long term potentiation

• öğrenmenin esasını izah eden teori. bir elektronik mühendisinin eseridir.
• kalıcı öğrenmenin gerçekleşebilmesi için insan beyninde gerçekleşmesi gereken, uzun süreli güçlendirme olarak bilinen süreç. pre-sinaptik nöronun uyarılmasıyla birlikte sinaptik boşluğa salınan nörotransmitterlerin post-sinaptik nörondaki belirli reseptörlere bağlanması sonucu sodyum, kalsiyum gibi iyonların içeri girebilmeleri için kanallar açılır. pre-sinaptik nörondan ne kadar çok uyarı gelirse, post-sinaptik nöronda o kadar çok kanal açılır ve o kadar çok iyon içeri girer. bu durum sinaps şiddetinin artması olarak bilinir. sinaps şiddetinin uzun süreli artması ise ltp sürecinin gerçekleşmesi ve post-sinaptik bölgede gittikçe artan ca++ yoğunluğu ile aktive olan kalsiyum kinazın kalıcı morfolojik değişikliklere yol açması demektir. böylece kalıcı öğrenme gerçekleşmiş olur.
• "insan beyni nasıl uzun vadeli öğrenir?" sorusuna verilen cevaplardandır.
  
  long term potentiation, belirli bir aktivite gösteren sinapsların kalıcı olarak güçlenmesi prensibine dayanır. ilk defa 1960'larda norveçli bir fizyolog tarafından tavşan hipokampüsünde keşfedilmiştir. hipokampal anatomi, basitçe şu şekildedir:
  
  şekil a
  
  hafıza için gerekli olan sinyaller ilk önce entorhinal korteksten koyu mavi ile gösterilmiş olan dentate gyrusa ulaşır. dentate gyrustaki granül nöronları, menekşe rengi ile gösterilmiş olan c3 bölgesindeki piramidal nöronlarla sinaps oluştururlar. c3 piramidal hücrelerinin c1 bölgesine yaptıkları akson teminatları ise schaffer kollateral lifleri olarak geçer. buradan sinyaller, turkuaz ile belirtilmiş olan bölgeye yani subiculuma ulaşacaktır, subiculumdan ise tekrar entorhinal kortekse iletilecektir. haliyle burada bir tür loop oluştuğunu söyleyebiliriz.
  
  tekrarlanan uyarılmalar iki nöron arasındaki bağı kuvvetlendiriyor fakat bu kuvvetlenme tam olarak nasıl gerçekleşiyor?
  
  öncelikle presinaptik hücre ve postsinaptik hücrenin ne olduğunu açıklayalım: pre- ve post- sırası ile önce ve sonra mânâlarına gelen latince kökenli ön eklerdir, sözcüklerden anlaşıldığı gibi sinyal akışı presinaptikten postsinaptiğe doğrudur.
  
  şimdi c3 bölgesindeki bir nöronu presinaptik, c1 bölgesindeki nöronu da postsinaptik olarak ele alalım. schaffer kollateral liflerinden geçen bir aksiyon potansiyel (#90049909) glutamatın salınması ile sonuçlanır. glutamat ise, postsinaptik hücremizdeki nmda ve ampa reseptörlerini aktive eden bir nörotransmitterdir.
  
  ampa reseptörleri sodyumu, magnezyum ile bloke olan nmda reseptörleri ise ağırlıklı olarak kalsiyumu geçirir. düşük frekanslı bir aksiyon potansiyel düşük miktarda glutamatın salınması ile sonuçlanır ve bu da ampa reseptörlerini açarak sodyum akışını sağlar. aynı şey nmda reseptörleri için söylenemez, zira düşük frekanslı bir aksiyon potansiyel ile magnezyum blokajı ortadan kalmaz.
  
  magnezyum blokajının ortadan kalkabilmesi için, içeriye daha fazla sodyumun girmesi ve güçlü bir depolarizasyonun oluşması icap eder. bunun için de ampa reseptörlerinin daha uzun süre açık kalması, ampa reseptörlerinin daha uzun süre açık kalması için de daha fazla glutamat, daha fazla glutamat için de daha yüksek frekanslı bir aksiyon potansiyel gerekir.
  
  daha yüksek frekanslı bir aksiyon potansiyel nasıl olur?
  
  bir defa dinlediğiniz bir şeyi, on defa dinlediğinizde olur. bu durumda yukarıdaki olaylar serisi gerçekleşir ve nmda reseptörlerindeki magnezyum blokajı ortadan kalkar.
  bu sayede kalsiyum ve sodyum artık nmda reseptörlerinden içeri girebilir.
  
  peki içeri kalsiyum akışı long term potentiationa nasıl katkıda bulunur?
  
  kalsiyum, hücre içindeki kalsiyum bağlayıcı proteinlere bağlanır ve yeni ampa reseptörlerinin postsinaptik hücre zarına eklenmesine sebebiyet verir, bu da gelecekte olacak bir depolarizasyonda daha fazla ampa reseptörünün açılacağı anlamına gelir. artık düşük frekanslı bir aksiyon potansiyel, sinapsta daha güçlü bir etki yaratabilecektir. böylece bazı sinapslar aktive olduklarında kalıcı olarak güçlenebilirler ve bizler bu sayede geçmişte öğrendiğimiz önemli bilgileri hatırlayabiliriz.
  
  * * *
  ps: hipokampüs hafızadan sorumlu olan tek bölge değildir. (#92424024)
• (bkz: long-term potentiation)
• schaffer kollateralinde presinaptik nörondan salgılanan glutamat ilk olarak ampa reseptörlerini açar ve postsinaptik nöron depolarize olur bunun sonucunda magnezyumun nmda üzerindeki inhibitör etkisi ortadan kalkar.
  hücre içine sodyum ve kalsiyum girer ve hücreden buna cevap olarak nitrik oksit salgılanır. nitrik oksit presinaptik nöronda glutamat salgısını artırır ve gabaerjik nöronlar üzerine de düzenleyici etki gösterir.