acção presinápticos (tétanos) pode conduzir a uma elevação inclusive mais prolongada dos níveis de calcio presinápticos, o que produz outra forma de plasticidade sináptica denominada potenciación postetánica (PPT). A PPT demora-se em seu início e nos casos típicos aumenta a libertação do neurotransmisor até alguns minutos após que finalizou a sucessão de estímulos. A diferença de duração distingue a PPT da facilitación sináptica. Também se acha que a PPT surge de processos dependentes do calcio, que talvez compreendam a activação de proteínas cinasas presinápticas, que aumentam a capacidade dos iones entrantes de calcio para desencadear a fusão das vesículas sinápticas com a membrana plasmática. A transmissão sináptica também pode se diminuir depois da actividade sináptica repetida. Esta depressão sináptica desenvolve-se quando se apresentam muitos potenciais de acção presinápticos em rápida sucessão, e depende da quantidade de neurotransmisor que se libertou. A depressão surge pela depleción progressiva do pool de vesículas sinápticas disponíveis para a fusão nesta circunstância. Durante a depressão sináptica, a força da sinapsis declina até que este pool pode recuperar mediante os mecanismos envolvidos o reciclado das vesículas sinápticas.

Plasticidade sináptica em longo prazo

A facilitación, a depressão e a potenciación postetánica podem modificar brevemente a transmissão sináptica mas não podem proporcionar as bases para as memórias ou outras manifestações de plasticidade conductual que persistem durante meses, semanas ou anos. Alguns padrões de actividade sináptica no sistema nervoso central produzem um aumento prolongado na força sináptica conhecido como potenciación em longo prazo (PLP), enquanto outros padrões de actividade geram uma diminuição prolongada da força sináptica, conhecida como depressão em longo prazo (DLP).[26]

Potenciación em longo prazo da sinapsis do hipocampo

O hipocampo é uma área do encéfalo especialmente importante para a formação e a recuperação de algumas formas de cor. Uma aferencia importante ao hipocampo é a corteza entorrinal. Esta corteza manda informação ao hipocampo através de um faz de axones denominado via perforante; estes axones estabelecem sinápsis com neurónios da circunvolución dentada, que emitem axones (denominados fibras musgosas) que fazem sinápsis com células de CA3. Estas células emitem axones que se ramifican. Uma dos ramos deixa o hipocampo através do fórnix; o outro ramo, telefonema colateral de Schaffer, estabelece sinápsis com neurónios de CA1. Ainda que a PLP demonstrou-se pela primeira vez na sinapsis da via perforante com os neurónios da circunvolución dentanda, a maioria dos experimentos sobre o mecanismo da PLP realizam-se actualmente com as sinapsis da colateral de Schaffer e os neurónios piramidales de CA1.[27] A estimulação eléctrica das colaterales de Schaffer gera potenciais postsinápticos excitadores (PPSE) nas células postsinápticas CA1. Se estimulam-se as colaterales de Schaffer só duas ou três vezes por minuto, o tamanho de de PPSE nos neurónios de CA1 se mantém constante. No entanto, uma sucessão breve e de alta frequência de estímulos (estimulação tetánica) nos mesmos axones produz uma potenciación em longo prazo, o que se observa como um aumento prolongado na amplitude dos PPSE. A PLP da sinápsis da colateral de Schaffer mostra várias propriedades que a converte em um mecanismo neural atractivo para o armazenamento de informação. Primeiro, a PLP é dependente do estado: o estado do potencial de membrana da célula postsináptica determina se desenvolve-se a PLP ou não. Se junta-se um estímulo único nas colaterales de Schaffer ( o que normalmente não produziria PLP) com uma despolarización forte da célula CA1 postsináptica, as sinápsis das colaterales de Schaffer activadas se potencian em longo prazo. O aumento só se produz se as actividades juntadas das células presinápticas e postsinápticas estão estreitamente unidas no tempo, de modo que a despolarización postsináptica forte se desenvolve dentro de uns 100 ms da libertação presináptica do transmissor.[28] A PLP também mostra a propriedade da especificidad das aferencias, isto é que a estimulação tetánica causa uma modificação nas sinápsis estimuladas, de forma que estas são mais eficazes. Outras aferencias sinápticas no mesmo neurónio que não receberam estimulação tetánica não mostrassem PLP.[29] Uma última propriedade importante da PLP é a associatividade, a estimulação débil de uma via por si sozinha não desencadearia a PLP. No entanto se activa-se debilmente uma via ao mesmo tempo que se activa com firmeza outra vizinha, ambas se potencian em longo prazo.[30]

