Регуляция синаптической эффективности во временных рамках: общие положения
До настоящего времени мы обсуждали передачу возбудительных и тормозных сигналов в активированных синапсах в терминах одиночного потенциала действия, приходящего по пресинаптической терминали, деполяризации терминали, входа кальция и высвобождения медиатора, приводящего к деполяризации или гиперполяризации постсинаптической мембраны в зависимости от свойств постсинаптических рецепторов . В этих условиях ответы каждого данного синапса относительно стереотипны и постоянны, если не считать естественную вариабельность. Однако при нормальной работе мозга синапсы активируются не отдельными потенциалами действия (ПД) , а непрерывными потоками ПД разной частоты и регулярности.
Такая текущая активность может оказывать эффективное воздействие на синаптическую передачу . Например, при стимуляции пресинаптического волокна коротким залпом стимулов результирующие постсинаптические потенциалы могут либо увеличиваться ( синаптическая фасилитация ), либо уменьшаться ( синаптическая депрессия ). Эти изменения сохраняются и после окончания вызвавшей их активности, и их классифицируют в соответствии с длительностью сохранения ( рис. 12.1 ). Фасилитация появляется мгновенно и длится все время стимуляции. После того, как залповая стимуляция заканчивается, ответы на одиночные тестовые стимулы показывают, что увеличение синаптической эффективности длится несколько сотен миллисекунд. Более длительная фаза фасилитации, длящаяся несколько секунд, называется усилением ответа (augmentation).
В тех случаях, когда активность синапсов приводит к депрессии, восстановление происходит также за несколько секунд. Относительно длительный, высокочастотный залп стимулов (обычно называемый тетанусом , потому что при приложении такого залпа стимулов к мышце или моторному нерву происходит тетаническое мышечное сокращение ) обычно приводит к синаптической депрессии, вслед за которой через несколько секунд наблюдается увеличение амплитуды синаптического потенциала, которое может длиться десятки минут. Это называется посттетанической потенциацией (ПТП) . Ритмичная активация синапсов в центральной нервной системе может вызывать еще более длительные изменения в синаптической передаче, называемые долговременной потенциацией (ДВП) и долговременной депрессией (ДВД) . Эти явления могут длиться многие часы и даже дни.
При исследовании механизмов, лежащих в основе долговременных изменений эффективности синапсов , прослеживается общая нить. Существенная часть регуляции синаптической передачи опосредована изменениями концентрации внутриклеточного кальция в пресинаптической терминали и/или постсинаптической клетке. Таким образом, синаптическая регуляция существенно зависит от механизмов прохождения ионов кальция через плазматическую мембрану и их мобилизации из внутриклеточных депо . Эти механизмы, которые включают как прямую активацию кальциевых каналов ( глава 9 ), так и сложные системы вторичных посредников ( глава 10 ), являются средством регуляции синаптической эффективности во временных рамках от миллисекунд до часов.
