Co to jest neuronowa propagacja wsteczna?
Neuronalna propagacja wsteczna to nazwa nadawana zjawisku impulsu poruszającego się do tyłu przez obwód neuronowy. Podczas gdy potencjały czynności zwykle przemieszczają się z komórki - zaczynając konkretnie w punkcie wzgórza aksonu - w dół aksonu do końcowych butonów, które tworzą synapsy z komórkami odbierającymi, potencjał akcji propagacji wstecznej faktycznie przesuwa się do tyłu przez dyfuzję nadchodzących jonów, powodując napięcie bramkowane kanały jonowe do otwarcia aksonu zamiast jego opuszczenia. Zwykle neuronalna propagacja wsteczna ma krótki zasięg działania, ale może potencjalnie podróżować przez cały obwód neuronowy.
Potencjał czynnościowy w neuronie jest inicjowany na wzgórzu aksonu, który leży w miejscu, w którym akson styka się z komórką nerwową. Większość neuronów ma jeden akson, który może rozwidlać się wiele razy. Ten neuryt jest procesem, który wysyła sygnały z komórki, podczas gdy dendryty, które są innymi neurytami w neuronie, są zwykle procesami, które odbierają sygnały. Propagacja nerwowa jest regulowana przez kanały jonowe w aksonie i na ciele komórki.
Akson pełni funkcję przewodzenia potencjałów czynnościowych od wzgórza aksonu do punktów końcowych aksonu, zwanych końcowymi butonami, poprzez otwieranie kanałów w błonie aksonalnej, które umożliwiają dodatnio naładowane jony do komórki, depolaryzację jej i powodowanie kanałów zależnych od napięcia otworzyć. Kanały bramkowane napięciem umożliwiają dalsze dodatnio naładowane jony do komórki, takie jak wapń i potas. Kiedy komórka traci potencjał spoczynkowy wynoszący -70 mV i ulega depolaryzacji z powodu dodatnich ładunków nadchodzących jonów, „odpala” i uwalnia pęcherzyki wypełnione neuroprzekaźnikami z końcowych butonów na końcu aksonu.
Propagacja sygnału działa jak kanały jonowe wzdłuż aksonu, co powoduje otwieranie innych pobliskich kanałów, ale ta propagacja sygnału może przemieszczać się w odwrotnym kierunku, a gdy tak się dzieje, jest nazywana neuronalną propagacją wsteczną. Proces ten zachodzi, gdy potencjał czynnościowy zostaje zainicjowany na wzgórzu aksonu i chociaż może on zejść w dół aksonu jak zwykle, przewodzi również sygnał w przeciwnym kierunku, powodując depolaryzację ciała komórki, w tym synaps i pobliskich segmentów dendrytowych. Kiedy segment dendrytyczny ulega depolaryzacji, gęstości postsynaptyczne znajdujące się w tym regionie reagują inaczej na sygnały przychodzące z innych neuronów. Niektóre możliwe konsekwencje neuronalnej propagacji wstecznej obejmują takie zjawiska, jak hamowanie dendro-dendrytyczne i modyfikacja potencjału błony, które mogą zmieniać właściwości odpalania komórek.
Plastyczność synaptyczna, taka jak długoterminowe wzmocnienie (LTP) i długotrwała depresja (LTD), są związane z neuronalną propagacją wsteczną, ponieważ sygnał propagacji wstecznej modyfikuje sygnały przychodzące. Chociaż koncepcja może wydawać się elementarna, pojęcie zmiany przyszłych zachowań w oparciu o wcześniejsze doświadczenia jest możliwą definicją uczenia się. Można zatem powiedzieć, że neuronalna propagacja wsteczna pozwala poszczególnym komórkom „uczyć się” na poziomie molekularnym. Propagacja nerwowa jest często obserwowana w korze nowej, hipokampie i innych obszarach mózgu często związanych z pamięcią, uczeniem się lub wysokim stopniem plastyczności nerwowej.