docמבוא לנוירובילוגיה - נושאים 9-11
download 
Report Transcription
מבוא לנוירובילוגיה - נושאים 9-11
נושא :9סינפסות – מבנה ואנליזה קוואנטלית 125 נושא :9סינפסות – מבנה ואנליזה קוואנטלית שרינגטון ) (Sherringtonהיה הראשון להגדיר סינפסה בתור "נקודת מגע בין תאי עצב המאפשרת תקשורת בין התאים" .הראשון שהראה אותה מיקרוסקופית היה רמון קאחל ) ,(Ramon Cajalשצבע רקמות מוח והראה את גופי התאים וההצטלבויות ביניהם. בשלב זה קמו שתי אסכולות שניסו להסביר מהי סינפסה וכיצד סיגנל עובר מקצה אחד של המוח לקצה הרגל :טענת הביוכימאים הייתה שעל מנת שסיגנל יעבור בין תאים בסינפסה ,חייב להיות קשר חשמלי )סינפסה חשמלית( .הפרמקולוגים טענו שהתהליך הינו כימי – משהו עובר בין תא אחד לשני ומאפשר העברת סיגנל. סינפסות חשמליות למרות שרוב הסינפסות בגוף הן כימיות ,ישנן גם סינפסות חשמליות .סינפסות אלו הן Gap Junctions המהוים נקודת חיבור בין שני תאים סמוכים המחוברים בתעלות קונקסין .התעלות נוצרות על ידי חלבונים ממברנלים בשם קונקסון .התעלות יוצרות חור מאוד גדול המאפשר מעבר יונים וחומרים אחרים )כמו שליחים שניוניים( בין שני התאים. הדבר העיקרי שהסינפסות החשמליות מאפשרות הוא מעבר מהיר של אות מתא אחד למשנהו .המעבר יכול גם להיות דו צדדי – עובדה שלא קיימת כמעט בסינפסות כימיות .סינפסות חשמליות מאפשרות גם סינכרוניזציה בין התאים הקשורים .32הגודל של החורים הוא 1.5-2ננומטרים – מכאן שמתאפשר מעבר של חומרים אחרים ,נוסף על יונים ,כמו ,cAMP ,IP3חומצות אמינו וכדומה ,המהווים שליחים שניוניים במעבר אותות. הסינפסות החשמליות קיימות לא רק בתאים נוירונלים ,אלא גם בתאי שריר; קיומן בנוירונים שכיח במיוחד במוח במהלך ההתפתחות .ישנן גם סינפסות בין נוירונים אינהיביטורים וסינפסות המאפשרות סינכרוניזציה .למרות כל זאת ,הסינפסה הכימית היא הנפוצה יותר. סינפסה כימית סינפסה חשמלית מאפשרת סינכרון ,מעבר והפעלה מהירים של הרבה נוירונים – דבר החשוב לרפלקסי בריחה; סינפסה כימית מאפשרת יותר ספציפיות ,אינהיביציה ,ואמפליפיקציה .הסינפסה הכימית קובעת שהסיגנל עובר היא אמצעי להמיר סיגנל חשמלי לסיגנל כימי ואז חזרה לחשמלי. 32האפליסיה ) (Aplysiaהוא חילזון איטי שמנגנון ההגנה שלו הינו שחרור דיו סמיך .האות לשחרור הדיו ניתן על ידי סינפסה כימית המאותתת לשלושה נוירונים הקשורים בסינפסה חשמלית ,והם הגורמים לשחרור דיו באופן מסונכרן .גם בדג הזהב יש סינפסות חשמליות המאפשרות מעבר מהיר של האות לצורך בריחה מהירה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 126 הניסוי של אוטו לוי השתמש במערכת המורכבת משני לבבות ועצב הואגוס ) (Vagusהמעצבב את הלב .ללב יש קצב אינטרינסי ,וברגע שמגרים את עצב הואגוס משתחרר משהו מהעצב ללב הגורם לירידת בקצב פעימותיו .לוי חיבר את מיכל הלב המעוצבב על ידי הואגוס בתעלה המוליכה את הנוזל בלבד אל מיכל שני ,המכיל לב שאינו מחובר לעצב הואגוס המגורה .נמצא שבגירוי עצב הואגוס קצבי הדופק של שני הלבבות יורד .בצורה זו הוכיח לוי שהסינפסה הינה סינפסה כימית. תכונות ומאפייני הסינפסה מספר תכונות חיוניות עבור שקשר מסויים יהווה סינפסה: • ספציפית – ממוקדת ותלויית ליגנד-רצפטור ,עובדה המאפשרת השפעות שונות. • תהליך מהיר ובר הפעלה. • סיום מהיר על מנת לייצר תדר מהיר של .APs תא העצב שולח אקסון הבא במגע עם דנדריט של עצב אחר ויוצר סינפסה .הסינפסה מורכבת מהתא הפרה-סינפטי )ששלח את האקסון( ,המרווח הסינפטי ) (Synaptic Cleftוהתא הפוסט-סינפטי )בעל הדנדריט(. הסינפסה יכולה להיווצר בין אקסון לדנדריט ) ,(Axo-Dendriticגוף התא )(Axo-Somatic או אקסון אחר ) .(AXo-Axonicהסינפסות יכולות להיות מגוונות מאוד בצורתן ,דוגמת סינפסת Calyc-Type )משמאל( הנמצאת במערכת השמיעתית ,בה התא הפרה-סינפטי עוטף את הצד הפוסט-סינפטי ויוצר סיגנל חזק מאוד. בתא הפרה-סינפטי נמצאות וזיקולות רבות המכילות נוירוטרנסמיטורים .סיגנל ה AP-גורם לאיחוי של הוזיקולות עם ממברנת התא ותוכנה מופרש למרווח הסינפטי ,שם הוא נקשר לרצפטורים פוסט-סינפטיים )כמו (AChRהגורמים לתגובה מתאימה בתא. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :9סינפסות – מבנה ואנליזה קוואנטלית 127 בתמונת חתך של הסינפסה במיקרוסקופ אלקטרוני ניתן לראות את הוזיקולות של התא הפרה-סינפטי; בנקודת המגע בין התאים מרוכזות שלפוחיות רבות בצד הפרה סינפטי .באיזור זה ,המכונה Zone ,Active השלפוחיות. הרצפטורים בצד תתרחש הפרשת השני נמצאים המופיעים במיקרוסקופ כאיזור כהה ודחוס יותר ,סימן לאיזור המכיל חלבונים פוסט-סינפטיים רבים. איזור זה מכונה Post Synaptic ).Density (PSD ה AP-רץ לאורך האקסון; ברגע שהוא מגיע לסינפסה נפתחות תעלות סידן תלויות מתח המכניסות סידן לתוך התא ומעוררות את איחוי השלפוחיות עם הממברנה. שימו לב :תכונות אלו מאפיינות בעיקר סינפסות היפוקמפליות .הן שונות במקצת מסינפסות עצב-שריר, שהן הסינפסות שנחקרו בעיקר במודל של צפרדע ).(Neuromuscular Junctions בסינפסת עצב שריר התא הפרה-סינפטי עשיר בוזיקולות ,אולם בצד הפוסט-סינפטי יש שלוחות ) (invaginationsשל הממברנה פנימה לתוך התא .כמו בסינפסה ההיפוקמפלית בה הרצפטורים ממוקמים מול ה ,Active Zone-גם ב NMJ-ישנו ריכוז רצפטורים באיזור שמול ה– Active Zone- והם לא מופיעים בתחתית השקיעות הממברנליות. סיבי העצבים מגיעים לשרירים מהקרן הונטרלית של חוט השדרה; האקסון מתפצל לשלוחות קטנות שכל אחת מעצבבת סיב שריר בודד ,על פי רוב .הוא יוצר End-Plateאו "בוטון" על פני השריר ליצירת החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 128 הסינפסה .בתוך כל בוטון ניתן לראות את הוזיקולות הנוירוטרנסמיטוריות ועושר במיטוכונדריות .33הסינפסה יכולה להמשיך לעבוד גם כשהיא מנותקת מגוף התא לפרק זמן ממושך – כי היא מכילה את רוב המרכיבים הדרושים לקיומה ופעילותה. הרצפטורים ה AChR-של השריר הפוסט-סינפטי מרוכזים בצפיפות באיזור הקיפול. בחלק התחתון של השלוחה נמצאות תעלות נתרן תלויות מתח .יש הבדל בין מיקום AChRלתעלות הנתרן תלויות המתח. בהפעלת הסינפסה AChRs ,ייגרמו לדה-פולריזציה אשר תתקדם לתעלות הנתרן; המיקום הפנימי של התעלות ייגרום לסיבי האקטין והמיוזין במרכז השריר ול SR (sarcoplasmic reticulum)-לשחרר סידן לצורך הפעלת כיווץ הסיבים. שימו לב: מערכת הרצפטורים נפרדת ,בתכונותיה כמו גם במיקומה ,ממערכת תעלות הנתרן .מכאן שחסימת תעלות הנתרן על ידי TTXתיצור פוטנציאל סינפטי בלבד על ידי .AChR כמו כן ,סיום הסיגנל נעשה על ידי פינוי ה :ACh-הפינוי מתאפשר בעזרת האנזים ,ACh-Esteraseהיושב על גבי הממברנה של התא הפוסט-סינפטי ומפרק את ה ACh-לשניים .