Synaptic fatigue
સિનેપ્ટિક થાક, અથવા ટૂંકા ગાળાનું સિનેપ્ટિક ડિપ્રેસન, ટૂંકા ગાળાની સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિસિટીનું પ્રવૃત્તિ-આધારિત સ્વરૂપ છે જે ચેતાકોષોની કામચલાઉ અસમર્થતામાં પરિણમે છે અને તેથી ઇનપુટ સિગ્નલ પ્રસારિત કરે છે. ચેતાતંત્રની પ્રવૃત્તિના ચોક્કસ સ્વરૂપોને શારીરિક રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે તેને નકારાત્મક પ્રતિક્રિયાનું એક સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે. તે સિનેપ્ટિક વેસિકલ્સના કામચલાઉ ઘટાડાને કારણે થાય છે જે ચેતાપ્રેષકોને ચેતાપ્રેષકોમાં રાખે છે, જે સામાન્ય રીતે સતત ઉચ્ચ આવર્તન ચેતાકોષીય ઉત્તેજના દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. પોસ્ટસિનેપ્ટિક કોષમાં સંકેત પ્રસારિત કરવા માટે ચેતાપ્રેષકો સિનેપ્સ દ્વારા મુક્ત થાય છે. એવી પણ ધારણા કરવામાં આવી છે કે સિનેપ્ટિક થાક પોસ્ટસિનેપ્ટિક રીસેપ્ટર ડિસેન્સિટાઇઝેશન અથવા પોસ્ટસિનેપ્ટિક પેસિવ કંડક્ટન્સમાં ફેરફારોનું પરિણામ હોઈ શકે છે, પરંતુ તાજેતરના પુરાવા સૂચવે છે કે તે મુખ્યત્વે પ્રીસિનેપ્ટિક ઘટના છે. પૃષ્ઠભૂમિ રાસાયણિક સિનેપ્સ પોસ્ટસિનેપ્ટિક કોષ પર રીસેપ્ટર્સ સાથે જોડાવા માટે સિનેપ્સમાં ન્યુરોટ્રાન્સમીટર મુક્ત કરતા પ્રીસિનેપ્ટિક કોષ દ્વારા સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન માટે પરવાનગી આપે છે. આ ચેતાપ્રેષકો પ્રીસિનેપ્ટિક કોષમાં સંશ્લેષિત થાય છે અને મુક્ત થાય ત્યાં સુધી ફોલ્લાઓમાં રાખવામાં આવે છે. એકવાર ચેતાપ્રેષકો ચેતાપ્રેષકોના ફાટમાં મુક્ત થઈ જાય અને સંકેત રિલે કરવામાં આવે, ત્યારે ફરીથી ગ્રહણ શરૂ થાય છે જે પરિવહન પ્રોટીનની પ્રક્રિયા છે જે ચેતાપ્રેષકોને ચેતાપ્રેષકોમાંથી બહાર કાઢે છે અને તેમને રિસાયકલ કરે છે જેથી નવા સંકેતનો પ્રચાર થઈ શકે. જો ઉત્તેજના પૂરતી ઊંચી આવર્તનમાં અને પૂરતી તાકાત સાથે થઈ રહી હોય, તો ન્યુરોટ્રાન્સમીટર ફરીથી ગ્રહણ કરતાં વધુ ઝડપી દરે મુક્ત થશે જે તેમને રિસાયકલ કરી શકે છે જે આખરે તેમને ત્યાં સુધી ઘટાડશે જ્યાં સુધી સહેલાઈથી મુક્ત કરી શકાય તેવા વેસિકલ્સ ન હોય અને સિગ્નલ હવે પ્રસારિત કરી શકાતો નથી. કાર્યાત્મક મહત્વ અગાઉ દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે એક્શન પોટેન્શિયલની પુનરાવર્તિત ટૂંકી ટ્રેનો ઘણા ન્યુરલ નેટવર્ક્સના ચેતાકોષોમાં સિનેપ્ટિક રિસ્પોન્સ એમ્પ્લિટ્યુડના ઘાતાંકીય ક્ષયનું કારણ બને છે, ખાસ કરીને કોડલ પોન્ટાઇન રેટિક્યુલર ન્યુક્લિયસ (પી. એન. સી.). તાજેતરના સંશોધનોએ સૂચવ્યું છે કે એક અથવા જોડીદાર પલ્સ ઉત્તેજનાના વિરોધમાં માત્ર પુનરાવર્તિત વિસ્ફોટ ઉત્તેજના, ખૂબ જ ઊંચી આવર્તન પર SF માં પરિણમી શકે છે. એઓર્ટિક બેરોરિસેપ્ટર ચેતાકોષો જેવા કેટલાક કોષો વિનાશક અસરો કરી શકે છે, જેમાં જો સિનેપ્ટિક થાકની શરૂઆત તેમને અસર કરતી હોય તો એઓર્ટિક બ્લડ પ્રેશરને નિયંત્રિત કરવામાં અસમર્થતા સામેલ છે. આ ચેતાકોષોમાં મેટાબોટ્રોપિક ગ્લુટામેટ ઓટોરેસેપ્ટર સક્રિયકરણ કેલ્શિયમના પ્રવાહને અટકાવીને, સિનેપ્ટિક વેસિકલ એક્સોસાયટોસિસને ઘટાડીને અને સિનેપ્ટિક વેસિકલ પુનઃપ્રાપ્તિ અને એન્ડોસાયટોસિસને સંચાલિત કરતી પદ્ધતિઓમાં ફેરફાર કરીને સિનેપ્ટિક ટ્રાન્સમિશનને અટકાવી શકે છે. આ ગ્લુટામેટ ઓટોરેસેપ્ટર્સ એરોર્ટામાં નિષ્ક્રિય બ્લડ પ્રેશર નિયમનથી પરિણમી શકે તેવા હાનિકારક શારીરિક પરિણામોને રોકવા માટે સિનેપ્ટિક થાકને રોકવામાં સક્ષમ છે (સાચું નથી) સિનેપ્ટિક પુનઃપ્રાપ્તિ જ્યારે સિનેપ્ટિક વેસિકલ્સ સિનેપ્સમાં ન્યુરોટ્રાન્સમીટર છોડે છે જે સંકેત પસાર કરવા માટે પોસ્ટ-સિનેપ્ટિક મેમ્બ્રેન પ્રોટીન સાથે જોડાય છે, ત્યારે ન્યુરોટ્રાન્સમીટર ફરીથી અપટેક થાય છે જેથી પ્રીસિનેપ્ટિક કોષમાં ન્યુરોટ્રાન્સમીટરને ફરીથી રિસાયકલ કરી શકાય. ન્યુરોટ્રાન્સમીટર વેસિકલ્સને એન્ડોસાયટોસિસની પ્રક્રિયા દ્વારા રિસાયકલ કરવામાં આવે છે. કારણ કે દરેક પ્રીસિનેપ્ટિક કોષ અન્ય ચેતાકોષો સાથે હજારો જોડાણો સુધી જોડાઈ શકે છે, સિનેપ્ટિક થાક અને તેની પુનઃપ્રાપ્તિ અન્ય ચેતાકોષીય સર્કિટ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું કારણ બની શકે છે અને ચેતાકોષોની અન્ય પ્રક્રિયાઓ સાથે ગતિશાસ્ત્રને અસર કરી શકે છે. તે મહત્વનું છે કે ચેતાપ્રેષકોનું રિસાયક્લિંગ અસરકારક અને કાર્યક્ષમ દરે થાય જેથી સિનેપ્ટિક થાકને સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનને નકારાત્મક અસર કરતા અટકાવી શકાય. ચેતાકોષો વચ્ચે શારીરિક સંકેતો પસાર કરવાની સતત ક્ષમતાને મંજૂરી આપવા માટે સહેલાઈથી રીલેઝેબલ વેસિકલ પૂલ જાળવવું મહત્વપૂર્ણ છે. ન્યુરોટ્રાન્સમીટરને સિનેપ્ટિક ફાટમાં છોડવામાં અને પછી ફરીથી ઉપયોગમાં લેવા માટે પ્રીસિનેપ્ટિક કોષમાં ફરીથી રિસાયકલ કરવામાં કેટલો સમય લાગે છે તે હાલમાં સારી રીતે સમજી શકાયું નથી. આ પ્રક્રિયાને સમજવાનો પ્રયાસ કરવા માટે હાલમાં બે નમૂનાઓની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. એક મોડેલ આગાહી કરે છે કે એકવાર તેની તમામ સામગ્રીઓ ખાલી થઈ જાય પછી ફોલ્લો પ્રીસિનેપ્ટિક સેલ્યુલર પટલ સાથે સંપૂર્ણ મિશ્રણમાંથી પસાર થાય છે. તે પછી તેણે અન્ય સ્થળોથી વેસિક્યુલર પટલને પુનઃપ્રાપ્ત કરવું આવશ્યક છે જે દસ સેકન્ડ સુધી લાગી શકે છે. બીજું મોડેલ એમ ધારીને આ ઘટનાને સમજાવવાનો પ્રયાસ કરે છે કે ફોલ્લાઓ મુક્ત થયા પછી તરત જ ચેતાપ્રેષકોને રિસાયકલ કરવાનું શરૂ કરે છે, જે એન્ડોસાયટોસિસ પૂર્ણ કરવામાં એક સેકન્ડથી પણ ઓછો સમય લે છે. એક અભ્યાસમાં 5.5-38.9 સેકન્ડ સુધીના સંપૂર્ણ એન્ડોસાયટોસિસના વિવિધ સમય દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. તે એ પણ સૂચવે છે કે આ સમય લાંબા ગાળાની અથવા લાંબી પ્રવૃત્તિથી સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર હતો. અસરગ્રસ્ત કોષો સિનેપ્ટિક થાક ઘણા વિવિધ પ્રકારના ચેતાકોષોના ઘણા ચેતાકોષોને અસર કરી શકે છે. સિનેપ્ટિક થાકનું અસ્તિત્વ અને અવલોકનો સાર્વત્રિક રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે, જો કે આ ઘટના અંતર્ગત ચોક્કસ પદ્ધતિઓ સંપૂર્ણપણે સમજી શકાતી નથી. તે સામાન્ય રીતે પુખ્ત કોષોમાં ઉત્તેજનાની ઉચ્ચ આવૃત્તિઓ (> 1 હર્ટ્ઝ) પર જોવા મળે છે. એક ચોક્કસ ઉદાહરણ એ છે કે એપ્લાયસિયાનું ગિલ ઉપાડ પ્રતિબિંબ હોમોસિનેપ્ટિક ડિપ્રેશનને કારણે થાય છે. હોમોસિનેપ્ટિક અને હેટેરોસિનેપ્ટિક ડિપ્રેશન લાંબા ગાળાના ડિપ્રેશન અને/અથવા પોટેન્શિયેશન તરફ દોરી શકે છે, તેમ છતાં, આ ચોક્કસ કેસ હોમોસિનેપ્ટિક ડિપ્રેશન કેવી રીતે સિનેપ્ટિક થાકનું કારણ બને છે તેનું ટૂંકા ગાળાનું ઉદાહરણ છે. પુખ્ત ઉંદરોમાં હિપ્પોકેમ્પસના ડેન્ટેટ ગાયરસમાં છિદ્રિત પાથ-ગ્રેન્યુલ કોષો (પીપી-જીસી) નીચી આવૃત્તિઓ (0.05-0.2 Hz) પર થાકનો અનુભવ કરતા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. વિકાસશીલ ઉંદર પીપી-જીસીમાં, બે પ્રકારની સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિસિટી સિનેપ્ટિક થાક તરફ દોરી જાય છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. પ્રીસિનેપ્ટિક વેસિકલ રીલીઝનું ઓછું આવર્તન રિવર્સિબલ ડિપ્રેશન અને એએમપીએ સાઇલેન્સિંગને કારણે નોન-રિવર્સિબલ ડિપ્રેશનનું એક સ્વરૂપ. પ્લાસ્ટિસિટીનું બીજું સ્વરૂપ પી. પી.-જી. સી. ની પરિપક્વતા સાથે અદૃશ્ય થઈ જાય છે, જો કે રિવર્સિબલ લો ફ્રિક્વન્સી ડિપ્રેશન યથાવત રહે છે. ન્યુરલ પ્લાસ્ટિસિટીમાં ભૂમિકા સિનેપ્ટિક વેસિકલ્સને ત્રણ અલગ અલગ પૂલનો ભાગ માનવામાં આવે છેઃ સહેલાઈથી મુક્ત કરી શકાય તેવો પૂલ (કુલ વેસિકલ્સનો આશરે 5 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે), રિસાયક્લિંગ પૂલ (લગભગ 15 ટકા) અને રિઝર્વ પૂલ (બાકીનો 80 ટકા). એવું લાગે છે કે અનામત પૂલ માત્ર તીવ્ર ઉત્તેજનાના જવાબમાં ફોલ્લાઓ છોડવાનું શરૂ કરે છે. એવા ઘણા અભ્યાસો થયા છે જે સૂચવે છે કે શારીરિક ઉત્તેજનાના જવાબમાં આરક્ષિત ફોલ્લાઓ ભાગ્યે જ ક્યારેય મુક્ત થાય છે જે તેમના મહત્વ વિશે પ્રશ્નો ઉભા કરે છે. ફોલ્લાઓમાં આ પ્રકાશન, તેઓ કયા પૂલમાંથી