Podstawowe zagadnienia Mgr Monika Mazurek Instytut Psychologii Uniwersytet Jagielloński
NEUROPLASTYCZNOŚĆ - zdolność neuronów do ulegania trwałym zmianom w procesie uczenia się (Konorski,, 1948) Główne cechy neuronów: -Pobudliwość -Plastyczność
PLASTYCZNOŚĆ - W określonych układach neuronów powstają trwałe przekształcenia funkcjonalne w wyniku bodźców lub ich kombinacji. Towarzyszące im zmiany będziemy nazywać zmianami plastycznymi. (Konorski, 1948) Podłożem plastyczności są morfologiczne zmiany synaptyczne.
-Pamięciowa -Rozwojowa -Kompensacyjna
1. Koncepcja Donalda Hebba proces reorganizacji synaptycznej występuje przede wszystkim pomiędzy neuronami odpowiedzialnymi za percepcję poszczególnych elementów bodźca. 2. Reorganizacja połączeń synaptycznych następuje również pomiędzy już zorganizowanymi zespołami percepcyjnymi neuronów. 3. Reorganizacja połączeń synaptycznych może nastąpić pomiędzy zespołem neuronów percepcyjnych i ruchowych odruch warunkowy.
Wzmocnienie połączenia między synapsami: -- zwiększenie liczby synaps -- zwiększenie sprawności działania istniejących synaps
Strukturalne zmiany na poziomie synaptycznym: -Wydłużenie zgrubienia postsynaptycznego -Wzrost liczby pęcherzyków w zakończeniach synaptycznych -Wzrost wielkości główki kolców dendrytycznych - Wzrost liczby kolców dendrytycznych - Wzrost liczby synaps - Wzrost rozgałęzienia dendrytów
Sprawność synaps zwiększa się w sposób: -Funkcjonalny usunięcie hamowania -Biochemiczny więcej transmitterów -Dystrybucyjny zmiana wielkości i kształtu synapsy
SYNAPTOGENEZA podział istniejących synaps -Bardziej prawdopodobne niż tworzenie synaps od nowa -Przesuwanie się synaps z jednych miejsc na drugie -Być może jest większa lecz towarzyszy jest eliminacja synaps -Liczba synaps w mózgu dorosłego zwierzęcia - stała
LTP DŁUGOTRWAŁE WZMOCNIENIE SYNAPTYCZNE -Najczęściej w hipokampie -Odpowiedź na bodziec zwiększa się po pobudzeniu serią impulsów odkrycie Terje Lomo (Oslo) -Wzrost pobudzenia synaptycznego może utrzymywać się wiele dni
LTP DŁUGOTRWAŁE WZMOCNIENIE SYNAPTYCZNE Podstawa procesu zapamiętywania: -Takie same warunki, w których następuje uczenie się powstaje także wzmocnienie odpowiedniego połączenia synaptycznego - Wzrost LTP poprawa wyników testów na uczenie się -Czynniki blokujące indukcję uniemożliwiają zapamiętywanie (i na odwrót)
LTD DŁUGOTRWAŁE WZMOCNIENIE SYNAPTYCZNE Doświadczenia z LTD: -In vivo zwierzęta pod narkozą lub z zaimplantowanymi na stałe elektrodami - In vitro na skrawkach mózgu (dokładne umieszczenie elektrod ale krótka trwałość)
LTD DŁUGOTRWAŁE OSŁABIENIE SYNAPTYCZNE -Mechanizm mniej znany niż LTP -Być może zabezpieczenie komórki przed zbyt dużym pobudzeniem -Depolaryzacja błony przekracza pewien krytyczny poziom ale pozostaje poniżej progu odblokowania -Najczęstsze badania: móżdżek (Uniwersytet Tokijski)
LTP związki z procesami uczenia się i pamięci LTD doskonalenie zdolności ruchowych (korygowanie błędnego położenia)
Popularnym zwierzęciem doświadczalnym w badaniu mechanizmów uczenia się jest Aplysia.
1. Mniej specyficzna niż plastyczność pamięciowa. 2. Charakterystyczna szczególnie dla wczesnego wieku 3. Badana przy użyciu techniki deprywacji sensorycznej
Własności neuronu nie tylko białka i neuroprzekaźniki ale też położenie i połączenia. Rozwój embrionalny: 1. Proliferacja i generacja specyficznych typów neuronów 2. Migracja komórek na specyficzne miejsca 3. Dojrzewanie i tworzenie specyficznych połączeń
APOPTOZA zaprogramowana śmierć komórki -40 do 80% wytworzonych neuronów -Początkowa nadprodukcja struktury docelowe muszą mieć określoną ilość połączeń - Apoptoza to ilościowe dopasowanie i eliminacja błędów rozwojowych
1. Połączenia synaptyczne między nietypowymi partnerami kompensacyjne. 2. Służą częściowej lub pełnej odnowie utraconej funkcji. 3. Coraz lepiej przebiegające procesy naprawcze w mózgu m.in. przez podawanie czynników troficznych i gangliozydów.
CZYNNIKI TROFICZNE mogą działać zarówno neurotroficznie, jak i neurotoksycznie, np. amyloid beta w hipokampie.
Mechanizmy plastyczności mózgu, pod red. Małgorzaty Kossut, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1994. Neurobiologia, Alan Longstaff, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2009. Neuronauka poznawcza. Jak mózg tworzy umysł, Piotr Jaśkowski, Vizja Press& IT, Warszawa, 2009.