Plasticità sinaptica e Neuroni specchio Flashcards
Quali sono le principali sinapsi ippocampali presso cui avviene LTP?
pp-DG e CA3-CA1.
pp = perforant pathway
DG = dentate gyrus
CA3/1 = Corno di Ammone 3/1
Cosa collega i neuroni CA3 e CA1?
Le fibre collaterali di Schaffer
* Originano nella circonvoluzione CA3 e terminano in CA1
Qual è il principio alla base della necessità di una LTP?
Quando gli impulsi sono tali per cui si raggiunge un potenziale post sinaptico eccitatorio, se l’intensità è elevata, questa si manterrà nel tempo dando una LTP
Dove avviene LTP?
* Non si parla di aree
In tutti i neuroni coinvolti in processi che richiedono un cambiamento trofico della sinapsi
Cosa è che aumenta con una LTP?
Si ha una potenziazione dei potenziali post sinaptici eccitatori (EPSP - potentiation)
Quali sono le tre proprietà fondamentali delle LTP nelle sinapsi ippocampali pp-DG e CA3-CA1?
- Cooperatività
- Specificità
- Associatività
LTP:
Cosa si intende per cooperatività?
Stimolando più gruppi di fibre dobbiamo sommare i loro contributi depolarizzanti. Maggiore è il numero di fibre, maggiore è la probabilità che si instauri una LTP.
LTP:
Cosa si intende per specificità?
Non è del tutto necessario il contributo di più fibre/vie poiché una stimolazione particolarmente intensa ad opera di una via può instaurare una risposta indipendentemente dalle altre.
LTP:
Cosa si intende per cooperatività?
Stimolando più gruppi di fibre dobbiamo sommare i loro contributi depolarizzanti. Maggiore è il numero di fibre, maggiore è la probabilità che si instauri una LTP.
LTP:
Cosa si intende per associatività?
Si ha quando la stimolazione tetanica di un assone genera una depolarizzazione tale da propagarsi nelle regioni postsinaptiche limitrofe. Se in queste regioni sono presenti altre sinapsi che vengono stimolate contemporaneamente si instaurerà in esse, con l’apertura dei canali NMDA ad opera del glutammato, una LTP
Quali sono le 3 fasi principali in cui possiamo distinguere il meccanismo della LTP?
- Induzione: fase in cui viene stimolata la sinapsi e viene indotta una risposta maggiore rispetto al normale.
- Espressione: modalità attraverso cui l’aumento dell’efficacia si realizza come conseguenza dell’induzione.
- Consolidamento: successivo all’esin questo caso il cervello “comprende” che il determinato dato va memorizzato e imparato come avviene nell’apprendimento. Il consolidamento è che un passaggio da una STP (Short Term Potentiation) a una LTP (Long Term Potentiation).
Quali sono i meccanismi molecolari dietro alla LTP? Come lo dimostri?
Escludendo la trasduzione del segnale
- Coinvolgimento dei recettori NMDA glutammaterigici (N-Metil-D-Aspartato)
- Coinvolgimento del calcio intracellulare
Il passaggio da STP a LTP infatti:
1. Bloccando i recettori NMDA si ferma
2. Chelando il calcio intracellulare si blocca
3. Riattivando il calcio chelato con flash photolysis si innescano meccanismi di induzione
Qual è la differenza tra la legge di Hebb ed il modello BCM?
- La legge di Hebb ci permette finalmente di presupporre un favoritismo/competizione tra le sinapsi ma è lineare
- Il modello BCM è quello più corretto per descrivere l’andamento dei cambiamenti sinaptici poiché è ondulatorio e presupponde l’alternanza di questi processi intrinsecamente opposti.
Quale processo può essere ipotizzato grazie al modello BCM ma non con la legge di Hebb?
La LTD, grazie al fatto che il modello BCM prevede che ci siano anche degli indebolimenti sinaptici, non solo rafforzamenti
Cosa si intende per metaplasticità?
