O que é retropropagação neural?

Backpropagation neural é o nome dado ao fenômeno de um impulso que se move para trás através de um circuito neural. Enquanto os potenciais de ação geralmente viajam da célula - começando especificamente no ponto da colina do axônio - descendo o axônio até os botões terminais que formam sinapses com as células receptoras, um potencial de ação de retropropagação se move para trás pela difusão dos íons recebidos, causando tensão- canais de íons fechados para abrir o axônio em vez de pressioná-lo. Normalmente, a retropropagação neural tem um curto alcance de efeito, mas tem o potencial de viajar por todo um circuito neural.

Um potencial de ação em um neurônio é iniciado na colina do axônio, que fica onde o axônio encontra o soma de uma célula neural. A maioria dos neurônios tem um único axônio que pode bifurcar-se muitas vezes. Esse neurito é o processo que envia sinais da célula, enquanto os dendritos, que são os outros neurites de um neurônio, geralmente são processos que recebem sinais. A backpropagação neural é regulada por canais iônicos no axônio e no corpo celular.

Um axônio atua em seu papel de conduzir potenciais de ação da colina do axônio até os pontos finais do axônio, chamados botões terminais, abrindo canais na membrana axonal que permitem íons carregados positivamente na célula, despolarizando-a e causando canais dependentes de voltagem abrir. Canais dependentes de tensão permitem que outros íons carregados positivamente na célula, como cálcio e potássio. Quando uma célula perde seu potencial de repouso de -70mV e se torna despolarizada devido às cargas positivas dos íons recebidos, ela "dispara" e libera vesículas cheias de neurotransmissores dos boutons terminais no final de um axônio.

A propagação de sinais funciona como canais de íons ao longo de um axônio, fazendo com que outros canais próximos se abram, mas essa propagação de sinais pode se mover na direção reversa e, quando o faz, é chamada de retropropagação neural. Esse processo ocorre quando um potencial de ação é iniciado na colina do axônio e, embora possa prosseguir pelo axônio normalmente, também conduz um sinal na direção oposta, causando a despolarização do corpo celular, incluindo sinapses e segmentos de dendritos próximos. Quando um segmento dendrítico é despolarizado, as densidades pós-sinápticas localizadas nessa região respondem de maneira diferente aos sinais recebidos de outros neurônios. Algumas possíveis consequências da retropropagação neural incluem fenômenos como inibição dendro-dendrítica e uma modificação do potencial da membrana, que pode alterar as propriedades de disparo celular.

Plasticidade sináptica como potenciação a longo prazo (LTP) e depressão a longo prazo (LTD) estão associadas à retropropagação neural porque um sinal de propagação traseira modifica os sinais recebidos. Embora o conceito possa parecer elementar, a noção de mudança de comportamento futuro com base em experiências passadas é uma possível definição de aprendizado. De certa forma, portanto, pode-se dizer que a backpropagação neural permite que células individuais "aprendam" em nível molecular. A retropropagação neural é freqüentemente vista no neocórtex, hipocampo e outras regiões do cérebro frequentemente associadas à memória, aprendizado ou um alto grau de plasticidade neural.