Potenciación a largo plazo: importancia y 17 formas de aumentarla

Potenciación a largo plazo: importancia y 17 formas de aumentarla 2

La potenciación a largo plazo, o LTP, es uno de los principales mecanismos de plasticidad sináptica. Ocurre cuando las conexiones entre neuronas (sinapsis(b) «fortalecido» que cambia la forma en que interactúan entre sí cuando procesan información. Tales cambios en la conectividad cerebral son algunas de las formas clave en que nuestro cerebro aprende y almacena nueva información. Siga leyendo para obtener más información sobre este proceso, por qué es tan importante para el funcionamiento cognitivo y los tipos de estilo de vida y factores de salud que pueden afectar la capacidad del cerebro para realizar esta importante función.

Potenciación a largo plazo: una descripción básica

El cerebro humano está compuesto por 100 mil millones de neuronas, cada una conectada a hasta 10,000 otras células cerebrales a través de pequeños «huecos» o «uniones» llamadas sinapsis.

Nuestros cerebros incorporan y almacenan nueva información, como habilidades o recuerdos, ajustando ambos. sitio y cómo diferentes neuronas individuales se conectan y se comunican entre sí. Esta capacidad se refiere a cambiar y adaptar la forma en que las neuronas se conectan entre sí y, por lo tanto, cambiar la forma en que procesan y almacenan la información. plasticidad sinaptica.

La “plasticidad sinóptica” es un proceso general que puede tomar muchas formas. Por ejemplo, podría referirse al «fortalecimiento» o «debilitamiento» de las conexiones neuronales individuales en las sinapsis existentes. Alternativamente, puede referirse a la creación como un todo nuevo conexiones entre las células cerebrales que no estaban conectadas previamente (un proceso conocido como sinaptogénesis).

La potenciación a largo plazo – o simplemente «LTP» para abreviar – es uno de los procesos más importantes de plasticidad sináptica en las sinapsis neuronales existentes. Específicamente, significa la conexión existente entre dos células cerebrales. fortificado, lo que facilita que estas dos neuronas se estimulen entre sí cuando la otra está activada. Este es uno de los principales mecanismos de cómo almacenamos recuerdos a largo plazo o aprendemos nueva información y habilidades. [1, 2].

La LTP ocurre cuando se estimulan dos neuronas diferentes, un papel que el neurotransmisor juega a menudo (aunque no siempre) glutamato. El glutamato es el principal neurotransmisor «excitador» del cerebro y contribuye significativamente a la formación de la memoria y el aprendizaje. [3].

Cuando dos neuronas se «disparan» juntas repetidamente, se sensibilizan y responden mejor a los estímulos de la otra. Es casi como si las neuronas «recordaran» que han sido estimuladas antes y que es más fácil activarlas. Este aumento de la excitabilidad puede durar desde horas hasta días. Por eso se dice que la sinapsis es más fuerte porque puede transportar impulsos con mayor facilidad. [1, 2].

LTP se descubrió por primera vez en el hipocampo, una parte del cerebro que se cree está estrechamente relacionada con el aprendizaje y la memoria, la navegación espacial y la emoción. Las neuronas del hipocampo se conectan con las neuronas del hipocampo amígdala, una de las principales áreas del cerebro responsable del procesamiento de las emociones. Quizás por eso ciertos recuerdos te hacen sentir feliz o triste [4, 5].

Sin embargo, se ha observado LTP en muchas otras regiones del cerebro, incluido el cerebelo, la corteza cerebral, la amígdala y el hipocampo. [2].

Requiere mantenimiento a largo plazo

LTP suele constar de tres etapas principales [1]:

  1. La fase de «inducción»
  2. La etapa de «expresión»
  3. La fase de «mantenimiento»

Los dos primeros pasos – «inducción«Y»interpretación«- estas son las etapas iniciales de la LTP. Están correlacionadas con los recuerdos a corto plazo. Ocurren cuando aprendes algo nuevo, como quizás durante una conferencia. Este es el comienzo de la potenciación a largo plazo.