אין אסטראז לנוירוטרנסימטורים אחרים ,ולכן סילוק נוירוטרנסמיטורים אחרים נעשה על ידי שאיבה חוזרת ) (uptakeשל הנוירוטרנסמיטור מהמרווח הסינפטי. השפעות פתולוגיות ופרמקולוגיות על הסינפסה גז עצבים ) (Eserineמנטרל את פעילות האסטראז על ידי קישור בלתי-הפיך לאנזים .הפעלה של השריר בנוכחותו תוביל לעודף סיגנל בסינפסה ,המוביל לטטנוס – כיווץ חוזר ונשנה של השריר .בשלב השני של התגובה לגז ,אם היא נמשכת לאורך זמן ,הרצפטורים עוברים דה-סנסיטיזציה ומפסיקים לפעול. המחלה Myasthenia Gravisהיא מחלה אוטואימונית בה הגוף יוצר נוגדנים כנגד ,AChRכך שלחולה יש פחות רצפטורים פעילים .המחלה מתבטאת בחוסר יכולת להזיז שרירים; הטיפול בעבר היה בעזרת – pyridostigmineגז עצבים הפיך ,אשר תופס את ACh-Esteraseעל מנת לאפשר העלאה של ריכוז ה ACh-בסינפסה .בניגוד לגז עצבים ,פירידוסטיגמין משחרר לאט לאט את האסטראז. 33הסינפסות מנותקות מגוף התא ולכן מכילות מיטוכודנריות המספקות להן צרכים אנרגטיים. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :9סינפסות – מבנה ואנליזה קוואנטלית 129 ה AChR-נחלקים לשני סוגים: • רצפטור ניקוטיני – ממוקם בשרירים ,קושר AChונפתח כתעלה המעבירה נתרן/אשלגן. • רצפטור מוסקריני – ממוקם בבלוטות הפרשה )כמו בלוטות רוק(; הפעלתו גורמת להפעלה של שליח שניוני המוביל לשרשרת קסקדות שונות שגוררות הפרשת התכולה של הבלוטות. 34 לשני הרצפטורים השונים יש גם חסמים שונים Curare :חוסם את הרצפטור הניקוטיני ואטרופין חוסם את הרצפטור המוסקריני .בעת התקפת גז עצבים מזריקים אטרופין; האטרופין אינו מונע את התכווצות השרירים אולם הוא מעכב את הפעילות של הרצפטור המוסקוריני – הגורם לשחרור הפרשה מבלוטות, דבר המסכן את הנפגע ב"טביעה" בנוזלים שיפריש לריאות שלו עצמו .בצורה זו נמנעת ההשפעה הממיתה של גז העצבים. היפותזת התכולה הקוונטלית במערכת הניסויים שנעשו על ידי ,Katz & Fatt נעשה שימוש בפרפראט סינפסת .NMJהחוקרים הכניסו אלקטרודה לתא השריר ומדדו את המתח ללא גירוי של העצב .במדידות אלו ראו שיש שינויים ספונטניים במתח ,אשר כונו .MEPP החוקרים ספרו את מספר האירועים בגודל מתח כלשהו ובנו היסטוגרמה שמתארת את מספר הפעמים שהקפיצה הופיעה כפונקציה של גודל הקפיצה .בצורה זו הם ראו שהקפיצות מגודל קבוע – בין היחידות כמעט ולא מופיעות קפיצות. מה משמעות שינויי המתח? האם הם נובעים ממשה שהשתחרר מתא העצב או משהו שקורה ספונטנית מתא השריר? ההשערה הייתה שהאירועים הם שחרור ספונטני של וזיקולות מתא העצב – כל וזיקולה מביאה לקפיצה של יחידה אחת .היפוזה זו כונתה "היפותזת התכולה הקוונטלית". על מנת לאשש את ההשערה ,אפשר לנטרל את הגורמים המקומיים של הסינפסה :לחסום את תעלות הנתרן של העצב בעזרת TTXאו לחסום את ה AChR-הניקוטיני שעל השריר בעזרת .Curareבחסימה בעזרת TTXהתבנית נותרה דומה; מכאן ש AP-אינו נדרש לצורך שחרור הוזיקולות באירועי .MEPPלעומת זאת ,כאשר שמו Curareלא הופיעו ;MEPPמכאן שיש מעורבות של AChבהופעת .MEPP 34מקור שני הצמחים האלה בצמחים; Curareשימש את האינדיאנים להכנת חצים לציד ואטרופין מקורו בפטריה שנשים ברומא העתיקה היו שמות בעיניהן על מנת לפתוח לרווחה את העיניים והאישונים ,כעין שיטה לאיפור. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 130 המתח משתטח לחלוטין אם מוסיפים מספיק ;Curareאולם אם מוסיפים מעט ,Curareעדיין מופיעים MEPPקטנים מאוד .התדירות של ה MEPP-אינה משתנה ,כי הם מופיעים בשל שחרור ספונטני של וזיקולות שאינו תלוי ביכולת השריר לקלוט את הנוירוטרנסמיטור. בניסוי אחר הם ראו כבר שכשה AP-מגיע לקצה האקסון נפתחות תעלות סידן תלויות מתח ושאם מורידים את ריכוז הסידן בסביבה החוץ-תאית יש ירידה בתגובה הפוסט-סינפטית – שכן מספר הוזיקולות המשתחררות קטן יותר; בשלב הבא הם ערכו את אותו ניסוי בסביבה עם כמות סידן נמוכה יותר .התוצאה הייתה ירידה בתדירות אירועי ה MEPP-בכלל ובתדירות אירועים מרובי-קוואנטות בפרט .יחד עם זאת, גודל הקוואנטה נשמר .מכאן שמשהו בקצה הפרה-סינפטי ,הרגיש לסידן ,אחראי לשחרור הקוואנטות הפועלות על הצד הפוסט-סינפטי. כמה AChמשתחרר? ניתן לבצע הזלפה ) (ion(t)ophoresisשל AChבכמות מדודה בעזרת מיקרופיפטה )סיב דק מאוד שנכנס ישירות לתוך הסינפסה( המחוברת למד זרם .ל ACh-יש מטען חיובי; מכאן שמתח חיובי במגבר החשמלי גורם לנוירוטרנסמיטור לזרום דרך האלקטרודה החוצה לתוך הסינפסה בכמויות מדודות .בצורה כזו ניתן למדוד כמה AChנדרשים על מנת לקבל קוואנטה בודדת. המסקנה הייתה שאירוע MEPPבודד מקביל לשחרור של כ 5,000-מולקולות של .ACh • כל קוואנטה נובעת משחרור של וזיקולת AChוהפעלת .AChR • כל וזיקולה מכילה כ 5,000-מולקולות של .ACh אין די למדוד שחרור ספונטני על מנת להבין אם החומר עובד באופן פרה- או פוסט-סינפטי .ידוע כבר שכאשר מגרים את העצב במערכת הזו מופיע APבתא העצב ומעט לאחר מכן מופיע APבתא השריר; לפיכך נתנו גירוי בסביבה עם ריכוז סידן נמוך .עכשיו APבשריר לא הופיע ,אולם כן הופיעו דה-פולריזציות שהלכו וקטנו כפונקציה של ריכוז הסידן היורד .אירועים אלו כונו .EPP בריכוזי סידן נמוכים ,התגובה של השריר לגירוי עולה בקוואנטות שגודלן שווה ל .MEPP-מכאן שאותן יחידות שמשתחררות ספונטנית באירועי ה- MEPPהן אלו שמשתחררות בגירוי מכוון. • • • • • – MEPPפעילות ספונטנית של שחרור וזיקולות מגודל מוגדר. – EPPפעילות מתוזמנת המסונכרנת עם ה.AP- הגודל של EPPדומה לגודל הקוונטלי של MEPPוהינו סכום של מספר .MEPP התכולה הקוונטלית ) = (mכמות הוזיקולות ששוחררו בגירוי יחיד ).(EPP=MEPP * m בפרפאראט שריר הצפרדע m=150בעת .AP לעומת זאת ,בסינפסות במוח עכבר .m=1-10 עובדה זו מאפשרת גמישות ופלסטיות במערכת המוחית שאינה נדרשת במערכת השריר. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :9סינפסות – מבנה ואנליזה קוואנטלית 131 כיצד ניתן לבדוק האם שינוי בגודל ה EPP-נובע משינוי בגודל הוזיקולה או שינוי בכמות הרצפטורים? הגודל של הוזיקולה – של תכולתה – מכונה גודל קוואנטלי והוא מתייחס לכמות מולקולות AChשיש בוזיקולה .