Den synaptiske plastisiteten i nevrovitenskap er synapsenes evne til å modulere, som svar på en bestemt hendelse - en økning eller en engangsbetydning og betydelig reduksjon i virksomheten - overføringseffektiviteten til det elektriske signalet fra et nevron til det andre og til holde, på mer eller mindre lang sikt, et "spor" av denne modulasjonen. Skjematisk opprettholdes og moduleres effektiviteten av synaptisk overføring, eller til og med selve synapsen, ved bruk av den. Synaptisk plastisitet antas å være en av de neuronale mekanismene som støtter hukommelse og læring i organismer utstyrt med et nervesystem .
Synaptisk plastisitet tilsvarer forskjellige typer molekylære og cellulære mekanismer assosiert med endringer i nevronfysiologi ( langsiktig potensiering og depresjon ) og / eller i organismenes oppførsel ( tilvenning , sensibilisering , etc.). Forbindelsen mellom to nevroner er faktisk ikke fast, slik man trodde i begynnelsen av forskning på dette feltet, men avhenger av de tidligere aktivitetene til nevronene, om "bruken" som kan gjøres av denne forbindelsen. Synaptisk plastisitet anses å være en type plastisitet i nevrale nettverk og hjernen generelt, neuronal (eller cerebral) plastisitet . Imidlertid kan denne formen for plastisitet, på synapseskalaen, forklare de forskjellige former for læring og memorisering som er observert i alle organismer med nervesystem , inkludert de eldste artene.
I 1948, Jerzy Konorski (in) er den første som har brukt begrepet "synaptisk plastisitet" for å vekke ideen til Santiago Ramón y Cajal om at hukommelsen ble lagret som anatomiske endringer i styrken til synaptiske forbindelser. En lignende forestilling er utviklet av Donald Hebb samtidig, på den andre siden av jernteppet .
En synaps er en spesialisering av plasmamembranen i nevronet som lar nevroner overføre en elektrisk nerveimpuls i kjemisk form (figur 1) . På presynaptisk nivå forårsaker ankomsten av en nerveimpuls, kodet i form av handlingspotensialer og formidlet langs aksonen , frigjøring av nevrotransmittere i den synaptiske kløften. Nevrotransmittere binder seg til spesifikke reseptorer som ligger på membranen til det postsynaptiske nevronet. Disse reseptorene, som kan være metabotrope eller ionotrope , når de først er aktivert, genererer, gjennom åpningen av ionekanaler , membran- postsynaptiske potensialer, som, hvis de når en terskel på nivået av fremvektskeglen (eller utløsersonen), vil generere handlingspotensialer ved det postsynaptiske nevronet. Det er disse forskjellige mekanismene for synaptisk overføring som vil kunne modifiseres av fenomener med synaptisk plastisitet.
Nervesignalet generert av det postsynaptiske nevronet avhenger av amplituden til dets depolarisering. Dette avhenger av at mange parametere griper inn på synapsens tre nivåer og presenteres her på en ikke-uttømmende måte:
Synaptisk plastisitet skyldes en kvantitativ endring i forskjellige inngangs- og utgangskodingsparametere, så det er to mulige komponenter, en presynaptisk komponent og en postsynaptisk komponent.
Ved årets begynnelse 1950, lite er kjent om den biologiske støtten til minne og læring. Siden den menneskelige hjerne er veldig kompleks (mer enn 100 milliarder nevroner hver med mer enn 7000 synapser i gjennomsnitt), kan det være vanskelig, om ikke umulig, å bestemme hvilke nevroner som er involvert i minnet og hvilke synapser som moduleres ved læring. Tidlig1960, forskere, og blant dem Eric Kandel ( Nobelprisen for medisin / fysiologi i 2000), bestemte seg for å ta en reduksjonistisk tilnærming ved å bruke modellorganismer med enklere nervesystemer og atferd, som sjøharen (figur 2) , eddikflua eller til og med musen .
Aplysia (figur 2) har et nervesystem som består av rundt 20.000 nevroner med mer eller mindre alltid samme lokalisering. Nevronene er, for noen, veldig store (opptil 1 mm ), synlige for det blotte øye, de letter elektrofysiologiske målinger , deres disseksjon for biokjemiske studier og injeksjon av forskjellige forbindelser ( antistoffer , genetiske konstruksjoner, etc.).
Nevrovitenskapelig forskning har avdekket ulike endringer i atferd eller nevronfysiologi assosiert med ulike former for synaptisk plastisitet:
Hvert av disse fenomenene inkluderer varianter klassifisert i undertyper. For øyeblikket er det åpenbart at vi ikke kan hevde å være uttømmende i opptellingen av de forskjellige typer og undertyper av plastisitet, siden vi ennå ikke helt har forstått hvilken omfattende logikk som styrer deres utseende. Det kan være at variantene av plastisitet er nesten ubegrensede, og at frekvensen av deres respektive utseende er direkte relatert til typen neuroner de endrer, så vel som i henhold til deres mobilmiljø.
Det er vanligvis to faser med synaptisk plastisitet:
Tilvenning, fra et atferdsmessig synspunkt, ble først studert av Ivan Pavlov og Charles Sherrington . Det var da av Alden Spencer og Richard F. Thompson (in) fra mobilperspektivet. Det er en av de enkleste formene for læring, den består i å ignorere en ubetydelig og ufarlig stimulans som følelsen av klærne i kontakt med huden.
I AplysiaI denne mollusk er det en medfødt defensiv refleks atferd , gjelle tilbaketreknings refleks. Når en lett taktil stimulus blir brukt på dette dyrets sifon , trekker den det og gjellene inn i en beskyttende refleks. Hvis den taktile stimuleringen gjentas over tid, avtar atferdsresponsen i et fenomen som ligner på tilvenning hos mennesker.
Fra et cellulært synspunkt er denne mekanismen basert på en enkel nevral krets sammensatt av et begrenset antall nevroner (figur 3) , skjematisk, en sensorisk nevron og en motorisk neuron forbundet med en synaps. Det sensoriske nevronet, aktivert av den taktile stimulansen, aktiverer i sin tur motorneuronet som er ansvarlig for fjerning av sifon og gjeller, omtrent som patellarrefleksen hos mennesker.
Fra et molekylært synspunkt frigjør det sensoriske nevronet glutamat , en eksitatorisk nevrotransmitter, på nivået av den synaptiske spalten som skiller det fra motorneuronet (figur 4, kontroll) . Gjentatt stimulering av sensorisk nevron fører til en progressiv reduksjon i frigjøring av glutamat, man snakker om "synaptisk depresjon" (FIG. 4, tilvenning) . Denne reduksjonen tilsvarer en reduksjon i antall vesikler som kan frigjøre denne nevrotransmitteren.
