Synaptic tagging during memory allocation

Synaptic tagging during memory allocationRogerson & et al. 2014

Allocation?

La asignacin de memoria o memory allocation es una fase que abarca los procesos que determinan el lugar donde las memorias se guardan.

Archivar y cross referenceNeuronal AllocationCiertas neuronas tienen como cometido guardar una memoria especficaTrabaja con Synaptic allocation

Estudios molecular y celularesAmigdalaCREB (protena que acta comofactor de transcripcin.)Memorias de miedoEstimulo Condicionado y estimulo incondicionadoCREB in neuronal allocation1-ms CREB 3 veces ms memoria de temor

2- menos CREB representacin desproporcionada

3- neuronas transfectadas con CREB ms fuerza sinaptica

CREB modula neuronal allocation contorlando la excitabilidad neuronal

La transduccin de las neuronas CA1 con CREB antes de entrenar en el laberinto de agua de Morris o en el condicionamiento contextual realza estas memorias hipocampodependientes.

25% CA1 +memory trace para ser fortalecido por CREBRatones modificados expresando una forma activa de CREB mostraron que reducen la AHP en la neuronas priamidales hipocampales CA1 que guan la incrementar la excitabilidad y reducir el umbral para LTP.

PREPLAYPreplay es complementario a replay, la recapitulacin de las secuencias de las clulas de lugar experimentado durante las exploraciones espaciales anterioresToma lugar antes de la exploracin de nuevos ambientesLos mecanismo de neuronal allocation pueden llegar a determinar la secuencua en que estas celulas de lugar se activaran.Tambin en la corteza piriformeChannelrhodopsin 2 --> memorias a una subpoblacin especfica de neuronos

La hipotesis es:

los mecanismos envueltos en la consolidacin de una memoria pueden provocar cambios en la excitabilidad de las neuronas llamadas a almacenar esa memoria, por lo que por un tiempo sern ms propensas a estar envueltas en el almacenaje subsecuente de memorias.Una funcin clave de los mecanismo de memory allocationPrimer eventoactiva CREB en neuronasuna mayor excitabilidad influyen en el almacenaje para un 2, 3 evento para muchas de las mismas neuronas

Synaptic AllocationAbarca mecanismos que regulan cmo sinapsis especificas llegan a almacenar una memoria dada.

MetaplasticidadMarcaje y captura sinpticaExcitabilidad de la clula Estudios moleculares y celulares Mecanismo de marcado y captura sinptica

Propone que las sinapsis activadas durante la induccin de la LTP son etiquetadas .

Estas sinapsis etiquetadas luego capturan los PRPs, que son necesarias para el mantenimiento de la LTP y, por extrapolacin, la memoria a largo plazo.

Evidencia experimental:Estudios electrofisiologicos in vitro

2 electrodos de estimulacin (S1 y S2)

Vas independientes que inervan la misma poblacin de neuronas del hipocampo CA1

Estimulacin fuerte en la va S1L-LTP (sntesis de protenas ) pero no en S2.

Estimulacin dbil en S2 L-LTP (presencia de inhibidores de sntesis de protenas)

Las protenas necesarias para el mantenimiento de L-LTP pueden ser compartidas por la va S1 por sinapsis etiquetadas durante la estimulacin de S2 y soportar la L-LTP.E. dbil en S2E-LTP si es precedida hasta 1hr. antes por la induccin de L-LTP en S1 LTP

La LTD de corta duracin en un conjunto de sinapsis se puede convertir en LTD tarda.

Estudios en cultivo neuronal de AplisyaUna neurona sensorial se conecta con 2 neuronas motoras fisicamente separadas. 5 pulsos de 5HTS LTF : Facilitacin a largo plazo (L-LTP) 1 pulso de 5HTS STF : Facilitacin a corto plazo (E-LTP)

La STF de la neurona sensorial puede ser convertida en LTF mediante la induccin de LTF en otra sinapsis de la misma neurona sensorial.

Bajo el mismo mecanismo de captura de PRPs

Estudios farmacolgicos siguieren la participacin de CaMKII y la remodelacin de la actina para el marcaje sinptico.

La va CaMKII-CaMKIV-CREB es importante para la sntesis de las PRPs

Protena asociada a la actividad regulada del citoesqueleto (ARC)GluR1Homer 1 aProtein Kinasa M

Estudios estructurales de diafona sinptica

Los fenmenos de marcaje y captura sinptica se presenta a nivel de espinas dendrticas individuales.