תכולה זו נמדדת לפי הגודל הקוונטלי של ה ,MEPP-והיא שקולה ל- 5,000מולקולות .AChמכאן שבמתן גירוי ללא חסימת רצפטורים אך עם טיפול לוזיקולות ,שינוי בגודל ה MEPP-משמעו שינוי של הגודל הקוואנטלי ,דהיינו התכולה של ה.ACh- האם ריכוז סידן נמוך משנה את כמות הוזיקולות המשתחררות ,כמות ה ACh-בתוך הוזיקולה או כמות הרצפטורים? לשם כך ,יש לבדוק את ההבדלים בין התגובות במצב של סביבת תא עם סידן גבוה ועם סידן נמוך. התכונה המעבר לריכוז סידן נמוך EPP גודל EPPק ֵטן. MEPP התדירות ק ֵטנה אבל הגודל לא משתנה הגודל הקוואנטלי זהה הכמות של ACh בוזיקולות אינה מושפעת משינוי בריכוז הסידן. AChR בהזלפה של AChנקי ,הרצפטורים לא משנים את תגובתם ,מכאן שאין שינוי ברצפטורים. מסקנות הניסוי הן שהתכולה הקוונטלית יורדת כפונקציה של ריכוז הסידן .לא היו שינויים בתגובתיות הרצפטורים ,מספר הרצפטורים ,או הגודל הקוונטלי. היפותזת האנליזה הקוונטלית מאפשרת מדידת התכולה הקוונטלית ,על ידי שלושה סוגי ניסויים: • בדיקת הגודל והתדירות של ,MEPPלרוב בנוכחות TTXלמניעת APבעצב. • בדיקת הגודל של ה EPP-בשריר בתגובה לגירוי בתא העצב. • בדיקת הרגישות של AChRעל ידי הזלפת AChנקי. הוזיקולות ותעלות הסידן בניסוי זה הקפיאו את פרפראט ה NMJ-בחנקן נוזלי – הקפאה מהירה ועמוקה .בעזרת סכין ,שברו את גושי הקרח בצורה מבוקרת; הגוש לרוב נשבר כך שהשטח בין שני ה bilayer-של הממברנה מתנתק – כלומר שתי השכבות של הממברנה מתנתקות וכל אחת נותרת בצד אחר של השבר. לאחר מכן הכינו את גוש הקרח להסתכלות במיקרוסקופ אלקטרוני וראו משטח המכיל חורים רבים .ההנחה הייתה שחלבונים ממברנלים עברו באופן חלקי לאותו צד של הממברנה – חלק נותרו בממברנה שבקרח וחלק נותרו בממברנה השנייה. החורים מסודרים בשתי שורות מאורגנות ,וההנחה היא שאלו תעלות סידן. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 132 כאשר מעבירים את הפרפראט בגירוי ורק לאחר מכן מבצעים את ההקפאה, ניתן לראות מאורגנים שנוצרים בשורות שקעים ברור. באופן המסקנה הייתה שמדובר בשורות של תעלות סידן ואירועי איחוי של וזיקולות שמתרחשים משני צידי התעלות .בעקבות תמונות שמראות וזיקולות לצד הממברנה לעומת תמונות שמראות שורות של תעלות, נבנה המודל המודגם באיור הבא: כיצד ניתן לאשש את ההנחה שאלו תעלות סידן ו ?AChRs-היום ניתן להכניס לתאים את הגן לתעלות ולרצפטורים מאוחה ל GFP-ולראות היכן מופיע הסימון; בזמנו ניתן היה להשתמש בנוגדנים או במקור הטבעי הדומה להם – רעלנים .החוקרים השתמשו בטוקסין שהופק מConos - המכונה geographus - ΩConotoxinובטוקסין של הקוברה הטאיוונית .α-bungarotoxin הראשון משתק את תעלות הסידן והשני את .AChRכאשר מחברים אותם לסמנים פלורסנטים ,ניתן לראות את הסימון והסידור בקווים של התעלות והרצפטורים. ניסויים אלו נערכו לפני כשלושים שנה; בטכנולוגיה של היום ,אפשר להשתמש בשיטת EM-tomographyהמצלמת את הפרפראט ממספר כיוונים בתמונות דו-מימדיות על בסיסן המחשב יכול לבנות תמונה תלת-מימדית של הפרפראט .בתמונות אלו ניתן לראות את הוזיקולות המסודרות בשורות ואת מיקומו של חומר נוסף – חלבוני – שיכול להיות שמעגן אותן ,קשור למנגנון השחרור או המיחזור של הוזיקולות ועוד אפשרויות. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :9סינפסות – מבנה ואנליזה קוואנטלית 133 בבחינה נוספת של הפרפראט נראה שאם משליכים את התמונות שמתקבלות היום על התמונות הישנות הדו-מימדיות של הנקודות ,קיימת התאמה מרחבית מלאה – ככל הנראה החלבונים מחברים את הוזיקולה לממברנה או לתעלות והם חלק מחלבוני האיחוי .כעת אפשר להשתמש בנוגדנים ולברר את מנגנון האיחוי. במעבדה של הויזר ) (Hueserוריסק הפעילו גירוי על פרפראט העצב-שריר וראו שאחרי הגירוי נוצרים איזורי שקעים בממברנה )אשר כונו (Ω-Shape – האינדיקציה הראשונה לכך שהוזיקולות עוברות איחוי בעת הגירוי ,מצב המאפשר שפיכת תוכנן. שימו לב שאי אפשר לדעת אם ה Ω-Shape-נובעת מאיחוי או ממיחזור של וזיקולה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 134 נושא :10סינפסות – פעילות ופלסטיות בהינתן גירוי וזיקולות של נוירוטרנסמיטורים משחררות את תוכנן למרווח הסינפטי; ישנה מעורבות של תעלות סידן ושל ה AP-המיוצר על ידי פעילותן של תעלות האשלגן והנתרן .אולם כיצד ניתן לדעת מהי בדיוק מעורבות זו? היפותזת הסידן יכול להיות שתעלות הסידן הן תעלות תלויות מתח, וכלל לא מופעלות באופן ישיר על ידי הנתרן והאשלגן .על מנת לבדוק זאת ,אפשר לחסום את תעלות הנתרן בעזרת ;TTXאולם אז לא ייווצר .APמשום כך ,לאחר החסימה ,נותנים גירוי בגודל של APבעזרת אלקטרודה .הפרפראט היה סינפסת עצב-עצב מאקסון הענק של הדיונון. הנסיינים החדירו אלקטרודות לצד הפרה -והפוסט- סינפטי .האלקטרודות שהוכנסו לצד הפרה-סינפטי מסומנות בשחור; בצד הפוסט-סינפטי מסומנות באדום .כאשר נותנים גירוי לצד הפרה-סינפטי מתקבל APשחור ואחרי כחצי מילישנייה מתקבל APאדום. החוקרים השתמשו באלקטרודה הפוסט-סינפטית למדידת זרם במקום שינוי מתח )על ידי קיבוע המתח של הצד הפוסט סינפטי ומדידת הזרם העובר באלקטרודה בנסיון לאזן את הזרמים העוברים דרך תעלות הצד הפוסט-סינפטי(. בשלב הבא הם יצרו APמלאכותי בצד הפרה-סינפטי עם האלקטרודות בנוכחות TTXו – TEA-כך שתעלות הנתרן והאשלגן תלויות-המתח היו חסומות שתיהן .ה AP-הזה גרם לשחרור טרנסמיטור ולדה- פולריזציה מצד התא הפוסט-סינפטי .מכאן שתהליך שחרור הוזיקולות אינו תלוי בתנועת נתרן או אשלגן .האפשרויות הנותרות הן סידן או מתח. כיצד ניתן לבודד בין שתי האפשרויות האלה? אפשר להשתמש ב Ω-Conotoxin-על מנת לחסום את תעלות הסידן .במצב זה ה AP-שנוצר בקצה הפרה-סינפטי יצר דה-פולריזציה קטנה או כלל לא קיימת בצד הפוסט-סינפטי .מכאן שהסידן נדרש על מנת לקיים שחרור וזיקולות .אפשר גם להשתמש במיקרופיפטה על מנת להזריק חומרים מבפרים של סידן – דוגמת .EGTA35בנוסף עשו מודיפיקציה ל- EGTAכך שלאחר שהוא מוזרק לתא ותופס את הסידן ניתן להאיר עליו באור ,ואז הוא מתפרק ומשחרר 35קרוב של ,EDTAהתופס מגנזיום. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :10סינפסות – פעילות ופלסטיות 135 את הסידן .במצב זה ,ללא שום שינוי מתח ואך ורק שחרור הסידן בחשיפה לאור ,עדיין התקבלה תגובה – מכאן שהסידן הינו חיוני ,ונכון אף לומר שהוא נכנס מבחוץ ברוב המקרים. אבל האם המתח חשוב לתהליך? ההיפותזה היום טוענת שהסידן הוא הדבר החיוני והחשוב אבל המתח יכול לזרז את התהליך – שהשילוב בין מתח לסידן הינו אופטימלי לקבלת שחרור יעיל. מהי ההשהייה בין כניסת הסידן לסיגנל הפוסט-סינפטי? תעלות הסידן רגישות למתח ומופעלות בדה-פולריזציה; כאשר מעבירים פולס מתח בתא עצב ,מתחיל זרם נתרן פנימה ואז זרם אשלגן החוצה .כאשר עושים את הניסוי בנוכחות TTX & TEAאין זרמים כאלו ,אולם ניתן יהיה לראות ,אם קיים ,זרם סידן תלוי מתח .