Det er to faser i tilvenningsfenomenet som avhenger av antall stimuleringer:
Vi finner dette fenomenet tilvenning, med andre sensoriske modaliteter, som olfaksjon, og hos arter som har utviklet seg nylig, for eksempel flue eller mus, inkludert hos mennesker.
Under denne prosessen generaliserer responsen på en nociceptiv stimulans til andre nøytrale stimuli, settet med defensive reflekser økes. Dette er et fenomen som ligner på sensibilisering hos mennesker. Når en veldig høy og uventet lyd høres, i en kort periode, kan til og med en nøytral stimulans som en hånd som hviler på skulderen forårsake en start. Klassisk induserer en plutselig og uventet (smertefull) sensorisk innkalling skarpere reaksjoner på forskjellige nøytrale sensoriske stimuli (tilstand av hypervåkenhet, våkenhet).
I tilfelle Aplysia, hvis et elektrisk støt påføres halen på dyret og deretter en taktil stimulus påføres sifonen, økes tilbaketrekksresponsen sterkt.
Fra et cellulært synspunkt involverer sensibilisering nevronene som er involvert i tilvenning, samt to ekstra populasjoner av nevroner (figur 3) . Dette er sensoriske nevroner som ligger i halen til dyret og interneuroner som forbinder disse nevronene med de presynaptiske endene til de sensoriske nevronene i sifonen. Hale-sensorisk nevron, aktivert av den elektriske stimulansen, aktiverer tilretteleggeren serotonerg (5-HT) internuron plassert nedstrøms. Frigjøringen av serotonin ved den presynaptiske terminalen forsterker frigjøringen av nevrotransmittere fra sifonets sensoriske nevron når den aktiveres av en nøytral stimulus.
Fra en molekyl synspunkt, serotonin binder til to typer av reseptorer, koblet til G-proteiner (G o og G r ), som ligger på den presynaptiske terminus av sensoriske nevroner i hevert. Reseptoraktivering G s induserer produksjon av cAMP ved adenylatsyklase . CAMP, ved binding til proteinkinase A (PKA), fortrenger regulatoriske underenheter og frigjør katalytiske enheter som fosforylerer forskjellige mål. PKA fungerer gjennom tre signalveier:
Den økte inngangen til den presynaptiske avslutningen induserer en økning i mengden glutamat som frigjøres under stimulering av sifonneuroner og derfor økt stimulering av motoriske nevroner og større sammentrekning av grenmuskulaturen.
LangsiktigEn enkelt elektrisk stimulering av halen til Aplysia induserer en form for kortvarig sensibilisering som varer noen minutter. Fem eller flere repetisjoner genererer en langsiktig form som kan vare i dager eller til og med uker. Avstanden mellom sjokkene, som for tilvenning, sikrer at oppførselen registreres på lang sikt. For å snakke om prosessen med å konvertere korttidsminne til langtidsminne, snakker vi om "konsolidering" av minne. Langtidsminne, i motsetning til korttidsminne, er avhengig av genuttrykk , proteinsyntese og veksten av nye - eller beskjæring - synaptiske forbindelser.
Proteinkinase A (PKA) aktiverer et nytt protein etter fosforylering, MAPK ( mitogenaktivert proteinkinase ) , etter langvarig aktivering av serotonin . Sammen blir disse to kinasene translokert til kjernen der de ved fosforylering aktiverer transkripsjonsfaktoren CREB -1 ( cAMP Response Element-binding protein 1 ). Indirekte deltar disse proteinene også i undertrykkelsen av den hemmende virkningen av CREB-2, en transkripsjonell repressor .
Når CREB-1 er aktivert, binder den seg til spesifikke regulatoriske sekvenser kalt CRE ( cAMP-responselement ) og ligger på nukleært DNA (5'-TGACGTCA-3 '). Det aktiverer transkripsjon av gener for tidlig / øyeblikkelig respons (in) . CREB-1 stimulerer ekspresjonen av UCH (karboksyterminal ubiquitinhydrolase) (en) , transkripsjonsfaktoren C / EBP ( CCAAT enhancer-binding protein ) (en) og den tunge kjeden av kinesin .
Ubiquitin-hydroksylase induserer nedbrytning av de regulatoriske underenhetene til PKA av proteasomet som permanent aktiverer PKA og dermed bidrar til å opprettholde, på lang sikt, aktivering av PKA-mål, inkludert CREB-1. C / EBP vil fremme, gjennom aktivering av andre gener (spesielt EF1α (en) ( forlengelsesfaktor 1 alfa )), dannelsen av nye synaptiske ender og dermed øke antall synapser som forbinder sensoriske og motoriske nevroner (+ 100%) . De strukturelle modifikasjonene av de synaptiske endene forsterker på lang sikt effektiviteten av synaptisk overføring mellom sensorisk og motorisk neuron og dermed sammentrekning av forgreningsmusklene.
Fra disse studiene i Aplysia ble det konkludert med at endring av atferd kunne avhenge av en endring i effektiviteten av synaptisk overføring av et lite antall synapser. I tillegg avhenger korttidsminne av posttranslasjonelle modifikasjoner (fosforylering) av allerede eksisterende proteiner (PKA), mens langtidsminne er avhengig av endringer i genuttrykk, protein (ubiquitinhydroksylase, C / EBP) og strukturelle endringer (nye synapser ). Studier på andre virvelløse dyr, som Drosophila, eller hos pattedyr vil deretter tillate at disse mekanismene blir generalisert.
Tilvenning og sensibilisering er to former for minne som finnes hos mennesker og som sies å være "implisitt" (eller ikke-deklarativ) og "ikke-assosiativ".
Langsiktig tilretteleggingLangvarig memorisering krever genuttrykk , og denne prosessen finner sted i kjernen til nevronet. Et av spørsmålene som dukket opp var derfor å avgjøre om mRNAene bare transporteres til synapsene som er involvert i læring, eller om de distribueres homogent og oversettes lokalt.
