Dleastanas airson plastadaireachd synaptic ann an leasachadh òigridh air gnìomh gnìomhach (2013)

Abstract

Leasachadh òigear de dhreuchd gnìomhach

Tha òigear an ìre mhath dìreach air a mhìneachadh mar an ùine a tha a ’tòiseachadh le tòiseachadh an ìre caithreachais agus a’ tighinn gu crìch le uallach uallach inbheach.¹ Is e àm a tha seo a tha nas buailtiche dol an sàs ann an giùlan cunnartach a tha a ’toirt a-steach deuchainn air deoch làidir, tombaca, drogaichean agus dol-a-mach gnèitheasach. Dahl¹ air eanchainn na h-òige a ghairm mar ‘bogsa tinder nàdurrach’ leis gu bheil hormonaichean gonadal gu gnìomhach a ’brosnachadh giùlan buadhach agus appetitive, leithid draibheadh ​​gnèitheasach, barrachd dian tòcail, agus gabhail cunnairt, ach chan eil na siostaman eanchainn a bhios a’ riaghladh agus a ’meadhanach na h-ìmpidhean tòcail is blasta sin fhathast. aibidh.

Bidh an cortex (PFC) ro-sheallach (PFC) a ’toirt a-steach gnìomhan gnìomhach, ie, giùlan stiùirichte air an taobh a-staigh, planadh amasan, agus smachd spionnadh, a tha mar bhun-bheachd smaoineachadh reusanta agus a nì seirbheis an aghaidh miann fàbharach agus sgrùdadh giùlain cunnairt.^{2, 3} Is e am PFC an roinn eanchainn mu dheireadh a dh ’aosaich,^{4, 5, 6, 7} agus mar sin chan eil e na iongnadh nach eil comas an lobe air an taobh a-muigh airson giùlan stiùirichte air an taobh a-staigh, cuimhne obrach, agus sgilean eagrachaidh a ’ruigsinn làn chomas inbheach gu ìre òige.^{8, 9, 10, 11, 12}

Sgiobaidhean et al.¹³ tha iad air co-chosmhail a tharraing eadar òigeachd agus amannan tràth mothachaidh, a tha an urra ri plaidigs de bhith a ’leasachadh cheanglaichean mothachaidh agus a’ toirt cothrom air atharrachadh àrainneachd (mothachaidh) le ceanglaichean mothachaidh abaich. Gu sònraichte, tha iad air moladh gum faodar ann an cuairteachd PFC a bhith a ’toirt cumhachdachd agus freagairt coltach ris a’ chùis àrainneachd, agus mar thoradh air sin. a ’dèanamh àrdachadh air so-leònteachd a thaobh droch bhuaidhean mì-ghnàthachadh stuthan is cuideam.¹³

Bidh an t-ath-bhreithneachadh seo a ’sgrùdadh air an litreachas air leasachadh òigearan thar ghnèithean agus a’ fòcasadh air an dreuchd a dh ’fhaodadh a bhith aig plaleatachd glutamate-glacadair a bhith a’ fàs gu bhith a ’faighinn a-mach à cuairt PFC ann an òigear. Tha e air a chuir an cèill gu bheil òigearan a ’riochdachadh ìre de ghnìomhachd nas motha de mheuran trom-ùine (LTD) a dh’ fhàgas toirt air falbh gu bhith a ’toirt às gu sioncopach agus a tha a’ crìochnachadh an ìre seo de chead ceadaichte mar an gluasad gu inbhe inbheach.

Mu dheireadh, thathar a ’beachdachadh air an comas gu bheil barrachd cunnartachd do stuthan de dhroch-dhìol agus de dhuilgheadasan a’ riochdachadh eadar-obrachadh eadar na nithean àrainneachdail seo agus na h-innleachdan LTD de plasticity a tha air an leudachadh aig àm òigeachd. Tha am beachd-smuain a chuir an sgrùdadh seo air adhart, ged a tha i a ’toirt a-mach à tuairmse, an dùil tuilleadh rannsachaidh a dhèanamh air na h-innleachdan a th’ urrainn dhaibh a bhith air an leasachadh le bhith a ’leasachadh a’ PFC. Gu h-àraidh, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air plastaig synaptic gu ìre mhòr ann am PFC na anns an hippocampus; A dh ’aindeoin sin, tha fianais nochdte a’ moladh gu bheil àite cudromach aig neartachadh fad-ùine (LTP) agus LTD ann an gnìomhachadh inntinneil a tha air a stiùireadh leis an PFC agus 's dòcha nuair a tha dragh air galair a tha co-cheangailte ri mì-mhodh an cortex seo.¹⁴

Leasachadh ìre leathann agus amannan cudromach mothachaidh

Tchan eil e mionaideach is gu h-iomlan gu bheil glainead is cumadh-tìre uèiridh an eanchainn air an deasachadh ro gineadach ach an àite sin air an stèidheachadh tro phròiseasan fiùghantach a tha a ’tachairt anns an eanchainn a tha a’ leasachadh. Is e òigear an aois mu dheireadh ann an sreath de cheumannan leasachaidh a dh'atharraicheas an eanchainn neo-bhodhaig ann an cruth inbheach. Gus làn tuigse a thoirt air leasachadh òigearan, tha e cudromach a bhith a ’tuigsinn mar a tha e eadar-dhealaichte bho abachadh roimhe seo.

Tha na h-innleachdan leasachaidh a tha a ’toirt cunntas air ath-dhealbhadh mòr ceangailte ri tachairt ro thoiseach òigeachd, is e sin, ro latha an dèidh breith air ìnnse 28 (PD28) ann an cnàimhean, mìosan 9 ann an cait, agus 3 bliadhna ann am bun-bhuidhnean neo-dhaonna^{15, 16, 17} agus a ’toirt a-steach crìonadh cudromach ann an neurons agus axons.^{18, 19} Gu dearbh, tha an eanchainn mhàthaireil neo-chliùiteach eadar-dhealaichte bho a choimeas inbheach le làthaireachd cheanglaichean eadar ceàrnaidhean na h-eanchainn nach eil eadar-cheangailte san eanchainn inbheach atro bhith a ’ceangal a-steach thairis air raointean crìche a tha air an sgaradh ann an eanchainn an inbhich. Mar eisimpleir, anns na hamstairean agus na radain air an ùr-bhreith, tha ro-mheasaidhean retinocollicular gun chrois, ie bhon retina chun an ilicilateral superior colliculus (SC), chan ann a-mhàin air a bhith ann an àrainn mòran leudaichte san SC a rèir sin na h-eanchainn inbheach ach a thàinig bho nasal cuideachd a bharrachd air ceallan teirmeach reubalta.^{20, 21, 22} Tha toirt air ais na ro-mheasaidhean crìochnachaidh co-cheangailte ri call nan ceallan ganglion nasal, ipsilaterally-pròiseict seo.²² Mmar as trice, anns an t-siostam nearbhach mheadhanach tha gintinn de neurons le bàs bàs nan nèamhan nan inneal cumanta air am fastadh leis an eanchainn a tha a ’leasachadh gus dèanamh cinnteach gu bheil e a’ cothromachadh cothromachadh freagarrach eadar neòinean fàisneachd agus neuroin fàbharach.^{19, 23, 24, 25}

Tha dara gluasad, fàileadh de eabar anns an eanchainn a tha a ’leasachadh a’ crìonadh le ceanglaichean axonal a tha a ’ciallachadh gu bheil neurons bhon tùs aice slàn. Mar eisimpleir, anns an t-siostam nearbhach mheadhanach, tha ro-mheasaidhean cortical sgaoilte a tha cumanta ann am piseagan agus radain òga air an cuingealachadh ri pàtrain inbhich le bhith a ’toirt air ais aisilean axalal gun chall ceallan.^{26, 27, 28} Bidh mion-sgrùdadh cainnte air àireamh axon ann am prìomh trafaig a ’toirt am follais meud na seòrsa seo de mhilleadh mar a tha an àireamh acasan anns an eanchainn òga neo-dhaonna a’ gabhail a-steach dà uair (tractair optach) gu amannan 3.5 (corpus callosum) an àireamh ann an eanchainn nan inbheach.^{29, 30, 31} Tha an dà sheòrsa de chrìonadh, a ’toirt a-steach call neòinean no call axons, riatanach co-cheangailte ri sgaoileadh synapses stèidhichte.³² Ach, tha na tachartasan leasachaidh tràth sin a ’tachairt aig àm nuair a tha synapses gu h-iomlan a’ meudachadh ann an dùmhlachd.^{33, 34, 35, 36, 37, 38} Tha an eisimpleir clasaigeach no ath-dhealbhadh ceangailte tràth, a bhith a ’lùghdachadh ionchur polyneuronal air snàithleach fèithe singilte gu aon tuagh-aon, a’ sealltainn mar a dh ’fhaodadh àireamh synaptic fàs mar a bhios na spuirean singilte aon-neach a tha air fhàgail na plexus ceann-uidhe a tha gu math nas ioma-fhillte.^{18, 39} Mar an ceudna, ann an ath-chothromachadh an t-siostam nearbhach mheadhanach tha barrachd air ais na synapses mì-fhreagarrach le fàs agus leudachadh raointean-uidhe freagarrach.⁴⁰

Tha mòran fianais air dearbhadh gu bheil ath-eagrachadh cheanglaichean air feadh na h-eanchainn an urra ri gnìomhachd agus mar sin air an cur tro mheadhan feallsanachd Hebbian.^{41, 42, 43, 44, 45} Ged a dh ’fhaodas ath-thogail àbhaisteach de cheanglaichean san t-siostam lèirsinneach a dhol air adhart às aonais tabhartas lèirsinneach⁴¹ tha àm plastaig ann rè leasachadh iar-bhreith a tha a ’ceadachadh ath-thilleadh mar thoradh air àrainneachdan mothachaidh atharraichte.^{43, 46, 47} Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil amannan deatamach airson plasticity mothachaidh a ’tachairt anns an aon ùine ris a bheil ath-shamhlachadh ceangailte.^{34, 48, 49}

Òigridh air an taobh a-muigh: cothromachadh synaptic agus cothromachadh fulangach / taobhach

Is e an tachartas maturational as ceangailte gu cunbhalach ri ìre leasachaidh òigearan lughdachadh dùmhlachd synaptic no 'pruning synaptic.' Lorg mion-sgrùdaidhean cainneachdail de synapses anns a ’phrìomhaid neo-dhaonna àrdachadh sioncronaich ann an dùmhlachd synaptic ann an grunn raointean cortical a tha a’ dol thairis air an 3mh mìos iar-bhreith, a ’crìonadh gu slaodach (10%) gu∼2 bliadhna a dh’ aois le crìonadh nas cas (40%) a ’tachairt eadar 2.7 agus 5 bliadhna (inbheach).^{35, 36, 37, 38} Ann an cortex daonna, tha àm an dùmhlachd sioncopach aig àrd-ìre air a thoirt am follais ann an roinnean eadar-dhealaichte, ach tha am pàtaran bunaiteach de dhlùthachd sòna-bhacach tràth anns an òige tràth agus leantainn air adhart gu siorcachd làidir tro tràth (cortex claisneachd) no meadhan òigeachd (PFC) ann an aonta bunaiteach le eòlas gnàthach neo-dhaonna.^{4, 50} Tha dàta nas ùire air faighinn a-mach nach eil cur às do shnàmh-daonna ann an daoine a ’tighinn gu crìch ann an òigear ach a’ leantainn air aig ìre nas ìsle gu aois òg.⁵¹ A thuilleadh air sin, ann an cortex daonna na pròtainean co-cheangailte sioncopach synaptophysin agus dùmhlachd protastainaptic pròtain-95 (PSD-95) tha iad a ’nochdadh phàtranan cosmhail aig ìre àrd-òige agus crìonadh tro òigeachd,⁵² ged bu chòir a thoirt fa-near gun d ’fhuaireadh lorg air sgrùdadh a rinneadh o chionn ghoirid gun robh barrachd meud de mhoilecilan co-cheangailte ri sioncopaig air feadh na h-òige òigearan.⁵³ A dh ’aindeoin sin, tha a’ mhòr-chuid de dh'fhianais a ’comharrachadh gu bheil sioncmaig air a shnìomh mar an ath-shoilleireachd a tha anmoch air an àm ri teachd aig àm òigear. Cha deach rannsachadh a dhèanamh air gnèithean eile cho farsaing ach tha iad a ’taisbeanadh pàtran coimeasach. Bha an dùmhlachd asaptic as àirde air fhaicinn leis an t-seachdain an dèidh breith an 7th anns a ’chait.³⁴ Ann an radan, tha dàta o chionn ghoirid a ’nochdadh gu bheil dùmhlachd droma spùta anns a’ PFC an làthair aig PD31 le dùmhlachd droma a ’lughdachadh an dèidh sin gu PD 57 no PD60, ie aig ìre inbheach òg.³³

