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35.8: Cómo se comunican las neuronas - Plasticidad sináptica

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    Objetivos de aprendizaje
    • Distinga entre potenciación a largo plazo y depresión a largo plazo

    La plasticidad sináptica es el fortalecimiento o debilitamiento de las sinapsis a lo largo del tiempo en respuesta a aumentos o disminuciones en su actividad. El cambio plástico también resulta de la alteración del número de receptores localizados en una sinapsis. La plasticidad sináptica es la base del aprendizaje y la memoria, permitiendo un sistema nervioso flexible y funcional. La plasticidad sináptica puede ser a corto plazo (mejora sináptica o depresión sináptica) o a largo plazo. Dos procesos en particular, la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo plazo (LTD), son formas importantes de plasticidad sináptica que ocurren en las sinapsis del hipocampo: una región cerebral involucrada en el almacenamiento de recuerdos.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Potenciación y depresión a largo plazo: La entrada de calcio a través de receptores postsinápticos de NMDA puede iniciar dos formas diferentes de plasticidad sináptica: la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo plazo (LTD). La LTP surge cuando una sola sinapsis es estimulada repetidamente. Esta estimulación provoca una cascada celular dependiente de calcio y CaMKII, lo que resulta en la inserción de más receptores AMPA en la membrana postsináptica. La próxima vez que se libere glutamato de la célula presináptica, se unirá tanto a NMDA como a los receptores AMPA recién insertados, despolarizando así la membrana de manera más eficiente. LTD ocurre cuando pocas moléculas de glutamato se unen a receptores de NMDA en una sinapsis (debido a una baja velocidad de disparo de la neurona presináptica). El calcio que sí fluye a través de los receptores NMDA inicia una cascada diferente dependiente de calcineurina y proteína fosfatasa 1, lo que resulta en la endocitosis de los receptores AMPA. Esto hace que la neurona postsináptica sea menos sensible al glutamato liberado de la neurona presináptica.

    Mejora sináptica a corto plazo y depresión

    La plasticidad sináptica a corto plazo actúa en una escala de tiempo de decenas de milisegundos a pocos minutos. La mejora sináptica a corto plazo resulta de más terminales sinápticos que liberan transmisores en respuesta a potenciales de acción presináptica. Las sinapsis se fortalecerán por un corto tiempo debido a un aumento en el tamaño del grupo fácilmente liberable de transmisores empaquetados o un aumento en la cantidad de transmisor empaquetado liberado en respuesta a cada potencial de acción. El agotamiento de estas vesículas fácilmente liberables causa fatiga sináptica. La depresión sináptica a corto plazo también puede surgir de procesos possinápticos y de la activación por retroalimentación de receptores presinápticos.

    Potenciación a largo plazo (LTP)

    La potenciación a largo plazo (LTP) es un fortalecimiento persistente de una conexión sináptica, que puede durar minutos u horas. LTP se basa en el principio hebbio: “las células que disparan juntas se unen por cable” Hay varios mecanismos, ninguno completamente entendido, detrás del fortalecimiento sináptico visto con LTP.

    Un mecanismo conocido involucra un tipo de receptor postsináptico de glutamato: los receptores NMDA (N-metil-D-aspartato). Estos receptores normalmente están bloqueados por iones de magnesio. Sin embargo, cuando la neurona postsináptica es despolarizada por múltiples entradas presinápticas en rápida sucesión (ya sea de una neurona o múltiples neuronas), los iones de magnesio son forzados a salir y los iones Ca 2+ pasan a la célula postsináptica. A continuación, los iones Ca 2+ que ingresan a la célula inician una cascada de señalización que provoca que un tipo diferente de receptor de glutamato, los receptores AMPA (ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico), se inserten en la membrana postsináptica. Los receptores AMPA activados permiten que los iones positivos ingresen a la célula.

    Por lo tanto, la próxima vez que se libere glutamato de la membrana presináptica, tendrá un mayor efecto excitatorio (EPSP) sobre la célula postsináptica debido a que la unión del glutamato a estos receptores AMPA permitirá que entren más iones positivos en la célula. La inserción de receptores AMPA adicionales fortalece la sinapsis de manera que la neurona postsináptica es más probable que se active en respuesta a la liberación de neurotransmisores presinápticos. Algunos fármacos cooptan por la vía LTP; este fortalecimiento sináptico puede conducir a la adicción.

    Depresión a largo plazo (LTD)

    La depresión a largo plazo (LTD) es esencialmente lo contrario de la LTP: es un debilitamiento a largo plazo de una conexión sináptica. Un mecanismo que se sabe que causa el LTD también involucra a los receptores AMPA. En esta situación, el calcio que ingresa a través de los receptores NMDA inicia una cascada de señalización diferente, lo que resulta en la eliminación de los receptores AMPA de la membrana postsináptica. Con la disminución de los receptores AMPA en la membrana, la neurona postsináptica responde menos al glutamato liberado de la neurona presináptica. Si bien puede parecer contradictorio, LTD puede ser tan importante para el aprendizaje y la memoria como LTP. El debilitamiento y poda de sinapsis no utilizadas recorta conexiones poco importantes, dejando solo las conexiones salientes fortalecidas por la potenciación a largo plazo.

    Puntos Clave

    • El realce sináptico a corto plazo ocurre cuando se incrementa la cantidad de neurotransmisor disponible, mientras que la depresión sináptica a corto plazo ocurre cuando disminuye la cantidad de vesículas con neurotransmisores.
    • Las sinapsis se fortalecen en la potenciación a largo plazo (LTP) cuando se incrementan los receptores AMPA (que se unen al glutamato cargado negativamente), permitiendo que más iones calcio ingresen a la célula, provocando una mayor respuesta excitadora.
    • La depresión a largo plazo (LTD) ocurre cuando se disminuyen los receptores AMPA, lo que disminuye la cantidad de iones de calcio que ingresan a la célula, debilitando la respuesta sináptica a la liberación de neurotransmisores.
    • El fortalecimiento y debilitamiento de las sinapsis a lo largo del tiempo controla el aprendizaje y la memoria en el cerebro.

    Términos Clave

    • Potenciación a largo plazo: un aumento de larga duración (horas in vitro, semanas a meses in vivo), típicamente en amplitud, de la respuesta de una neurona postsináptica a un patrón particular de estímulos de una neurona presináptica
    • depresión a largo plazo: un debilitamiento a largo plazo de una conexión sináptica
    • plasticidad: la propiedad de la neurona que permite fortalecerla o debilitarla

    Contribuciones y Atribuciones

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