בהשהייה קלה אכן התגלה זרם סידן גדֵ ל פנימה .36כאשר בדקו את הזרם בצד הפוסט-סינפטי ,ראו שהזרם מתחיל די מאוחר. קצב הכניסה של הסידן לתא יחסית איטי; מסיבה זו, השחרור של הוזיקולות מתחיל בשלב מאוחר יותר .אם היה קיים ,APהשחרור היה מוקדם יותר .מכאן שהתוצאות מוטות ,ואינן משקפות כראוי את המציאות .על מנת להתגבר על זה יש לבצע ניסוי אחר: במקום לתת פולס מתח קטן נותנים פולס המעלה את המתח בצד הפרה-סינפטי ל ,50-80 mV-שינוי מתח גדול מאוד שצפוי להפעיל את תעלות הסידן בצורה מאסיבית .בפועל ,זרם הסידן היה שקול ל ;0-אולם ברגע שפסק הפולס והתא שב למתח מנוחה, התקבל זרם סידן פנימה ,לצד הפרה-סינפטי ,שהיה גדול ומהיר מאוד )כפי שהם רצו( .ההשהייה בין כניסת הסידן לזרם שנתקבל בצד הפוסט-סינפטי הייתה קטנה מאוד במצב זה )סדר גודל של .(0.2 msבצורה זו הם התגברו על בעיית האמינות של המערכת .הזמן הזה הוא הזמן הנדרש לאיחוי הוזיקולות מרגע שנכנס הסידן ,למעבר הנוירוטרנסמיטורים במרווח הסינפטי ולהפעלת ה .AChR-התהליכים המעכבים של תגובה מהירה זו הם הפעלת החלבונים האחראים לאיחוי והאיחוי עצמו. בניסוי הראשון ,הדה-פולריזציה גרמה לכניסה איטית של סידן והתגובה בצד הפוסט-סינפטי הייתה מושהית; אולם הקפצת המתח והורדתו חזרה הביאו לזרם גדול של סידן פנימה .זרם זה מכונה Calcium ") Tail Currentזרם זנב"( ועולה השאלה מדוע הוא מופיע כך ,בסוף הפולס בלבד? 36איששו את היותו סידן על ידי סילוק הסידן ,שהביא להיעלמות הזרם. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 136 תעלות הסידן והאשלגן דומות מאוד מבחינת חיישני המתח ושתיהן מופעלות בדה-פולריזציה; ככל שהדה- פולריזציה חזקה יותר הפתיחה גדולה יותר .אולם זרם הסידן הוא פונקציה של המוליכות כפול שינוי המתח. המוליכות גדלה כפונקציה של הדה- פולריזציה; שינוי המתח כולל בתוכו את מתח הממברנה והכוח המניע האלקטרוכימי של הסידן .הכוח המניע של הסידן הוא בסביבות 80 – mVולכן כאשר הקפיצו את המתח לגובה זה הכוח המניע היה אפס. • במתח ממברנה של -70 mVהכוח המניע גדול מאוד אבל המוליכות אפסית .אין זרם. • בהקפצת המתח ל +80 mV-המוליכות גדולה מאוד אך הכוח המניע מאפס את מתח הממברנה. • בהורדת המתח חזרה למתח מנוחה ,המוליכות עדיין גבוהה אבל הכוח המניע עצום ולכן יש זרם חזק של יוני סידן לתוך התא. מדידת השלב בו מתחילה כניסת הסידן בעת APמראה שזהו בערך שיא ה ,AP-כאשר שיאו של זרם הסידן מופיע בפאזה היורדת של הAP- – ככל שההיפרפולריזציה בפאזה היורדת גוברת ,כן עולה הכוח המניע של הסידן הנכנס תודות לתעלות שנפתחו במהלך הפאזה העולה" .זרם הזנב" ,מבחינה זו ,מתאר את מה שמתחולל בפאזה היורדת של ה.AP- ככל שזרם הסידן יהיה חזק יותר ,ישתחררו יותר וזיקולות – שכן מנגנון השחרור תלוי בסידן .ניסוי במערכת בתוספת ,TEAשחוסם תעלות אשלגן תלויות מתח ,ירחיב את ה – AP-כי הפאזה היורדת תעוכב. כתוצאה זרם הסידן יגדל ,יתמשך ויהיה יותר שחרור וזיקולות .במערכת הפיזיולוגית ניתן להרחיב את הAP- על ידי זירחון/דה-זירחון המשנה את רמת הפעילות של תעלות האשלגן .שינוי הזירחון של תעלות האשלגן משפיע משמעותית על רוחב ה AP-ועל התדר. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :10סינפסות – פעילות ופלסטיות 137 הקשר בין הדה-פולריזציה לבין השחרור כנמדד בצד הפוסט-סינפטי התרשים מתאר את הדה-פולריזציות הניתנות בצד הפוסט סינפטי )למטה( ואת התגובה הפוסט-סינפטית )למעלה( .הקו המרוסק מתאר את קו ה) 0 mV-לא את הסף( .ככל שנותנים דה-פולריזציה גדולה יותר התגובה הפוסט-סינפטית עולה עד גבול מסויים :בשלב מסויים מגדילים את הגירוי אבל התגובה יורדת. בבניית עקומת זרם פרה-סינפטי /מתח פוסט-סינפטי ,התוצאה המתקבלת דומה להיפוך של גרף של תעלות הנתרן תלויות המתח – כאשר ככל שמתקרבים לפוטנציאל ההיפוך של הסידן התגובה יורדת; אולם שימו לב שהתגובה היורדת הינה בתא הפוסט-סינפטי. ביצירת עקומת זרם/מתח פוסט-סינפטית של זרם הסידן )( ,מתקבלת עקומה דומה מאוד לעקומת הנתרן – ותראה כתמונת מראה ,סימטרית על ציר ה ,X-של הגרף לעיל .שני הגרפים נובעים אך ורק מתופעת פתיחת תעלות הסידן בדה-פולריזציה שבה הכוח המניע הולך וקטן עם העלייה במתח הממברנה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 138 יתרה מזאת – אם מודדים את הגירוי בתא הפוסט-סינפטי בריכוזי סידן חיצוני שונים ,התלות של גודל ה EPP-בריכוז הסידן אינה לינארית כי אם לוגריתמית .עובדה זו מעידה על תלות קואופרטיבית – ככל שיש יותר סידן ,לא עולה רק גודל התגובה אלא גם מידת התגובתיות .מכאן ששינוי מאוד קטן בסידן גורם להשפעה מאוד חזקה בשחרור .משמעות הדבר מבחינה מנגנונית היא שאם יש חלבון ממברנלי שאחראי על השחרור ושהינו רגיש לסידן ,הרי שברגע שנקשר אליו יון סידן אחד הקישור של יוני הסידן הבאים יהיה יעיל ומהיר יותר .מכאן שהחלבון מגביר את היעילות שלו ככל שהוא נקשר ליוני סידן ומגיב בצורה יעילה לשינויי סידן קטנים ביותר. לכן ניתן להגדיר .EPP=k[Ca+2]m כל האמור לעיל נכון לריכוזי סידן נמוכים; בריכוזים גבוהים המערכת מגיעה לרוויה בשל מספר גורמים: • כמות הוזיקולות המוכנות לשחרור מיידי בעת הגירוי) .הגורם המשמעותי ביותר( • התעלה מוגבלת לקצב העברה מסויים בריכוזים גבוהים ,עקב קישור טרנזיינטי קצר בתוכה. • כמות החלבונים הקושרים את הסידן – כמותם מוגבלת. • הרצפטורים בצד הפוסט סינפטי ,בו נמדד שינוי המתח בפועל ,כמותם מוגבלת ולכן התגובה שלהם מוגבלת .גם אם משתחררות יותר וזיקולות ייתכן שהרצפטורים לא יגיבו להם. Calcium Microdomain ברגעש תעלת סידן נפתח יש זרם סידן פנימה ,היוצר מיקרו-סביבה מועשרת בסידן .ברגע שהתעלה תיסגר ,הסידן יתחיל להתפזר בדיפוזיה ולכן פרופיל הסידן "ימרח" ,ייקטן וייתפשט .הגרדיינט נובע מדיפוזיה של הסידן כמו גם מחלבונים שתפקידם לסלק ,לקשור או להשתמש בסידן. הצימוד של תעלה לוזיקולה ,אם כן ,מאוד משמעותי :וזיקולה הצמודה לתעלה תרגיש מיד בשינוי בריכוז הסידן בעוד שייקח זמן עד שגריידנט הסידן יגיע לוזיקולה מרוחקת יותר .החישה של הוזיקולה את הסידן נעשית על ידי חלבון שחש את הסידן וככל הנראה משפיע על איחוי הממברנה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :10סינפסות – פעילות ופלסטיות 139 הגרף מציג את ריכוז הסידן במיקרו-דומיין כפונקציה של מרחק מהתעלה .הקו המנוקד מציין סף סידן הדרוש לצורך שחרור הוזיקולה .הוזיקולה הצמודה תעבור שחרור מייד בעוד שהוזיקולה המרוחקת ,שבין התעלות, נמצאת מתחת לסף ולכן לא תעבור שחרור. כיצד ניתן יהיה לגרום לוזיקולה השמאלית לעבור איחוי? אם המיקרו-דומיין יהיה רחב יותר ,הוא יוכל לכלול בתחומו גם את הוזיקולה הזו .