Thathas den bheachd gu bheil cur às do synaptic ann an òigeachd a ’gabhail a-steach an crìonadh ann an tomad de stuth liath air a lorgadh tro iomhaigh resonance magnaiteach tar-aimsireil (MRI) de chuspairean daonna. Ged a dh'fhaodar tarraing air ais bho bhith a ’toirt a-steach pròiseasan glùrach agus niùclasach bho bhith a’ lùghdachadh de cheanglaichean sioncopach, bidh cuir às do bhuidhnean cealla neuronium a ’tachairt gu math nas tràithe anns an leasachadh.⁵⁴ Aon de na ciad sgrùdaidhean MRI fad-ùine air cuspairean daonna a lorgadh pàtrain fàis fàis leasachaidh ann an iomraidhean ann an nithean glasa agus geal: mheudaich àireamh stuth geal gu slaodach gu timcheall air aois 22 ach aig an ìre as àirde d ’anns na luibhean (∼10 –12 bliadhna) agus an uairsin air a dhiùltadh gu meudan inbheach.⁵ Tha sgrùdaidhean tar-roinneil air clann agus òigearan, a ’gabhail a-steach sgrùdadh mòr ioma-chluicheadair o chionn ghoirid, cuideachd a’ nochdadh phàtrain a tha an aghaidh a ’chùis liath agus geal.^{55, 56, 57} Gu h-inntinneach, tha atharrachadh nan imcheann cortical thairis air an raon aoise seo gu math follaiseach anns na gathan aghaidh agus parietal.^{8, 58, 59} Gu dearbh, tha sgrùdadh a chaidh a dhèanamh o chionn ghoirid a ’sealltainn gu bheil adhartas ann far a bheil sgìrean àrd-ìre co-àiteachais mar an PFC mu dheireadh a’ sealltainn lùghdachadh ann an àireamh de stuth liath.⁷

Tha e coltach gu bheil cudromachd obrachail cuir às do synaptic aig àm òigeachd, ged a tha e fhathast enigmatic, a ’toirt a-steach atharrachadh air an cothromachadh foghainteach / taobhach air neurons fa leth agus taobh a-staigh lìonraidhean. Tha a ’phrìomh argamaid airson taic a thoirt don bharail seo a’ tighinn bho cho sònraichte sa tha an call: tha sioncogaidean brosnachail air am lùghdachadh gu roghnach ach tha beàrnan toinnte air an sgaradh.^{35, 37} Fiù 's gun do chaill iad bonsons axon chandelier anns a ’PFC, lorg a chaidh a mhìneachadh bho thùs mar chall synapses taobhach,⁶⁰ a-nis a ’toirt taic do bhith a’ toirt às do chur-a-steach brosnachail mar thoradh air dàta physiologic ùr.⁶¹ Còmhla ri sin, tha fianais bho chionn ghoirid air dearbhadh gu bheil gabhadain dopamine D2 air eadar-ghuirean a ’dol tro atharrachadh atharrachail mòr aig àm òigeachd.^{62, 63, 64} Roimh an òigeachd, bidh D2 a ’brosnachadh a’ toirt às chan eil buaidh sam bith no casg lag air eadar-cheanglaichean. Ach, ann an ainmhidhean inbheach tha brosnachadh D2 gabhaltachd gu mòr agus mar sin bidh e mar thoradh air gun tèid eadar-ghuidhe agus dìon làidir air na targaidean cealla pioramaideach aca a losgadh gu làidir. Mar thoradh air an sin, bidh casg air ìre de dhrogaidheachd ann an òigearan tro bhith ag àrdachadh eadar na loidhnichean dopamine-mheadhanaichte a bharrachd air eadar-ghlanraich cho math ri buannachd choimeasach ann an co-mheas suarach / togarrach. Anns a ’PFC, tha rannsachaidhean neurophysiologic air dleastanas deatamach a stèidheachadh airson synaps toinnte ann a bhith a’ eadraiginn sruth fiosrachaidh tro lìonraidhean ionadail.^{65, 66} A bharrachd air sin, bidh eadar-ghlan a ’spùinneadh gu luath a’ rèiteachadh muimean gama a tha riatanach do cho-rèiteachadh cortical ann an iomadh roinn den chortex agus ri làimhseachadh innleachdail anns a ’PFC.^{67, 68} Mar sin, tha coltas ann gu bheil an cothromachadh ceart eadar casg agus excitation cudromach airson gnìomhachd gnìomha àbhaisteach, agus air an làimh eile, thathar a ’smaoineachadh gu bheil buaireadh mun chothromachadh seo na phàirt bunaiteach de thinneas inntinn.^{69, 70}

Innealan moileciuilteach co-cheangailte ri stèidheachadh synaptic agus toireadh sioncopach