For å svare på dette spørsmålet ble det utviklet en ex vivo- modell , fasilitering, fra Aplysia-neuroner. I denne modellen dyrkes en forgrenet sensorisk nevron synapser med to forskjellige motoriske nevroner. Det er da mulig å påføre serotonin på en av de to synapsene (med en mikroelektrode ) og å registrere den elektriske aktiviteten indusert av sensorisk nevron i den ene eller den andre av motorneuronene. Forfatterne var således i stand til å observere at påføringen av et serotoninutbrudd induserte en økning i amplituden av eksitatoriske postsynaptiske potensialer (PPSE) i omtrent ti minutter. Hvis de påførte fem pust med serotonin fordelt over tid, fortsatte økningen i PPSE-amplitude i mer enn 24 timer. Disse endringene påvirket bare motorneuronet assosiert med synapsen som ble behandlet, noe som indikerer at plastisiteten var "synaps-spesifikk". I tillegg var langsiktig tilrettelegging avhengig av transkripsjon, CREB-1 og induserte strukturelle endringer. Forfatterne hadde derfor en modell som ligner på sensibilisering, ex vivo , med en minimal neuronal enhet.
Hvordan kunne mRNAene indusert av CREB-1 "gjenkjenne" synapsen som ble aktivert av serotonin og bare delta i forsterkningen av den? Forfatterne av denne studien vil gjøre to viktige observasjoner. For det første undertrykker lokal anvendelse på aktivert synaps av en hemmer av proteinsyntese ( emetin ) langsiktig tilrettelegging. Påføringen av en enkelt pust av serotonin, på grenen motsatt den der langvarig tilrettelegging ble indusert, induserer også langvarig tilrettelegging. Disse resultatene indikerer at mRNAene distribueres i sensorisk nevron og at de blir oversatt lokalt på synapsnivået der tilretteleggingen ble indusert. Det er derfor et fenomen med synaptisk "merking" under induksjon av tilrettelegging - også observert under den langsiktige potenseringsprosessen hos pattedyr (se nedenfor) - som gjør det mulig å oversette mRNA lokalt. På den annen side kan en synaps "fange" transkripsjonsproduktet, og generere langsiktig tilrettelegging, hvis det også er preget av en enkelt stimulering til serotonin.
Fra disse eksperimentene kommer det frem at den grunnleggende funksjonelle enheten for langsiktig synaptisk plastisitet, og potensielt for memorisering, er synapsen. Dette ble ytterligere bekreftet nylig i Drosophila. I tillegg spiller lokal oversettelse en viktig rolle i dannelsen av langtidshukommelse.
Synaptisk merkingI 2003, Eric Kandelts team var interessert i naturen til synaptisk merking og spesielt rollen som et RNA- bindende protein , CPEB (en) ( cytoplasmatisk polyadenyleringselement bindende protein ). CPEB ble opprinnelig beskrevet som i stand til å aktivere oversettelsen av "sovende" mRNA takket være dens binding til cytoplasmatiske polyadenyleringselementer ( CPE (en) ) til stede i 3'UTR- regionen av visse mRNAer. Dette proteinet, som er tilstede i dendrittene og aktiveres av synaptisk stimulering, rekrutterer deretter faktorer som deltar i reguleringen av oversettelse, slik som eIF4E (en) , eller i forlengelsen av poly (A) halen .
Kausik Si og hans kolleger demonstrerte først at det var en form for CPEB bevart av evolusjon og til stede i Aplysia. Tilstede på et lavt nivå i nevroner, økes dets uttrykk - lokalt i aktivert synaps - ved induksjon av kortsiktig tilrettelegging. I tillegg er denne økningen nødvendig for langvarig tilretteleggingstrening. CPEB kunne derfor spille rollen som "merke" på nivået av synapser aktivert under tilrettelegging. CPEB vil da binde seg til 3'UTR-regionen av mRNA av spesifikke mål som aktin , indusere deres polyadenylering og lokal oversettelse, og dermed delta i de strukturelle modifikasjonene som er nødvendige for den langsiktige tilretteleggingen av synaptisk overføring, slik som etablering av nye synapser.
Prion-lignende protein og minneI løpet av studien oppdaget Kandel og hans medarbeidere at proteinet CPEB utviste en primær struktur beriket med aminosyrene glutamin og asparagin ved N-terminalen . Sistnevnte tildelte proteinet en spesiell sekundær struktur , en struktur nær prion-domenet til proteinet med samme navn. Dette prion-domenet vil tillate CPEB-proteiner å gå over mellom to konformasjonstilstander med forskjellige funksjoner. Overgangen ville finne sted når CPEB-proteiner samlet, og en av dem, som allerede har gjort overgangen, induserer en konformasjonsendring av prionformen i sine partnere. Fra disse eksperimentene var forfatterne i stand til å utvikle en hypotese der en første konformasjonsendring av CPEB, mot prionformen, ville utgjøre det "lokale merket" indusert under kortvarig tilrettelegging. Denne endringen i CPEB-konformasjon vil senere indusere langsiktig tilrettelegging ved sin evne til å indusere mRNA-translasjon på nivået av den markerte synapsen og ved dens evne til å opprettholde, på lang sikt, et sett med CPEB-proteiner med en konformasjonsprion.
Denne typen mekanisme, som involverer en homolog av henholdsvis CPEB, Orb2 og CPEB-3, vil bli beskrevet noen år senere i Drosophila og deretter hos pattedyr under dannelsen av et romlig minne.
Det finnes andre typer implisitt minne, "assosiativ", kalt kondisjonering (klassisk og operant) og som er basert på synaptiske plastisitetsmekanismer som er forskjellige fra tilvenning og sensibilisering.
Allerede siden Aristoteles (384 f.Kr. J.-C. - 322 f.Kr. J.-C.), Filosofer mener at læring skjer ved sammenslutning av ideer. Dette konseptet vil bli videreutviklet i XVII th århundre av John Locke og psykologi empiricist . Og dette er begynnelsen av XX th århundre i1903, at Ivan Pavlov definerte klassisk kondisjonering og introduserte den i studiet av læring og memorisering. Bedre kjent som den Pavlovske refleksen, er den nå en del av populærkulturen og kan bli funnet nevnt, på godt og vondt, i mange verk som Clockwork Orange , The Under-begavet , etc. Det var tilfeldig at Ivan Pavlov oppdaget dette fenomenet hos hunder mens han studerte fordøyelsesfysiologi . Hans forskningsarbeid ga ham Nobelprisen i fysiologi / medisin i1904.