Mecanismos moleculares da potenciación em longo prazo no hipocampo

Arquivo:Mecanismos que subyacen à PLP.JPG
Mecanismos que subyacen à potenciación em longo prazo.

A transmissão sináptica excitadora no hipocampo está mediada por receptores de glutamato. A PLP na via colateral de Schaffer requer a activação do receptor de glutamato tipo NMDA, este se volta funcional quando o glutamato se une ao receptor postsináptico NMDA e o potencial de membrana da célula postsináptica está o bastante despolarizado pela descarga cooperativa de vários axones aferentes como para expulsar o Mg2+ do canal NMDA, dado que o bloqueio do canal NMDA pelo Mg2+ é dependente de voltaje. Só quando o Mg2+ se elimina pode entrar Ca2+na célula postsináptica. A entrada de calcio inicia a facilitación persistente da transmissão sináptica activando proteincinasas: a proteincinasa C (PKC), a proteincinasa Ca2+/dependente de calmodulina (CaMKII), e protincinasa de tirosina fyn.[31] A indução da PLP na região CA1 do hipocampo depende de quatro factores postsinápticos: despolarización postsináptica, activação de receptores NMDA, entrada de Ca2+ e activação pelo Ca2+ de vários sistemas de segundos mensageiros na célula postsináptica.[32] Recentes estudos permitiram aclarar os mecanismos responsáveis da expressão da PLP, ou seja, de que modo esta faz que as sinapsis estejam fortalecidas durante períodos prolongados. A explicação mais provável é que a PLP se origina em mudanças na sensibilidade da célula postsináptica ao glutamato, as sinápsis excitadoras podem regular dinamicamente seus receptores glutamatérgicos postsinápticos e inclusive podem agregar receptores AMPA novos a sinápsis “silenciosas” que não tinham receptores AMPA anteriormente. Ao que parece a expressão ou a manutenção da PLP deve-se a esta inserção de receptores AMPA na membrana postsináptica.[33] A indução de PLP só requer fenómenos na célula postsináptica, enquanto a expressão da PLP se deve em parte a um fenómeno posterior na célula presináptica (o aumento da libertação de transmissor), de alguma maneira de célula presináptica tem que ser informada de que se induziu um PLP. Actualmente existem indícios de que ou bem o calcio ou bem algum segundo mensageiro activado pelo calcio, determina que a célula postsináptica liberte um ou mais mensageiros retrógrados de suas espinhas dendríticas activas. Experimentos recentes propõem ao óxido nítrico (NÃO) como possível mensageiro retrogrado envolvido na PLP.

Depressão sináptica em longo prazo no hipocampo.