Is e bun-stèidh sioncronach agus cur às do synapse prìomh chluicheadairean anns na pròiseasan atharrachail a tha co-cheangailte ri leasachadh ro-linnte agus òigridh. Tha an gluasad de synapses gluasadach a-steach gu synapses abaich a ’riochdachadh a’ chiad cheum ann an co-rèiteachadh synapse. Bidh gabhadan N-methyl-D-aspartate (NMDAR) air an srianadh gu math tràth don mheatran postynaptic, ach tha gluasad gu stàit sioncronach nas aosta air a chomharrachadh le searbhachadh earra alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic gabhadan (AMPAR) chun an synapse.^{71, 72, 73, 74} Tha cuir an cèill AMPARs air a ’mheatran postynaptic air a stiùireadh le neartachadh (LTP) fad-ùine aig NMDAR, an aon dòigh-obrach a chaidh a mhìneachadh bho thùs ann an hippocampus airson ionnsachadh is cuimhne.^{73, 74, 75, 76} Tha dàrna pròiseas bho NMDAR, LTD, a ’tighinn gu buil nuair a dh'fhàgas brosnachadh ùidh gu bhith gun a bhith ag àrach nan targaidean.⁷⁶ Ann am mòran dhòighean tha LTP agus LTD na pròiseasan mu choinneamh, ged a tha iad a ’dol an sàs ann an uidheaman comharrachaidh fa leth annasach.^{77, 78, 79, 80} Gu h-àraidh, tha a bhith a ’brosnachadh NMDAR a’ toirt neartan an t-atharrachadh gu neart ann an gnìomh tro LTP no a ’lagachadh tro LTD, agus is e cuir a-steach no toirt AMPAR bhon mheatran postynaptic an dòigh airson an atharrachaidh seo ann an neart synaptic.^{81, 82} Gu cudromach, chan ann a-mhàin gu bheil LTP agus LTD a ’neartachadh no a’ fighe cheanglaichean sioncopach (plaidearachd geàrr-ùine) ach gu dearbh a ’toirt air adhart no cailleadh synapses (plaideas fad-ùine) eadhon ann an eanchainn an inbhich.^{83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92}

Uill mus deach com-pàirt a thoirt do LTP aig NMDAR ann a bhith a ’stèidheachadh cheanglaichean sioncsaigeach inbheach, bha Constantine-Paton air aithneachadh et al.⁴⁴ a chuir an cèill gum faodadh ath-dhealbhadh co- cheangailte ri gnìomhachd san eanchainn a tha a ’leasachadh a bhith air a chuir a-steach le NMDAR oir tha na gabhadain sin air leth freagarrach airson gnìomhachadh sioncronach ro-agus postynaptic a lorg. Tha fianais a tha a ’fàs a-nis a’ toirt taic don bheachd gu bheil feum air LTP agus LTD airson mapaichean raoin baraille gibeanach a ghineadh sa phrìomh chortex somatosensach agus sna colbhan mòr-uchdach sa bhun-chortex lèirsinneach, an dà chuid a ’toirt a-steach ath-eagrachadh thalamaich gu filleadh 4.^{49, 93, 94, 95, 96} Ann an leasachadh, mar ann an ionnsachadh agus cuimhne, tha plasticity leth-thaobhach, ie, faodaidh gnìomhachd co-thìmeil bho in-sheallaidhean a bhith an lùib LTP agus thig sioncronadh agus seasmhachd mar thoradh air; an aghaidh sin, dh ’fhaodadh gun cuir gnìomhachd neo-dhìreach a-mach neart synaptic tro LTD agus gun sònraich e an sioncsa airson cur às dha.⁹⁷

O chionn ghoirid, chaidh atharrachaidhean san NMDAR a cheangal ri amannan riatanach de phlastalachd leasachaidh tràth. Tha cruthachadh fo-thiotalan NMDAR a ’gluasad bho na NR2B as motha na riochdan cumanta NR2A ann an leasachadh tràth anns na cianaidean lèirsinneach agus somatosensory.^{98, 99, 100} A bharrachd air an sin, tha an gluasad ann NR2B gu NR2A a ’taisbeanadh co-fhreagradh garbh gu amannan riatanach airson plasticity mothachaidh: tha toiseach na h-ùine riatanach air a chomharrachadh le meudachadh ann an abairt NR2A, agus tha deireadh an ùine riatanach co-cheangailte ri lùghdachadh ann an taisbeanadh NR2B.^{100, 101} Gu cudromach, chan eil an t-atharrachadh air a ghlasadh gu aois shònraichte ach gu dearbh dh'fhaodadh e bhith air a chuir air ais le easbhuidh mothachaidh, ag innse gu bheil e fo smachd gnìomh.^{93, 102, 103, 104, 105} A bharrachd air an sin, tha an atharrachadh bho NR2B gu subtypes glacadair NR2A a ’riaghladh cugallachd nan ceanglaichean sin ri brosnachadh le NMDARs. Mar eisimpleir, anns a ’phrìomh thorradh lèirsinneach de ferret, tha ìrean NR2B àrd aig àrd ìre mar a tha iad a’ fosgladh agus a ’tuiteam anns an ìre 4 aig deireadh na h-ùine chruaidh airson plaideas nan colbhan mòr-uchdach, ach bidh iad àrd ann an sreath 2 / 3.¹⁰⁶ A rèir sin, tha sgrùdaidhean physiologic ann an cortex lèirsinneach a ’chait air sealltainn gu bheil an aon ìre cortical 4 neurons, ach chan e cill 2 / 3 cealla, a’ sealltainn mothachadh cuingealaichte de ghnìomhachd lèirsinneach agus spontáineach do ghalair NMDAR aig deireadh na h-ùine èiginneach.¹⁰⁷ Còmhla, tha na toraidhean seo a ’toirt a-steach gu bheil an gluasad bho NR2B gu NR2A gu mòr-ghabhadairean a’ tighinn gu crìch an ùine riatanach de phlasantachd an crochadh air eòlas gus colbhan mòr-chluasach a stèidheachadh anns an cortex lèirsinneach.

