E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Eu sou Mirian Kurauti aqui do canal MK Fisiologia e nesse vídeo a gente vai finalizar a nossa discussão sobre transmissão sináptica falando sobre plasticidade sináptica.

Preste atenção no nome, plasticidade, lembra plástico, que é basicamente um material maleável, ou seja, que pode mudar de forma. No caso das sinapses, elas também são maleáveis, por isso a gente fala que elas têm plasticidade, e podem, portanto, ser modificadas.

Embora as sinapses elétricas também podem sofrer modificações, como por exemplo alteração da permeabilidade da junção comunicante, nesse vídeo a gente vai dar mais detalhes sobre as modificações que acontecem nas sinapses químicas.

Nessas sinapses, as modificações podem durar de alguns milissegundos a alguns minutos, sendo consideradas modificações de curto-prazo, ou podem durar de horas a dias, ou até mesmo anos, sendo consideradas modificações de longo-prazo, as quais estão envolvidas nos processos de aprendizado e memória.

Mas antes de falarmos sobre as modificações de longo prazo, primeiro a gente precisa falar sobre as modificações de curto-prazo. Dentre essas modificações a mais simples acontece após o disparo de dois potenciais de ação seguidos, no neurônio pré-sináptico, com intervalos de alguns milissegundos entre esses dois potenciais de ação.

De modo geral, quando o intervalo entre os potenciais de ação é bem curto (menos de 20 milissegundos), o segundo potencial de ação pode liberar uma menor quantidade de neurotransmissores do que o primeiro potencial de ação, pois provavelmente muitos canais de sódio e cálcio dependentes de voltagem ainda não se recuperaram do primeiro potencial de ação e se encontram inativos, em sua grande maioria.

Dessa forma, o influxo ou a entrada de cálcio no terminal pré-sináptico é pequena e, portanto, menos neurotransmissores podem ser liberados, provocando assim um potencial pós-sináptico, nesse caso um PEPS, menor do que o primeiro, ou seja, diminui-se a eficiência da transmissão sináptica.

Esse tipo de modulação de curto prazo é chamado de depressão por pulso pareado.

Quando o intervalo entre os dois potenciais de ação é um pouco mais longo, de 20 até 500 milissegundos, o segundo potencial de ação pode liberar uma maior quantidade de neurotransmissores do que o primeiro, pois provavelmente, nesse intervalo, mais canais de sódio e cálcio dependentes de voltagem já se recuperaram do primeiro potencial de ação, e mais cálcio pode entrar no terminal pré-sináptico.

Esse cálcio pode se somar com o cálcio que entrou no primeiro potencial de ação, mas que ainda não teve tempo suficiente pra sair do terminal pré-sináptico.

O resultado disso é a liberação de mais neurotransmissores na fenda sináptica, o que provoca um potencial pós-sináptico, no caso um PEPS, maior do que o primeiro, ou seja, aumenta-se a eficiência da transmissão sináptica.

Esse tipo de modulação de curto prazo é chamado de facilitação por pulso pareado.

O último tipo de modulação de curto-prazo que podemos citar é a potenciação pós-tetânica. Isto é, o potencial de ação que vier após uma estimulação tetânica no neurônio pré-sináptico, pode liberar mais neurotransmissores e causar um potencial pós-sináptico maior do que antes da estimulação tetânica.

E o mais interessante é que esse efeito pode permanecer por alguns segundos ou até mesmo por alguns minutos. E isso acontece pois, após a estimulação tetânica, ou seja, após o disparo de vários potenciais de ação numa frequência de 20 a 50 hertz, muito cálcio entra no terminal pós-sináptico e isso pode causar ativação de algumas proteínas específicas que podem aumentar a liberação de neurotransmissores na fenda sináptica, e por isso esse efeito pode permanecer por um pouco mais de tempo do que na facilitação por pulso pareado, que dificilmente ocorre se o intervalo entre os dois potenciais de ação é maior do que 500 milissegundos.

