Synaptic fatigue
সিনাপটিক ক্লান্তি, বা স্বল্পমেয়াদী সিনাপটিক বিষণ্নতা, স্বল্পমেয়াদী সিনাপটিক নমনীয়তার একটি ক্রিয়াকলাপ-নির্ভর রূপ যার ফলে নিউরনগুলি আগুন ধরাতে অস্থায়ীভাবে অক্ষম হয় এবং তাই একটি ইনপুট সংকেত প্রেরণ করে। স্নায়ুতন্ত্রের ক্রিয়াকলাপের নির্দিষ্ট রূপগুলি শারীরবৃত্তীয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য এটি নেতিবাচক প্রতিক্রিয়ার একটি রূপ বলে মনে করা হয়। এটি সিনাপটিক ভেসিকলের অস্থায়ী হ্রাসের কারণে ঘটে যা সিনাপসে নিউরোট্রান্সমিটারগুলিকে রাখে, সাধারণত স্থায়ী উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি নিউরোনাল উদ্দীপনা দ্বারা উত্পাদিত হয়। নিউরোট্রান্সমিটারগুলি সিনাপ্স দ্বারা পোস্টসিনেপটিক কোষে সংকেত প্রচার করার জন্য মুক্তি পায়। এটিও অনুমান করা হয়েছে যে সিনাপটিক ক্লান্তি পোস্টসিনেপটিক রিসেপ্টর ডিসেন্সিটাইজেশন বা পোস্টসিনেপটিক প্যাসিভ কন্ডাক্টেন্সের পরিবর্তনের ফল হতে পারে, তবে সাম্প্রতিক প্রমাণগুলি পরামর্শ দিয়েছে যে এটি প্রাথমিকভাবে একটি প্রিসিনেপটিক ঘটনা। পটভূমি রাসায়নিক সিনাপ্সগুলি একটি পোস্টসিনেপটিক কোষের রিসেপ্টরগুলির সাথে আবদ্ধ হওয়ার জন্য সিনাপ্সের মধ্যে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি মুক্ত করে একটি প্রিসিনেপটিক কোষ দ্বারা সংকেত সংক্রমণ করার অনুমতি দেয়। এই নিউরোট্রান্সমিটারগুলি প্রি-সিনাপটিক কোষে সংশ্লেষিত হয় এবং মুক্ত না হওয়া পর্যন্ত ভেসিকেলে রাখা হয়। একবার নিউরোট্রান্সমিটারগুলি সিনাপটিক ফাটলে ছেড়ে দেওয়া হয় এবং একটি সংকেত রিলে করা হয়, পুনরায় গ্রহণ শুরু হয় যা পরিবহন প্রোটিনগুলির প্রক্রিয়া যা সিনাপস থেকে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি পরিষ্কার করে এবং একটি নতুন সংকেত প্রচারের অনুমতি দেওয়ার জন্য সেগুলিকে পুনর্ব্যবহার করে। যদি উদ্দীপনা যথেষ্ট উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে এবং পর্যাপ্ত শক্তি সহ ঘটে থাকে, তবে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি পুনরায় গ্রহণের চেয়ে দ্রুত হারে মুক্তি পাবে যা তাদের পুনর্ব্যবহারযোগ্য করবে যা শেষ পর্যন্ত তাদের হ্রাস করবে যতক্ষণ না সহজেই মুক্তযোগ্য ভেসিকল না থাকে এবং একটি সংকেত আর সঞ্চারিত হতে পারে না। কার্যকরী তাৎপর্য এটি পূর্বে দেখানো হয়েছে যে ক্রিয়া সম্ভাবনার পুনরাবৃত্ত ছোট ট্রেনগুলি অনেক নিউরাল নেটওয়ার্কের নিউরনে সিনাপটিক প্রতিক্রিয়া প্রশস্ততার একটি সূচকীয় ক্ষয় ঘটায়, বিশেষত ক্যাডাল পন্টিন রেটিকুলার নিউক্লিয়াস (পিএনসি)। সাম্প্রতিক গবেষণায় পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে খুব উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে একক বা জোড়া পালস উদ্দীপনার বিপরীতে শুধুমাত্র পুনরাবৃত্ত বিস্ফোরণ উদ্দীপনার ফলে এসএফ হতে পারে। মহাধমনী ব্যারোসেপ্টর নিউরনের মতো কিছু কোষের সিনাপটিক ক্লান্তির সূত্রপাত তাদের প্রভাবিত করলে মহাধমনী রক্তচাপ নিয়ন্ত্রণ করতে অক্ষমতা সহ বিধ্বংসী প্রভাব থাকতে পারে। এই নিউরনগুলিতে মেটাবোট্রপিক গ্লুটামেট অটোরেসেপ্টর অ্যাক্টিভেশন ক্যালসিয়াম প্রবাহকে বাধা দিয়ে, সিনাপটিক ভেসিকল এক্সোসাইটোসিস হ্রাস করে এবং সিনাপটিক ভেসিকল পুনরুদ্ধার এবং এন্ডোসাইটোসিস পরিচালনাকারী প্রক্রিয়াগুলিকে সংশোধন করে সিনাপটিক সংক্রমণকে বাধা দিতে পারে। এই গ্লুটামেট অটোরেসেপ্টরগুলি মহাধমনীতে অকার্যকর রক্তচাপ নিয়ন্ত্রণের ফলে হতে পারে এমন ক্ষতিকারক শারীরবৃত্তীয় পরিণতিগুলি প্রতিরোধ করার জন্য সিনাপটিক ক্লান্তি প্রতিরোধ করতে সক্ষম হয় (সত্য নয়) সিনাপটিক পুনরুদ্ধার যখন সিনাপটিক ভেসিকলগুলি সিনাপসে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি ছেড়ে দেয় যা একটি সংকেত পাস করার জন্য সিনাপটিক-পরবর্তী ঝিল্লি প্রোটিনের সাথে আবদ্ধ হয়, তখন নিউরোট্রান্সমিটার পুনরায় গ্রহণ করা হয় যাতে আবার মুক্ত হওয়ার জন্য প্রি-সিনাপটিক কোষে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি পুনর্ব্যবহার করা হয়। নিউরোট্রান্সমিটার ভেসিকলগুলি এন্ডোসাইটোসিস প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পুনর্ব্যবহার করা হয়। যেহেতু প্রতিটি প্রেসিনেপটিক কোষ অন্যান্য নিউরনের সাথে হাজার হাজার সংযোগ স্থাপন করতে পারে, তাই সিনাপটিক ক্লান্তি এবং এর পুনরুদ্ধার অন্যান্য নিউরোনাল সার্কিটের সাথে মিথস্ক্রিয়া ঘটাতে পারে এবং নিউরনের অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলির সাথে গতিবিদ্যাকে প্রভাবিত করতে পারে। এটি গুরুত্বপূর্ণ যে নিউরোট্রান্সমিটারগুলির পুনর্ব্যবহার কার্যকর এবং দক্ষ হারে করা উচিত যাতে সিনাপটিক ক্লান্তি নেতিবাচকভাবে সংকেত সংক্রমণকে প্রভাবিত করে। নিউরনগুলির মধ্যে শারীরবৃত্তীয় সংকেত প্রেরণের ধ্রুবক ক্ষমতার জন্য একটি সহজেই মুক্তযোগ্য ভেসিকল পুল বজায় রাখা গুরুত্বপূর্ণ। নিউরোট্রান্সমিটার সিনাপটিক ফাটলে মুক্ত হতে এবং তারপর পুনরায় ব্যবহার করার জন্য প্রিসাইনাপটিক কোষে পুনর্ব্যবহারযোগ্য হতে যে সময় লাগে তা বর্তমানে ভালভাবে বোঝা যায় না। এই প্রক্রিয়াটি বোঝার চেষ্টা করার জন্য বর্তমানে দুটি মডেল প্রস্তাব করা হয়েছে। একটি মডেল ভবিষ্যদ্বাণী করে যে ভেসিকেলটি তার সমস্ত সামগ্রী খালি হয়ে যাওয়ার পরে প্রিসাইনাপটিক সেলুলার ঝিল্লির সাথে সম্পূর্ণ সংমিশ্রণের মধ্য দিয়ে যায়। এরপরে এটি অবশ্যই