« IL ruolo della plasticità Sinaptica nell’apprendimento UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA “LA SAPIENZA” FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI « IL ruolo della plasticità Sinaptica nell’apprendimento E nella memoria» CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE CURRICULUM GENERALE Marco Vincenzo Caparra Relatore: Prof.ssa Maria Egle De Stefano Anno Accademico 2014/2015

Plasticità sinaptica Cambiamenti nell’efficacia sinaptica Rafforzamento o depressione di circuiti neuronali in base a stimolazioni differenti Permette l’apprendimento e l’adattamento all’ambiente Responsabile della formazione di una «memoria»

Sinapsi e modulazione Sinapsi, tipica comunicazione fra neuroni modificabile in base a: stimolazione ad alta e bassa frequenza; contributo di neuroni modulatori. Possibili modifiche: aumento o diminuzione rilascio neurotrasmettitore; formazione o perdita di recettori di membrana; attivazione di secondi messaggeri e geni responsabili di cambiamenti sinaptici duraturi.

Modulazione omosinaptica e eterosinaptica 1) Facilitazione-potenziamento; Modulazione transitoria Viene generato un EPSP Può aumentare l’efficacia sinaptica 2) Inibizione- repressione Modulazione transitoria Viene generato un IPSP Può diminuire l’efficacia sinaptica

Esperimento di Kandel sull’Aplysia Mollusco marino dotato di un semplice sistema nervoso Esperimento basato sullo studio del riflesso branchia-ritiro Cambiamenti neuronali dovuti ad abituazione e sensibilizzazione

Identificazione di un comportamento-riflesso che può essere modificato dall’esperienza Scoperta del circuito neuronale che coordina tale comportamento Analisi delle sue componenti nervose e delle interconnessioni Cambiamenti nervosi dovuti ad abituazione (ripetizione del medesimo stimolo innocuo) e alla sensibilizzazione (introduzione di un shock elettrico sulla coda)

Abituazione: Ripetizione del medesimo stimolo a bassa frequenza Depressione dell’efficacia sinaptica Può creare LTD

Sensibilizzazione: Accoppiamento shock elettrico e stimolazione sifone Serotonina e cascata di reazioni Incremento durata e intensità potenziale d’azione Stabilizzazione a lungo termine (LTP)

Potenziamento a lungo termine (LTP) Potenziamento a lungo termine (LTP) e Depressione a lungo termine (LTD)= Formazione di una memoria Potenziamento a lungo termine (LTP) Ripetizione di uno stimolo ad alta frequenza Attivazione recettori NMDA e AMPA per il glutamato Attivazione chinasi calcio dipendenti Aumenta il rilascio e la ricezione di neurotrasmettitore Segnali retrogradi Attivazione geni CREB

Depressione a lungo termine (LTD) Stimoli a bassa frequenza Attivazione fosfatasi calcio dipendenti Diminuzione efficacia sinaptica Diminuzione recettori AMPA

Conclusioni Plasticità sinaptica: I suoi elementi molecolari di base sono comuni a tutti i tipi di circuiti neuronali Permette la modulazione omosinaptica ed eterosinaptica di risposte riflesse Importante per fenomeni di apprendimento e formazione di memorie a breve e a lungo termine

Grazie per la gentile attenzione!