היות וריכוז הסידן לא משתנה משמעותית במערכת הפיזיולוגית ,אפשר לשנות את רוחב ה) AP-על ידי הקטנת הפעילות של תעלות האשלגן ,השפעה ישירה על תעלות הסידן לשינוי משך זמן הפעולה או הגדלת כמות הסידן העוברת ביחידת זמן( ,להעלות את כמות התעלות או להעלות את תדר ה APs-כך שייכנס יותר סידן למערכת. תכונה 20 nmמהתעלה 200 nmמהתעלה ריכוז הסידן עשרות-מאות מיקרומולר מיקרומולר אחדים מהירות השחרור מיקרושניות מושהה – כ 10-מילישניות השפעת חלבונים קושרי-סידן אינו משפיע ,ריכוז גבוה משפיע ,גורע סידן מהמעט שיש ריכוז הסידן נקבע ע"י תעלה מקומית ממוצע הפעילות של מספר תעלות שכנות כיצד משפיע מרחק הוזיקולות מהתעלה על קצב השחרור כפונקציה של ריכוז הסידן? ככל שהוזיקולות רחוקות יותר ,נדרש ריכוז סידן גבוה יותר על מנת להתחיל בשחרור .מכאן שהגרף יוסט לריכוזי סידן התחלתיים גבוהים יותר; העלייה משוערת להיות דומה מבחינת השיפוע – שכן הקצב תלוי ביכולת הקישור של החלבון המשחרר )סינפטוטגמין(; השיא תלוי במרחק :שכן אחד הגורמים המגבילים את הרוויה הוא יכולת הכנסת הסידן של התעלות והקישור של החלבונים ,ולכן השיא תלוי לא רק במספר הוזיקולות הזמינות אלא גם ביכולת הכלת הסידן בתא. מה קורה אם מוסיפים חלבונים מבפרים קושרי-סידן? חלבוני EGTAתופסים את הסידן המגיע מהתעלה וקושרים אותו ,בכך מונעים ממנו להגיע לוזיקולות .ההשפעה שלהם תהיה חזקה יותר על הוזיקולות המרוחקות מהתעלה – אליהן מגיע סידן בכמויות קטנות יותר .ההשפעה על וזיקולות צמודות לתעלה תהיה מזערית ,אם קיימת .עקומת השחרור תגיע לשיא בשחרור נמוך יותר – שכן התא לא מסוגל להכיל מספיק סידן חופשי על מנת להביא לשחרור הוזיקולות המרוחקות. • • • • • • הסידן חיוני לשחרור הנוירוטרנסמיטורים. רוב הסידן נכנס לתא במהלך הפאזה היורדת של ה.AP- שחרור הנוירוטרנסמיטורים בעל תלות של עקומת פעמון במתח הדה-פולריזטורי. שחרור נוירוטרנסמיטורים תלוי לוגריתמית בסידן. מיקרו-דומיין של סידן קיים בסמוך לתעלת הסידן ,ושחרור הנוירוטרנסמיטור יעיל יותר באיזור המיקרו-דומיין )מוזיקולות המצומדות לתעלות הסידן(. חלבונים מבפרי-סידן ישפיעו יותר על וזיקולות שאינן מצומדות לתעלה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 140 נושא :11הגמישות של המערכת הנוירונלית הפלסטיסיות ) ,plasticityגמישות( היא תכונה של הנוירון /סינפסה המשנה את הפעילות שלהם בהתאם להיסטוריה .אם מפעיל על תא עשרה גירויים ,התגובה לגירוי ה 11-תהא שונה מלגירוי הראשון כי הייתה היסטוריה של גירויים בתא. • • • בתהליכי למידה וזיכרון מעורבים שינויים בתא העצב כולו ובעיקר בסינפסה. השינויים ברמה התאית /סינפטית הם הבסיס לתהליכי למידה וזיכרון. הפלסטיסיות הסינפטית מחולקת לשניים – – STPשינוי קצר טווח; – LTPשינוי ארוך טווח; היכולת להגיב ולשנות התנהגות קשורים בשינויים משני הסוגים הנ"ל. פלסטיסיות קצרה-טווח )(STP פסיליטציה )הגברה( :מקור פרה-סינפטי מתן גירוי לעצב הפרה-סינפטי ומדידת שינוי מתח בתא הפוסט סינפטי; כאשר ניתן גירוי נוסף בפרק זמן קצר מאוד לאחר הגירוי הראשון ,התגובה של התא הפוסט-סינפטי תהיה הרבה יותר גדולה .קיימות אפשרויות רבות ומגוונות דרכן אפשר להגדיל את התגובה ,אבל היות והשינוי הזה מתרחש בפרקי זמן קצרים מאוד ,סביר להניח שאין כאן גדילה של הוזיקולות או ארגון מחדש ,שכן תהליכים אלו אורכים זמן גדול מכמה עשרות מילישניות. ייתכן שהמערכת הפכה רגישה יותר מבחינת הרצפטורים; על ידי הזלפה ידנית של הנוירוטרנסמיטורים ובדיקה התגובה נמצא שאין שינוי ברגישות הרצפטורים .אם כן השינוי לא נובע מהתא הפוסט-סינפטי; ולכן מקורו בצד הפרה-סינפטי. אולי השינוי הוא ברגישות התא הפרה-סינפטי לסידן .במדידת זרם הסידן בין שני הפולסים ,ניתן לראות שזרם הסידן לתא בשני הגירויים זהה; אולם בגלל שפרק הזמן קצר מאוד ,יכול להיות שלא כל הסידן יצא עדיין .מכאן שלמרות שכמות הסידן שנכנסה זהה ,כמות הסידן הנוכחת גבוהה יותר בגירוי השני מאשר בראשון .ההבדלים בריכוזי הסידן – גם הקלים ביותר – מורגשים באופן קואופרטיבי על ידי התא ומשפיעים בצורה משמעותית על שחרור הוזיקולות ,כך שנוצר שינוי מתח גדול יותר בתא הפוסט סינפטי. הסידן שנותר מהגירוי הראשון מכונה סידן שיירי ).(Residual Calcium למעשה ,ככל שההפרש בין שני הגירויים קטן יותר ,התגובה תהיה גדולה יותר שכן כמות הסידן השיירי תהא גדולה יותר. הפסיליטציה היא תופעה פרה-סינפטית שגורמת להגברת השחרור בגירוי השני .היא תלויה בסידן השיירי ובזמן .מדידת הפסיליטציה נעשית על פי היחס בין המשרעת של הגירוי השני לגירוי הראשון ).(F=A2/A1 חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :11הגמישות של המערכת הנוירונלית 141 הניסוי של כץ ומילדי ) (Katz & Milediמדד את תלות הפסיליטציה בסידן .הם שרטטו את גודל הפסיליטציה כפונקציה של זמן וקבעו שגודל ההגברה האפשרית תלוי במשך הזמן שייקח למערכת לסלק את הסידן השיירי. כיצד ניתן להוכיח שזהו הסידן שמשפיע על הפסיליטציה? אפשר להשתמש ב ,EGTA-חומר קושר סידן ,אשר יקטין את ריכוז הסידן השיירי; כתוצאה הירידה של הסידן תהא מהירה יותר ולכן הפסיליטציה תהיה בטווחי זמנים קצרים יותר .אפשר גם להשתמש בחומרים שכאשר מאירים אותם מתחילים לתפוס סידן במהירות .בצורה זו ברור שההשפעה של החומר היא רק על הסידן ורק על הפולס הראשון )לעומת חומר כמו EGTAשהיה שם מההתחלה ואינו אינרטי ,ולכן אולי השפיע גם על הפולס הראשון(. פסיליטציה שלילית ממקור פרה-סינפטי כשם שהפסיליטציה גורמת לכך שהגירוי השני יביא למתח גבוה יותר מהראשון ,הפסיליטציה השלילית גורמת לכך שהגירוי השני מביא למתח נמוך יותר מהראשון .התופעה הזו נובעת מכך שבפולס הראשון השתחררה כמות גדולה מאוד של וזיקולות – עד כדי כך שאין מספיק וזיקולות לייצור שינוי מתח דומה בפולס השני .לעומת זאת בפסיליטציה הרגילה השתחררו מעט וזיקולות ,והיו מספיק וזיקולות לשחרור בפולס הבא – אפילו יותר מהראשון. תכונות התא 37 משפיעות על ההסתברות לשחרור וזיקולה על ידי התא .