অন্যান্য সাইট থেকে ভেসিকুলার ঝিল্লি পুনরুদ্ধার করতে হবে যা দশ সেকেন্ড পর্যন্ত সময় নিতে পারে। দ্বিতীয় মডেলটি এই ঘটনাটি ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করে ধরে নেয় যে ভেসিকেলগুলি মুক্তির পরে অবিলম্বে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি পুনর্ব্যবহার করতে শুরু করে, যা এন্ডোসাইটোসিস সম্পূর্ণ করতে এক সেকেন্ডেরও কম সময় নেয়। একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে সম্পূর্ণ এন্ডোসাইটোসিসের বিভিন্ন সময় 5.5-38.9 সেকেন্ডের মধ্যে থাকে। এটি আরও ইঙ্গিত দেয় যে এই সময়গুলি দীর্ঘমেয়াদী বা দীর্ঘস্থায়ী কার্যকলাপ থেকে সম্পূর্ণ স্বাধীন ছিল। আক্রান্ত কোষ সিনাপটিক ক্লান্তি বিভিন্ন ধরনের নিউরনের অনেক সিনাপ্সকে প্রভাবিত করতে পারে। সিনাপটিক ক্লান্তির অস্তিত্ব এবং পর্যবেক্ষণ সর্বজনীনভাবে গৃহীত হয়, যদিও ঘটনার অন্তর্নিহিত সঠিক প্রক্রিয়াগুলি সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায় না। এটি সাধারণত উদ্দীপনার উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে (> 1 হার্জ) পরিপক্ক কোষে দেখা যায়। একটি সুনির্দিষ্ট উদাহরণ হল যে অ্যাপ্লাইসিয়ার গিল প্রত্যাহার প্রতিচ্ছবি হোমোসিনেপটিক বিষণ্নতার কারণে হয়। যদিও হোমোসিনেপটিক এবং হেটেরোসিনেপটিক বিষণ্নতা দীর্ঘমেয়াদী বিষণ্নতা এবং/অথবা ক্ষমতা বৃদ্ধির কারণ হতে পারে, এই বিশেষ ক্ষেত্রে হোমোসিনেপটিক বিষণ্নতা কীভাবে সিনাপটিক ক্লান্তি সৃষ্টি করে তার একটি স্বল্পমেয়াদী উদাহরণ। প্রাপ্তবয়স্ক ইঁদুরের হিপোক্যাম্পাসের ডেন্টেট গাইরাসের ছিদ্রযুক্ত পাথ-গ্রানুল কোষগুলি (পিপি-জিসি) কম ফ্রিকোয়েন্সিতে (0.05-0.2 এইচজেড) ক্লান্তি অনুভব করতে দেখা গেছে। উন্নয়নশীল ইঁদুর পিপি-জিসি-তে, দুই ধরনের সিনাপটিক প্লাস্টিকতা সিনাপটিক ক্লান্তির দিকে পরিচালিত করে। প্রেসিনেপটিক ভেসিকল রিলিজের একটি কম ফ্রিকোয়েন্সি বিপরীতমুখী বিষণ্নতা এবং এএমপিএ সাইলেন্সিং দ্বারা সৃষ্ট অ-বিপরীতমুখী বিষণ্নতার একটি রূপ। পিপি-জিসি-র পরিপক্কতার সাথে সাথে প্লাস্টিসিটির দ্বিতীয় রূপটি অদৃশ্য হয়ে যায়, যদিও বিপরীতমুখী নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি বিষণ্নতা অপরিবর্তিত থাকে। স্নায়বিক নমনীয়তায় ভূমিকা সিনাপটিক ভেসিকলগুলি তিনটি স্বতন্ত্র পুলের অংশ বলে মনে করা হয়ঃ সহজেই মুক্তযোগ্য পুল (মোট ভেসিকলের প্রায় 5 শতাংশ নিয়ে গঠিত), পুনর্ব্যবহারযোগ্য পুল (প্রায় 15 শতাংশ) এবং সংরক্ষিত পুল (অবশিষ্ট 80 শতাংশ)। রিজার্ভ পুলটি কেবল তীব্র উদ্দীপনার প্রতিক্রিয়ায় ভেসিকল মুক্ত করতে শুরু করে বলে মনে হয়। বেশ কয়েকটি গবেষণা রয়েছে যা পরামর্শ দেয় যে সংরক্ষিত ভেসিকলগুলি শারীরবৃত্তীয় উদ্দীপনার প্রতিক্রিয়ায় খুব কমই মুক্তি পায় যা তাদের গুরুত্ব সম্পর্কে প্রশ্ন উত্থাপন করে। ভেসিকেলে এই নিঃসরণ, তারা যে পুল থেকে মুক্তি পায় তা নির্বিশেষে, স্বল্পমেয়াদী সিনাপটিক প্লাস্টিকের একটি রূপ হিসাবে বিবেচিত হয় কারণ এটি প্রি-সিনাপটিক কোষের কার্যকরী বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করছে যা শেষ পর্যন্ত সাময়িকভাবে তার ফায়ারিং বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে। এই এবং দীর্ঘমেয়াদী সম্ভাবনার মধ্যে পার্থক্য হল যে এই ঘটনাটি শুধুমাত্র নিউরোট্রান্সমিটারগুলির পুনর্ব্যবহার এবং পুনঃব্যবহারের সময়কালের জন্য ঘটে, যা দীর্ঘমেয়াদে ঘটে থাকে যেমন দীর্ঘমেয়াদী সম্ভাবনার অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য। প্রি-সিনাপটিক কোষে সংরক্ষিত পুল ভেসিকেলের গুরুত্ব চিহ্নিত করার জন্য আরও গবেষণা করা উচিত। সিএনএস প্যাথোলজিতে ভূমিকা সিনাপটিক ক্লান্তি সরাসরি কেন্দ্রীয় স্নায়ুতন্ত্রের প্যাথোলজির কারণ বা ফলাফল হিসাবে দেখানো হয়নি, যদিও কোষে এটি যে মাত্রায় সক্রিয় হয় তা নির্দিষ্ট প্যাথোলজি এবং রোগের ফলস্বরূপ অধ্যয়ন করা হয়েছে। একটি স্নায়ুকোষ বা সিনাপ্সে দীর্ঘমেয়াদী পরিবর্তন, যার ফলে স্নায়ুকোষের উত্তেজক বৈশিষ্ট্যগুলিতে স্থায়ী পরিবর্তন ঘটতে পারে, যা কমবেশি সক্রিয়করণ থেকে সিনাপটিক ক্লান্তি সৃষ্টি করতে পারে যা সম্ভাব্যভাবে কোনও ধরণের শারীরবৃত্তীয় অস্বাভাবিকতার দিকে নিয়ে যেতে পারে। আলঝেইমার রোগের বৈশিষ্ট্যগুলি হল জ্ঞানের দুর্বলতা, β-অ্যামাইলয়েড পেপটাইড (Aβ)-এর সমষ্টি, নিউরোফিব্রিলারি অবক্ষয়, মস্তিষ্কের নির্দিষ্ট অঞ্চলে ত্বরান্বিত ক্ষয় সহ নিউরনগুলির ক্ষতি এবং বেঁচে থাকা নিউরনে সিনাপ্স সংখ্যা হ্রাস। গবেষণা প্রাক-এবং পোস্টসিনেপটিক প্রক্রিয়া উভয়কেই নির্দেশ করে যার ফলে এডি হয়। একটি নির্দিষ্ট অস্বাভাবিকতার মধ্যে রয়েছে প্রি-সিনাপটিক প্রোটিন অ্যাপের পরিমাণ বৃদ্ধি। একটি গবেষণা পরিচালিত হয়েছিল যেখানে সিনাপটিক ক্লান্তিকে ট্রান্সজেনিক ইঁদুরের মধ্যে তুলনা করা হয়েছিল যারা অ্যাপ/পিএস 1 কে অতিরিক্তভাবে প্রকাশ করে এবং তাদের লিটারমেট যারা প্রোটিনকে অতিরিক্তভাবে প্রকাশ করে না। ফলাফলগুলি দেখায় যে এ. পি. পি/পি. এস. 1 ইঁদুরের মধ্যে ক্লান্তি আরও উল্লেখযোগ্যভাবে স্পষ্ট ছিল, যা প্রি-সিনাপটিক নিউরনে সহজেই মুক্তযোগ্য ভেসিকলের পুলের পরিমাণ হ্রাসের ইঙ্গিত দেয়। এই গবেষণার উপসংহারগুলির মধ্যে রয়েছে সিনাপটিক ক্লান্তি প্রাথমিকভাবে একটি প্রি-সিনাপটিক ঘটনা এবং পোস্ট-সিনাপটিক রিসেপ্টর ডিসেন্সিটাইজেশন দ্বারা প্রভাবিত না হওয়া, সিনাপটিক