Sin embargo, sin el tercer paso – «mantenimiento”- probablemente no podrá recordar esta información más adelante.

A medida que «practicas» nuevos recuerdos o información, por ejemplo, sentándote en casa y estudiando nueva información, con el tiempo, estas nuevas vías neuronales se reactivan nuevamente y los recuerdos se vuelven más estables («consolidado”). Esto ocurre debido a aumentos en las proteínas que realmente cambiarán la forma de una neurona para acomodar la información. Este es el proceso de mantenimiento – y nos permite almacenar información durante años a la vez dentro de una única vía neuronal [6].

Cómo funciona LTP

La LTP dependiente del receptor NMDA es el tipo de potenciación a largo plazo más investigado. Así es como funciona [7]:

La LTP ocurre en dos etapas principales, que se pueden considerar como el proceso de «aprendizaje» y luego el proceso de «consolidación de la memoria».

LTP en etapa temprana («aprendizaje»):

  • El glutamato se une a los receptores NMDA y estimula la neurona. Esto dispersa el magnesio (Mg2+) iones que bloquean el canal. Eliminación del Mg2+ permite que el calcio entre en la célula.
  • Los iones de calcio fluyen hacia la célula y actúan proteína quinasa C. (PKC) y proteína quinasa II dependiente de calmodulina / calcio (CaMKII).
  • La actividad de PKC y CaMKII aumenta el número de receptores en la superficie de la neurona (la membrana celular). Cuantos más receptores haya en la superficie, más fácil será activar otras células vecinas que se conectan a la neurona.
  • Luego, los receptores AMPA se amplifican y activan para mejorar la conductividad. Esto permite que entren más iones positivos (como calcio y sodio) en la célula. Cuanto más cargada positivamente esté la celda, más fácil será activarla.

Etapa final LTP («consolidación»):

  • Toda la actividad de potenciación a largo plazo sigue una etapa temprana; pero ahora se están creando más proteínas. Estos incluyen receptores aumentados para mediar LTP, proteínas estructurales y proteínas que promueven la salud y la viabilidad celular.
  • Ley de CaMKII y PKC cinasas controladas por señal regulada externamente (ERKanna).
  • Las ERK aumentan la producción de proteínas, lo que altera aún más la estructura celular de la neurona.
  • Otra proteína importante, elemento de unión a la respuesta de la proteína cAMP (CREB) activa varios genes que ayudan a mantener la nueva forma de la sinapsis.
  • Todo lo anterior da como resultado cambios en la estructura general y la conectividad en la sinapsis.
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Depresión a largo plazo (LTD)

A diferencia de la potenciación a largo plazo, la eficiencia de la transferencia de información entre neuronas puede en realidad ser reducido en sinapsis específicas a través de un proceso llamado depresión prolongada, o «LTD» para abreviar.

En esencia, la depresión a largo plazo es lo «opuesto» a la potenciación a largo plazo, en el sentido de que debilita la fuerza vinculante de las sinapsis individuales [8].

Sin embargo, si bien es «contrario» a LTP de alguna manera, LTD también tiene muchas de las mismas características, ya que implica realizar cambios estructurales y funcionales a largo plazo en una sinapsis durante horas o días. [8].

En condiciones normales, LTD es una parte estándar de plástico sinóptico que ayuda a almacenar información. Podrías pensar en ello como nuestra forma de dejar que ciertos recuerdos «se pudran» para que podamos priorizar el almacenamiento de otra información más importante. Por ejemplo, es parte fundamental de la forma en que aprendemos nuevas habilidades motoras LTD [8, 1].

Sin embargo, algunas investigaciones sugieren que el LTD puede aumentar de manera anormal en algunas afecciones neurológicas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple (EM) e incluso la diabetes. También se sospecha que LTD tiene un papel en el desarrollo de la adicción a las drogas y una serie de otras afecciones psiquiátricas. [9, 10].

De manera similar, vemos un aumento de los niveles de LTD en el cerebro durante los períodos agudos, lo que puede explicar por qué las personas no pueden recordar bien la información cuando entran en pánico. [9].