מסיבה זו תא אחד יהיה "נכון" יותר לשחרור וזיקולות מתא אחר. לעומת זאת אם ההסתברות לשחרור נמוכה ,כמות הוזיקולות המשתחררות בגירוי הראשון קטנה אולם תופעת הפסיליטציה – הנובעת מהסידן השיירי – גורמת לעלייה של ההסתברות לשחרור וזיקולה על ידי התא. 37תא מסויים יכול להגיב פעם בפסיליטציה רגילה ופעם בפסיליטציה שלילית; תכונות רבות ומגוונות קובעות זאת והן לאו דווקא מחייבות תכונה קבועה של התא אלא יכולות לנבוע מביטוי זמני של גנים ,מצב פיזיולוגי וכדומה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 142 כיצד ניתן להגדיל את הסתברות השחרור של סינפסה? אם תעלה הרגישות לסידן בתא בעל הסתברות שחרור נמוכה ,הרי שהפעולה דומה לפסיליטציה ולכן תגרום לשחרור גבוה יותר של וזיקולות; צבורה כזו יכול להיות שניתן יהיה לגרום לתא לפסיליטציה שלילית – כיוון שהוא ישחרר למעלה ממחצית מהוזיקולות הזמינות שלו. • • אם מבצעים טיפול בתאים ומתקבלת פסיליטציה חיובית לפני הטיפול ופסיליטציה שלילית אחרי הטיפול ,המשמעות היא שהטיפול גרם לשינוי בתא הפרה-סינפטי – זה מהווה אחד הכלים לזיהוי השפעה פרה -או פוסט-סינפטית. כאשר הוגדר mכגודל של התכולה הקוונטלית ,ברור ש EPP-של תא שעובר פסיליטציה שלילית גדול יותר מה EPP-של תא בפסיליטציה חיובית; מכאן שהתכולה הקוונטלית של תא בפסיליטציה שלילית גדולה יותר מזו של תא בפסיליטציה חיובית. דיפרסיה סינפטית :מקור פרה -או פוסט-סינפטי במתן שרשרת של גירויים חלה הגדלה קטנה בתגובה בגירוי השני לעומת הראשון ,אולם הגירוי השלישי ומעלה הולכים וקטנים לרמה מינימלית – לעיתים עד לאפס .מהם הגורמים האפשריים לתופעה זו? • השפעה על הרצפטורים – בין אם עקב דה-סנסיטיזציה או חוסר זמינות אחר שלהם לטרנסמיטורים. • ירידה בוזיקולות הזמינות – בתחילה מתרחשת פסיליטציה אולם לאחר מכן פסיליטציה שלילית. • תעלות הסידן – עוברות אינאקטיבציה. למעט הפסיליטציה המובחנת בהתחלה ,הירידה במתח מגירוי לגירוי נובעת בעיקר מכמות הוזיקולות היורדת ) (depletionבקצב מהיר מכפי שהמערכת מסוגלת לספק .לרוב ,המתח הנוצר בתגובה אינו יורד לאפס – אולם הגברת התדר של ירי הגירויים עשוי להביא גם לכך. תופעה נוספת היא אוטורצפטורים הנמצאים על התא הפרה-סינפטי וקושרים את הנוירוטרנסמיטור שהתא עצמו משחרר .הקישור גורם למודולציה של תהליך השחרור – הקטנה או הגדלה ,בתלות ברצפטור ובקסקדה שהוא מפעיל בתא. ניתן לחלץ אינפורמציה רבה אודות התא בעזרת ניסויי דיפרסיה סינפטית :תדר קבוע ילמד מהו קצב הדיפרסיה ,מה גודל הסיגנל המינימלי שמתקבל ) ,Depletion Levelרמת הדפרסיה( וכדומה .כל אלו יכולים להוות פרמטרים להשוואה בין תאים, המשמשים על מנת להבין שינויים סינפטיים שהתרחשו בחיות מודל למחלות נוירולוגיות ואת בסיס התסמינים הקוגנטיביים והנוירולוגים של המחלה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :11הגמישות של המערכת הנוירונלית 143 בשלב הבא בודקים את כושר ההחלמה של המערכת מהדיפרסיה :לאחר פרק זמן קבוע של ירי תדיר ,מספקים הפסקה ואז נותנים שוב גירוי בודד. ככל שממתינים יותר זמן בין הירי התדיר לבין הגירוי הבודד ,המערכת מחלימה – מלאי הוזיקולות המוכנות לשחרור מתחדש והגירוי הנוצר גדֵ ל. מנגנונים מולקולריים לפלסטיסיות קצרת-טווח: מעבר לתופעות המיידיות ,דוגמת פסיליטציה ,ישנם שינויים נוספים ,עדיין קצרי טווח ,היכולים להוביל לפלסטיסיות של הסינפסה .דוגמה לכך היא זירחון של חלבון קושר-וזיקולה שהופך אותו לנכון יותר לשחרור הוזיקולה :באופן מיידי זה ייגרום לפסיליטציה אולם מעבר לכך ,כל עוד יישאר החלבון מזורחן, הוא יהיה נכון יותר לשחרור וזיקולות. גורמים בעלי השפעה אקסיטטורית • פוספורילציה של תעלות אשלגן עיכוב של גורמים בעלי השפעה אינהיביטורית • עיכוב של פעילות תעלות סידן ירידה תעלות אשלגן על ידי cAMPהרחבת בכניסת הסידן ירידה בכמות הוזיקולות משך APבו ניתן לשחרר סידן .תופעה המשוחררות. התלויה במשך המצב המזורחן של התעלות. • העלאת הרגישות של תעלות אשלגן הצרה של משך APהגדלת ערך מתח הסף הדרוש ליצירת .AP החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 144 פלסטיסיות ארוכת טווח ) – (LTPמנגנוני למידה וזיכרון במהלך תהליכי למידה ,ישנם שינויים פיזיולוגיים המשנים את הקשרים בין תאי עצב במוח .הדבר יכול להגדיל יעילות הקשרים ,לבטל קשרים וכדומה .המרכיב החשוב ביותר ביצירת זיכרונות הוא הסינפסה – תהליכי למידה מחזקים ,מבטלים ויוצרים סינפסות חדשות .בניגוד לדוֹגמות הקיימות ,יש גם תהליכי יצירת תאי עצב חדשים באיזור ההיפוקמפוס. הדרישות המינימליות לזיכרון מכשיר הזיכרון צריך להיות ספציפי ,בעל זיכרונות לטווחים ארוכים ולתאום לזכרונות עצמם .ישנן שאלות פתוחות רבות בנוגע לשאלה היכן שמורים הזכרונות – האם זה בסינפסות ,ב ,spine-בגוף התא וכדומה .אחד הפרפראטים הותיקים בתחום הוא הפרפראט של ה ,Aplysia California-חלזון בעל מערכת עצבים פשוטה יחסית שניתן לגרום לה גירויים שמחזקים או מחלישים סינפסות – במקביל לתהליכים הצפויים כמעורבים בלמידה וזיכרון. ההיפוקמפוס ההיפוקמפוס הינו בעל חשיבות בלמידה מרחבית, במעבר מזיכרון לטווח קצר לטווח ארוך ,ומהווה צומת חשובה שבלעדיה לא ניתן יהיה לקיים זיכרון באופן תקין .המבנה שלו בעל מסלולים מוגדרים של נוירונים העוברים מכיוון אחד לשני עם מספר סינפסות בדרך ,אשר ניתן לחזק או להחליש באלקטרופיזיולוגיה פשוטה .עובדות אלו נתנו לחוקרים דחיפה ראשונה לכיוון חקר ההיפוקמפוס. החוקרים נתנו גירוי בתדר גבוה ,וכתוצאה התקבלה הגברה .הם חזרו על הפעולה מספר פעמים וראו שככל שהם נותנים גירויים יותר ויותר פעמים הם מקבלים הגברה חזקה יותר ויותר – תופעה שהם הבחינו כחשובה למשהו ,שטרם היה ברור מהו .הגירוי הוסיף תגובתיות לגירוי הבא – המערכת רגישה לגירויים קודמים .בצורה זו הם הגיעו להגדרת ה .LTP (Long term potentiation)-גם אם הם חזרו לפרפראט אחרי חצי שעה ,הם עדיין קיבלו הגברה; השפעה ארוכת טווח כתוצאה מגירויים חוזרים. ה LTP-הוא הגברה של חוזק סינפטי שיכולה להימשך זמן רב – שעות ,ימים ,שבועות וגם שנים. זהו מודל תאי שהוצע כמגביר את החוזק הסינפטי ואולי תורם גם למנגנוני למידה וזיכרון .כמו כן הוא ספציפי לסינפסה – רק במסלול שנוצר בו LTPיהיה השינוי ,ולא בסינפסות אחרות ,אפילו יהיו מרוחקות מרחק קצר. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :11הגמישות של המערכת הנוירונלית 145 תופעת הLTP- בניסוי ,נותנים גירוי לנקודה במסלול היפוקמפלי ומודדים את שינוי המתח בנקודה אחרת במורד המסלול. כאשר מגרים בתדר נמוך )מרווח של 20שניות ,שמספיק להחלמת כל מאגר הוזיקולות וחלוף התקופה הרפרקטורית( ,התגובה הפוסט-סינפטית הינה בסיסית ויציבה .בנקודת זמן מסויימת ,עוברים לגירוי טטני :גירוי בתדר מאוד גבוה – כAP 100- בשנייה .התגובה תהיה מדוגמה מסויימת – לרוב מאוד רועשת ,פעילות פוסט-סינפטית ,הפרשת נוירוטרנסמיטור רבה וכו'. ה LTP-מתבטא בשלב שאחרי הגירוי הטטני: לאחר הגירוי הטטני חוזרים לגירוי בתדר נמוך ,כמו בהתחלה .