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Synaptische Plastizität
Synaptische Plastizität ist ein Begriff, der die ''aktivitätsabhängige Änderung der Stärke der synaptischen Übertragung'' beschreibt. Diese Änderungen können sowohl durch Änderungen der Morphologie wie auch der Physiologie der Synapse verursacht werden. Synaptische Plastizität ist ein wichtiger Forschungsgegenstand der Neurowissenschaften. Synaptische Plastizität ist daher von grossem Interesse, da sie als ein möglicher Lernprozesse und Gedächtnis gilt.
Zur Erläuterung des Begriffs
- synaptische Aktivität / Übertragung: Synapsen können ruhen oder aktiv sein. An einer aktiven Synapse ist die präsynaptische Endigung elektrische Erregbarkeit|erregt, das heißt, dort treten Aktionspotenzial|Aktionspotenziale auf. Es kommt zur Freisetzung von Transmitter in den synaptischen Spalt und seiner Bindung an Rezeptoren der postsynaptischen Membran. Wird dadurch im postsynaptischen Neuron eine Antwort hervorgerufen, hat synaptische Übertragung stattgefunden. Die Antwort muss nicht notwendigerweise in einem Aktionspotenzial bestehen, sondern ist häufig Schwellenpotenzial|unterschwellig.
- aktivitätsabhängig: Das bedeutet, dass diejenigen Änderungen der Synapsen betrachtet werden, die deren Aktivität als Ursache haben. Im Gegensatz dazu gibt es z. B. ''Ontogenese|entwicklungsbedingte'' Änderungen von Synapsen, die während des Wachstums und der Differenzierung des Nervensystems stattfinden und nicht notwendigerweise auch synaptische Aktivität voraussetzen.
- Stärke der Übertragung: Damit ist gemeint, dass ein einzelnes Aktionspotenzial am präsynaptischen Endknöpfchen im postsynaptischen Neuron eine unterschiedlich starke Änderung des Membranpotenzials bewirken kann. Je größer diese Änderung, desto stärker die Übertragung (und umgekehrt).
Je nach Dauer der synaptischen Veränderungen nach einer bestimmten Form der synaptischen Aktivierung unterscheidet man zwischen kurzzeitiger und lang andauernder Plastizität (short-term plasticity und long-term plasticity).
- Short-term plasticity: Die Änderung der Übertragungsstärke hält einige Millisekunden bis höchstens einige Minuten an.
- Long-term plasticity: Die Stärke der Übertragung ändert sich für viele Minuten bis einige Stunden, möglicherweise lebenslang.
Die Verstärkung der synaptischen Übertragung durch synaptische Plastizität bezeichnet man als Potenzierung, die Abschwächung als Depression. (Letzteres ist nicht zu verwechseln mit dem Krankheitsbild der Depression).
Je nach Dauer spricht man von Langzeit-Potenzierung (long-term potentiation, LTP), Kurzzeit-Potenzierung (short-term potentiation, STP), Langzeit-Depression (long-term depression, LTD) und Kurzzeit-Depression (short-term depression, STD).
Synaptische Plastizität kann sowohl prä- als auch postsynaptisch verursacht sein.
- präsynaptisch: Dabei ändert sich die Menge des pro Aktionspotenzials freigesetzten Transmitters.
- postsynaptisch: Dabei ändert sich die Größe der postsynaptischen Antwort auf eine bestimmte Menge von Transmitter. Das geschieht z.B. durch Änderung der Menge von postsynaptischen Transmitter-Rezeptoren oder durch Modifikation dieser Rezeptoren (häufig durch Phosphorylierung oder Dephosphorylierung).
Prä- und postsynaptische Änderungen können gleichzeitig vorkommen.
Die Richtung der Änderung der synaptischen Übertragung und der Mechanismus, über den sie erfolgt, ist spezifisch für bestimmte Synapsen und bestimmte Arten der synaptischen Aktivität.
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