호모시냅스 가소성

호모삽입성 가소성은 시냅스성 가소성의 한 유형이다.^[1]호모사이냅스 가소성은 입력에 특화된 것으로, 시냅스 강도의 변화는 시냅스 전 표적에 의해 특별히 자극된 후 표적에서만 발생한다.^[2]따라서, 사전 시냅스 셀로부터의 신호의 확산은 국부적이다.

또 다른 형태의 시냅스 가소성, 이성합성 가소성은 입력에 특유하지 않으며 많은 메커니즘에서 호모합성 가소성과 다르다.

입력에 특화된 것 외에도, 유사 이전의 뉴런과 시냅스 이후의 뉴런의 발사에 밀접하게 의존하기 때문에, 호모시냅스 가소성을 통한 시냅스의 강화는 연관성이 있다.이러한 연관성은 시냅스 후 뉴런도 발포할 가능성을 증가시킨다.^[3]이러한 메커니즘은 학습과 단기 기억력의 기초가 되는 이론이다.^[3]

개요

헵의 추측은

도날드 헵은 시냅스 연결 강화가 시냅스 전 단자와 시냅스 후 덴드라이트 사이의 조정된 활동 때문에 발생했다는 이론을 세웠다.Hebb에 따르면, 이 두 세포는 우연의 활동이라고도 알려진 공간과/또는 시간에서 신호가 함께 발생하기 때문에 강화된다.이 가설은 흔히 함께 발사하는 세포, 함께 전선을 연결시키는 세포로 요약되는데, 이는 동시에 발화가 일어나는 뉴런을 가진 시냅스가 강화되는 반면, 이들 뉴런의 다른 시냅스는 변하지 않는 상태를 유지한다는 것을 의미한다.^[3]Hebb의 가정은 시냅스 가소성이 장기적인 정보 저장소의 기초가 되는 개념적 프레임워크를 제공했다.^[1]

입력 특이성 메커니즘

가소성의 변화는 결합 강도의 변화를 거치면서 시냅스 후 막에 AMPA 수용체(AMPARs)를 삽입하거나 내실화하여 발생하는 경우가 많다.^[1]Ca는²⁺ 세포 내에 생물학적 변화가 폭포처럼 일어나도록 유도함으로써 이러한 AMPA 수용체 밀도 변화를 일으키는 하나의 신호 이온이다.Ca는²⁺ 장기전위제(LTP)를 유도하기 위해 CAMKIII와 PKC를 활성화해 인산화 및 AMPAR 삽입을 유발하고, Ca가²⁺ 단백질인산화를 활성화해 장기전위제(LTD)가 발생하는데, 이 때문에 인산소화돼 AMPAR의 내장이 유발된다.^[1]

시냅스 강도의 입력 특유한 변화를 생성하기 위해서는²⁺ Ca 신호가 특정 덴드리트 경사로 제한되어야 한다.Dendritic의 Ca²⁺ 제한은 몇 가지 메커니즘에 의해 조정된다.세포외 Ca는²⁺ NMDA 수용체(NMDAR)와 전압 게이트 Ca²⁺ 채널(VGCC)을 통해 척추에 들어갈 수 있다.NMDAR과 VGCC 모두 덴드리트 척추에 집중되어 척추별 Ca²⁺ 유입을 매개한다.일부 연구에서는 이에 대한 증거를 찾지 못하였지만, 종양내 망막과 미토콘드리아에 있는 세포내 Ca²⁺ 저장소는 척추 제한 신호의 원인이 될 수 있다.^[4]Ca의²⁺ 간극은 Ca와²⁺ 결합하고 다른 가시에 흘러들지 않도록 하는 완충 단백질에 의해 제어된다.Dendritic 척추의 목에 걸친 Ca의²⁺ 제한적인 확산은 또한 그것을 특정 Dendrite에 격리시키는 것을 돕는다.^[4]

입력에 특정한 장기적 전위를 위한 또 다른 메커니즘은 시간적이다.NMDAR은 Ca²⁺ 유입을 허용하기 위해 탈분극화, 마그네슘 블록 제거, 글루타민산 활성화가 모두 필요하다.따라서 LTP는 글루타민산염을 방출하고 시냅스 후 셀의 탈극화를 유발하는 활성 시냅스 입력에 의해 NMDA 채널이 개방되는 현장에서 국산화되며, 인근 비활성 시냅스에 영향을 미치지 않는다.^[1]

장기적인 변화 유지

LTP를 안정시키고 더 오래 지속되도록 하기 위해, 이 변화를 지지하는 새로운 단백질이 강력한 시냅스에서의 자극에 반응하여 합성된다.발생하는 과제는 어떻게 하면 그들이 필요로 하는 정확한 입력 특정 시냅스로 구체적이고 새로 합성된 단백질을 얻을 수 있는가 하는 것이다.이 문제에 대한 두 가지 해결책은 시냅스 태깅과 국소 단백질 합성을 포함한다.

시냅스 태그 지정

시냅스 태그는 시냅스 가소성이 발생한 곳을 표시하므로 시냅스 강도와 장기적인 플라스틱 변화 가능성에 대한 정보를 제공할 수 있다.^[5]이 태그는 일시적이며 많은 수의 단백질을 포함하고 있으며, Ca가²⁺ 시냅스 후 세포로 유입됨으로써 활성화된다.^[5]또 시냅스 변화의 종류와 규모에 따라 다른 단백질을 태깅에 사용한다.예를 들어 플라스틱의 변화가 장기적인 우울증으로 이어질 때 캘시네우린이 사용된다.반대로 가소성이 장기적 위력으로 이어질 때 CaMKII가 사용된다.^[5]시냅스 가소성이 입력에 특정되기 위해서는 시냅스 전위성이 국부화되도록 하기 위해 시냅스 후 대상에서는 이러한 시냅스 태그가 필수적이다.^[5]이 태그들은 이후에 활성화된 뉴런에서 시냅스 가소성 변화를 일으키는 단백질 합성을 시작할 것이다.^[1]

국소 단백질 합성

Dendrite에서의 단백질 합성은 균사납작용을 위해 필요하다.후시냅스 세포에서 AMPA와 NMDA 수용체들의 탈극화와 그에 따른 활성화는 이들 수용체들의 내분열을 유발한다.시냅스에서 표면 수용체 수를 유지하기 위해서는 국소 단백질 합성이 필요하다.이 새로운 단백질들은 균사납작성소성성에 의해 유발되는 구조적 변화를 안정화시키는데 도움을 준다.^[6]Dendrite에 리보솜의 증거가 있는데, 이것은 이 단백질을 제조할 수 있다.더욱이 덴드라이트에 RNA의 과립에 대한 증거도 있는데, 이는 새로 만들어진 단백질의 존재를 나타낸다.LTP는 시냅스 후 대상 뉴런의 소마에서 절단된 덴드라이트로부터 유도될 수 있다.대조적으로 이러한 덴드라이트에서 LTP는 엔도미아신과 같은 단백질 합성 차단제에 의해 차단될 수 있으며, 이는 국소 단백질 합성 부위를 더욱 나타낸다.이 증거는 L-LTP가 안정되고 유지되기 위해서는 국소 단백질 합성이 필요하다는 것을 보여준다.^[1]

참조