- Quella serie di condizioni che portano ad una modificazione della sliding treshold Θ e che portano quindi a variare l’entità ma anche la direzione della plasticità sinaptica.
- è il meccanismo fondamentale dietro alla capacità delle sinapsi più deboli di competere con quelle più forti.
Plasticità della plasticità, basically
Da quali recettori viene coordinata la LTP?
- Recettori AMPA
- Recettori NMDA (NMDA-R per il glutammato)
Descrivi in breve il meccanismo di attivazione dei recettori NMDA
No segnalazione intracellulare
- Al potenziale di riposo i recettori sono bloccati dal magnesio
- In seguito ad una stimolazione pre-sinaptica, se la quantità di glutammato è sufficiente, i recettori AMPA (o altri canali) riescono a depolarizzare parzialmente la membrana
- Questa variazione di potenziale, accoppiata al legame con il glutammato, permette di rilasciare gli ioni magnesio che vengono quindi liberati dal canale NMDA permettendo l’ingresso del calcio
Cosa contribuisce all’aumento di calcio intracitoplasmatico durante la LTP?
- L’attivazione dei recettori NMDA
- Vie di segnalazione intracellulare mediate da recettori metabotropici: via della fosfolipasi C per esempio
NMDA-R:
Basta il legame con il glutammato a far rilasciare il Mg e quindi ad attivare il recettore?
NO! Il recettore NMDA-R richiede due stimoli diversi: il glutammato e la depolarizzazione della membrana secondaria ad altri processi.
Trasduzione LTP
Quali sono le chinasi coinvolte? Qual è la loro funzione?
- CaMKII: contribuisce ad esporre sulla membrana i recettori AMPA-R
- PKA e PKC
- ERK/MAPK
- PI3K (fosfatidilinositolo 3 chinasi) : esposizione su membrana di AMPA-R
- Chinasi SRC (correlata al cancro)
- Chinasi Fyn
LTP:
Quale si crede sia il ruolo dell’NO?
La NOS (ossido nitrico sintasi) è fondamentale, bloccarla tramite n-nitro-arginina significa bloccare la LTP
Essendo un gas la sua diffusione attraverso la membrana è più facile e potrebbe essere il più importante messaggero retrogrado dell’intero processo.
Si crede sia quindi alla base di una sorta di feedback e quindi alla base di qualsiasi meccanismo di modifiche presinaptiche.
Messaggero retrogrado: trasportatore di segnale presso la terminazione presinaptica
Quali sono le ipotesi riguardo l’origine e la natura del meccanismo della LTP?
Può essere un meccanismo:
* Presinaptico
* Postsinaptico
* Originato dal reclutamento di terminazioni precedentemente silenti o non funzionanti
* Derivato da una rapida sinaptogenesi tetano-indotta
Spoiler: è nu pocu i tuttu
Quali sono gli elementi a favore dell’ipotesi postsinaptica?
- Aumento della risposta all’AMPA esogeno dopo lo sviluppo di LTP;
- Dati dall’analisi quantale, quindi, controllo della quantità di recettore e di prodotto rilasciato.
Quali sono gli elementi a favore dell’ipotesi presinaptica?
- Aumento di glutammato marcato dopo lo sviluppo di LTP;
- Dati dell’analisi quantale. (se si rilascia tanto glutammato ma non si ha una risposta consona, non serve a nulla).
LTP:
Quali sono le principali modifiche che avvengono a livello dei recettori AMPA post sinapticamente?
Fosforilazione dei recettori AMPA:
* Aumento della risposta all’AMPA esogeno
* Presenza nei recettori AMPA di sequenze consenso che permettono di capire quali siano i recettori AMPA coinvolti;
* Attivazione del recettore NMDA-R che causa la fosforilazione di AMPA-R in modo CaMK II dipendente (meccanismo di cooperazione);
Modifiche nell’espressione del recettore
Qual è il meccanismo di funzionamento delle sinapsi silenti?
Esse sono sinapsi inattive che agiscono in presenza di una LTP.