La induccin de LTP en una espina (que es reflejada por el aumento de tamao de la espina) puede afectar la probabilidad de inducir una LTP en una espina cercana en respuesta a la estimulacin subumbral .

La probabilidad de esta 'diafona' sinptica est inversamente relacionada tanto con la distancia entre espinas y el tiempo entre los estmulos inductores. Cuando en dos circuitos parte de las seales presentes en uno de ellos, considerado perturbador, aparece en el otro, considerado perturbado.

Los resultados de Govindarajan tambin sugieren que existe una relacin inversa entre la participacin en el marcado sinptica y la captura en la espina y la distancia entre la espina .

Poco etiquetado y captura sinptica si las espinas tienen ms de 70 micras de distancia en la misma rama dendrtica.

Se observa menos el marcado y captura sinptica si las espinas se encuentran en diferentes ramas dendrticas.

Por ltimo, la induccin simultnea de L-LTP en dos espinas cercanas provoca una reduccin en la tasa de crecimiento de la espina ya que existe una competencia por un grupo limitado de PRP entre las sinapsis cercanas.

hallazgos electrofisiolgicos muestran que hay restricciones temporales y tambin limitaciones estructurales que limitan estos mecanismosMetaplasticidad y allocation sinptica

Estudios de marcado sinptico sugieren que una memoria puede afectar a los mecanismos sinpticos para el almacenamiento de una memoria posterior.

Un episodio de plasticidad sinptica puede afectar a las propiedades de una plasticidad sinptica posterior.

La excitabilidad celular se ha propuesto como uno de los mecanismos responsables de metaplasticidad heterosinptica.

La activacin de CREB durante el aprendizaje induce cambios en la excitabilidad celular, que estn implicados en la allocation neuronal.

Implicaciones conductuales

Experimentos en ratasUn recuerdo de evitacin inhibitoria dbil se podra convertir en un recuerdo de evitacin inhibitoria fuertesi las ratas fueron expuestas primero a un ambiente nuevo 1 hora antes del entrenamiento

Curiosamente, los estudios de aprendizaje y memoria humanos han demostrado que proporcionar un nuevo contexto puede fortalecer la memoria.

En todos los casos, se requiere la sntesis de protenas durante la exposicin a la novela medio ambiente

Aprendizaje y la agrupacin de espinasExiste evidencia de que la formacin de espinas tambin es sensible a la historia sinptica anterior de esa neurona.

Los investigadores trataron de demostrar como inputs relacionados funcionalmente durante una tarea de aprendizaje motor producan la agrupacin sinptica en la corteza motora.

La agrupacin sinptica se refiere a la adicin de nuevas espinas durante el entrenamiento a los sitios dendrticas donde se haban aadido otros espinas en ensayos de entrenamiento anteriores.

El aprendizaje tambin se puede asociar con una prdida neta de espinas:

Un estudio reciente inform de una prdida neta de espinas en el hipocampo despus de condicionamiento de miedo

La extincin de esta memoria de miedo especfico indujo la formacin de las espinas dentro de 2 micras a cada lado de las espinas que se haban perdido despus del acondicionamiento.

Estas espinas aadidas despus de la extincin tenan una orientacin similar a los que se perdieron durante el acondicionamiento

Asignacin de memoria y esquemasPiaget &Bartlett:Cuando los nuevos recuerdos estn relacionados con la informacin previamente adquirida se asimilan fcilmente.

Tal vez porque se almacenan en la memoria del esquema preexistenteEstudios recientes utilizando ratas sugieren que los esquemas de la neocorteza, que inicialmente se adquieren de forma gradual con la ayuda del hipocampo a travs de muchos das de entrenamiento, una vez presentes, provocan una rpida adquisicin y consolidacin de la informacin relacionada.

Asignacin de memoria y dficits cognitivosNiveles aberrantes de expresin de CREB y de excitabilidad neuronal se han reportado en modelos animales de trastornos neurolgicos y psiquitricos humanos, tales como la enfermedad de Alzheimer (EA).

Un aumento en los niveles de amiloide- causa la desregulacin de los canales de calcio y potasio, lo que resulta en la excitabilidad neuronal anormal intrnseca

Los cambios relacionados con la edad en la excitabilidad neuronal (no relacionada con EA) tambin pueden conducir a dficits en la asignacin de memoria.

Algunos de estos dficits estn relacionados con la disminucin de la excitabilidad intrnseca,

ConclusionesTrabajan en estrecha colaboracin en la formacin de las redes de las clulas implicadas en la adquisicin, la estabilizacin y recuperacin de informacin en el cerebro.Mecanismos de asignacin sinpticos y neuronales