Dlhodobá potenciácia

Dlhodobá potenciácia je základom nervovej plasticity a teda pretvárania nervových štruktúr alebo prepojení nervového systému. Bez tohto procesu by nebolo možné ani vytvorenie pamäte, ani vzdelávacie skúsenosti. Poruchy dlhodobého potenciácie sa vyskytujú napríklad pri chorobách, ako je Alzheimerova choroba.

Čo je to dlhodobá potenciácia?

Neuróny pracujú s bioelektrickým a biochemickým akčným potenciálom. Akčné potenciály sú jazykom centrálneho nervového systému a slúžia na prenos excitácie. Tento prenos je známy aj ako synaptický prenos. Nervové bunky reagujú na zvýšenú tvorbu akčných potenciálov tzv. Dlhodobým potenciáciou.

Neurálna plasticita je jedným z najdôležitejších dôsledkov dlhodobého potenciácie. Termín nervová plasticita opisuje remodeláciu v nervovej štruktúre, ktorá ju prispôsobuje súčasnému použitiu. Jednotlivé nervové bunky aj mozgové oblasti môžu byť neuronálne prestavané. Prostredníctvom procesov premeny sa funkcie centrálneho a periférneho nervového systému zachovávajú, rozširujú a prispôsobujú aktuálnej situácii pri používaní. Ako základ neurálnej rekonštrukcie dlhodobé potenciačné pôsobenie nesmierne pomáha zaistiť, aby nervový systém fungoval čo najúčinnejšie a najhladšie.

Dlhodobé potencovanie je tiež spojené s tvorbou pamäte. Okrem toho je rekonštrukcia nervových štruktúr nevyhnutným procesom vzdelávacích procesov.

Funkcia a úloha

Z hľadiska mozgu je naučenej zručnosti priradená morfologická korelácia, ktorá zodpovedá sieti synaptických spojení. Takéto siete umožňujú vytváranie myšlienok v kortexe asociácie. Ak sa napríklad vysloví určité slovo, musí sa aktivovať špeciálna sieť, čo následne vedie k špeciálnemu vzoru akčných potenciálov.

Kedykoľvek sa človek učí nové zručnosti alebo zdokonaľuje staré, v mozgu sa objavia nové prepojenia. Nevyužité prepojenia sa znova zrušia rovnakým spôsobom. Toto prerobenie zodpovedá synaptickej plasticite. Učenie na neurálnej úrovni je preto aktivitou závislou rekonštrukciou vzorcov nervového prepojenia a funkčných procesov v mozgu.

Popri presynaptickom zosilnení, post-tetanickom potenciácii a synaptickej depresii je pre procesy učenia dôležitá aj dlhodobá potenciácia. Táto potenciácia zodpovedá dlhodobému zosilneniu synaptických prenosov. Tento proces pozostáva z rôznych čiastkových procesov.

Aktivácia AMPA receptorov je prvým krokom v dlhodobom potenciácii. V postsynaptických membránach je nespočetných receptorov pre glutamát. Podskupinou týchto glutamátových receptorov sú receptory typu AMPA. Hneď ako sa vytvorí akčný potenciál, uvoľní sa glutamát. Vlastná látka tela je jedným z najdôležitejších neurotransmiterov a po uvoľnení sa viaže na receptory AMPA, ktoré sa pomocou väzby otvárajú. Po otvorení receptorov tečú ióny sodíka. To vytvára vzrušujúci postsynaptický potenciál. Tento potenciál vzniká pri každej depolarizácii v postsynaptickej membráne. Vzrušujúce postsynaptické potenciály sú sčítané a spracovávané prijímajúcim neurónom. Keď je prahová hodnota prekročená, prijímajúce neuróny znova vytvoria akčný potenciál a odovzdajú ich cez svoje axóny.

Po vytvorení excitačného postsynaptického potenciálu nasleduje dlhodobá potenciácia aktivácia NMDA receptorov. Len čo sa objavia ďalšie akčné potenciály, zvýšená depolarizácia postsynaptickej membrány sa zvýši. Ióny horčíka opúšťajú receptor NMDA a receptor sa môže otvoriť. Otvorenie NMDA receptorov vedie k prítoku vápenatých iónov a vedie k fosforylácii AMPA receptorov. Fosforylácia zase zvyšuje vodivosť receptorov a tiež zvyšuje syntézu proteínov v bunke.

Okrem toho sa pri opísaných procesoch uvoľňujú retrográdne messengerové látky. Tieto messengerové látky zodpovedajú napríklad derivátom kyseliny arachidónovej alebo plynom, ako je oxid dusnatý. Tieto messengerové látky spôsobujú, že presynaptická membrána uvoľňuje viac neurotransmiterov.

Svoje lieky nájdete tu

Choroby a choroby

Neurologické choroby ovplyvňujúce dlhodobú potenciáciu sú súčasným predmetom lekárskeho výskumu. Jedným takým ochorením je Alzheimerova choroba. Crohnova choroba má tiež vplyv na procesy opísané vyššie. To, že tieto choroby narušujú dlhodobé potencovanie, je spôsobené hlavne degeneráciou nervových buniek. Akonáhle sa neuronálne synapsie rozpadnú, už nie je možné dlhodobé zosilnenie. Napríklad to tiež vytvorí tmavé oblasti v ich pamäti.

Mozog sa postupne rozpadá pri degeneratívnych ochoreniach centrálneho nervového systému. Opatrenia na udržanie nervových štruktúr sa stali hlavným zameraním výskumu vo vzťahu k chorobám, ako je Alzheimerova choroba. Doteraz neboli zaznamenané žiadne veľké úspechy pri zachovaní synapsií. Doteraz sa priekopnícke úspechy zaznamenali iba u zvierat s porovnateľnými chorobami. Vedcom sa zatiaľ nepodarilo preniesť tieto úspechy na človeka.

Keďže dlhodobá diferenciácia u postihnutých už nefunguje, nemôže sa uskutočniť žiadna synaptická prestavba. Vzdelávacie procesy sú nemožné a všeobecná funkčnosť mozgu sa postupne znižuje. Nové nervové bunky alebo spojenia medzi neurónmi sa už nemôžu tvoriť. Staré synapsie sa už nepoužívajú a sú demontované ako súčasť renovačných procesov.

Aby sa zabránilo týmto procesom, medicína teraz podporuje udržiavanie synapsií pomocou špeciálnych cvičení. Čím častejšie sa používajú synapsie, tým skôr ich mozog rozpozná podľa potreby. Choroby ako Alzheimerova choroba alebo Crohnova choroba sa preto môžu v priebehu cvičenia oddialiť. Doteraz však nie je možné zastaviť choroby pomocou cvičení. Väčšina postihnutých preto potrebuje od určitého štádia choroby 24-hodinovú starostlivosť.