Interpretación de la plasticidad dependiente del tiempo de pico

Un artículo que estoy viendo titulado "Modificaciones sinápticas en neuronas hipocampales cultivadas: dependencia de la sincronización de picos, la fuerza sináptica y el tipo de célula postsináptica" (se puede encontrar aquí ) mostró una relación entre la sincronización de picos y LTP/LTD. Sin embargo, tengo un poco de dificultad para entender lo que muestra la Figura 7:

Figura 7

Dado que esta foto que he visto publicada en varios libros de texto y reseñas, parece una figura muy importante para entender lo que está pasando. Según lo que escribieron en la introducción:

"Nuestros resultados mostraron que el pico postsináptico que alcanzó su punto máximo dentro de una ventana de tiempo de 20 ms después de la activación sináptica resultó en LTP, mientras que el pico dentro de una ventana de 20 ms antes de la activación sináptica condujo a LTD".

Tengo entendido que tienes dos neuronas, una neurona presináptica y una neurona postsináptica y luego, en función de sus tiempos de disparo relativos, eso te dice si hay o no un aumento o una disminución en el peso sináptico siempre que los tiempos estén lo suficientemente cerca. Lo que me confunde como no biólogo es cómo podría ocurrir un pico postsináptico antes de que ocurra el pico presináptico. Creo que la única forma en que se produce un pico postsináptico es cuando la neurona presináptica dispara a la postsináptica. Y luego este intervalo de tiempo... ¿es desde el momento del último pico presináptico hasta el primer pico del postsináptico? ¿O del primer pico presináptico, ya que necesitaría varios de ellos para inducir un pico del postsináptico? Principalmente me gustaría pedir más claridad sobre cómo interpretar lo que está sucediendo.

Respuestas (2)

La mejor explicación para STDP que he visto es Neurotic Neurons de Nicky Case . En esta Explicación explorable , creo que encontrará que su malentendido radica en el hecho de que tanto la neurona presináptica (neurona A) como la neurona postsináptica (neurona B) existen en una red de otras neuronas. No solo están conectados entre sí. Tiene razón al decir que a menudo se necesita más de un pico entrante para que una neurona se dispare. Estos picos suelen provenir de otras neuronas (neurona C, D, E... etc). Por lo tanto, es incorrecto pensar que "la única forma en que se produce un pico postsináptico es cuando la neurona presináptica dispara a la postsináptica".

Entonces, para resumir, sí, el intervalo de tiempo es la diferencia de tiempo entre el último pico presináptico y el primer pico del pico postsináptico. Estas neuronas existen en una red de neuronas. Probablemente sea mejor pensar en STDP como un detector de coincidencias.

Hola Senny. ¡Gracias por el gran enlace! Entonces, solo para verificar mi comprensión, si 0 ms es el tiempo que la neurona postsináptica se activa, luego cualquier neurona que se disparó en el intervalo [ − 20 , 0 ] (antes del pico postsináptico) tendrá un aumento en el peso sináptico, pero cualquier cosa que se dispare en el intervalo [ 0 , 20 ] (es decir, después del pico postsináptico), ¿disminuirá el peso sináptico? Entonces, para una neurona postsináptica, ¿hay un cambio en los pesos sinápticos para cada neurona presináptica conectada a ella que se activa cuando se asocia con alguna tarea?
@Brenton, esa es una comprensión correcta. Sin embargo, tendría cuidado al decir "tarea", ya que asociar actividades neuronales individuales con tareas es un poco difícil.
Otra pregunta. Dijiste que "el intervalo de tiempo es la diferencia de tiempo entre el último pico presináptico y el primer pico del pico postsináptico". Digamos que el pico postsináptico está de nuevo en 0 ms, y tengo dos picos presinápticos, uno a -15 ms y otro a -10 ms. Luego, el peso sináptico cambia para la sinapsis de la neurona de -10 ms, pero ¿también cambia para la de -15 ms? Usted mencionó que el intervalo de tiempo es el último pico presináptico, por lo que parece que solo cambiaría para la sinapsis de -10 ms. Solo quiero preguntar si eso es correcto o si ambos cambiarían.
Ambos pesos cambiarían en diferentes cantidades según STDP. Las sinapsis entre diferentes pares de neuronas no están unidas de acuerdo con STDP.

Si tiene dos neuronas unidireccionales (ignorando la retropropagación), ambas provocarán un potencial de acción por encima de cierto umbral. Como probablemente sepa, los potenciales de acción tienen una cierta tasa de recuperación. Sin embargo, son los procesos intracelulares los que distinguen la LTP de la LTD. En LTP, la entrada de Ca2+ es mayor que en LTD y activa una cascada de proteínas. LTP activa Ca2+/calmodulina quinasa II (CaMKII), mientras que LTD desactiva CaMKII. Tanto LTP como LTD son específicos de entrada : la estimulación repetida a diferentes frecuencias dará como resultado diferentes procesos neurotransmitorios en la sinapsis, debido a los diferentes niveles de entrada de Ca2+, que a su vez desencadena dos tipos diferentes de cascadas de proteínas que tienen un impacto significativo en la conectividad, así como en el tipo de memoria con el que se asocia el tipo de plasticidad (LTP o LTD).

Mayormente parafraseado de: Manahan-Vaughan, D. (2010). La depresión hipocampal a largo plazo como mecanismo de memoria declarativa. En: PK Stanton, C. Bramham y HE Scharfman (Eds.). (2010). Plasticidad sináptica y señalización transináptica , cap. 18, págs. 305-315. Nueva York: Springer.

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