אולם כעת התגובה לכל גירוי גדולה יותר ביחס למה שהיה קודם .מה שהופך זאת ל LTP-הוא העובדה שהעלייה היא לפרק זמן ממושך )לרוב LTPמוגדר כאפקט שהשפעתו נמשכת שעה ומעלה(. מה קורה ב?LTP- • הגברה של רצפטורים פרוסינפטיים. • מודיפיקציות של הסינפסות – הסינפסה מתפצלת לאחר הוספת רצפטורים כך שכעת יש גם יותר רצפטורים וגם יותר ממשקים. • הפעלת סינפסות שקטות – אל הסינפסה השקטה ,שאינה מפותחת מאוד ואינה פעילה לפני ה,LTP- מוחדרים יותר רצפטורים ההופכים אותה לפעילה. בסינפסה אקסיטטורית במוח מופרש לרוב גלוטמאט ,ובמרביתן יש בין 1-3סוגי רצפטורים הקושרים את הנוירוטרנסמיטור ,כשכל אחד מהם עושה משהו אחר .הרצפטורים המוכרים הם AMPA ו,NMDA- הסוג השלישי הוא .Kainate לשם ייצור LTPחובה לשלב בין AMPAל :NMDA-חסימת הפעילות של NMDAתימנע היווצרות של .LTP יש להתייחס לתכונות הספציפיות של הרצפטורים האלה :שני הרצפטורים ) AMPAו (NMDA-יודעים להוליך נתרן ואשלגן ,אולם NMDAיכול להוליך גם סידן ,וזה מה שגורם להבדל המשמעותי. • • במהלך הגירוי הטטני ,יש הפעלה של NMDAרצפטור. סינפסה המכילה NMDAהמופעל בגירוי הטטני מוליכה יותר סידן ולכן כנראה יש לסידן תפקיד חשוב ב.LTP- החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 146 ה NMDA-אינו פעיל במצב רגיל ,חסום על ידי יוני מגנזיום .מגנזיום הוא יון בעל מטען חיובי עם ערכיות ;2דה-פולריזציה גורמת לדחיית המגנזיום החוצה ולפתיחת התעלה .כעת התעלה זמינה ויכולה להיות מופעלת על ידי גלוטמאט. בבחינת עקומת זרם/מתח של אצטילכולין או רצפטור ) AMPAשמאל ,למעלה( ,פוטנציאל ההיפוך הוא באיזור .-10-0במתחים שליליים יש זרם פנימה של נתרן בעוד שבמתחים חיוביים יש בעיקר זרם של אשלגן החוצה .עקומת התעלה ) NMDAשמאל ,למטה( דומה לזו ,כל עוד אין מגנזיום חיצוני .בהוספת מגנזיום ,המגנזיום חוסם את העקומה בצד השלילי .במתחים חיוביים היון יסתלק ולא יחסום. הפעלת NMDAכרוכה בשני דברים :סילוק המגנזיום או דה-פולריזציה .שחרור המגנזיום נגרם על ידי דה-פולריזציה; הדה-פולריזציה נגרמת תודות לסכימה של פעילות .AMPA הגירוי הטטני גורם לסומציה על ידי תעלות ,AMPAאשר בסופו של דבר יוביל לדה-פולרזציה עלִ -ספית הגורמת ל .AP-המתח מגיע לטווחים החיוביים ,המגנזיום משתחרר ותעלת NMDAיכולה להיכנס לפעולה. יש לציין שזהו רצפטור שונה מהרצפטורים האחרים שצויינו – הרצפטור אינו מופעל רק על ידי הליגנד שלו כי אם על ידי שלושה גורמים שונים – גלוטמאט ,דה-פולריזציה ומגנזיום .ככל שיישתנה כל אחד מהתנאים האלו כן תשתנה הנטייה לפעילות. ההפעלה של NMDAתלויה בהיסטוריה של התא :בכך שהייתה דה-פולריזציה אשר שחררה את המגנזיום ולצד זה הפעלה של הרצפטור על ידי הליגנד. הסידן הנכנס תודות לפתיחת NMDAמתחיל במספר תהליכים: • שינוי בשלד התאי – השלד מורכב מרשת של אקטין; הסידן מפרק את הרשת מעט ובכך מאפשר שינוי המורפולוגיה של ה .spine-בצורה זו נגרם לשינוי מורפולוגי בסינפסה ,דוגמת קיצור או עיבוי הצוואר של ה spine-המייעלים את העברת הסיגנל לתוך התא. • הפעלת אנזימים – כמו PKCו ,PKA-שיכולים לזרחן רצפטורים פוסט-סינפטיים ולהגדיל את הפעילות שלהם. • רגולציה של תעלות ,חחלבונים סינפטיים ורצפטורים בשלבים מאוחרים יותר ההשפעות של ה LTP-יכולות להיות ברמות בקרה גנטית ,תרגום חלבונים, היווצרות סינפסות וכדומה .בצורה זו ניתן לשמר את ה LTP-לתקופה ארוכה .חובה להתחיל בביטוי חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :11הגמישות של המערכת הנוירונלית 147 גנטי וסינטזת חלבונים חדשים על מנת להפעיל LTPמאוחר .על פי רוב מעורב פקטור השיעתוק CREBהתלוי ב.cAMP- יש לזכור כי עודפי סידן עשויים לגרום למוות של תאי עצב ,ועודפים אלו נגרמים כתוצאה מעודפי גלוטמאט. ההיפותזה של הב )(Hebb הב אמר ש"נוירונים שנקשרים יחד מופעלים חזק יותר" :היום ,בהכרת ה ,LTP-מבינים שכאשר נוצרת סינפסה ויש פעילות סינכרונית אינטנסיבית יכולה להיווצר פעילות מוגברת .יש כאן ספציפיות – כי הדה- פולריזציה והפעילות הסינכרונית מתרחשת בסינפסה מסויימת בלבד ,וסינפסות אחרות על גבי הנוירון לאו דווקא יהיו מושפעות. תהליך ההגברה נובע מתוספת של רצפטורים מסוג ,(amplification) AMPAהפעלת סינפסות שקטות, הגברה הפעילות ופיצול סינפסות .ישנן גם עדויות לפעילות miRNAבאיזור הסינפסה המעוכבת בתהליך ה .LTP-אמצעים אלו מסייעים לספציפיות של תהליך יצירת ה.LTP- הקשר בין LTPללמידה וזיכרון ניתן לבחון קשר זה בעזרת KOמותנה או ) KI (knock-inוכך ליצור מוטציות ספציפיות .בשיטות הנדסה גנטית ניתן להוריד גן מסויים בחיה טרנסגנית ,אולם אז הגן יהיה חסר לאורך כל חיי החיה ,כולל התפתחותה; בגנים חיוניים ,כמו רצפטור NMDAוחלבונים סינפטיים אחרים ,לא ניתן לעשות זאת. לפיכך אפשר לעשות KOבאיזור ספציפי ובתזמון ספציפי – למשל בהיפוקמפוס של חיה בוגרת בלבד. שיטה זו משתמשת במערכת :Cre/LoxPלעכבר מוכנסים שני רצפי LoxPהתוחמים את הגן של .NMDAברגע שיופעל חלבון ,Creהוא ייתפוס את שני הרצפים ,ובתהליך של הומולוגיה ריקומביננטית יעיף את הגן התחום החוצה מהגנום .בצורה זו מתקבל גנום KOמושרה .הגן Creמבוטא תחת פרומוטור ספציפי לרקמה ,וכך החיתוך נעשה במיקום ספציפי .ניתן גם להשתמש בפרומוטורים ספציפיים לזמן. הפרומוטור המשמש להיפוקמפוס הוא ,Cam-Kinase IIהמתבטא בתאי ההיפוקמפוס לאחר כשלושה שבועות. בשלב הבא בודקים מהי רמת היווצרות ה LTP-בהיפוקמפוס עם ההשתקה וללא .בהשוואת היווצרות LTPבין WTל ,KO-רמת ה LTP-ב KO-הרבה יותר נמוכה; מכאן שיש פגיעה ביצירת LTPבעכבר זה .כעת נותר לבדוק כיצד תכונה זו קשורה ליכולת ללמידה. בדיקה זו נעשית בעזרת מבוך המים של מוריס .38עקומת הלמידה של WTמראה שהוא בעל יכולת למידה מרחבית טובה יותר משל עכבר ללא .NMDA 38ניווט לפלטפורמה לפי מספר סמנים באמבט עכור שיש בתוכו פלטפורמה .במצב של כישורי למידה תקינים ,העכבר לומד עם הזמן היכן הפלפרומה ומנווט ישירות אל הפלטפורמה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב מבוא לנוירוביולוגיה 148 סינפסו -או נוירו-גנזה לאחר LTPאו חוויה ספציפית במחקר זה משתמשים בעכברים שהתאים שלהם מלאים ב GFP-ובוחנים את המוחות שלהם בעזרת .Two-Photon Microscopy39בצורה זו ניתן היה לראות שלאחר גירוי של LTPנוצרות בליטות חדשות על גבי הדנדריט; אם הבליטות החדשות הן אכן סינפסות )שנותרות למשך 22שעות ,תקופה ארוכה למדיי( ,הרי שצריך להיות גם צד פרה-סינפטי .לצורך בדיקה זו השתמשו ב ,FM dyes-צבעים הצובעים מיחזור של וזיקולות שדי בהם לציין סינפסה .