Klassisk kondisjonering består for organismen i å assosiere to sensoriske stimuli. Denne assosiasjonen måles ved å analysere atferdsendringer . En ubetinget atferdsrespons er generelt assosiert med en nøytral sensorisk stimulans. Tar vi eksemplet på lukt i flua , under de første forholdene, utløser et luktmiddel (kjemisk forbindelse) oppfatningen av en lukt fra nervesystemet , som a priori vil ha bare noen få atferdsmessige manifestasjoner. (Betinget stimulus). I tillegg induserer påføring av et lite elektrisk støt på beina til dyret (ubetinget stimulus) en defensiv oppførsel i form av en flyging (ubetinget respons). Hvis vi flere ganger forbinder luktstoffet med et elektrisk støt og deretter utsetter fluene for luktstoffet, vil de prøve å unnslippe det. Det er luktstoffet som utløser bevegelse av flyging (kondisjonert respons), luktstoffet har fått en aversiv verdi , det har vært aversiv olfaktorisk kondisjonering.
De andre sensoriske modalitetene kan også betinges som hørsel , berøring , etc. Det er også mulig å bruke en ubetinget stimulans som utløser en tilnærmingsrespons, for eksempel en matkilde, vi vil da snakke om appetittvekkende kondisjonering . Avhengig av arten som vurderes og utviklingen av nervesystemet , vil forskjellige regioner være involvert, men det vil være de samme synaptiske plastisitetsmekanismene som vil tillate læring og memorisering av kondisjonering. Konditionering er en prosess som er sterkt bevart av evolusjonen, og som lar organismen søke spesielt fordelaktige kilder til mat og flykte fra potensielle rovdyr. I utgangspunktet lar det kroppen assosiere en uendelig sansestimuli med et begrenset register over medfødt atferd , tiltrekning og fly. Konditionering er en av mekanismene for å lære nye regler i et stadig skiftende miljø .
I AplysiaI Aplysia er klassisk kondisjonering en mer kompleks form for læring enn bevissthet. Dyret lærer at taktil stimulering på en del av anatomien, kappefolden , er forbundet med et mildt elektrisk støt. Dette induserer en sterk sammentrekning av gjellene, større enn under sensibilisering, og som bare er assosiert med stimulering av kappen og ikke med andre deler av kroppen, for eksempel sifonen. I motsetning til sensibilisering, må den betingede stimulansen umiddelbart gå foran den ubetingede stimulansen under kondisjonering (~ 0,5 s ). Selv om dette er de samme mobilaktørene som sensibilisering, utløser stimulans tidsmessige nærhet spesifikke molekylære mekanismer. Videre er det en postsynaptisk komponent, i tillegg til den presynaptiske komponenten, til denne formen for synaptisk plastisitet.
Fra et molekylært synspunkt utløser aktivering av kappesensoriske neuroner en tilstrømning av kalsium ( ) på det presynaptiske nivået. Denne tilstrømningen aktiverer calmodulin (CaM), et protein som assosieres med ( ). -CaM- komplekset binder seg til adenylatsyklase , og aktiverer derved produksjonen av cAMP . Samtidig utløser aktivering, ved elektrisk støt, av de serotonerge interneuronene frigjøring av serotonin i den presynaptiske enden. Serotonin binder til sine spesifikke proteinkoblede reseptorer G s aktiverer også adenylatsyklase. Samtidig aktivering av adenylatsyklase potenserer produksjonen av cAMP som fungerer som en "tilfeldighetsdetektor". Adenylatsyklase spiller den samme rollen i klassisk kondisjonering i flua.
Under samtidig aktivering av sensoriske neuroner og serotonerge, nerveimpulser som aktiverer den postsynaptiske motoriske nevroner er tilstrekkelig til å rekruttere reseptorer til glutamat typen av NMDA (N-metyl-D-aspartat) (se Figur 7 ). Disse "reseptorkanalene", når membranen har sitt hvilepotensial , er blokkert av et magnesiumion ( ). Depolarisasjonen er slik at den blir utvist fra NMDA-reseptoren som frigjør kanalen og tillater en stor tilstrømning av den postsynaptiske avslutningen. Denne tilstrømningen aktiverer i sin tur en signalvei som fører til utslipp av et retrograd signal plukket opp av den presynaptiske avslutningen som forsterker synaptisk overføring og deltar dermed i en økning i effektiviteten av synaptisk overføring og sammentrekning av gjeller.
Disse typer plastisitetsmekanismer som involverer cAMP, PKA og CREB har blitt beskrevet i andre arter som flue og er dermed blitt generalisert til klassisk kondisjonering.
Grunnleggende om operant kondisjonering ligner på klassisk kondisjonering, de adskiller seg bare ved at det er handlingene til organismen - og ikke lenger en ekstern stimulans - som er forbundet med positive eller negative konsekvenser.
Disse formene for plastisitet er studert på den mest detaljerte måten på nivået av det nevromuskulære krysset , en bestemt synaps som forbinder et nevron med muskelfibre og gjør det mulig å indusere muskelsammentrekning (figur 5) . Varigheten deres er bare noen få minutter eller mindre.
Synaptisk tilretteleggingDenne typen forbigående økning (<1 s ) i synaptisk effektivitet ( parvis pulsfasilitering ) oppstår når to eller flere handlingspotensialer (AP) følger hverandre raskt i det nevromuskulære krysset. Hver AP induserer en større frigjøring av nevrotransmitter ( acetylkolin ) enn den forrige. Dette har som konsekvens at motorplatepotensialet (PPM) gradvis økes .
Fra et molekylært synspunkt induserer ankomsten av hver AP en innføring av kalsium ( ) på det presynaptiske nivået. Hvis inngangen til skjermen er rask (1 til 2 ms), er mekanismene som lar den komme ut mye tregere. Den raske rekkefølgen av AP fører derfor til en progressiv akkumulering av den presynaptiske kalsiumkonsentrasjonen; den kan ikke gå tilbake til sitt grunnleggende nivå mellom to AP-er. Den exocytose av synaptiske vesikler som blir forårsaket av økningen i den presynaptiske konsentrasjon , ankomsten av hver AP induserer en stadig viktigere frigjøring av nevrotransmitteren. Dette resulterer i en stadig større amplitude PPM på nivået av drivplaten. PPM indusert av den siste AP i en flokk AP er større enn for den første, det er synaptisk tilrettelegging.
Synaptisk depresjonFenomenet synaptisk depresjon oppstår som et resultat av sterk synapsaktivitet og forekomsten av mange handlingspotensialer i rask rekkefølge. Det tilsvarer en utmattelse av de synaptiske vesiklene til nevrotransmittere, overføringskraften avtar. Synaptisk effektivitet kan gjenopprettes når lageret av vesikler er gjenopprettet, spesielt gjennom prosessen med resirkulering av synaptiske vesikler.
Potensiering etter tetanusHøyfrekvent elektrisk stimulering (kalt "stivkrampe") fører til en annen form for kortvarig tilrettelegging som dukker opp i løpet av få minutter etter stimulering. Denne formen for plastisitet er preget av økninger i presynaptisk kalsiumnivå på lang sikt. Disse økningene vil føre til aktivering av proteinkinaser som vil styrke evnen til synaptiske vesikler til å smelte sammen med plasmamembranen under eksocytose.
Den LTP ( langsiktig (LTP) på engelsk) ble beskrevet for første gang i hippocampus av kaniner i1973av Timothy Bliss (en) og Terje Lømo (en) . Det tilsvarer forsterkningen av effektiviteten til synaptisk overføring etter høyfrekvent elektrisk stimulering (stivkrampe). LTP var en potensiell mobilmodell for læring og memorisering, og ga opphav til et veldig viktig forskningsarbeid. Det foregår i hippocampus, en hjernestruktur bevart hos pattedyr og viktig for memorisering . Lesjoner av hippocampus er assosiert med tilfeller av hukommelsestap og spesielt med den berømte pasienten HM . Hos gnagere spiller hippocampus en viktig rolle i romlig læring, det er spesielt der vi finner " stedceller ". I tillegg er hippocampus en av de sjeldne områdene i hjernen som viser neurogenese hos voksne, en prosess med cerebral plastisitet som antas å være involvert i læring og memorisering. Fenomenet LTP finnes i mange regioner i hjernen som mandelen , lillehjernen eller hjernebarken .
Tre nervebaner (axonbunter) kan stimuleres i hippocampus og gi opphav til langsiktig potensering av deres synaptiske overføring. I retning av nerveimpulsen:
Imidlertid er de tre banene ikke likeverdige, og LTP-mekanismene er forskjellige. LTP indusert ved stimulering av mosete fibre (2) sies å være "ikke-assosiativ", mens det for de to andre veiene (1 og 3) er "assosiativt".
Ikke-assosiative (mosete fibre)Den AMPA / kainat glutamat er involvert i synaptisk transmisjon, ved grunnlinjen, blant aksonene av granulceller i gyrus dentatus og pyramidale celler i CA3-regionen. I de fleste tilfeller avhenger ikke utseendet til LTP-fenomenet ved denne synapsen av NMDA-reseptorene. LTP er avhengig av kalsiumtilstrømning til den presynaptiske avslutningen. Dette induserer kalmodulinavhengig adenylatsyklase-aktivering og proteinkinase A-aktivering, i likhet med det som er observert i Aplysia ved kondisjonering. Videre kan denne formen for LTP moduleres av noradrenerge afferenter (kommer fra locus cœruleus ). Noradrenalin aktiverer beta-adrenerge reseptorer (β 1- type ) som, i likhet med serotonin i Aplysia, fører til aktivering av adenylatsyklase. Vi vil da snakke om "ikke-hebbisk LTP" med hensyn til den assosiative LTP og med henvisning til Hebbs postulat.
Assosiativ (Schaffers sikkerhet og perforerende tilnærming)Den AMPA / kainat glutamat er også involvert i synaptisk transmisjon ved inklusjon mellom aksonene av pyramidale celler i CA3 og CA1. Utbruddet av LTP-fenomenet avhenger av tilstedeværelsen av postsynaptiske NMDA-reseptorer (figur 6 og 7) . Derfor skiller denne typen LTP seg fra den som ses i mosede fibre. Den kanoniske formen for LTP, som bare avhenger av en modulering av sensoriske innganger, kalles "homosynaptisk" ( fr ) .
EiendommerPå den ene siden krever det aktivering av flere afferente aksoner ved en såkalt "kooperativ" prosess; andre forfattere snakker om "assosiativitet". Presynaptisk stimulering må være intens nok til å aktivere det postsynaptiske nevronet. Når stimuleringen av et axon ikke er tilstrekkelig til å generere en LTP, må det være assosiert med stimuleringen av et annet axon som genererer en LTP, de to synapsene vil da bli forsterket. På den annen side er denne typen LTP en "assosiativ" prosess, det må være samtidig aktivitet mellom pre- og postsynaptiske avslutninger; andre forfattere bruker begrepet "statsavhengighet". I alle tilfeller må det være en sterk tidsmessig nærhet (<100 ms ) mellom aktiviteten til de pre- og postsynaptiske nevronene for at LTP skal vises. I dette tilfellet vil vi snakke om "Hebbian LTP" med henvisning til dets nevrofysiologiske postulat.
"Når et akson av celle A er nær nok til å opphisse en celle B og gjentatte ganger eller vedvarende deltar i avfyring av det, skjer en eller annen vekstprosess eller metabolsk endring i en eller begge celler slik at A's effektivitet, som en av cellene som skyter B , økes. "
- Donald Hebb, Organisasjonen for atferd
Lignende mekanismer er involvert i perforatorveien under dannelsen av en LTP.
InduksjonNMDA-reseptorer rekrutteres bare når binding av glutamat er assosiert med tilstrekkelig depolarisering av det postsynaptiske nevronet - indusert av glutamatbinding til AMPA-reseptorer. NMDA-reseptoren fungerer da som en "tilfeldighetsdetektor". I dette tilfellet blir den utvist og tillater tilstrømning av de dendrittiske piggene i det postsynaptiske nevronet. Økningen i kalsiumkonsentrasjonen aktiverer to proteinseriner / treoninkinaser , CaMKII (proteinkinase- kalmodulinavhengig) og proteinkinase C (en) . Den proteinkinase A og Fyn (en) blir også aktivert.
Uttrykk (intervju)Denne fasen av LTP involverer pre- og postsynaptiske mekanismer. På postsynaptisk nivå øker CaMKII på den ene siden følsomheten til AMPA-reseptorer for glutamat ved å fosforylere dem, og på den annen side antall AMPA-reseptorer på nivået med den postsynaptiske membranen. Visse isoformer (gamma / γ) av CaMKII kan migrere fra cytosolen til kjernen og ser ut til å spille en rolle i aktivering av transkripsjon av tidlige gener aktivert av CREB-1. På presynaptisk nivå økes også frigjøringen av nevrotransmitteren. Den postsynaptiske avslutningen sender en retrograd melding, sannsynligvis nitrogenoksid ( ), til den presynaptiske avslutningen og kommuniserer dermed starten på LTP-fenomenet.