Dh'fhaodte cuideachd gum bi LTP agus LTD aig NMDAR a ’nochdadh na bunaitean molecular airson toilligeadh synaptic òigearan, ged a tha barrachd cuideam ga chuir air LTD agus cur às do synaptic. Ciamar a dh'fhaodadh an aon dòigh a bhith ann airson dà phròiseas leasachaidh glè eadar-dhealaichte? 'S dòcha gu bheil an ùine òigeachd a ’freagairt ri gluasad farsaing ann an cothromachadh uidheaman LTP / LTD agus ìre cho-fhreagarrach de bhith a’ toirt às synaptic thairis air cur ri chèile synaptic. Ann an sliseanan hippocampal le radain, tha co-mheas nas motha de NR2A / NR2B air a cheangal ri lughdachadh air droma spine agus barrachd stèidheachaidh sioncopach, a ’nochdadh dreuchd anns a’ bhuidheann subunit NMDAR gus stad a chuir air synaptogenesis.¹⁰⁸ A bharrachd air sin, chan eil an staid NR2A cho taiceil dhan LTP. Tha seo air sgàth 's gu bheil pròtain kinase II (calMal / calmodulin) a ’crochadh gu math, aig a bheil dreuchd stèidhichte anns an LTP,^{109, 110} a ’ceangal nas fheàrr ri fo-ionad NR2B.^{110, 111, 112} Mar sin, chaidh a dhearbhadh gu bheil NR2B a ’nochdadh air an membrane postynaptic riatanach airson inntrigeadh LTP, agus chan eil dreuchd airson NR2A anns an LTP stèidhichte gu math.^{113, 114, 115} A bharrachd, tha cur an cèill NR2A air àrdachadh le ligand ceangaltach gu NMDARs agus mar sin tha e air a mhion-atharrachadh ann an gnìomhachd ach chan eil abairt NR2B an crochadh air gnìomh roimhe seo.¹¹⁶ Mar sin thathar den bheachd gu bheil an fo-bhuidheann NR2A a ’gabhail uallach airson metaplasticity de synapses, is e sin, atharrachadh anns an durachd a th’ ann air plastalachd synaptic às deidh sin.^{117, 118} Le aois agus gnìomhachd, thèid fo-cheangalan NR2A a thoirt a-steach don mheatran postynaptic, an àite fo-cheangail NR2B.¹¹⁶ Tha an co-cheangal àrdachadh NR2A / NR2B a thig às a ’toirt a-steach gu stairsneach nas àirde airson inntrigeadh LTP agus an aghaidh sin stàit a tha nas fàbharaiche airson inntrigidh LTD.^{118, 119}

Chan eil an t-àite aig plasticity anns an neocortex cho math stèidhichte ris a ’hippocampus. Ach, chaidh cunntas a thoirt air LTP agus LTD aig a bheil NMDAR san roinn neocortex lèirsinneach¹²⁰ agus aig iomadach synapses anns a ’PFC.^{121, 122, 123} Gu sònraichte, tha LTD ga mheadhanachadh tro ghabhadairean meta-chuit-eòlach glutamate (mGluRs) air nochdadh mar atharrachadh mòr a chaidh a thoirt air ais gu NMDAR ann an sgìrean farsaing den eanchainn^{124, 125, 126} agus mar sin bu chòir beachdachadh air mar bhun-stèidh a dh ’fhaodadh a bhith ann airson togadh sioncopach anns an PFC. A thaobh seo, chaidh cunntas a thoirt air plasticity mGluR aig an synapse thalamocortical anns an cortex somatosensory,¹²⁷ is dòcha le bhith a ’comharrachadh gu bheil an cruth seo de plasticity an làthair cuideachd aig na synaps thalamic thalamic anns a’ PFC. Ach, aig an synapse thalamocortical, tha mGluR LTD ag obair gu presynaptically airson a bhith a ’lùghdachadh sgaoileadh tar-sgaoilidh agus a’ lùghdachadh gnìomhachd sinaipigeach.¹²⁷ Cha bhiodh dòigh-obrach mar sin dualtach call sioncronach agus neo-chomasachadh a thoirt leis agus mar sin cha bhiodh e na thagraiche làidir airson tòradh synaptic air a dhèanamh le LTD aig àm òigeachd. A bharrachd, chaidh ceangal a dhèanamh eadar mGluR LTD aig làraich postynaptic anns an hippocampus le cnàimhean mòra anns a bheil pailteas de AMPAR.¹²⁸ Ao-coltach ris an hippocampus far a bheil cnàimhean mòr balgan-buachair sa mhòr-chuid, tha cnàimhean tana, filopodial nas motha sa PFC.¹²⁹ Mar sin, aig an àm seo chan eil fianais làidir airson mGRR ann an plaidigs co-cheangailte ri tortadh sioncopach PFC; A dh ’aindeoin sin, chan urrainnear casg a chuir air com-pàirteachadh mGLuR-mediated LTD ann an abachadh ro-nathrach òigear.

Tha mòran cheistean fhathast rin freagairt mu àite meta-phlastaig anns a ’PFC cuideachd. Mar a bhios an subtype NR2A a ’cur air adhart stàit a tha a’ gabhail san RA a-steach anns an synapse agus a tha ceangal aig LTD ri cur às do synaptic, bhiodh e inntinneach fios a bhith aige co-dhiù a dh ’atharraicheas an NR2B gu NR2A sa PFC agus an ceangal ris an tortadh synaptic a mhìnicheas ceangal co-cheangailte ri smachd inntleachdail air giùlan. Ma tha an stàit a tha a ’gabhail a-steach ann an LTD na chomharra air leasachadh òigear, tha ro-bheachd reusanta ann gu bheil gluasad eile moileciuilteach a tha a’ cuingealachadh gu mòr an suidheachadh aig a bheil òigearanachd a-steach gu staid inbhich nach eil cho nochdte. Dh ’atharraicheadh ​​an t-atharrachadh seo, ged nach eil fios air an-dràsta, an synapse a-steach gu stàit nach eil cho buailteach gabhail ri atharrachaidhean ann an abairt AMPAR air an meamran postynaptic. Le bhith a ’leantainn air adhart gu bhith a’ fàs aig ìre synaptic gu ìre inbheach nas àirde ged a tha e aig ìre nas ìsle na ìre òigeachd,^{33, 51} tha e coltach gu bheil an ìre eadar-ghluasaid mean air mhean seach a bhith sgiobalta a ’adhbharachadh gu bheil nas lugha plastaig ann an staid ro dheireadh an treas deichead ann an daoine.

