de planejamento a longo prazo tem sido mais amplamente estudados em mamíferos hipocampo, uma área do cérebro que é especialmente importante na formação e/ou recuperação de algumas formas de memória (ver Capítulo 31). Em humanos, imagens funcionais mostram que o hipocampo humano é ativado durante certos tipos de tarefas de memória, e que os danos ao hipocampo resulta em uma incapacidade de formar certos tipos de novas memórias. Em roedores, neurônios hipocampos disparam potenciais de ação apenas quando um animal está em certos locais., Tais “células de lugar” parecem codificar memórias espaciais, uma interpretação apoiada pelo fato de que os danos hipocampos impedem os ratos de desenvolver proficiência em tarefas de aprendizagem espacial (figura 25.4). Embora muitas outras áreas cerebrais estejam envolvidas no complexo processo de formação, armazenamento e recuperação de memória, estas observações levaram muitos investigadores a estudar esta forma particular de plasticidade sináptica no hipocampo.
figura 25.4
aprendizagem espacial em roedores., A) os ratos são colocados numa arena circular (cerca do tamanho e da forma da piscina das crianças) cheia de água turva. A arena em si é sem proezas, mas o ambiente circundante contém os sinais posicionais, como o windows, (mais…)
o trabalho sobre LTP começou no início dos anos 1970, quando Timothy Bliss e seus colegas em Mill Hill, na Inglaterra, descobriram que alguns segundos de estimulação elétrica de alta frequência podem melhorar a transmissão sináptica no hipocampo de coelho por dias ou até mesmo semanas., Mais recentemente, porém, o progresso na compreensão do mecanismo de LTP tem se baseado fortemente em estudos in vitro de fatias de hipocampo vivo. O arranjo dos neurônios permite que o hipocampo seja seccionado de tal forma que a maioria dos circuitos relevantes é deixada intacta. Em tais preparações, os corpos celulares dos neurônios piramidais encontram-se em uma única camada densamente embalada que é facilmente aparente (figura 25.5). Esta camada é dividida em várias regiões distintas, sendo as principais CA1 e CA3., “CA” refere—se a Cornu Ammon, um nome latino para o chifre de Ammon-o chifre do carneiro que se assemelha à forma do hipocampo. Os dendritos das células piramidais na região CA1 formam uma banda espessa (o estrato radiatum), onde recebem sinapses de collateral Schaffer, os axônios das células piramidais na região CA3. Grande parte do trabalho sobre o LTP tem focado nas conexões sinápticas entre os collateral Schaffer e as células piramidais CA1. A estimulação elétrica dos collateres de Schaffer gera potenciais pós-sinápticos excitatórios (EPSPs) nas células CA1 pós-sinápticas (figura 25.6)., Se as garantias de Schaffer são estimuladas apenas duas ou três vezes por minuto, o tamanho da EPSP evocada nos neurônios CA1 permanece constante. No entanto, um breve comboio de alta frequência de estímulos para os mesmos axônios causa LTP, o que é evidente como um aumento duradouro da amplitude da EPSP. LTP também ocorre em muitas outras sinapses, tanto dentro do hipocampo e em uma variedade de outras regiões do cérebro, incluindo o córtex, amígdala e cerebelo.
Figura 25.,5
Diagrama de uma secção através do hipocampo de roedores mostrando as principais regiões, vias excitatórias e conexões sinápticas. A potenciação a longo prazo tem sido observada em cada uma das três conexões sinápticas mostradas aqui.
figura 25.6
potenciação a longo prazo das garantias do Schaffer-CA1 sinapses. A) disposição para registar a transmissão sináptica; dois eléctrodos estimulantes (1 e 2) cada um activa populações separadas de materiais de garantia de Schaffer, proporcionando assim ensaios e controlo sináptico (mais)…,)
LTP da sinapse colateral Schaffer exibe várias propriedades que a tornam um mecanismo neural atraente para o armazenamento de informações. Em primeiro lugar, o LTP é dependente do Estado: o grau de despolarização da célula pós-sináptica determina se o LTP ocorre ou não (figura 25.7). Se um único estímulo para os collateral Schaffer—que normalmente não provocaria LTP-é emparelhado com forte despolarização da célula CA1 pós-sináptica, o tamanho do EPSP é aumentado., O aumento só ocorre se as atividades emparelhadas das células pré-sinápticas e pós-sinápticas estiverem estreitamente ligadas no tempo, de modo que a forte despolarização pós-sináptica ocorre dentro de cerca de 100 ms de liberação do transmissor pré-sináptico. Lembre-se que um requisito para a ativação coincidente de elementos pré-sinápticos e pós-sinápticos é a marca do postulado Hebbiano (ver Capítulo 24), uma tentativa precoce de estabelecer uma estrutura teórica das mudanças sinápticas subjacentes aprendizagem e memória.
Figura 25.,7
emparelhar a actividade pré-sináptica e pós-sináptica causa PTP. Um único estímulo aplicado a uma entrada sináptica colateral de Schaffer evoca EPSPs no neurônio CA1 pós-sináptico. Estes estímulos por si só não provocam qualquer alteração na força sináptica. No entanto, quando o (mais…)
LTP também exibe a propriedade da especificidade de entrada: quando LTP é induzido pela estimulação de uma sinapse, não ocorre em outras sinapses inativas que entram em contato com o mesmo neurônio (ver Figura 25.6)., Assim, o LTP é específico de entrada no sentido de que está restrito a sinapses ativadas ao invés de todas as sinapses em uma determinada célula (figura 25.8 A). Esta característica do LTP é consistente com o seu envolvimento na formação da memória. Se a ativação de um conjunto de sinapses levou a que todas as outras sinapses—mesmo as inativas—fossem potenciadas, seria difícil aprimorar seletivamente determinados conjuntos de insumos, como é presumivelmente necessário para a aprendizagem e memória (ver também Caixa B).
Figura 25.,8
propriedades da LTP num neurónio piramidal CA1 a receber entradas sinápticas de dois conjuntos independentes de axônios colaterais Schaffer. (A) uma actividade forte inicia o LTP em sinapses activas (via 1) sem iniciar o LTP em sinapses inactivas próximas (via (mais)…)
caixa B
sinapses silenciosas.
outra propriedade importante do PTP é a associatividade (figura 25.8 B). Como referido, a estimulação fraca de uma via não desencadeará, por si só, a PTP., No entanto, se uma via é fraca ativada ao mesmo tempo que uma via vizinha para a mesma célula é fortemente ativada, ambas as vias sinápticas passam por LTP. Este aprimoramento seletivo de conjuntos conectamente ativados de entradas sinápticas é muitas vezes considerado um análogo celular de condicionamento associativo ou clássico. Mais geralmente, a associatividade é esperada em qualquer rede de neurônios que liga um conjunto de informações com outro.,embora exista claramente uma lacuna entre a compreensão do LTP das sinapses hipocampos e a compreensão da plasticidade comportamental, esta forma de plasticidade sináptica fornece um mecanismo neural plausível para mudanças duradouras em uma parte do cérebro que é conhecida por estar envolvida na formação de certos tipos de memórias.