Factores que pueden afectar el empoderamiento a largo plazo

Debido a que la LTP es fundamental para tantos procesos cerebrales diferentes, la interrupción puede contribuir a una amplia gama de diferentes síntomas y afecciones de salud.

1) Abuso de drogas

Muchas drogas de abuso diferentes, incluidas opiáceos, anfetaminas, y cocaína – se cree que provocan cambios a largo plazo en la fuerza de las sinapsis. Estos cambios pueden desempeñar un papel clave en algunos de los «síntomas» clave del uso indebido de drogas, como el desarrollo de «recuerdos aleatorios» del abuso de drogas anterior que pueden hacer que una persona continúe buscando la droga obligatoriamente en el futuro. Al estirar, estos comportamientos y hábitos pueden fortalecerse y reforzarse con el tiempo (a través de LTP) para conducir a una adicción a las drogas en toda regla. [11].

2) Enfermedades neurodegenerativas

Las enfermedades de Alzheimer y Parkinson están marcadas por cambios estructurales en el cerebro y sus neuronas que eventualmente debilitan la LTP, lo que puede afectar significativamente la capacidad de una persona para almacenar recuerdos y funcionar correctamente en la vida diaria. [12, 13].

3) Ansiedad y estrés

Según algunas investigaciones preliminares, el aumento de la LTP puede provocar estrés crónico, especialmente en ciertas regiones del cerebro, como la amígdala. Sin embargo, este aumento puede ser realmente perjudicial, ya que provoca cambios estructurales en las neuronas que potencian nuestro estado físico y la sensibilidad al miedo. Estos cambios a largo plazo pueden contribuir a los trastornos de ansiedad crónica. [14, 15].

4) Depresión

Según algunas investigaciones preliminares, los pacientes con depresión muestran evidencia de anomalías en el proceso de LTP, que pueden contribuir a algunos de los cambios estructurales dañinos en el cerebro que a menudo se observan en pacientes con depresión. Por ejemplo, la LTP excesiva puede conducir a recuerdos negativos persistentes, que pueden contribuir a la formación de patrones crónicos de estado de ánimo negativo. [16].

5) esquizofrenia

Los pacientes con esquizofrenia a menudo tienen déficits cognitivos. Algunos investigadores han sugerido que esto puede deberse en parte a una alteración de la LTP, especialmente en ciertas regiones del cerebro involucradas cognitivamente, como el hipocampo. [17].

6) privación del sueño

El sueño es fundamental para la capacidad del cerebro de codificar y almacenar nueva información y traducirla en memoria a largo plazo para su uso posterior.

No es sorprendente que se haya informado que más de 6 horas de sueño por noche debilitan la fase de «mantenimiento» del LTP, lo que dificulta el almacenamiento de información a lo largo del tiempo. [18].

7) autismo

Alguna evidencia preliminar sugiere que los pacientes con autismo pueden tener anomalías en la capacidad de su cerebro para iniciar la LTP, lo que puede contribuir a algunos de los síntomas cognitivos o de otro tipo asociados con los trastornos del espectro autista. [19].

8) Epilepsia

Los pacientes con epilepsia y otros trastornos asociados con convulsiones recurrentes a menudo informan problemas de memoria y aprendizaje, que algunos investigadores han sugerido que pueden conducir a una potenciación defectuosa a largo plazo debido a la actividad nerviosa excesiva de las convulsiones. [20].

9) Dietas altas en grasas

Comer grandes cantidades de grasa se asoció con importantes deficiencias en la memoria y el aprendizaje. Algunos investigadores creen que esto puede ser una causa de presencia ácido palmítico, un ácido graso comúnmente consumido en cantidades excesivas por personas con dietas altas en grasas [21].

Otras lecturas

Ahora que hemos cubierto los conceptos básicos de la LTP, por qué es importante y algunos de los factores que pueden influir en este importante proceso cerebral, en la próxima publicación exploraremos algunos de los posibles factores que pueden ayudar a estimular la LTP (y otros tipos de estimulación plástica). ) procesos relacionados) en todo el cerebro.

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