Mas se a estimulação tetânica for de altíssima frequência, em trono de 100 hertz, e com uma duração maior, a facilitação pode permanecer por ainda mais tempo, por horas ou por dias sendo, portanto, uma modulação de longo prazo.

Esse tipo de modulação é chamado de potenciação de longo prazo ou LTP. Esse tipo de modulação parece acontecer em sinapses glutamatérgicas onde o neurônio pré-sináptico libera o neurotransmissor glutamato.

No neurônio pós-sináptico, o glutamato precisa primeiro ativar o receptor ionotrópco do tipo AMPA que permite o influxo, ou a entrada de sódio, despolarizando a membrana. Essa despolarização é necessária pra expulsar o magnésio que bloqueia o canal do receptor ionotrópico do glutamato, o receptor NMDA.

Quando esse receptor se livra do magnésio, e ao mesmo tempo é ativado pelo glutamato, ocorre o influxo ou entrada de cálcio através do seu canal, elevando a concentração intracelular desse íon.

Esse aumento local da concentração de cálcio no neurônio pós-sináptico induz a ativação de proteínas quinases que podem fosforilar, isto é, adicionar grupos fosfatos, e aumentar a atividade dos receptores AMPA já existentes na membrana, ou ainda, essas quinases, podem induzir a inserção de mais receptores AMPA na membrana celular.

Com mais receptores, as próximas liberações de glutamato podem gerar um PEPS maior do que antes da potenciação acontecer.

E outra coisa muito importante, é que essas alterações podem permanecer por horas ou por dias, um mecanismo que poderia explicar os processos de aprendizagem e memória.

Ao contrário da potenciação de longo prazo, quando a frequência de disparos de potenciais de ação no neurônio pré-sináptico é baixa, por exemplo 1 hertz ou 1 potencial de ação por segundo, pode acontecer outra modulação de longo prazo conhecida como depressão de longo prazo ou LTD, pois ao invés de facilitação é a depressão que pode permanecer por horas ou por dias.

Esse tipo de modulação também parece acontecer em sinapses glutamatérgicas. Porém, como agora a liberação de glutamato ocorre em baixas frequências, a concentração de cálcio, devido a ativação dos receptores AMPA e NMDA, não aumenta tanto no neurônio pós-sináptico, como quando o glutamato é liberado em altas frequências. Dessa forma, ao invés da ativação de proteínas quinases, ocorre ativação de proteínas fosfatases, isto é, proteínas que desfosforilam, tiram o grupo fosfato do receptor AMPA, que agora pode ser removido da membrana celular.

Com menos receptores, as próximas liberações de glutamato geram um PEPS menor do que antes da depressão acontecer.

Como essa alteração pode permanecer por horas ou por dias, ela também pode participar, claro, dos processos de aprendizagem e memória.

Pra finalizar a nossa discussão sobre modificações a longo prazo, é importante destacar que além das alterações funcionais também pode ocorrer alterações estruturais das sinapses, as quais podem ser verificadas por técnicas de microscopia, como por exemplo, formação de novas sinapses, quando ocorre estimulação de alta frequência, ou perda de sinapses quando ocorre estimulação de baixa frequência.

Os mecanismos por trás dessas alterações estruturais vai além do objetivo dessa aula, mas pra quem quiser mais detalhes sobre isso, eu vou deixar algumas referências na descrição do vídeo.

Bom, diante de tudo que a gente discutiu nesse vídeo, a gente pode concluir que as sinapses são plásticas, elas podem ser modificadas dependendo do seu uso, e isso explica a grande capacidade do sistema nervoso de aprender novas informações e guardá-las.

Mas se essas informações não forem úteis e você parar de evocar essas informações, elas podem ser apagadas ou esquecidas.

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Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. Atualmente, é professora de fisiologia humana na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR) e a mente criativa por trás do MK Fisiologia.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando fisiologia. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana.