Meccanismi della plasticità sinaptica dei mammiferi

Plasticità sinaptica a breve termine
La trasmissione sinaptica può essere modificata per brevi periodi da diversi meccanismi che agiscono sull’efficienza di rilascio di neurotrasmettitore:
facilitazione sinaptica,
potenziamento post-tetanico,
depressione sinaptica.
Nella facilitazione sinaptica si verifica una successione di potenziali d’azione molto ravvicinati ed è basata sull’aumento transitorio della forza della sinapsi perché a ogni successivo potenziale d’azione presinaptico, i livelli di ioni calcio presenti nella terminazione assonica tendono ad aumentare, rendendo maggiore la quantità di neurotrasmettitore liberata.
In seguito a una scarica di potenziali d’azione ad alta frequenza (tetano), l’arrivo di nuovi potenziali d’azione può evolvere in un aumento della quantità di neurotrasmettitore liberato con un conseguente aumento dell’ampiezza dei potenziali postsinaptici. Questa forma di rafforzamento della trasmissione sinaptica, la cui durata è di alcuni minuti, prende il nome di potenziamento post-tetanico (PTP). Anch’essa dipende dall’aumento della concentrazione di ioni Ca2+ nella terminazione presinaptica.
Sempre a livello delle giunzioni neuromuscolari, a seguito di potenziali d’azione ripetuti, la trasmissione sinaptica può registrare un graduale indebolimento, definito depressione sinaptica. I potenziali d’azione che si susseguono depauperano progressivamente le vescicole sinaptiche, e i meccanismi di sintesi di nuovo neurotrasmettitore e di riciclo delle membrane non sono abbastanza rapidi da bilanciarne la perdita. La forza delle sinapsi diminuisce fino a quando la normale dotazione di vescicole non è ricostituita.

Plasticità sinaptica a lungo termine
Meccanismi di plasticità sinaptica di carattere più duraturo sono ritenuti la base dei fenomeni di memorizzazione e di apprendimento che durano per settimane, mesi o anni, e che costituiscono la base della nostra memoria.
Le basi della memoria consistono in modificazioni di lunga durata delle funzioni cerebrali. Queste comprendono meccanismi duraturi di regolazione della forza sinaptica, ben definiti dal punto di vista molecolare:
potenziamento a lungo termine (LTP), consistente nell’aumento della forza sinaptica,
depressione a lungo termine (LTD), consistente nella diminuzione della forza sinaptica.
Fino alla metà del ‘900, queste funzioni cognitive sono state attribuite all’intera corteccia cerebrale, senza alcuna specializzazione regionale. Il riconoscimento dell’esistenza di centri cerebrali della memoria risale agli anni ’50 quando Penfield osservò che stimolazioni elettriche di specifiche zone del lobo temporale in pazienti affetti da epilessie gravi promuovevano la rievocazione di eventi precisi.
Si è compreso che una struttura encefalica fondamentale per la ritenzione della memoria esplicita è l’ippocampo, situato nel lobo temporale mediale del telencefalo, una regione evolutivamente antica della corteccia cerebrale.