Forbigående tidlig fase og konsolidert sen faseSom med minne og andre former for plastisitet, har LTP timelige faser. Et tog med elektrisk stimulering (1 s ved 100 Hz ) produserer en kortvarig LTP som varer en til tre timer kalt "tidlig". Fire stimuleringstog med avstand på 10 minutter fra hverandre genererer en langvarig LTP som kan vare mer enn 24 timer og kalles "sen". Mens de tidlige fasene er forskjellige i mosete fibre og i Schaffers sikkerhet, er senfasen lik. Senfasen er avhengig av transkripsjon og oversettelse . Gjentakelsen av stimuli induserer en aktivering av adenylatsyklasen av -calmodulin- komplekset , på en måte som ligner på det som observeres under klassisk kondisjonering i Aplysia. Økningen i cAMP forårsaker aktivering av proteinkinase A - som aktiverer MAPK - begge blir deretter translokert til kjernen og aktiverer CREB-1 ved fosforylering. CREB-1, ved binding til DNA, aktiverer ekspresjon av regulatoriske gener ( C / EBP-β (en) ) og effektorer ( tPA , BDNF ) som vil føre til strukturelle modifikasjoner - opprettelse av nye synapser - og dermed styrke effektiviteten til lang -term synaptisk overføring.
Resultatene antyder at hver pyramidecelle i CA3-regionen bare har en funksjonell synaps, under basale forhold, med nervecellene i CA1-regionen. Opprinnelig fører et handlingspotensial til frigjøring av bare en synaptisk vesikkel i et aktivt område (en) unikt. Under den kjemiske induksjonen - ved anvendelse av permeant cAMP som aktiverer PKA - av en sen LTP, frigjøres flere vesikler, ikke av en enkelt aktiv sone, men av flere, etter veksten av nye presynaptiske avslutninger og tilsetningen av nye grupper ( klynge ) av postsynaptiske reseptorer.
Modulering og begrensningerDen sene fasen av LTP kan moduleres av de serotonerge afferenter av dorsal raphe og dopaminerge afferenter , spesielt fra substantia nigra og det ventrale tegmentale området , som påvirker aktiviteten til adenylatsyklase og produksjonen av cAMP. Når et nevromodulatorisk system, eller en hvilken som helst annen ytterligere synaps, er involvert i LTP-fenomenet, snakker vi om "heterosynaptisk" plastisitet ( fr ) ; sensibilisering i Aplysia er et heterosynaptisk fenomen (se ovenfor). I dette tilfellet forekommer fenomenet plastisitet på nivået av synapser av en vei som ikke har blitt stimulert, i tillegg til banen som har blitt stimulert. Noen forfattere har vist at glutamat kan aktivere frigjøring, spesielt dopamin, uavhengig av stimulering av disse nevromodulatoriske banene.
Den sene fasen av LTP er også utsatt for begrensninger, spesielt av kalsineurin , som må fjernes for å tillate dannelse av plastisitet på lengre sikt.
TonsillarEn form for heterosynaptisk LTP har blitt beskrevet i lateral mandel , en hjernestruktur involvert, blant annet i å tildele følelsesmessig valens til sensoriske stimuli og frykt. I dette tilfellet er LTP indusert av samtidig stimulering av kortikale og thalamiske afferenter på projeksjonsneuroner i amygdala, det gjelder likevel bare kortikale afferenter og er avhengig av NMDA-reseptorer. Denne stimuleringen er ment å etterligne den fysiologiske aktiviteten indusert av fryktkondisjonering . Denne formen for plastisitet er "assosiativ" - synkronisering av presynaptiske sensoriske innganger er påkrevd - men uavhengig av postsynaptisk aktivitet. Ekspresjon av LTP manifesterer seg som en vedvarende økning i sannsynligheten for synaptisk vesikelfusjon hos kortikale afferenter.
I dette tilfellet er det ingen modulerende nevron, vi er i nærvær av tre glutamaterge nevroner. Koblingen mellom heterosynaptisk tilrettelegging (presynaptiske nevroner 1 og 2) og homosynaptisk aktivitet (presynaptisk nevron 2 og postsynaptisk) er ansvarlig for en økning i intracellulære konsentrasjoner av cAMP og synaptisk forbedring. Disse endringene er større enn summen av de som produseres individuelt ved homo- og heterosynaptiske prosesser. Denne kombinasjonen kan betraktes som en ny kategori av plastisitet (Kandel).
Under utviklingMottakerne iononotropiques av GABA type A ( GABA A ) er, før de er hemmere hos voksne, ansvarlige for konsolidering av de første eksitatoriske synapsene under embryonal hjerneutvikling. De initierer spesielt pre-stimulering av NMDA-reseptorer.
Koblinger til fysiologi og hukommelseSelv om LTP er et kunstig indusert fenomen, kan det ha en rolle i nervøs fysiologi og atferd, spesielt i romlig minne. Richard Morris er den første, i1986å ha demonstrert at inhiberingen av NMDA-reseptoren ved intraventrikulær injeksjon av AP5 , en antagonist av NMDA-reseptorene, førte til et underskudd både av LTP og av romlig læring som antydet en sammenheng mellom disse fenomenene.
Romlig minneHos gnagere er det mulig å vurdere romlig minne ved hjelp av Morris bassengtest , oppkalt etter skaperen. I løpet av denne testen er en liten plattform nedsenket (-1 cm i et svømmebasseng (~ 1,5 til 2 m i diameter) fylt med ugjennomsiktig vann (ved ~ 26 )C) for å gjøre plattformen usynlig. Ulike geometriske former er plassert rundt bassenget for å tjene som visuelle ledetråder som tillater gnageren å finne veien rundt i rommet. Gnagere, plassert i vannet, søker naturlig å komme seg ut. under de tilfeldige bevegelsene i bassenget, klatrer de opp på det for å ta tilflukt i det. Når de plasseres igjen i bassenget, beveger de seg stadig raskere mot plattformen for hver repetisjon, vi hippocampus.
I 1992, og parallelt lagene til Dr. Kandel og Dr. Susumu Tonegawa , Nobelprisen i fysiologi / medisin i1987, brukte transgene musemodeller for første gang for å vurdere konsekvensene på læring og memorisering av inaktivering av gener ( knock-out ) involvert i LTP.
α-CaMKIIAlcino J. Silva (i) , den gang postdoktorforsker og nå ansvarlig for et forskerteam ved UCLA , produserte en musemodell som alfa-isoformen til CaMKII var fraværende (mus α-CaMKII - / - ). Disse musene viste generelt normal oppførsel, selv om forfatterne bemerket at de var spesielt "nervøse" og prøvde for enhver pris å unngå å bli manipulert av mennesker. Den cytoarchitectoniske strukturen til hippocampus og neocortex var normal så vel som synaptisk overføring og kortsiktig synaptisk plastisitet. Disse musene så derfor ut til å bare ha et underskudd i dannelsen av LTP i CA1-regionen i hippocampus når α-CaMKII var fraværende.
