Ilgtermiņa potenciācija ir neironu plastiskuma un līdz ar to nervu struktūru vai savstarpējo savienojumu pārveidošana nervu sistēmā. Bez procesa nebūtu iespējama ne atmiņas veidošana, ne mācīšanās pieredze. Ilgstošas potenciācijas traucējumi rodas, piemēram, tādās slimībās kā Alcheimera slimība.
Kas ir ilgtermiņa potenciācija?
Neironi strādā ar bioelektriskās un bioķīmiskās darbības potenciālu. Darbības potenciāli ir centrālās nervu sistēmas valoda un kalpo ierosmes pārraidīšanai. Šo pārraidi sauc arī par sinaptisko pārraidi. Nervu šūnas reaģē uz palielinātu darbības potenciālu paaudzi ar tā saukto ilgtermiņa potenciāciju.
Neironu plastika ir viena no vissvarīgākajām ilgtermiņa potenciācijas sekām. Termins neironu plastiskums apraksta pārveidošanos neironu struktūrā, kas to pielāgo pašreizējam lietojumam. Gan atsevišķas nervu šūnas, gan smadzeņu zonas var atjaunot neironiski. Izmantojot pārveidošanas procesus, centrālās un perifērās nervu sistēmas funkcijas tiek saglabātas, paplašinātas un pielāgotas pašreizējai lietošanas situācijai. Kā neironu rekonstrukcijas pamats ilgtermiņa potenciācija ārkārtīgi palīdz nodrošināt nervu sistēmas darbību pēc iespējas efektīvāk un vienmērīgāk.
Ilgstoša potenciācija ir saistīta arī ar atmiņas veidošanos. Turklāt neironu struktūru rekonstrukcija ir neizbēgams mācību procesu process.
Funkcija un uzdevums
No smadzeņu viedokļa apgūtajai prasmei tiek piešķirta morfoloģiskā korelācija, kas atbilst sinaptisko savienojumu tīklam. Šādi tīkli ļauj idejām veidoties asociācijas garozā. Piemēram, kad tiek izrunāts noteikts vārds, jāaktivizē īpašs tīkls, kas savukārt rada īpašu darbības potenciālu modeli.
Ikreiz, kad cilvēks apgūst jaunas prasmes vai uzlabo vecās, smadzenēs rodas jauni savienojumi. Starpsavienojumi, kas netiek izmantoti, tiek atcelti vēlreiz tādā pašā veidā. Šī pārveidošana atbilst sinaptiskajai plastiskumam. Tāpēc mācīšanās neironu līmenī ir no darbības atkarīga neironu savstarpējo savienojumu struktūru un smadzeņu funkcionālo procesu rekonstrukcija.
Papildus presinaptiskajai pastiprināšanai, posttetāniskā potenciifikācija un sinaptiskā depresija, ilgstoša potenciācija ir būtiska arī mācību procesos. Šī potenciācija atbilst sinaptisko transmisiju ilglaicīgai pastiprināšanai. Šis process sastāv no dažādiem apakšprocesiem.
AMPA receptoru aktivizēšana ir pirmais solis ilgtermiņa potenciācijā. Postinaptiskajās membrānās ir neskaitāmi glutamāta receptori. Šo glutamāta receptoru apakšgrupa ir AMPA tipa grupa. Tiklīdz rodas darbības potenciāls, glutamāts tiek atbrīvots. Pati organisma viela ir viens no vissvarīgākajiem neirotransmiteriem, un pēc izdalīšanās tā saistās ar AMPA receptoriem, kas tiek atvērti, saistoties. Pēc receptoru atvēršanas ieplūst nātrija joni. Tas rada uzbudinošu postsinaptisko potenciālu. Šis potenciāls rodas ar katru depolarizāciju postsinaptiskajā membrānā. Aizraujošie postsinaptiskie potenciāli tiek summēti un apstrādāti saņemošajā neironā. Kad sliekšņa vērtība tiek pārsniegta, uztverošie neironi atkal veido darbības potenciālu un nodod to tālāk caur saviem aksoniem.
Uzbudinoša postsinaptiskā potenciāla ģenerēšanai seko NMDA receptoru aktivizēšana ilgstošā potenciācijā. Tiklīdz rodas papildu darbības potenciāls, palielinās postsinaptiskās membrānas depolarizācija. Magnija joni atstāj NMDA receptoru, un receptori var atvērties. NMDA receptoru atvēršana izraisa kalcija jonu pieplūdumu un noved pie AMPA receptoru fosforilēšanās. Fosforilēšana savukārt palielina receptoru vadītspēju un palielina arī olbaltumvielu sintēzi šūnā.
Aprakstīto procesu laikā tiek atbrīvotas arī retrogēnas kurjera vielas. Šīs kurjera vielas, piemēram, atbilst arahidonskābes atvasinājumiem vai gāzēm, piemēram, slāpekļa oksīdam. Šīs kurjera vielas izraisa presinaptisko membrānu, lai atbrīvotu vairāk neirotransmiteru.
Jūs varat atrast savus medikamentus šeit
➔ Zāles pret atmiņas traucējumiem un aizmāršībuSlimības un kaites
Neiroloģiskas slimības, kas ietekmē ilgstošu potenciāciju, ir pašreizējais medicīnisko pētījumu priekšmets. Viena no šādām slimībām ir Alcheimera slimība. Krona slimība ietekmē arī iepriekš aprakstītos procesus. Tas, ka šīs slimības traucē ilgstošu potenciāciju, galvenokārt ir saistīts ar nervu šūnu deģenerāciju. Tiklīdz neironu sinapses sabojājas, ilgtermiņa potenciācija vairs nav iespējama. Piemēram, tas viņu atmiņā rada arī tumšos apgabalus.
Smadzenes pamazām sadalās centrālās nervu sistēmas deģeneratīvās slimībās. Neironu struktūru uzturēšanas pasākumi ir kļuvuši par galveno uzmanības centrā tādām slimībām kā Alcheimera slimība. Līdz šim nav gūti lieli panākumi sinapses saglabāšanā. Līdz šim revolucionāri panākumi ir reģistrēti tikai dzīvniekiem ar līdzīgām slimībām. Zinātniekiem vēl nav izdevies nodot šos panākumus cilvēkiem.
Tā kā ilgtermiņa diferenciācija vairs nedarbojas skartajos, vairs nevar notikt sinaptiska pārveidošana. Mācīšanās procesi nav iespējami, un smadzeņu vispārējā funkcionalitāte pakāpeniski samazinās. Jaunas nervu šūnas vai savienojumi starp neironiem vairs nevar veidoties. Vecās sinapses vairs neizmanto un demontē kā daļu no atjaunošanas procesiem.
Lai neitralizētu šos procesus, medicīna tagad veicina sinapses uzturēšanu, izmantojot īpašus vingrinājumus. Jo biežāk tiek izmantotas sinapses, jo ātrāk smadzenes tās atzīst par nepieciešamām. Tādēļ tādas slimības kā Alcheimera vai Krona slimība var tikt atliktas, izmantojot fiziskās aktivitātes. Bet līdz šim nav iespējams apturēt slimības, izmantojot vingrinājumus. Tādēļ lielākajai daļai skarto ir nepieciešama 24 stundu aprūpe no noteiktas slimības stadijas.