Leudachadh òigeachd ann an gnìomhachd inntinneil agus plasticity synaptic

Bidh na dreuchdan gnìomha a tha air an riaghladh leis an PFC a ’nochdadh ùine fhada de abachadh a’ ruigsinn aig àm òigeachd fadalach a-mhàin.^{11, 130} Chaidh atharrachaidhean iom-mheatailteach a thachair ri linn òigearan an co-cheangal ri coileanadh inntinneil leasaichte, me, tha co-cheangal ri cuimhne cuimhne agus fànais air a cheangal gu math ri cuspair liath a ’tanachadh anns na còmhraidhean aghaidh.⁶ Tha fios cuideachd gu bheil ceangal aig fiosrachadh coitcheann ris an t-slighe air adhart le stuth liath cortical a tha a ’dèanamh tartadh, leithid gu bheil cuspairean le tuigse nas fheàrr a’ sealltainn gu bheil an ìre de dh ’òigear ag èirigh gu ìre mhòr ann an àireamh stuth glas agus an dèidh sin a’ tilgeadh a cheart cho làidir ri linn òigear an dèidh sin.¹³¹ Ach, tha cus ceangail tartach aig àm òigeachd air a bhith co-cheangailte ri stàitean galair mar D order anas Hip-bhitheachd Bacaidh (ADHD).¹³² Mar sin, tha an ìre as fheàrr de thomadh synaptic a tha riatanach do leasachadh gnàthach gnìomh inntinn inbheach.

Bha aon sgrùdadh o chionn ghoirid a ’dèiligeadh ri dleastanas aithris AMPAR agus LTD ann an leasachadh gnìomh PFC san luchag. Vazdarjanova et al.¹³³ a ’cleachdadh luchaig transgenic a tha a’ cur ro-innse calcyon, pròtain a bhios a ’cleachdadh in-smachd AMPAR a tha an crochadh air gnìomhachd, agus a fhuair a-mach gun robh cus calcyon a’ ciallachadh thairis air beatha na luchag gun do bhris am falach ann an cunnart eagalach (CFE) agus comas cuimhne obrach, an dà chuid an crochadh air an obair PFC àbhaisteach. Mar as iomchaidh don deasbad seo, is e òigear an àm riatanach airson na h-uireasbhaidhean seo a thoirt gu buil. Nuair a bha cus èisdeachd sàmhach gu sònraichte ri linn an òigear, chaidh a ’ghnìomh CFE a shàbhaladh.¹³³ Is e aon mhìneachadh a dh'fhaodadh a bhith air na toraidhean seo gu bheil in-theachd AMPAR agus gnìomhan co-cheangailte mar LTD nas mothachaile a thaobh riaghlaidh aig àm òigeachd agus tha an riaghailt seo air a mhilleadh, no co-dhiù gu mòr sìos, ann an eanchainn nan inbheach. Chan eil fios aig a ’bhuidheann fhèin mu dheidhinn nuair a dh’ fhalbh e gu ìre na h-òigeachd. Ach, tha e inntinneach gun deach abairt calcyon ùraichte a lorg ann an sgitsophrenia, galar neurodevelopmental anns a bheil uireasan stuth liath PFC faicsinneach.^{134, 135, 136}

Anns a ’PFC, tha plastaidheachd synaptic gu mòr air ath-leasachadh le gabhadan dopamine, gu h-àraid an gaisgeach D1.^{14, 122, 137} Chan eil seo na iongnadh oir chaidh sealltainn gu bheil brosnachadh ga chuir a-steach D1 a ’brosnachadh phosphorylation de AMPAR, a tha an uair sin a’ brosnachadh malairt air na gabhadain seo chun an taobh a-muigh.^{138, 139} Mar sin tha an gabhadan D1 air a shuidheachadh ann an dòigh ro-innleachdail gus atharrachaidhean ann an cur an cèill sioncronach AMPAR a thoirt gu buil agus aig a ’cheann thall neart làidir synaptic agus / no àireamh. Anns a ’bhodhaig neo-dhaonna inbheach, tha na h-òrdughan mothachaidh fad-ùineach de dùmhlachd droma amphetamine a’ lùghdachadh air ceallan pioramaideach anns a ’PFC agus bidh droch bhuaidh aca air coileanadh cuimhne obrach.¹⁴⁰ A bharrachd, tha coltas ann gu bheil na buaidhean seo mar thoradh air atharrachaidhean aig gabhadan D1 a chionn 's gun gabh buaidh mhothachail agus mhor-eòlais air niùcla pioramaideach PFC a thoirt air ais le làimhseachadh fad-ùine le gaisgeach D1.¹⁴¹ Ma tha abairt AMPAR-mediated ann an staid a tha nas mothachaile gus atharrachadh a dhèanamh air an òigleachd, dh ’fhaodadh briseadh-steach brosnachail D1 leis an inneal seo a mheudachadh aig àm òigeachd ag adhbharachadh buaidhean àibheiseach aig an synapse. Modalan-aithneachaidh aithnichte eile de phlastalachd sioncipigeach, me D2,¹³⁹ cuilc,¹⁴² agus cannabinoid¹⁴³ dh ’fhaodadh gum biodh gabhadan ann, aig an aon àm, a’ neart aig àm òigeachd.

So-leòntachd àrainneachd a thaobh feartan àrainneachdail

Thathas air a ràdh gur e àm òigeachd an ùine de chothrom neartmhor agus de na so-leòntachd nas fheàrr.¹ Thathas air aithneachadh o chionn fhada gu bheil ceangal tràth a ’leantainn le mì-chleachdadh stuthan le barrachd buaidhe airson duilgheadasan le bhith a’ cleachdadh dhrogaichean nas fhaide air adhart nam beatha.^{144, 145, 146, 147} Anns na bliadhnachan mu dheireadh, chaidh dearbhadh gu bheil àm planaidh nan òigear a ’ceangal gu teann ris an àm as so-leònte a thaobh tràilleachd.¹⁴⁸ Tha cuid air a ràdh gu bheil tràilleachd a ’toirt buaidh air na slighean ionnsachaidh is cuimhne ann an dòigh gu math fàbharach,^{149, 150} ach chan eil a ’cheist mu carson a tha tràilleachd nas lèirsgriosail ann an òigearan na anns an aois mar fhreagairt. Tha òigear cuideachd co-cheangailte ri tòiseachadh tinneas inntinn, mar eisimpleir bidh reataichean trom-inntinn ag èirigh na h-òigeachd, gu h-àraidh do bhoireannaich,¹⁵¹ agus an ìre prodromal de psychosis, a ’gabhail a-steach sgitsophrenia a dh’ fhalbh tràth, uachdar rè an uinneig òigearan.¹⁵² A dh ’aindeoin gu bheil òigearan nas motha agus nas làidire na clann nas òige, tha reataichean bàsachd a’ fàs nas motha na 200% bho leanabachd gu h-àraidh mar thoradh air tubaistean, fèin-mharbhadh, mì-ghnàthachadh stuthan ceimigeach agus mì-rian ithe.¹