ক্লান্তি টার্মিনালে তৈরি হওয়া Ca2 + আয়নগুলির ফল নয় এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ যে সিনাপটিক ক্লান্তি একটি গুরুত্বপূর্ণ খেলোয়াড় এবং কিছু নিউরোডিজেনারেটিভ রোগের কারণ এবং প্রভাবগুলি নিয়ে গবেষণা করার সময় অধ্যয়ন করা যেতে পারে। বিষণ্নতা অ্যান্টিডিপ্রসেন্টস বিষণ্ণ রোগীদের মধ্যে স্বল্পমেয়াদী এবং দীর্ঘমেয়াদী প্রভাব ফেলে। স্বল্পমেয়াদী প্রভাবগুলি একটি অনুমান দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যা বলে যে মস্তিষ্কে ক্যাটেকোলামাইনের তাৎক্ষণিক হ্রাসের ফলে বিষণ্নতা তীব্রভাবে ঘটে। অ্যান্টিডিপ্রসেন্টস এই হ্রাসকে প্রতিরোধ করতে এবং মস্তিষ্কে এই নিউরোট্রান্সমিটারগুলির স্বাভাবিক মাত্রা পুনরুদ্ধার করতে অবিলম্বে কাজ করে। চাপের পরিস্থিতিতে, ভেসিকল এক্সোসাইটোসিস শক্তিশালী হয় এবং ক্যাটেকোলামাইনের নিঃসরণ হ্রাসপ্রাপ্ত নিউরোট্রান্সমিটারের কারণে প্রিসিনেপটিক কোষের বিষণ্নতা সৃষ্টি করে। ফ্লুওক্সেটিনের থেরাপিউটিক ডোজগুলি ভেসিকল রিলিজকে বাধা দিয়ে এবং এর ফলে হিপোক্যাম্পাল নিউরনে সিনাপটিক ক্লান্তি প্রতিরোধ করে এই স্নায়বিক ক্লান্তির অবস্থা হ্রাস করতে দেখা গেছে। এই অনুসন্ধানগুলি দেখায় যে ফ্লুওক্সেটিনের পাশাপাশি অন্যান্য অ্যান্টিডিপ্রসেন্টগুলি যা ফ্লুওক্সেটিনের মতো একই পদ্ধতির মাধ্যমে কাজ করে তা হতাশার ঝুঁকি কমাতে নিউরো রিকোভারি এবং নিউরোট্রান্সমিশনকে বাড়িয়ে তোলে। উত্তরহীন প্রশ্ন যদিও এখন সিনাপটিক ক্লান্তি প্রাথমিকভাবে একটি প্রি-সিনাপটিক ঘটনা বলে মনে করা হয়, পোস্ট-সিনাপটিক প্রক্রিয়াগুলি কি সিনাপটিক ক্লান্তির জন্য বর্তমানে বোঝা যায় এমন কারণগুলির একটি বড় অংশের জন্য দায়ী হতে পারে? সিনাপটিক-ভেসিকেল মেমব্রেন প্রোটিনের পুনর্ব্যবহার দ্রুত হয়, যা অনেক নিউরনের সেকেন্ডে পঞ্চাশ বার গুলি চালানোর ক্ষমতা দ্বারা নির্দেশিত হয়, এবং বেশ নির্দিষ্ট, এতে সিনাপটিক ভেসিকেলের জন্য অনন্য বেশ কয়েকটি মেমব্রেন প্রোটিন বিশেষভাবে এন্ডোসাইটোসিস দ্বারা অভ্যন্তরীণ হয়। এন্ডোসাইটোসিসে সাধারণত ক্ল্যাথ্রিন-লেপা ভেসিকল জড়িত থাকে, যদিও নন-ক্ল্যাথ্রিন-লেপা ভেসিকলও ব্যবহার করা যেতে পারে। এন্ডোসাইটিক ভেসিকলগুলি তাদের ক্ল্যাথ্রিন আবরণ হারানোর পরে, তবে, তারা সাধারণত বড়, কম পিএইচ এন্ডোসোমের সাথে মিশে যায় না, যেমন তারা অন্যান্য কোষে প্লাজমা-মেমব্রেন প্রোটিনের এন্ডোসাইটোসিসের সময় করে (চিত্র 17-46 দেখুন)। বরং, পুনর্ব্যবহৃত ভেসিকলগুলি অবিলম্বে নিউরোট্রান্সমিটার দিয়ে পুনরায় পূরণ করা হয়। https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21521 তথ্যসূত্র নিউরাল সিনাপ্স নিউরোফিজিওলজি নিউরোপ্লাস্টিসিটি