મુક્ત થાય છે તે ધ્યાનમાં લીધા વિના, ટૂંકા ગાળાના સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિસિટીનું એક સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે કારણ કે તે પ્રીસિનેપ્ટિક કોષની કાર્યાત્મક લાક્ષણિકતાઓને બદલી રહ્યું છે જે આખરે તેના ફાયરિંગ ગુણધર્મોને અસ્થાયી રૂપે બદલી રહ્યું છે. આ અને લાંબા ગાળાના સામર્થ્ય વચ્ચેનો તફાવત એ હકીકત છે કે આ ઘટના માત્ર ન્યુરોટ્રાન્સમીટરને રિસાયકલ કરવા અને તેનો ફરીથી ઉપયોગ કરવા માટેના સમયગાળા માટે થાય છે, જે લાંબા ગાળે થાય છે, જેમ કે લાંબા ગાળાના સામર્થ્યમાં અંતર્ગત લાક્ષણિકતાઓ. પ્રીસિનેપ્ટિક કોષોમાં રિઝર્વ પૂલ વેસિકલ્સનું મહત્વ ઓળખવા માટે વધુ સંશોધન હાથ ધરવું જોઈએ. સી. એન. એસ. પેથોલોજીમાં ભૂમિકા સિનેપ્ટિક થાક કેન્દ્રીય ચેતાતંત્રની પેથોલોજીનું સીધું કારણ અથવા પરિણામ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું નથી, જો કે તે કોષોમાં જે માત્રામાં સક્રિય થાય છે તેનો અભ્યાસ ચોક્કસ પેથોલોજી અને રોગોના પરિણામે કરવામાં આવ્યો છે. ચેતાકોષ અથવા ચેતાકોષમાં લાંબા ગાળાના ફેરફારો, જેના પરિણામે ચેતાકોષના ઉત્તેજક ગુણધર્મોમાં કાયમી ફેરફાર થાય છે, તે વધુ કે ઓછા સક્રિયકરણથી ચેતાકોષ થાકનું કારણ બની શકે છે જે સંભવિત રીતે અમુક પ્રકારની શારીરિક અસાધારણતા તરફ દોરી શકે છે. અલ્ઝાઇમર રોગ (એડી) ના હોલમાર્કમાં સમજશક્તિની ક્ષતિ, બીટા-એમિલોઇડ પેપ્ટાઇડ (એ. બી. એ.) નું એકત્રીકરણ, ન્યુરોફિબ્રિલરી અધોગતિ, મગજના ચોક્કસ વિસ્તારોના ઝડપી કૃશતા સાથે ચેતાકોષોનું નુકસાન અને હયાત ચેતાકોષોમાં ચેતાકોષોની સંખ્યામાં ઘટાડો સામેલ છે. સંશોધન પૂર્વ અને પોસ્ટસિનેપ્ટિક પદ્ધતિઓ બંને સૂચવે છે જે એડીમાં પરિણમે છે. એક ચોક્કસ અસાધારણતામાં પ્રીસિનેપ્ટિક પ્રોટીન એપીપીની વધતી માત્રાનો સમાવેશ થાય છે. એક અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો જેમાં સિનેપ્ટિક થાકની સરખામણી ટ્રાન્સજેનિક ઉંદર વચ્ચે કરવામાં આવી હતી જે એપીપી/પીએસ 1 ને વધુ પડતું વ્યક્ત કરતા હતા અને તેમના લિટરમેટ્સ કે જેમણે પ્રોટીનને વધુ પડતું વ્યક્ત કર્યું ન હતું. પરિણામો દર્શાવે છે કે એ. પી. પી./પી. એસ. 1 ઉંદરમાં થાક વધુ નોંધપાત્ર રીતે સ્પષ્ટ થયો હતો, જે પ્રીસિનેપ્ટિક ચેતાકોષમાં ફોલ્લાઓના સહેલાઈથી મુક્ત કરી શકાય તેવા પુલની માત્રામાં ઘટાડો સૂચવે છે. આ અભ્યાસના તારણોમાં સિનેપ્ટિક થાક મુખ્યત્વે એક પ્રીસિનેપ્ટિક ઘટના છે અને પોસ્ટસિનેપ્ટિક રીસેપ્ટર ડિસેન્સિટાઇઝેશનથી પ્રભાવિત નથી થતો, સિનેપ્ટિક થાક એ ટર્મિનલમાં બનેલા Ca2 + આયનોનું પરિણામ નથી, અને સૌથી અગત્યનું છે કે સિનેપ્ટિક થાક એક મહત્વપૂર્ણ ખેલાડી છે અને કેટલાક ન્યુરોડિજનરેટિવ રોગોના કારણો અને અસરો પર સંશોધન કરતી વખતે તેનો અભ્યાસ કરી શકાય છે. ડિપ્રેશન એન્ટીડિપ્રેસન્ટ્સ હતાશ દર્દીઓમાં ટૂંકા ગાળાની અને લાંબા ગાળાની અસરો ધરાવે છે. ટૂંકા ગાળાની અસરોને એક પૂર્વધારણા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે જે જણાવે છે કે મગજમાં કેટેકોલામાઇન્સમાં તાત્કાલિક ઘટાડાને કારણે હતાશા તીવ્ર રીતે આવે છે. એન્ટીડિપ્રેસન્ટ્સ આ ઘટાડાને રોકવા અને મગજમાં આ ચેતાપ્રેષકોના સામાન્ય સ્તરને પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે તરત જ કાર્ય કરે છે. તણાવગ્રસ્ત પરિસ્થિતિઓમાં, વેસિકલ એક્સોસાયટોસિસ બળવાન બને છે અને કેટેકોલામાઇન્સના પ્રકાશનથી ક્ષીણ થયેલા ચેતાપ્રેષકોના કારણે પ્રીસિનેપ્ટિક કોષોમાં હતાશા પેદા થાય છે. ફ્લુઓક્સેટાઇનના રોગનિવારક ડોઝ ફોલ્લાઓના પ્રકાશનને અટકાવીને અને હિપ્પોકેમ્પલ ચેતાકોષોમાં સિનેપ્ટિક થાકને અટકાવીને આ ચેતાકોષીય થાકની સ્થિતિને ઘટાડવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આ તારણો દર્શાવે છે કે ફ્લુઓક્સેટાઇન તેમજ અન્ય એન્ટીડિપ્રેસન્ટ્સ જે ફ્લુઓક્સેટાઇન જેવી જ પદ્ધતિઓ દ્વારા કાર્ય કરે છે તે હતાશાના જોખમને ઘટાડવા માટે ન્યુરોરીકવરી અને ન્યુરોટ્રાન્સમિશનમાં વધારો કરે છે. અનુત્તરિત પ્રશ્નો જોકે હવે સિનેપ્ટિક થાકને મુખ્યત્વે પ્રીસિનેપ્ટિક ઘટના માનવામાં આવે છે, શું પોસ્ટસિનેપ્ટિક પ્રક્રિયાઓ એવા કારણોના મોટા ભાગ માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે જે હાલમાં સિનેપ્ટિક થાક માટે સમજી શકાય છે? સિનેપ્ટિક-વેસિકલ્સ મેમ્બ્રેન પ્રોટીનનું રિસાયક્લિંગ ઝડપી છે, જે ઘણા ચેતાકોષોની સેકંડમાં પચાસ વખત ફાયર કરવાની ક્ષમતા દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, અને એકદમ ચોક્કસ છે, જેમાં સિનેપ્ટિક વેસિકલ્સ માટે અનન્ય કેટલાક પટલ પ્રોટીન ખાસ કરીને એન્ડોસાયટોસિસ દ્વારા આંતરિક બને છે. એન્ડોસાયટોસિસમાં સામાન્ય રીતે ક્લેથ્રિન-કોટેડ વેસિકલ્સનો સમાવેશ થાય છે, જોકે નોન-ક્લેથ્રિન-કોટેડ વેસિકલ્સનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. એન્ડોસાયટીક વેસિકલ્સ તેમના ક્લેથ્રિન કોટને ગુમાવ્યા પછી, જો કે, તેઓ સામાન્ય રીતે મોટા, નીચા પીએચ એન્ડોસોમ્સ સાથે ફ્યુઝ થતા નથી, જેમ કે તેઓ અન્ય કોષોમાં પ્લાઝ્મા-મેમ્બ્રેન પ્રોટીનના એન્ડોસાયટોસિસ દરમિયાન કરે છે (આકૃતિ 17-46 જુઓ). તેના બદલે, રિસાયકલ કરેલા ફોલ્લાઓને તરત જ ન્યુરોટ્રાન્સમીટરથી ફરીથી ભરવામાં આવે છે. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21521 સંદર્ભો ન્યુરલ સિનેપ્સ ન્યુરોફિઝિયોલોજી ન્યુરોપ્લાસ્ટિસિટી