Para converter o reforço sináptico em um mecanismo útil são necessários outros processos que possam debilitar de maneira selectiva conjuntos específicos de sinapsis. A DPL é um destes processos. No final da década de 1970, observou-se que se desenvolvia uma DPL nas sinapsis entre as colaterales de Schaffer e as células piramidales CA1. A DLP desenvolve-se quando as colaterales de Schaffer se estimulam a baixa frequência (1 Hz aproximadamente) durante períodos prolongados (10-15 minutos). Este padrão de actividade diminui o PPSE durante várias horas, e ao igual que a PLP, é específico das sinapsis activadas. A PLP e a DPL são complementares já que a DPL pode apagar o incremento no tamanho do PPSE produzido pela PLP e pelo contrário, esta última pode apagar a diminuição no tamanho dos PPSE devido à DPL. A potenciación e a depressão em longo prazo nas sinapsis colaterales de Schaffer- CA1 têm vários elementos em comum. Ambas precisam a activação de receptores de glutamato NMDA e a entrada de calcio na célula postsináptica. O que determina que se produza uma PLP ou uma DPL é a quantidade de calcio na célula postsináptica: pequenos aumentos no Ca2+ desencadeiam depressão, enquanto os grandes incrementos conduzem a potenciación. A PLP deve-se parcialmente à activação da CaMKII, que fosforila as proteínas alvo. A DPL é no entanto o resultado da activação de fosfatasa dependente de Ca2+, que separam os grupos fosfato destas moléculas alvo. Os diferentes efeitos do Ca2+ durante a DPL e a PLP devem-se à activação selectiva de cinasas e proteinfosfatasas pelos altos ou baixos níveis do Ca2+. É possível que as cinasas e as fosfatas fosforilen e desfosforilen o mesmo conjunto de proteínas reguladoras para controlar a eficácia da transmissão na sinapsis colateral de Schaffer-CA1. A DLP associa-se à perda de receptores AMPA sinápticos porque estes se internalizan na célula postsináptica.[34]

Depressão em longo prazo na corteza cerebelosa.

O cerebelo é importante para a aprendizagem motora, porque nele se realizam as correcções quando o resultado dos movimentos não cumpre as expectativas. Parece que estas correcções se realizam por modificações das conexões sinápticas. A DLP no cerebelo é algo diferente. A corteza cerebelosa consta de duas capas de corpos celulares neuronales, a capa de células de Purkinje e a capa de células granulares, separadas da superfície da piamadre por uma capa de molecular desprovista praticamente de corpos celulares.[35] . Os neurónios de Purkinje do cérebro recebem dois tipos de aferencias excitadoras: fibras trepadoras e paralelas. A DLP reduz a força da transmissão na sinapsis das fibras paralelas e das fibras trepadoras. Esta forma de depressão em longo prazo tem sido relacionada com a aprendizagem motora que média a coordenação, a aquisição e o armazenamento de movimentos complexos no interior do cerebelo. A depressão cerebelosa em longo prazo é associativa, já que só se desenvolve quando as fibras trepadoras e as fibras paralelas se activam no mesmo momento. A associatividade origina-se nas acções combinadas de duas vias intracelulares diferentes de transducción de sinais activadas na célula de Purkinje postsináptica devido à actividade das sinapsis nas fibras trepadoras e as fibras paralelas. Na primeira via, o glutamato libertado desde as terminações das fibras paralelas activam-se os receptores de glutamato tipo AMPA e os metabotrópicos. A união do glutamato ao receptor AMPA conduz à despolarización da membrana, enquanto a fixação ao receptor metabotrópico produz os segundos mensageiros trifosfato de inositol e diacilglicerol. A segunda via de transducción de sinais, iniciada pela activação das fibras trepadoras, produz um grande fluxo de calcio através dos canais com porta de voltaje e um posterior incremento na concentração intracelular de calcio. Estes segundos mensageiros funcionam juntos para produzir uma elevação amplificada da concentração intracelular de calcio, devido à libertação do calcio desencadeada por IP3 e calcio desde os depósitos intracelulares sensíveis a IP3, e à activação sinérgica de PKC por calcio e diacilglicerol. O efeito neto da PKC é a internalización dos receptores AMPA por médio da endocitosis dependente de clatrina. Esta perda de receptores AMPA diminui a resposta da célula de Purkinje postsináptica à libertação de glutamato desde as terminações presinápticas das fibras paralelas. Portanto, ao invés do que se observa com a depressão em longo prazo no hipocampo, a depressão em longo prazo cerebelosa requer a actividade de uma proteina kinasa, mais que de uma fosfatasa, e não envolve a entrada de calcio através do receptor de glutamato tipo NMDA. No entanto o efeito neto é o mesmo em ambos casos: a internalización dos receptores AMPA é um mecanismo frequente para a redução da eficácia tanto da sinapsis do hipocampo como as do cerebelo durante a depressão em longo prazo.[36]

Arquivo:Depressão sináptica prolongada no cerebelo.JPG
Depressão sináptica prolongada no cerebelo.

