Синаптична пластичність головного мозку - це здатність синапсів, з'єднань між нейронами, змінювати свою силу в залежності від активності постсинаптичних рецепторів. Протягом тривалого часу було прийнято вважати, що роль синапсу полягає просто в передачі інформації від нейронів до нейронів або від нейронів до клітин м'язової тканини. Крім того, передбачалося, що ці зв'язки, утворившись одного разу, залишалися відносно стабільними. Одне з найбільш дивовижних відкриттів в області нейробіології, зроблених за останні сорок років, полягає в тому, що синапси насправді дуже пластичні. Багато фахівців вважають, що синаптична пластичність головного мозку є ключем до розуміння механізмів навчання і пам'яті.
Синапс і його функції
Синапс - це зона контакту між нервовими клітинами або нервовими клітинами і іншими утвореннями (м'язової, залозистою тканиною). Синапс складається з пресинаптичного відростка, що належить передає (афферентному) і постсинаптичного нейрона компонента, яким може бути дендрит, тіло або аксон постсинаптичного нейрона, м'язова або секреторна тканина. Синапси між двома нервовими клітинами називаються межнейронными зв'язками, пресинаптическое закінчення на м'язовому або секреторном волокні - моторної бляшкою, а їх комплекс - нервово-м'язовим або нейросекреторным синапсом.
За способом передачі збудження синапси поділяються на три групи. До першої групи відносяться синапси, в яких передача збудження здійснюється за допомогою хімічних речовин-передавачів (медіаторів), до другої - синапси з передачею збудження за рахунок безпосереднього переходу електричного сигналу з пре - на постсинаптичні структури, до третьої - змішані синапси, в яких передача здійснюється хімічним, і електричним способом.
Здатність до пластичності синапсів
Синапси - це одні з найбільш пластичних і вразливих компонентів нейронів. Справа в тому, що для багатьох синапсів ефективність взаємодії медіатор-синапс не є величиною сталою, вона може змінюватись залежно від обставин. Відбувається це тому, що міжнейронні контакти дозрівають нерівномірно і це створює основу для пластичних змін міжнейронних зв'язків у того чи іншої людини в результаті навчання, тренування і так далі.
Виділяють короткочасну і довготривалу синаптичну пластичність, а також потенциацию та депресіюДепресія - трохи більше ніж поганий настрій
(ослаблення).
Короткочасна синаптична пластичність триває не довше декількох секунд, довготривала - від декількох хвилин до декількох годин і більше.
Короткочасна пластичність необхідна, наприклад, для швидкої адаптації до змін навколишнього середовища (саме завдяки цій властивості мозку ви дуже швидко отдергиваете руку від гарячого предмета), і для короткочасної пам'яті.
Довготривала пластичність відповідає за здатність до запам'ятовування. Поки не ясно, протягом якого терміну людина може зберігати в пам'яті інформацію завдяки цій особливості мозку. Деякі фахівці вважають, що людина насправді не забуває нічого - просто є речі, які він з якоїсь причини не може згадати. Згідно цієї теорії, зміни синапсів залишають особливі зміни в головному мозку і при певній стимуляції пам'яті можна витягти все, що вона коли-небудь зафіксувала. Довести це, втім, досі не вдалося.
Однак відомо, що при багаторазовому впливі на синапс сила синапсу збільшується на тривалий проміжок часу - так мозок запам'ятовує важливу інформацію. Це явище називається довготривалої потенциацией.
Синаптична пластичність головного мозку і безпосередньо синаптичні зв'язки мають величезне значення не тільки для навчання й пам'яті, а й для функціонування нервової системи в цілому. Ця область досі не вивчена досить добре, але передбачається, що дані властивості мозку мають безпосереднє відношення до розвитку таких порушень, як хвороба ПаркінсонаХвороба Паркінсона - коли руйнуються нервові закінчення
, шизофреніяШизофренія - у всьому винна цивілізація
, тривожні розлади і депресія. Крім того, вони беруть участь у розвитку алкогольної, наркотичної, і інших залежностей. Краще розуміння синаптичної пластичності мозку може сприяти значному прогресу в багатьох галузях медицини.
Короткочасна і довготривала синаптична активність
Виділяють короткочасні форми синаптичної пластичності, які тривають секунди і хвилини, а також довготривалі форми, які тривають години, місяці і роки. Довгострокові види пластичності формуються на основі короткочасних, і лежать в основі повчальних функцій нервової системи.
Короткочасна синаптична пластичність - це зміна кількості (збільшення або зменшення, тобто, депресія) медіатора в пресинаптичних зв'язках, а також підвищення або зниження чутливості постсинаптичних рецепторів до медіатора. В залежності від вираженості тих чи інших процесів при різних видах активності синапсу переважає або полегшення, або депресія секреції медіатора.
На основі короткочасних форм синаптичної пластичності розвиваються довготривалі форми, які також можуть або посилювати, або затримувати проведення імпульсів. Особливо активні ці процеси у відділі головного мозку, що відповідає за пам'ять - гіпокампі. Довготривалі форми синаптичної пластичності викликають зростання і розгалуження пресинаптичних нервових закінчень, зміна кількості рецепторів на постсинаптической мембрані, утворенні нових синапсів.
Синаптична активність - основа навчання і пам'яті
Тривалі зміни ефективності синаптичної передачі можуть бути механізмом навчання та пам'яті. Пластичність є основою навчання, розвитку і вдосконалення. У новонародженої дитини мозок значно менше, ніж у дорослої людини, але з часом розміри нейронів мозку збільшуються, а характер нервових зв'язків ускладнюється по мірі навчання дитини навичкам. Розвиток нервової системи закладено в генах людини, але навчання і досвід вносить у це розвиток свої доповнення.
Синаптична пластичність нейронів і пошкодження головного мозку
В результаті інсультів, травм, різних захворювань і отруєнь може загинути значна кількість нейронів. Властивість пластичності головного мозку дозволяє компенсувати втрачені функції при ураженні одного з його відділів, іншими відділами. Ця здатність лежить в основі компенсаторно-пристосувальних реакцій після перенесених захворювань і ушкоджень головного мозку.
Відновлення втрачених неврологічних функцій після інсульту пов'язано зі здатністю головного мозку до компенсації структурних і функціональних розладів. В даний час існує дві основні теорії нейропластичності, що пояснюють відновлення втрачених при інсультіІнсульт - це важке ураження головного мозку
функцій: функції травмованих клітин беруть на себе здорові клітини і збудження йде в обхід осередку ураження і збудження йде через уражені клітини, які утворюють нові синаптичні зв'язки.
Наукові розробки в області синаптичної пластичності головного мозку мають велике значення для навчання, а також для відновлення пам'яті та інших функцій головного мозку після захворювань.
Галина Романенко