I en annen serie eksperimenter vil Alcino Silva og hans kolleger demonstrere at α-CaMKII - / - mus også har et lærings- og romlig minneunderskudd; de tar lengre tid å finne plattformen og glemme plasseringen i Morris-bassengtesten. Han vil også sørge for at disse underskuddene ikke skyldes mangler i motivasjon, syn eller læring generelt ved å bruke andre atferdstester. Til slutt vil han merke seg at disse musene, i likhet med de med en hippocampus lesjon, viser en økning i utforskende atferd og aktivitet generelt.
FynEric Kandelts team vil ha en litt annen tilnærming ved å utføre en skjerm på fire tyrosinkinaser som tilhører Src-familien : Src (en) , Yes (en) , Abl (en) og Fyn (en) . Disse kinasene ville bli aktivert av kalsiumtilstrømningen som forekommer under induksjonen av LTP og vil delta i frigjøringen av den retrograd synaptiske messenger. Forfatterne vil vise at den Fyn - mus presentere et underskudd av LTP uten synaptisk overføring eller kortvarig synaptisk plastisitet blir påvirket. Videre vil disse musene ikke kunne lære å finne plattformen når den er under vann; igjen, uten at dette skyldes mangel på motivasjon, et visuelt problem eller et generelt underskudd i læringskapasitet. Til slutt vil forfatterne demonstrere en implikasjon av Fyn i utviklingen av hippocampus fordi CA3-regionen presenterer en unormal spredning av pyramideceller sannsynligvis på grunn av underskudd av apoptose . Alle endringene observert av forfatterne kan skyldes rollen som Fyn spiller, som det er tilfelle i T-lymfocytter , i mobilisering av intracellulære kalsiumreserver.
Hvis transgenese er en relativt triviell manipulasjon i dag, var det en utfordring på den tiden og første gang at konsekvensene for atferd ble vurdert når et gen inaktiveres. Kandel- og Tonegawa-teamene vil ha demonstrert at mutasjonen av et enkelt gen kan ha drastiske konsekvenser for læring og memorisering, og vil forsterke ideen om at LTP er en mobilstøtte for romlig minne. Imidlertid presenterte deres tilnærming grenser som vil bli overskredet de neste årene. Faktisk i begynnelsen av årene1990, ble slettingene oppnådd fra rekombinasjoner i embryonale stamceller og gjaldt derfor alle cellene til individet. Derfor kan de mulige effektene av mutasjonen skyldes en defekt mekanisme i alle typer nevroner i nervesystemet. Det var også vanskelig å avgjøre om konsekvensene av mutasjonen hadde en utviklingsmessig opprinnelse under dannelsen av nevrale kretser, eller punktlig, under memorering.
NMDA-mottakereI 1996, en annen type transgene mus vil bli utviklet av Dr. Tonegawa team og vil lage en kobling mellom LTP og romlig minne på en enda mer spesifikk måte. Da denne musemodellen dukket opp, leste vi til og med at det var "starten på en drøm" innen nevrobiologi. Faktisk slettet Tonegawas team Grin1- genet fra musegenomet , kodende for en underenhet av NMDA-reseptoren ( GRIN1 ), og dette bare i nevroner i CA1-området i hippocampus. De demonstrerte dermed at LTP ble undertrykt på nivået av disse synapsene uten at den synaptiske overføringen eller den kortsiktige plastisiteten ble endret. Videre ble LTP i tannlegyren bevart. I disse musene er LTP bare fraværende i CA1-regionen i hippocampus. I tillegg presenterte disse musene mangler i romlig læring - de tok lengre tid å finne plattformen - mens en annen form for ikke-romlig læring ikke ble endret, noe som gjør det mulig å utelukke endringer i evnen til å svømme eller få øye på visuelle ledetråder. Forfatterne konkluderer med at LTP er en cellulær prosess som er involvert i "anskaffelse" av romlig minne.
Plasser cellerPyramidecellene til hippocampus har en fysiologisk rolle, de er "stedceller". Hvert nevron er mer spesielt aktivt - det genererer et større antall handlingspotensialer - når organismen er i en bestemt konfigurasjon (for eksempel retning av hodet) på et bestemt sted i miljøet. Aktiviteten til alle pyramidecellene (~ 1 million i mus) genererer dermed et kognitivt kart over organismenes umiddelbare romlige miljø. Hver gang individet kommer inn på et nytt sted, dannes et nytt kort på få minutter og vedvarer i flere uker eller til og med måneder. De samme pyramidecellene vil bli aktivert igjen når kroppen kommer inn i samme miljø igjen. Den samme cellen kan være involvert i forskjellige romlige fremstillinger.
Den transgene musemodellen utviklet av Dr. Tonegawa-teamet har gjort det mulig å evaluere involveringen av pyramideceller i CA1-området både i synaptisk plasticitet og i representasjonen av rommet. Et team fra MIT analyserte altså aktiviteten til stedceller i disse musene og demonstrerte at aktivitetsmønstrene som ble etablert av disse cellene var mindre presise og mer omfattende, noe som resulterte i en reduksjon i oppløsningen på deres representasjon av det omgivende rommet. Selv om det er mulig å forutsi posisjonen til en mus i et rom den tidligere har besøkt fra aktiviteten til dens lokale celler, er dette ikke mulig når NMDA-reseptoren er fraværende fra musens celler. Området CA1. Denne studien gjorde det mulig å assosiere fenomenet LTP, spesielt i CA1-regionen i hippocampus, med en fysiologisk prosess for representasjon av det omkringliggende rommet.
Fenomener assosiert med langsiktig potensiering Lydløse synapserAMPA-reseptorer, og nærmere bestemt deres tilstedeværelse på postsynaptisk nivå, spiller derfor en avgjørende rolle i synaptisk plastisitet. Det er mange prosesser som styrer deres tilstedeværelse og aktivitet, enten kortsiktige posttranslasjonelle modifikasjoner (fosforylering), handel (lengre sikt, internalisering eller eksternalisering) eller genuttrykk i løpet av livssyklusen (spesielt fraværet under utvikling). Alle disse prosessene bidrar til plastisitetskapasiteten til glutamatergiske synapser.
