Modelo dinámico de plasticidad sináptica a largo plazo

La plasticidad sináptica a largo plazo que conduce a un aumento en la eficacia sináptica (potenciación a largo plazo, LTP) o a una disminución en la eficacia sináptica (depresión a largo plazo, LTD) es ampliamente considerada como la base del aprendizaje y la memoria en los sistemas nerviosos. Se observa que LTP y LTD en sinapsis neuronales excitatorias son inducidas por el momento preciso de los eventos pre y postsinápticos. La modificación de la transmisión sináptica en la plasticidad a largo plazo es un proceso complejo que involucra muchas vías; por ejemplo, también se sabe que ambas formas de plasticidad sináptica pueden ser inducidas por diversos cursos de tiempo de la introducción de Ca(2+) en la célula postsináptica. Presentamos una descripción fenomenológica de un proceso de dos componentes para la plasticidad sináptica. Nuestro modelo dinámico reproduce la plasticidad dependiente del tiempo de espiga de las sinapsis excitatorias como función del momento relativo entre los eventos pre y postsinápticos, tal como se observó en experimentos recientes. El modelo considera LTP y LTD cuando la célula postsináptica está clampada en voltaje y despolarizada (LTP) o hiperpolarizada (LTD) y no se evoca ningún potencial de acción postsináptico. También somos capaces de conectar nuestro modelo con la regla de Bienenstock, Cooper y Munro. Damos predicciones del modelo para cambios en la fuerza sináptica cuando se presentan trenes de espigas periódicos de frecuencia variable y trenes de espigas distribuidos de Poisson con frecuencia promedio variable, tanto pre como postsinápticamente. Cuando la frecuencia de la presentación de espigas supera aproximadamente los 30-40 Hz, solo se induce LTP.