Autapse - Autapse
Um autapse é uma sinapse química ou elétrica de um neurônio para si mesmo. Também pode ser descrito como uma sinapse formada pelo axônio de um neurônio em seus próprios dendritos , in vivo ou in vitro .
História
O termo "autapse" foi cunhado pela primeira vez em 1972 por Van der Loos e Glaser, que os observou em preparações de Golgi do córtex occipital do coelho enquanto conduzia originalmente uma análise quantitativa do circuito do neocórtex . Também na década de 1970, autapses foram descritos no córtex cerebral de cães e ratos , neostriato de macaco e medula espinhal de gato .
Em 2000, eles foram modelados pela primeira vez como suporte à persistência em redes neurais recorrentes . Em 2004, eles foram modelados como demonstrando comportamento oscilatório , que estava ausente no mesmo modelo de neurônio sem autapso. Mais especificamente, o neurónio oscilou entre altas taxas de queima e de supressão de disparo, o que reflecte o ponto de ruptura comportamento tipicamente encontrados em neurónios cerebrais. Em 2009, os autapses foram, pela primeira vez, associados à ativação sustentada. Isso propôs uma possível função para autapses excitatórios dentro de um circuito neural. Em 2014, autapses elétricos foram mostrados para gerar alvo estável e ondas espirais em uma rede de modelo neural . Isso indicou que eles desempenharam um papel significativo na estimulação e regulação do comportamento coletivo dos neurônios na rede. Em 2016, foi oferecido um modelo de ressonância.
As autapses têm sido usadas para simular as condições da "mesma célula" para ajudar os pesquisadores a fazer comparações quantitativas, como estudar como os antagonistas do receptor N -metil-D-aspartato (NMDAR) afetam os NMDARs sinápticos versus extra-sinápticos.
Formação
Recentemente, foi proposto que os autapses poderiam possivelmente se formar como resultado do bloqueio da transmissão do sinal neuronal, como em casos de lesão axonal induzida por envenenamento ou impedimento de canais iônicos. Os dendritos do soma , além de um axônio auxiliar, podem se desenvolver para formar um autapso para ajudar a remediar a transmissão do sinal do neurônio.
Estrutura e função
As autapses podem ser liberadoras de glutamato (excitatórias) ou liberadoras de GABA (inibitórias), assim como suas contrapartes sinapses tradicionais. Da mesma forma, autapses podem ser elétricos ou químicos por natureza.
Em termos gerais, o feedback negativo em autapses tende a inibir os neurônios excitáveis, enquanto o feedback positivo pode estimular os neurônios quiescentes.
Embora a estimulação de autapses inibitórios não induza potenciais pós-sinápticos inibitórios hiperpolarizantes em interneurônios da camada V de fatias neocorticais, eles mostraram ter impacto na excitabilidade. Ao usar um antagonista de GABA para bloquear autapses, a probabilidade de uma segunda etapa de despolarização subsequente imediata aumentou após uma primeira etapa de despolarização. Isso sugere que os autapses agem suprimindo a segunda das duas etapas de despolarização bem sincronizadas e, portanto, podem fornecer inibição por feedback para essas células. Esse mecanismo também pode explicar potencialmente a inibição do shunt .
Em cultura de células, foi demonstrado que as autapses contribuem para a ativação prolongada dos neurônios B31 / B32 , que contribuem significativamente para o comportamento de resposta alimentar na Aplysia . Isso sugere que autapses podem desempenhar um papel na mediação de feedback positivo. É importante notar que o autapso de B31 / B32 foi incapaz de desempenhar um papel no início da atividade do neurônio, embora se acredite que tenha ajudado a manter o estado despolarizado do neurônio. A extensão em que as autapses mantêm a despolarização permanece obscura, particularmente porque outros componentes do circuito neural (isto é, neurônios B63) também são capazes de fornecer uma forte entrada sináptica ao longo da despolarização. Além disso, foi sugerido que as autapses fornecem aos neurônios B31 / B32 a capacidade de repolarizar rapidamente . Bekkers (2009) propôs que bloquear especificamente a contribuição dos autapses e então avaliar as diferenças com ou sem autapses bloqueados poderia iluminar melhor a função dos autapses.
Hindmarsh-Rose neurônios modelo (HR) demonstraram caótica e regular spiking , de repouso , e periódicas padrões de disparo explosão sem autapses. Após a introdução de um autapso elétrico, o estado periódico muda para o estado caótico e exibe um comportamento alternado que aumenta em frequência com uma maior intensidade autáptica e retardo de tempo. Por outro lado, os autapses químicos excitatórios aumentavam o estado geral caótico. O estado caótico foi reduzido e suprimido nos neurônios com autapses químicos inibitórios. Em modelos de neurônios de HR sem autapses, o padrão de disparo alterado de quiescente para periódico e depois para caótico conforme a corrente DC aumentava. Geralmente, os neurônios do modelo de HR com autapses têm a capacidade de mudar para qualquer padrão de disparo, independentemente do padrão de disparo anterior.
Localização
Descobriu-se que neurônios de várias regiões do cérebro, como o neocórtex, a substância negra e o hipocampo, contêm autapses.
Observou-se que as autapses são relativamente mais abundantes na cesta GABAérgica e nas células direcionadas aos dendritos do córtex visual do gato em comparação com as células estreladas espinhosas , buquê duplo e piramidais , sugerindo que o grau de autoinervação do neurônio é específico da célula. Além disso, autapses de células direcionadas a dendritos estavam, em média, mais distantes do soma em comparação com autapses de células de cesta.
80% dos neurônios piramidais da camada V em neocórtex de ratos em desenvolvimento continham conexões autápticas, que estavam localizadas mais nos dendritos basais e nos dendritos oblíquos apicais do que nos dendritos apicais principais . As posições dendríticas das conexões sinápticas do mesmo tipo de célula eram semelhantes às das autapses, sugerindo que as redes autápticas e sinápticas compartilham um mecanismo comum de formação.
Implicações de doenças
Na década de 1990, as descargas epileptiformes interictais do tipo desvio despolarizante paroxística foram sugeridas como sendo principalmente dependentes da atividade autáptica para neurônios de rato hipocampal excitatórios solitários cultivados em microcultura.
Mais recentemente, em tecidos neocorticais humanos de pacientes com epilepsia intratável , as autapses de saída GABAérgica de neurônios de spiking rápido (FS) mostraram ter liberação assíncrona (AR) mais forte em comparação com o tecido não epiléptico e outros tipos de sinapses envolvendo FS neurônios. O estudo encontrou resultados semelhantes usando um modelo de rato também. Foi sugerido que um aumento na concentração residual de Ca2 +, além da amplitude do potencial de ação nos neurônios do FS, causava esse aumento no AR do tecido epiléptico. Drogas antiepilépticas podem potencialmente atingir este AR de GABA que parece ocorrer de forma desenfreada em autapses de neurônios FS.
Efeitos de drogas
O uso de um meio condicionado com glia para tratar microculturas de gânglio retinal de rato purificado sem glia demonstrou aumentar significativamente o número de autapses por neurônio em comparação com um controle. Isso sugere que fatores sensíveis à proteinase K , solúveis, derivados da glia, induzem a formação de autapso em células ganglionares da retina de rato.