MetningOgså kalt "okklusjon", dette er den maksimale grensen eller "taket" for potensering. Det avhenger av begrensende faktorer som: antall postsynaptiske reseptorer, mengden frigjørbare presynaptiske vesikler, etc. LTP-okklusjon oppstår vanligvis når nevrotransmittere har mettet alle postsynaptiske reseptorer.
Når to nevroner er involvert:
Når bare ett nevron er involvert:
eks. : stimulering både elektrisk og av BDNF: den første stimulansen til å hindre den andre i å gjøre det samme ved overutnyttelse av cellen.
Langsiktig synaptisk depresjonMens LTP tilsvarer en økning i synaptisk effektivitet, er langvarig depresjon (LTD ) en prosess med svekkelse av synaptisk effektivitet. Dette fenomenet ble opprinnelig beskrevet på slutten av årene1970ved samme synapser som LTP - mellom Schaffer-kollateralene og de pyramidecellene i CA1-området. LTD er indusert av lang (10 til 15 min ) og lav frekvens (1 Hz - ett elektrisk støt per sekund) stimulering . Som med LTP, er LDP "spesifikt" indusert ved aktiverte synapser og kan redusere eksitatoriske postsynaptiske potensialer som blir fremkalt i flere timer.
I likhet med LTP er LTD avhengig av NMDA-reseptorer og postsynaptisk impuls . Forskjellen mellom fenomenene er mengden innkommende kalsium. Mens høye konsentrasjoner av aktivere CaMKII, vil lave konsentrasjoner aktivere fosfataser i løpet av LTD. Disse fosfatasene deltar i en reduksjon i antall AMPA-glutamatreseptorer som er tilstede på postsynaptisk nivå. Disse reseptorene er sannsynligvis internaliseres ved hjelp av en prosess med endocytose avhengig clathrin . Reduksjonen i antall reseptorer reduserer følsomheten for glutamat og effektiviteten av synaptisk overføring.
CerebellarFenomenet LTD er litt annerledes på cerebellumnivået , en struktur involvert, spesielt i kontrollen av motoriske handlinger . Fra et cellulært synspunkt griper LTD inn mellom Purkinje-cellene og deres eksiterende afferenter, klatring og parallelle fibre . LTD senker effektiviteten av synaptisk overføring mellom den parallelle og klatrende fiberen og Purkinje-cellen. Det krever aktivitet på begge måter, det kalles "assosiativ".
Molekylært aktiverer den parallelle banen AMPA og metabotropic ( mGluR ) reseptorer for glutamat. Mens AMPA-reseptorer fører til depolariserende inngang i nevronet, fører mGluR-reseptorer til produksjon av inositoltrifosfat (IP 3 ) og diacylglyserol (DAG). Klatrefibre deltar på sin side i aktivering av spenningsavhengige kanaler . Denne inngang er forbundet med mobilisering av reserver av det endoplasmatiske retikulum ved IP 3 induserer en signifikant økning i intracellulær kalsiumkonsentrasjon. og DAG deltar i den synergistiske aktivering av proteinkinase C. Det følger, som i hippocampus, internalisering av AMPA-reseptorer. Det fører til en reduksjon i følsomhet for glutamat og en senking av effektiviteten av synaptisk overføring.
MetaplastisitetDet er en endring, etter en innledende hendelse, i evnen til en stimulus til å indusere langsiktig synaptisk plastisitet (LTP eller LTD). Plastisiteten (LTP eller LTD) er ikke modifisert, det er bare reaktivitet / mottakelighet for presynaptiske stimuli som moduleres.
eks. : STP ( kortvarig potensiering ) induseres i CA1-regionen ved en kort stimuleringsstøt ( kort burst , 30 Hz i 150 ms ). I seg selv induserer slik stimulering bare en forbigående PTS som raskt avtar for å gå tilbake til de opprinnelige forholdene ( baseline ). Imidlertid ser det ut til at det er langsiktige effekter av denne aktiviteten som a priori ser ut til å være nøytrale. Disse er tydelige ved påfølgende stimulering av samme nevron. De tilsvarer dannelsen av en LTP, og en LTD, av fremdeles uklare subcellulære mekanismer.
eks. : Induksjon av LTP ved Schaffers kollateraler ved tetanusstimulering inhiberes hvis en svakere stimulering (5 Hz ) administreres på forhånd på samme nevronvei. Denne effekten er spesifikk for sensorisk input og varer mindre enn 30 min . I tillegg ser det ut til at den første stimuleringen i løpet av eksperimenter øker stimuleringsterskelen som er nødvendig for induksjon av LTP i stedet for å blokkere den. I andre tilfeller, med samme støvelstimulering ( priming ), er det en tilrettelegging av LTP under tetaniske suksessive stimuli.
Forfattere snakker om "plastisitet av synaptisk plastisitet" når de snakker om disse fenomenene. I følge dem vil metaplastisitet være avhengig av NMDA-reseptorer ( priming stimulering ), derfor avhengig av den intracellulære konsentrasjonen av , men det vil også involvere metabotrope glutamatreseptorer ( mGluR (en) ); det kunne "transformere" en LTP til en LTD. Dens forbindelse til oppførsel og minne er gjenstand for debatt.
Plastisitet som en funksjon av tidspunktet for impulserEn annen form for synaptisk plastisitet er plastisitet som en funksjon av tiden for impulser .
Alle plastisitetsmekanismene som er presentert ovenfor har mange punkter til felles. De har en kortsiktig fase som, for å bli konsolidert - og når det gjelder memorisering - avhenger av repetisjonen og avstanden mellom stimuleringene - læringsøktene. De kortsiktige former for plastisitet avhenger av posttranslasjonelle modifikasjoner av eksisterende proteiner (fosforylering). Langsiktige former avhenger av transkripsjon, oversettelse og strukturelle endringer (vekst av dendrittiske pigger, beskjæring). De molekylære aktørene er ofte de samme (PKA, MAPK, CREB) i de forskjellige former for plastisitet, og de er sterkt konservert av evolusjon.
Mens det kan lages en snarvei mellom synaptisk plastisitet og memorisering av implisitt læring hos virvelløse dyr, er mekanismene mye mer kompliserte for eksplisitt minne hos virveldyr. Spesielt siden det er hos vertebrater, er det et problem med systemvitenskap , mange hjernestrukturer samhandler og overfører informasjon under memoriseringsprosessen, og ikke bare en liten gruppe neuroner. Mange gjenstander gjenstår å gjøre i felten, og det er fortsatt vanskelig å hevde at synaptisk plastisitet er den eneste molekylære og cellulære støtten til minne.
: dokument brukt som kilde til denne artikkelen.