Is e mì-ghnàthachadh deoch-làidir aon de na buaidhean àrainneachdail as motha air a bheil daoine ag ionnsachadh. Ann an inbhich, chaidh dainead eanchainn a chlàradh mar thoradh air mì-ghnàthachadh deoch làidir a ’toirt air adhart: tha stuth tearc liath a’ nochdadh gu ìre mhòr sa PFC¹⁵³ agus co-cheangailte ri atharrachaidhean ann an dùmhlachd neuronal agus glia anns an dà chuid orbitofrontal¹⁵⁴ agus geodhagan air aghaidh àrd.¹⁵⁵ Gu h-iongantach, tha coltas ann gu bheil na droch bhuaidhean aig caitheamh deoch làidir air an àrdachadh ann an òigear. Tha sgrùdaidhean ann an cuspairean daonna air sealltainn gu bheil lughdachadh ann an gnìomh cuimhne nas fhollaisiche a ’leantainn gu bhith a’ coimhead gu ìre mhòr air deoch làidir ann an daoine nas òige (aois 21 – 24) na ann an cuspairean nas sine (aoisean 25 – 29).¹⁵⁶ Ann an radain òigearan, tha rianachd ethanol a ’toirt às gu h-roghnach cuimhne fànais ach chan eil buaidh aig na h-aon dòsan air radain inbheach.¹⁵⁷ A bharrachd, tha caitheamh ethanol ann an radain a tha a ’samhlachadh òl smùid a’ toirt a-steach ceuman eòlas nas fharsainge ann an beathaichean òigearan na tha iad ann an inbhich.¹⁵⁸

Tha e do-sheachanta gu bheil bunait an t-so-leòntachd nas fheàrr do dheugairean ann an òigeachd iom-fhillte agus tha e a ’toirt a-steach eadar-obrachadh le iomadh siostam neurotransmitter.¹⁵⁹ A thaobh neuroplasticity, tha buaidh mhòr aig deoch-làidir air an t-siostam glutamate. Gu h-obann, tha ethanol a ’toirt casg air neurotransmission NMDAR ach bidh nochdadh fad-ùine a’ toirt a-steach ùmhlachd dhachaigheil air comharraidhean NMDAR.^{159, 160} Tha fianais ann cuideachd a tha a ’sealltainn gu bheil buaidh nas motha aig ethanol air neurotransmission glutamate aig àm òigeachd na ann am beatha nas fhaide air adhart. Tha sgaoileadh ethanol aig dòsan ìosal ann an radain òigearan co-cheangailte ri casg air EPSCs bho na NMMI ann an roinn CA1 den hippocampus fhad's a tha feum air dòsan àrda gus casg a chuir air EPSCs ann an inbhich.¹⁶¹ Bidh Ethanol cuideachd a ’blocachadh LTP ann an neurons CA1 den hippocampus ann an radain òigear ach chan ann do inbhich.¹⁶² Mar sin, dh ’urrainn do eadhon deoch làidir a bhith ann an òigearlachd bacadh a chuir air plaidealachd plastaig Hebbian, agus ma dh’ fhaodadh barrachd deoch làidir a bhith ann am òigear dh ’adhbharachadh àrdachadh diadhachd aig neurotransmission glutamate a dh’ adhbharaicheadh ​​atharrachaidhean san fhad-ùine ann an àireamh synapse agus morf-eòlas dendritic.¹⁶⁰ Thathas cuideachd den bheachd gu bheil riaghladh Homeostatic de ghnìomhachd synaptic, ie, ag àrdachadh no a ’lughdachadh sganadh sioncronach thairis air a h-uile sluagh de synapses, air a chuir a-steach le riochdachadh nas motha no nas ìsle de ghabhadain AMPAR air an membran iar-sionmaic.¹⁶³ Tha seo a ’toirt a-steach làrach a dh’ fhaodadh a bhith eadar eadar plaideachas leasachaidh agus plastaireachd homeostatic seach gu bheil an dà chuid a ’toirt a-steach malairt air AMPAR. A bharrachd air sin, bidh làraichean plaidigs dachaigheil co-cheangailte ri lamina a tha a ’taisbeanadh plaidigs aig amannan èiginneach anns na cianaidean lèirsinneach agus gòrach, a’ moladh dòigh a dh ’fhaodadh a bhith nas so-leònta de chuairtean taghte aig diofar ìrean leasachaidh.¹⁶³ Ma tha plasticity synaptic aig àm òigeachd a ’tachairt sa chuid as motha den chuairtear neralmach a bhios a’ dèiligeadh ri pròiseasadh gnìomhachd, dh ’fhaodadh gun adhbharaich briseadh ann am plaideas sioncopach aig an àm seo uireasbhaidhean maireannach ann an smachd faireachdais, smaoineachadh loidsigeach agus casg air gnìomhachd. Agus an uair sin dh ’fhaodadh an dìth smachd gnìomhail sin cuir ris na h-amannan claonaidh agus mar thoradh air sin bidh deoch-làidir nas cruaidhe ann.

Tha an eanchainn òigear cuideachd nas freagarraiche do dhuilgheadas na eanchainn nan inbheach¹⁶⁴ agus mar thoradh air an sin dh ’fhaodadh gum bi e nas so-leònte dha trom-inntinn.¹⁵¹ A bharrachd air an dòigh anns a bheil deoch-d a ’bhuaidh aig aois sònraichte a dh’ fhaodadh a bhith an urra ris na ceàrnaidhean den eanchainn as motha air a bheil plastaig, tha sgrùdadh o chionn ghoirid air sealltainn gu bheil buaidh mì-ghnàthachadh gnèitheach, an uallaich a dh ’adhbharaicheas mì-ghnàthachadh, a’ toirt a-steach pailteas eanchainn eadar-dhealaichte aig aois òige agus òigear.¹⁶⁵ Gu sònraichte, bha dìth meudachd air a ’chiad chùis ghlas nas soilleire ann an cuspairean inbheach a dh’ ionnsaich droch dhìol aig aois 14 – 16.¹⁶⁵

