La potenciación a largo plazo

los La potenciación a largo plazo es la base de la plasticidad neuronal y, por lo tanto, de la remodelación de las estructuras o interconexiones neuronales del sistema nervioso. Sin el proceso, no sería posible la formación de una memoria ni las experiencias de aprendizaje. Los trastornos de potenciación a largo plazo se producen, por ejemplo, en enfermedades como el Alzheimer.

¿Qué es la potenciación a largo plazo?

Las neuronas trabajan con potenciales de acción bioeléctricos y bioquímicos. Los potenciales de acción son el lenguaje del sistema nervioso central y sirven para transmitir la excitación. Esta transmisión también se conoce como transmisión sináptica. Las células nerviosas reaccionan al aumento de la generación de potenciales de acción con la denominada potenciación a largo plazo.

La plasticidad neuronal es una de las consecuencias más importantes de la potenciación a largo plazo. El término plasticidad neural describe una remodelación dentro de la estructura neural que la adapta a su uso actual. Tanto las células nerviosas individuales como las áreas del cerebro se pueden reconstruir neuronalmente. Mediante los procesos de conversión, las funciones del sistema nervioso central y periférico se conservan, amplían y adaptan a la situación de uso actual. Como base de la reconstrucción neuronal, la potenciación a largo plazo ayuda enormemente a garantizar que el sistema nervioso funcione de la manera más eficaz y fluida posible.

La potenciación a largo plazo también se asocia con la formación de memoria. Además, la reconstrucción de las estructuras neuronales es un proceso inevitable para los procesos de aprendizaje.

Función y tarea

Desde el punto de vista del cerebro, a una habilidad aprendida se le asigna un correlato morfológico, que corresponde a una red de conexiones sinápticas. Estas redes permiten la formación de ideas en la corteza de asociación. Cuando se pronuncia una determinada palabra, por ejemplo, se debe activar una red especial, que a su vez da como resultado un patrón especial de potenciales de acción.

Siempre que una persona aprende nuevas habilidades o mejora las antiguas, surgen nuevas interconexiones en el cerebro. Las interconexiones que no se utilizan se vuelven a cancelar de la misma forma. Esta remodelación corresponde a la plasticidad sináptica. El aprendizaje a nivel neuronal es, por tanto, una reconstrucción dependiente de la actividad de patrones en la interconexión neuronal y de procesos funcionales en el cerebro.

Además del refuerzo presináptico, la potenciación post-tetánica y la depresión sináptica, la potenciación a largo plazo también es relevante para los procesos de aprendizaje. Esta potenciación corresponde a una amplificación a largo plazo de las transmisiones sinápticas. Este proceso consta de varios subprocesos.

La activación de los receptores AMPA es el primer paso en la potenciación a largo plazo. Existen innumerables receptores de glutamato en las membranas postsinápticas. Un subgrupo de estos receptores de glutamato son los del tipo AMPA. Tan pronto como se genera un potencial de acción, se libera glutamato. La propia sustancia del cuerpo es uno de los neurotransmisores más importantes y, una vez liberada, se une a los receptores AMPA, que se abren al unirse. Una vez que los receptores se abren, entran iones de sodio. Esto crea un potencial postsináptico excitador. Este potencial surge con cada despolarización dentro de la membrana postsináptica. La neurona receptora suma y procesa excitantes potenciales postsinápticos. Cuando se excede un valor umbral, las neuronas receptoras vuelven a formar un potencial de acción y lo transmiten a través de sus axones.

La generación de un potencial postsináptico excitador va seguida de la activación de los receptores NMDA en potenciación a largo plazo. Tan pronto como ocurren potenciales de acción adicionales, hay una mayor despolarización de la membrana postsináptica. Los iones de magnesio abandonan el receptor NMDA y el receptor puede abrirse. La apertura de los receptores NMDA da como resultado la entrada de iones calcio y conduce a una fosforilación de los receptores AMPA. La fosforilación a su vez aumenta la conductividad de los receptores y también aumenta la síntesis de proteínas en la célula.

Además, durante los procesos descritos se liberan sustancias mensajeras retrógradas. Estas sustancias mensajeras corresponden, por ejemplo, a derivados del ácido araquidónico o gases como el óxido nítrico. Estas sustancias mensajeras hacen que la membrana presináptica libere más neurotransmisores.

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Enfermedades y dolencias

Las enfermedades neurológicas que afectan la potenciación a largo plazo son un tema actual de investigación médica. Una de esas enfermedades es el Alzheimer. La enfermedad de Crohn también tiene un impacto en los procesos descritos anteriormente. El hecho de que estas enfermedades perturben la potenciación a largo plazo se debe principalmente a la degeneración de las células nerviosas. Tan pronto como se rompen las sinapsis neuronales, la potenciación a largo plazo ya no es posible. Por ejemplo, esto también crea las áreas oscuras en su memoria.

El cerebro se descompone poco a poco en enfermedades degenerativas del sistema nervioso central. Las medidas para mantener las estructuras neurales se han convertido en un foco principal de investigación en relación con enfermedades como el Alzheimer. Hasta ahora, no se han registrado grandes éxitos en la preservación de las sinapsis. Hasta ahora, solo se han registrado éxitos innovadores en animales con enfermedades comparables. Los científicos aún no han logrado transferir estos éxitos a los humanos.

Dado que la diferenciación a largo plazo ya no funciona en los afectados, no puede tener lugar más remodelación sináptica. Los procesos de aprendizaje son imposibles y la funcionalidad general del cerebro disminuye progresivamente. Ya no se pueden formar nuevas células nerviosas o conexiones entre neuronas. Las sinapsis antiguas ya no se utilizan y se desmantelan como parte de los procesos de renovación.

Para contrarrestar estos procesos, la medicina promueve ahora el mantenimiento de las sinapsis mediante ejercicios especiales. Cuanto más frecuentemente se utilicen las sinapsis, antes el cerebro las reconocerá como necesarias. Por lo tanto, enfermedades como el Alzheimer o la enfermedad de Crohn pueden retrasarse en su curso mediante el ejercicio. Pero hasta ahora es imposible detener las enfermedades mediante ejercicios. Por lo tanto, la mayoría de los afectados necesitan atención las 24 horas del día a partir de una determinada etapa de la enfermedad.