Sono quindi intrinsecamente legate all’azione dei recettori NMDA e di conseguenza antagonisti di questi recettori come l’APV ne bloccano l’attivazione in seguito a semplici depolarizzazioni
QUeste sinapsi permettono un aumento di 30 mV del potenziale post-sinaptico
Quali sono le più probabili modifiche presinaptiche in seguito a LTP? Possono essere postulate senza la presenza di un messagero retrogrado?
Bisogna innanzitutto presupporre l’esistenza di un messaggero retrogrado come il NO, senza il neurone rpesinapico non avrebbe motivo di modificare la propria attività.
Assodato questo, dovrebbe aumentare la probabilità di rilascio all’arrivo del singolo potenziale d’azione causata da un aumento dell’ampiezza del transiente di Ca2+ e della sensibilità allo stesso.
Quali sono i dati a favore del NO come messaggero retrogrado nella LTP?
- La sua inibizione tramite nitroarginina impedisce lo sviluppo di LTP
- L’emoglobina, scavenger di NO e quindi agente chelante, blocca l’induzione di LTP
- L’ossido nitrico induce un aumento della frequenza dei miniature EPSP
In cosa consiste, concettualmente e fisicamente, il consolidamento delle LTP?
Consiste nel passaggio da una fase di stimolazione ripetuta ad una di “archiviazione perenne” o comunque che possa durare per tantissimo tempo.
Coinvolge meccanismi di trascrizione genica e di crescita della sinapsi a partire da un signaling centripeto sinapsi-nucleo:
* Svariati meccanismi portano all’attivazione di chinasi (CaMK2,PKA,PKC,ERK/MAPK)
* Queste chinasi fosforilano fattori di trascrizione (il CREB, cAMP response element-binding protein) che agendo sulla sequenza CRE permettono la sintesi di proteine regolatrici ed effettrici della crescita sinaptica.
Definisci brevemente la LTD
Riduzione delle capacità recettive della cellula in seguito ad una stimolazione temporalmente differente da quella che precede le LTP.
Quali sono le principali modifiche alle quali si va incontro sotto l’effetto di una LTD?
- Riduzione della secrezione di calcio
- Internalizzazione recettori AMPA
- Riduzione numero di sinapsi
Come è possibile che gli stessi recettori (NMDA,AMPA) possano generare fenomeni “opposti” come la LTD e la LTP?
- Il diverso profilo temporale della stimolazione garantisce un aumento dellla concentrazione di calcio intracellulare differente rispetto a quello della LTP.
- Di fronte a questo reagiscono diversi enzimi con affinità diverse per il calcio.
Dove si trovano i neuroni specchio (o visuo-motori) nella corteccia dei primati?
Presso l’area F5
In quali contesti “atipici” vediamo l’attivazione dei neuroni a specchio?
Quando parte dell’azione è celata oppure quando sentiamo un suono che abbiamo associato ad un gesto o un’azione precedentemente osservata
Quali sono i meccanismi molecolari dietro la LTD?
Le proteine effetrici sono fosfatasi (es:PP1) che agiscono in maniera opposta rispetto alle chinasi della LTP (CaMKII) e permettono di internalizzare i recettori AMPA.
La PP1 è un enzima calcineurina dipendente ed il rilascio di calcio che a sua volta dipende dall’attivazione della via di trasduzione del segnale mediata dall’fosfatidilinositolo
Dove si trovano i neuroni specchio nella corteccia umana?
Nell’area parietale posteriore e in quella premotrice
Quali sono le aree maggiormente attive durante l’osservazione di azioni eseguite da diverse parti del corpo?
- Discorso umano: regione di Broca (giro frontale inferiore sinistro)
- Schiocco labbra scimmie: piccola parte area Broca
- Abbaiare di un cane: area visuale extra-striata
Cosa sono i Mouth mirror neurons?
Una nuova categoria di neuroni a specchio associati al sistema combinatorio osservazione/esecuzione per l’azione della bocca