Tha na slighean neurral a tha a ’eadar-mheadhanachadh agus ag atharrachadh nan droch bhuaidhean air gnìomhachd inntinneil sa PFC a’ toirt a-steach comharran monoamine.¹⁶⁴ Ri linn cho cudromach sa tha neurotransmission dopamine ann an uallach eadraiginn, dh ’fhaodadh leasachadh in-imrich dopamine a’ nochdadh aig an PFC aig àm atharrachaidh nas anmoiche lèirsinn a thoirt seachad a thaobh na cugallachd neartaichte a thaobh cuideam aig an aois seo. Ann an neo-dhaonna neo-dhaonna, tha taobh a-staigh dopamine aig meadhan na PFC a ’gluasad gu ìre faisg air ìre a’ chaithreachais agus an uairsin bidh e ag ìsleachadh gu luath gu ìre inbheach agus an taobh a-staigh de fhillidhean eile gu math seasmhach tron ​​àm iar-bhreith.¹⁶⁶ Bidh ìrean gabhadan D1 cuideachd a ’stùireadh agus a’ dol sìos gu ìrean inbheach timcheall air toiseach an ìre inbhidheachd.¹⁶⁷ Chan eil na toraidhean seo a tha a ’sealltainn gu bheil am pàtran gabhail D1 do inbhich air a ruighinn tràth ach a rèir coltais a’ toirt taic dha dreuchd dopamine ann am feabhas òigear air plasticity. Ach, ann an cortex ro-chnàmh creagach, chaidh fìrinn nan ceallan fhaicinn ann an sgaoileadh reasaichean D1 le neuronan cealla pioramaideach, ach chan ann le eadar-ghlan, a bhios a ’nochdadh ìrean nas àirde de ghabhadairean D1 ann an òigeachd na bhith an inbhich.¹⁶⁸ Tha na dàta creimidh seo a ’moladh gun toireadh atharrachaidhean ann an abairt gabhaltachd D1 meud dopamine a thoirt a-steach ann an òigeachd agus mar sin a’ toirt cunntas air nas motha de phlastaig tron ​​àm riatanach seo. Ach, is e mìneachadh so-chreidsinneach eadar-dhealaichte gu bheil staid reachd-nàdurachd TEO-nas mothachaile gu bhith ag atharrachadh gu modtaranan mar dopamine agus gum faighear eadar-dhealachaidhean èiginneach ann an innleachdan plaisteachas sioncopach glutamate anns a bheil òigearan an coimeas ris an inbheach.

Beachdachaidhean clionaigeach

Dh'fhaodte gun lorgadh buaidh fharsaing clionaigeach air a bhith ag aithneachadh a ’bunait mhoilecànach airson tochaigeadh sioncmaig ann an òigeachd. Ma chaidh dearbhadh gun do chuir NMDA-mediated ri lùghdachadh ceangaltas, dh ’fhaodadh na slighean in-lionn a tha ceangailte ri pròiseasan LTD, a tha a’ gabhail a-steach iadsan a dh ’atharraicheas in-eadar-theachd AMPAR, a bhith air an amas a’ lughdachadh a ’toirt prothaid sioncmaiseach gu math ann an galaran mar sgitsophrenia agus ADHD. Seach gu bheil an gabhalaiche D1 mar phrìomh-modulator de plasticity sioncopach anns a ’PFC agus gun urrainn dha bànadh plaidigs a lorg, ie faodaidh ìrean dopamine àrd synapses ro-dhèanta a shònrachadh gu LTD thairis air LTP,¹³⁷ dh ’fhaodadh gum biodh làimhseachadh le ainglean dopaminergic no drogaichean a dh’ amas air comharran dopamine ion-ghlan a bhith feumail ann an lughdachadh uidheaman tar-ghluasach LTD. A bharrachd air na h-aon loidhnichean sin, dh ’fhaodadh drogaichean a tha a’ toirt buaidh air an neach-gabhail D1 no na slighean comharrachaidh sin buaidh cuideam air eanchainn òigearan dhaoine fa leth ann an cunnart airson trom-inntinn a lùghdachadh. Mar an ceudna, le bhith a ’gabhail a-steach glacadairean glutamate, a’ gabhail a-steach mGluRs,¹²⁶ ann an tràilleachd dhrogaichean is deoch làidir dh ’fhaodadh gum biodh e comasach dha cuimseachadh cungaseòlais airson comharran glutamate buaidh fad-ùine mì-ghnàthachadh stuthan ann an òigear a lùghdachadh. Anns an aon dòigh, tha lorg meuran mGluR5 neo-nàdurrach ann an Siondron Fragile X air dòighean ùra leigheasach a chuir an gnìomh airson an galar seo a leigheas^{169, 170, 171} barrachd tuigse air fo-fhiaclan molecular de abachadh na h-òigeachd an cortex ro-choitcheann a dh ’fhaodadh gun tig leasachadh dhrugaichean coltach ri chèile airson tinneasan agus nochdaidhean àrainneachdail a tha ceangailte ri leasachadh òganaich neo-àbhaisteach.

Co-dhùnaidhean

Tha an dia òigear na àm nuair a tha ùrachadh ceangal a ’stèidheachadh cothromachadh cugallach / taobhach san PFC, agus is e àm riatanach a th’ ann airson a bhith ag atharrachadh gnàthach obrachadh gnìomhach. Thathas a ’faighinn an aire gu bheil òigearrachd na àm nuair a tha tortadh synaptic ann an LTD a’ tachairt aig ìre àrd ann an roinnean a tha a ’riaghladh gnìomh inntleachdail nas àirde mar an PFC. A bharrachd, tha coltas ann gu bheil an gluasad gu ìre inbheach air a chomharrachadh le atharrachaidhean anns an sioncsa a tha a ’dèanamh na neoinich inbheach nas dualtaiche a thaobh in-imrich AMPAR, nas buailtiche a dhol tro Riaghaltas na h-Alba agus mar sin nas dualtaich gun a bhith air an toirt air ais air ais ceangalan synaptic.

Acknowledgments

Notaichean

Tha an t-ùghdar a ’cur an cèill nach eil strì eadar com-pàirt ann.

iomraidhean