Richiede comunicazione bidirezionale tra compartimento pre- e postsinaptico finalizzata all attivazione di diversi meccanismi cellulari e molecolari

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1 Plasticità sinaptica: Sinaptogenesi Rimodellamento sinaptico

2 Richiede comunicazione bidirezionale tra compartimento pre- e postsinaptico finalizzata all attivazione di diversi meccanismi cellulari e molecolari che hanno il compito di decidere dove e quando le sinapsi vadano formate, rimosse o modificate

3 Formazione di un circuito neuronale 1. Generazione strutture assonali (cono di crescita) che si allontanano dalla cellula alla ricerca del bersaglio. 2. Allungamento direzionato da segnali extracellulari (NGF, BDNF, neurotrofine, da cellule vicine). 3. Adesione a molecole matrice extracellulare e membrana bersaglio stimola (aumento Ca 2+ citosolico) formazione microfilamenti (polimerizzazione actina) avanzamento prolungamenti (aggiunta membrana per fusione vescicole). Ricerca del bersaglio

4 Il cono di crescita segnala la propria presenza e il bersaglio invia segnali che possono facilitare o inibire la crescita assonale. Ogni assone raggiunge con precisione il bersaglio attraverso un complesso processo di integrazione. Raggiunto il bersaglio raffinamento contatti sinaptici attività-dipendente. Connessione al bersaglio Le neurotrofine inibiscono un programma endogeno di morte cellulare (apoptosi) caspasi dipendente

5 Formazione di una sinapsi glutammatergica

6 Inserimento e traslocazione alla sinapsi dei recettori AMPA e NMDA

7 Competizione tra sinapsi: L eliminazione di sinapsi in eccesso dipende dal grado di attività di una sinapsi rispetto alle altre. Vengono stabilizzati gli inputs sinaptici dove si verifica una correlazione di attività pre e postsinaptica. b) Se tra le sinapsi presenti una sola funziona, quella inattiva viene rimossa. c) Se entrambe le sinapsi sono attive, ma con attività diversa, quella maggiormente attiva si rafforza o funzionalmente o anatomicamente (raddoppiandosi).

8 Legge di Hebb: Sottolinea l importanza della correlazione di attività. Solo le connessioni che sono in grado di attivare in modo sincrono le cellule bersaglio vengono conservate o rafforzate

9 Fenomeni di plasticità sinaptica L efficacia di una sinapsi (entità della risposta sinaptica) può variare in relazione alla frequenza degli impulsi nervosi che la interessano. Fenomeni a breve termine (durata 1 ms 5 min) dovuti a modificazione della liberazione di neurotrasmettitore Fenomeni a lungo-termine (30 min settimane) associati a modificazioni funzionali e strutturali dell elemento post- e presinaptico

10 Facilitazione sinaptica (breve termine)

11 Potenziamento post-tetanico (breve termine) L attivazione di una terminazione nervosa con stimoli ripetuti ad elevata frequenza determina l aumento dell EPSP postsinaptico che perdura per un certo tempo dopo la stimolazione.

12 Long term potentiation (LTP) processo di memorizzazione

13 Long term depression (LTD) processo di cancellazione

14 Il recettore NMDA come molecola associativa HFS Interruttori molecolari della plasticità sinaptica Rilevatori di coincidenza: Attivati da: depolarizzazione + legame glutammato Mediatore delle modificazioni sinaptiche a breve e lungo termine

15 INDUZIONE LTP 1. HFS Glutammato Na + NMDA AMPA mglur-i PLC K + 2. Depolarizzazione membrana Ca Attivazione NMDA per rimozione blocco Mg 2+

16 LTP Glutammato Modificazioni presinaptiche Aumentata liberazione di glutammato Na + Messaggeri retrogradi NO, CO PAF, AA mglur-i PLC NMDA Concentrazione di Ca 2+ Attivazione CaMKII Altre chinasi Generatore segnali retrogradi K + AMPA Modificazioni postsinaptiche mediate dalla fosforilazione modulazione recettori AMPA già espressi inserimento di nuovi recettori AMPA, per regolazione del trasporto verso- ed incorporazione nel sito sinaptico

17 Meccanismi alla base dell espressione di LTP e LTD Cambiamenti postsinaptici: Fosforilazione (LTP) e Defosforilazione (LTD) di recettori AMPA già presenti Esocitosi (LTP) di recettori AMPA (GluR1) ed endocitosi (LTD) di recettori AMPA (GluR2) Cambiamenti presinaptici nell LTP: Aumentata liberazione di glutammato (mediata da messaggeri retrogradi: PAF, NO, CO, AA)

18 Specificità e associatività Tetano

19 Vie attivate dai recettori NMDA

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