Potenciación em longo prazo, depressão em longo prazo e memória.

Estudos teóricos mostram que a PLP e DLP podem contribuir à formação da memória, já que as moléculas que intervêm na PLP e DLP também o fazem na aprendizagem e a memória, por exemplo, ambas formas de plasticidade sináptica precisam a activação de receptores de NMDA, para valorizar o possível papel dos receptores NMDA do hipocampo na aprendizagem, os pesquisadores injectaram um bloqueante de ditos receptores no hipocampo de ratas que estavam a ser treinadas em um laberinto acuático. A diferença dos animais normais, estas ratas não conseguiam aprender as regras do jogo nem a localização da plataforma para escapar. Este achado proporcionou a primeira prova de que os processos dependentes dos receptores NMDA desempenham um papel na memória. Um novo e revolucionário enfoque da base molecular da aprendizagem e a memória foi apresentado por Susumu Tonegawa. Este reconheceu que moléculas e comportamento deviam estar conectados mediante manipulação genética de animais de experimentación. Em seu primeiro experimento Tonegawa e cols. “eliminaram” o gene para uma subunidad (alfa) de CaMKII e observaram deficiências paralelas na memória e a PLP do hipocampo. Desde então manipularam-se muitos genes de ratos com a intenção de valorizar o papel dos mecanismos da PLP e DLP na aprendizagem. Ainda que os pesquisadores não se pronunciam, parece que a PLP, a DLP e a aprendizagem têm muitas necessidades em comum. O enfoque genético é poderoso, mas tem limitações importantes. A perda de uma função, como PLP ou a aprendizagem, poderia ser uma consequência secundária de alterações do desenvolvimento causadas pelo crescimento sem uma determinada proteína. Ademais, como a proteína sejam tem perdido em todas as células que normalmente a expressam, pode ser difícil precisar onde e como uma molécula contribui à aprendizagem. Por estas razões, os pesquisadores têm tratado de criar formas de limitar suas manipulações genéticas a localizações e momentos específicos. Em um interessante exemplo deste enfoque Tonegawa encontraram uma maneira de limitar a deleción genética de receptores de NMDA à região CA1, começando à idade de três semanas aproximadamente. Estes animais mostram ou llamativo déficit de PLP, DLP e rendimento no laberinto acuático, com o que se revela que os receptores de NMDA de CA1 desempenham um papel essencial nesse tipo de aprendizagem. Se uma activação demasiado escassa dos receptores de NMDA do hipocampo é perjudicial para a aprendizagem e a memória, os animais tratados com engenharia genética para produzir demasiados receptores NMDA mostram um aumento da capacidade para aprender algumas tarefas. Em conjunto, os estudos farmacológicos e genéticos mostram que os receptores NMDA do hipocampo desempenham um papel essencial não só na modificação sináptica, como PLP e DLP, senão também na aprendizagem e a memória.[37] .

Adendo

Citas

  1. Morris, R.G.M. et a o., "Elements of a neurobiological theory of the hippocampus: the role of activity dependents synaptic plasticity in memory", Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, Nº 358, 2003, pp. 773-786.
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  5. Kandel, E.R., Psychotherapy and the single synapse: the impact of psychiatric thought on neurobiological research, op. cit.
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  10. François Ansermet & Pierre Magistretti: À cada qual seu cérebro. Plasticidade neuronal e inconsciente. Discussões. pp. 35-43.
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  14. Bear, M. F., Connors, B. W., Paradiso, M. A., Neuroscience, exploring the brain, 2ª ed., Baltimore, Lippincott Williams & Wilkins, 2001.
  15. Licendia do redactor para fazer acessível a complegidad do artigo ao entendimento da maioria.
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  18. François Ansermet&Pierre Magistretti: À cada qual seu cérebro. Plasticidade neuronal e inconsciente. Discussões. pp. 26.
  19. a b Por citar
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Fontes consultadas

Modelo:Wikiproyecto:Verificabilidad LPPI/CertificadoDeExportacion/Caixa

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