Plasticidade Sináptica

A conectividade entre os neurônios é

constantemente alterada em resposta à

atividade neural e outras influências.

PLASTICIDADE SINÁPTICA DE CURTA DURAÇÃO:

Duram poucos segundos ou menos.

Existem quatro tipos de plasticidade sináptica

de curta duração e elas diferem em seus

cursos temporais e mecanismos subjacentes.

Facilitação sináptica: Rápido aumento na

eficácia sináptica que ocorre quando dois ou

mais potenciais de ação invadem o terminal

pré-sináptico de modo sucessivo, um a poucos

milissegundos do outro. A facilitação dura

dezenas de milissegundos. Ela é resultado do

atraso nos mecanismos de retorno do cálcio

aos níveis de repouso fora da célula,

ocasionando em um acúmulo de cálcio no

terminal pré-sináptico, permitindo que mais

neurotransmissores sejam liberados por um

potencial de ação subsequente.

Depressão sináptica: Redução na liberação de

neurotransmissor durante a atividade

sináptica sustentada, devido ao esgotamento

de vesículas dentro do terminal axônico.

Aumentos sinápticos: Também causam

aumento da quantidade de neurotransmissor

liberada dos terminais pré-sinápticos por

ações repetitivas. Contudo, após o estímulo, a

liberação de neurotransmissor volta ao

normal em poucos segundos.

Potenciação: Basicamente igual ao aumento

sináptico, mas o período de tempo para voltar

ao normal dura de dezenas de segundos à

minutos. Como resultado do seu curso mais

lento, a potenciação pode durar por um

tempo bem maior do que o tétano (muitos

potenciais de ação em um curto período de

tempo), sendo frequentemente denominada

de potenciação pós-tetânica.

PLASTICIDADE SINÁPTICA DE LONGA DURAÇÃO:

Em função da sua maior duração, essas

formas de plasticidade podem ser

consideradas correlatos celulares do

aprendizado e da memória.

Podem ser do tipo: Potenciação de Longa

Duração ou Depressão de Longa Duração.

Ocorre em hipocampo, córtex, amígdala e

cerebelo.

Estudo feito in vitro de fatias do hipocampo

vivo, local importante na formação e

evocação de algumas formas de memórias.

Regiões distintas dentro do hipocampo: CA1 e

CA3, onde CA3 manda estímulos através dos

Colaterais de Schaffer (axônios de CA3) para

os neurônios de CA1.

A estimulação dos Colaterais de Schaffer

produz potenciais excitatórios pós-sinápticos

nas células em CA1. Se os Colaterais de S. são

estimulados duas ou três vezes por minuto, a

amplitude dos potenciais excitatórios pós-

sinápticos evocados nos neurônios de CA1

permanece constante. Contudo, quando um

tétano atua sobre os mesmos, ocorre a

produção de uma Potenciação de Longa

Duração, que pode durar por mais de um ano

(mecanismo de armazenamento de longa

duração da informação).

As potenciações de Longa Duração tem três

propriedades:

Dependentes do estado: o grau de

despolarização da célula pós-sináptica

determina se a Potenciação irá ocorrer ou

não.

Especificidade aos sinais de entrada:

quando a Potenciação é induzida pela

estimulação de uma sinapse, ela não

ocorre nas outras sinapses inativas que

contatam o mesmo neurônio (isso

determina a seletividade que temos para

armazenar informações específicas).

Associatividade: essa propriedade é

esperada em qualquer rede neuronal que

associe um conjunto de informações ao

outro.

Mecanismos moleculares de Potenciação de

Longa Duração:

Dois tipos de receptores na membrana do

neurônio pós-sináptico: receptores AMPA

(permeáveis ao Ca²+ através da ligação

com o neurotransmissor) e NMDA (canal

dependente de voltagem não é

permeável ao Ca²+ somente pela ligação

com o neurotransmissor; ele é bloqueado

por concentrações fisiológicas de Mg²+).

Durante transmissões sinápticas de baixa

frequência, o glutamato liberado

(neurotransmissor) pelos Colaterais de

Schaffer liga-se a ambos os tipos de

receptores. Contudo, se o neurônio

estiver em seu potencial de membrana de

repouso normal, os canais de NMDA

permanecerão fechados, bloqueados pelo

Mg²+. Nessas condições, a Potenciação

não ocorre, já que o influxo de Ca²+ é

mediada somente pelos receptores

AMPA. Contudo, quando a célula pós-

sináptica está despolarizada (seja pela

aplicação direta de uma corrente induzida

ou por outro mecanismo natural –

convergência de estímulos de vários

neurônios para um só), os receptores

NMDA perdem a conexão com o Mg²+ e

ficam liberados para a passagem de Ca2+

O aumento resultante na concentração de

Ca²+ dentro dos espinhos dentríticos da

célula pós-sináptica é o fator fundamental

para o disparo da Potenciação de Longa

Duração.

Mais receptores AMPA podem ser

adicionados à membrana do neurônio pós

sináptico através da ativação das

proteínas-cinases dependentes de Ca²+ /

calmodulina e proteína-cinase C.

Depressão a Longo Prazo:

Se as sinapses continuassem a ter sua

eficácia aumentada como resultado

da Potenciação de Longa Duração,

elas atingiriam um nível máximo de

eficácia, tornando difícil a codificação

de novas experiências. Assim, para

que o aumento da eficácia sináptica

seja útil, outros processos devem

enfraquecer, de forma seletiva,

conjuntos específicos de sinapses. A

depressão de longa duração é um

desses processos.

Ocorrem quando as Colaterais de

Schaffer são estimuladas em uma

frequência mais baixa e por períodos

mais longos.

Aumentos pequenos e lentos de Ca²+

levam à depressão, enquanto que

aumentos rápidos de Ca²+ levam à

potenciação.

Está associada à perda de receptores

AMPA sinápticos da membrana do

neurônio pós-sináptico.

Plasticidades dependentes de tempo de

disparo:

Outro determinante importante para

a ocorrência de Potenciação ou da

Depressão, além da frequência de

disparos, é a relação temporal de

atividade nas células pré e pós-

sinápticas.

A depressão ocorre se a antes da

atividade pré-sináptica, ocorrer a

aplicação de um potencial de ação na

célula pós-sináptica se o potencial

de ação pós-sináptico ocorre antes do

potencial de ação pré-sináptico, então

a despolarização associada ao

potencial de ação pós-sináptico terá

cessado no momento em que ocorrer

o potencial excitatório pré-sináptico.

Isso reduzirá a quantidade de Ca²+ que

entra através dos receptores NMDA,

levando à depressão.

A potenciação ocorre se o potencial

de ação pós-sináptico se segue à

atividade pré-sináptica Se o

potencial de ação pós-sináptico

ocorrer após a atividade pré-sináptica,

a despolarização resultante retirará o

bloqueio dos receptores NMDA,

provocando um influxo de Ca²+

relativamente, ocasionando a

potenciação.