בהמשך לקחו את הפרפראט )של תאים מאיזור הבקרה על השפמפם( ,קיבעו את התאים ,והצליחו לבנות במיקרוסקופ אלקטרוני את הענף הדנדריטי ולהראות שיש צד פרה-סינפטי ופוסט-סינפטי בבליטות החדשות. בעכברים טרנסגנים שסומנו בהם הדנדריטים ,כך שניתן לראות את העצים בתוך מוח העכבר החי ,עקבו אחר בליטות בעצים בודדים .בצורה זו ניתן להבחין בבליטות מיוחדות בעלות מאפיינים שונים: • בליטות גדולות שנותרות באופן יציב לאורך כל הניסוי. • בליטות שמופיעות או נעלמות באופן דינמי ,ללא גירוי כלל. על מנת להוכיח שמדובר בבליטות עם סינפסות יצרו הדמייה של מיקרוסקופ אלקטרוני שהצליחה להראות קיומו של צד פרה-סינפטי וכך הראו שהבליטות החדשות מעידות על קיומן של סינפסות חדשות. בניסויים אלו נמצא שכ 50%-מהבליטות היו יציבות והשאר דינמיות – באות ונעלמות .ההנחה הייתה שבליטות/סינפסות ארעיות יעילות לצורך דגימת הסביבה – דהיינו הצד הפרה-סינפטי ,ואם יש פעילות הסינפסה יכולה להתייצב ולהישאר לאורך זמן .מכאן שאולי הבליטות הדינמיות מאפשרות זיכרונות לטווח קצר והיציבות לטווח ארוך. בשלב הבא הם מצאו שתוך שלושה חודשים כל הסינפסות נעלמו ונוצרו סינפסות חדשות לחלוטין .מכאן שאין שמירה של הסינפסות; אולם ,בניסוי של קבוצה אחרת ,גם נמצאו סינפסות יציבות וסינפסות דינמיות אולם קבוצה זו מצאה שהסינפסות הדינמיות נפוצות יותר במהלך ההתפתחות ולאחר חודש עד שלושה רוב הבליטות יציבות ואינן מתחלפות – לפרקי זמן של חודשים. ההבדל בין שתי המערכות נובע מהאיזור של הבדיקה :הקבוצה השניה בדקה את איזור העין ולא איזור השפמפם; אולם כמו כן נמצא שיש שינוי במורפולוגיה של הבליטה ,המשתנה מבליטה דקה )דינמית( לעבה )יציבה( ,ואולי כאן טמון ההבדל האמיתי. שתי העבודות עדיין לא מקשרות בין הבליטות לבין למידה וזיכרון; ולכן עבודה נוספת ,שיצאה ב2009- על הקורטקס המוטורי ,בדקה האם במהלך למידה מוטורית של משימה מסויימת נוצרות בליטות בקורטקס ,האם הם משתנים וגדלים ועד כמה הם ספציפיים – האם למידת משימה חדשה תשמר עדיין את הבליטות האלו. בניסוי זה לימדו עכבר להושיט את היד לאסוף גרגר מזון כדי שיוכל לאכול; התוצאות היו יכולות להיות משלוש אפשרויות – כשלון ,כשהעכבר לא הצליח לקחת את גרגר המזון; הפלה – כשהוא מפיל את 39שיטה המסייעת למנוע שבירה מוחלטת של האור על ידי הגורמים השונים בדרך למוח .השיטה משתמשת באורך גל ארוך מאוד )אדום או אינפרא-אדום( היכול לחדור עמוק לתוך המוח תודות לתכונותיו הפיזיקליות. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , נושא :11הגמישות של המערכת הנוירונלית 149 הגרגר ואוכל אחר כך; והצלחה – כשהוא מצליח לתפוס את המזון ולאכול אותו מבלי להפילו .נמצא שבתוך שעה הייתה יצירה של בליטות חדשות ,כאשר ככל שהעכבר חווה יותר הצלחות כמות הבליטות הנוצרת גדולה יותר )יש קורלציה( .אם הנסיון נכשל לא נוצרו בליטות חדשות. כאשר חזרו על הניסוי לאחר ארבעה חודשים ,נמצא שהעכבר נמצא באותה רמה של הכרת המשימה – הוא זוכר את המשימה ויכול לחזור עליה באותה מידת הצלחה .כאשר בדקו את אותן הבליטות למשך 16 ימי לימוד ,ראו שלאחר ארבעה חודשים מספר הבליטות נותר עדיין גבוה לעומת חיה שלא למדה את הניסוי .מכאן שהבליטות התחזקו ככל שהלימוד גבר ונשארו לתקופה של 4-5חודשים. • אימון תפיסת היד מאפשר יצירת ספיינים דנדריטים בתוך שעה. • הספיינים שנוצרו במהלך הלמידה מתחזקים באופן ספציפי במהלך חזרה על המשימה. • במצב של כשלון לא נוצרים ספיינים. מסקנה :היכולת המוטורית העדינה הנרכשת גורמת ליצירת הספיינים. יצור סינפסות לטווח ארוך מהווה מנגנון תאי פוטנציאלי ליצירת זיכרונות מוטוריים לטווח ארוך. בשיטות חדשות של אופטוגנטיקה ,מכניסים סיב אופטי לאיזור מסויים בקורטקס כך שניתן גם להאיר את האיזור וגם להחדיר חומרים .בצורה זו ניתן לראות האם בתגובה החיה תשכח או לא תוכל לבצע את המשימה אם יחדירו לה כלור; או לשנות את ההתנהגות באופן אחר אם יחדירו לה נתרן; וכדומה .התהליך הזה יכול לתת תשובות נקודתיות לשאלה האם תאים או סינפסות מסויימות אחראים לתהליכי הלמידה והזיכרון. הניסיונות שתוארו לעיל בדקו עכבר שנתנו לו לעשות פעולה מסויימת ולאחר מכן עשו צילום של המוח; קשה לשלב בין השניים ,כיוון שהעכבר המתרוצץ אינו יכול להימצא תחת הבדיקה .כיום משתמשים בטכניקת מציאות מדומה ,כשהעכבר מצוי על גלגל גדול שהוא יכול ללכת עליו ומקרינים מולו סרט; כאשר הוא מזיז את הגלגל הסצנה המוקרנת זזה .לראש העכבר מחובר מיקרוסקופ ,ובצורה כזו העכבר מתהלך בתוך המבוך ועם המיקרוסקופ דוגמים את הפעילות )במקרה זה בהיפוקמפוס האחראי ללמידה מרחבית( בזמן ההליכה של העכבר ב"מבוך". תאים בהיפוקמפוס המכונים Place Cellsמזהים את תמונת העולם לפי מאפיינים והם די יציבים; בניסוי עקבו אחר פעילות תאים לפי סמן לסידן .נמצא שאם העכבר הולך בתוך המבוך ניתן ליצור מפה מרחבית של ההיפוקמפוס שלו שמייצגת את המקום שלו במבוך :ברגע שהוא עובר ליד מאפיין סביבתי מסויים נדלק איזור מוגדר בהיפוקמפוס .בצורה זו ניתן לעקוב בזמן אמת בחיה חיה ומתנהגת וללמוד על הקשר בין הסביבה לפעילות התאים ,כך ליצור את המפות הוירטואליות של עולמו של העכבר. אם כן הספיינים הם יחידה חשובה שנוצרת כאשר יש ;LTPאולם יש תופעה נוספת :נוירוגנזה במערכת העצבים .יצירת תאים נוירונלים חדשים נפוצה יותר בחיות צעירות מבחיות זקנות .לעומת זאת אם לוקחים חיה זקנה ונותנים לה לרוץ או לעשות פעילות גופנית נמצאה נוירוגנזה ,העומדת בקורלציה לפעילות הגופנית. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 , חמוטל בן דב 150 מבוא לנוירוביולוגיה בשלב הראשון בדקו את התאים עצמם :בבדיקת ההיפוקמפוס של חיות שהתאמנו ,בעזרת סמנים לנוירונים ,ניתן לראות שנוצרים בהיפוקמפוס נוירונים חדשים המפתחים דנדריטים והופכים לחלק מהרשת ההיפוקמפלית. לחיות זקנות שרצות יש יותר יצירה של נוירונים. בלמידת מבוך המים של מוריס ,היכולת של החיות הזקנות שהתאמנו ללמוד את המבוך הייתה בדיוק כמו זו של חיות צעירות – לעומת חיות שלא אומנו בכושר שלא יכלו ללמוד את המבוך .לתאים החדשים שנוצרים יש LTPחזק יותר מאשר לתאים אחרים ומאפשרים למערכת ללמוד בצורה יותר טובה. • • ה LTP-הוא המנגנון היחיד והטוב ביותר שמתאר מנגנונים תאיים ללמידה וזיכרון. קיים קשר בין LTPליצירה של ספיינים חדשים .לא ברור עדיין האם הם נותרים לאורך זמן, מאחסני הזיכרון ,וכדומה .ידוע שהמורפולוגיה של הספיין עצמו משחקת תפקיד חשוב במערכת. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2011-2012 ,
