Synaptic fatigue
सिनेप्टिक थकान, या अल्पकालिक सिनेप्टिक अवसाद, अल्पकालिक सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी का एक गतिविधि-निर्भर रूप है जिसके परिणामस्वरूप न्यूरॉन्स की अस्थायी रूप से आग लगाने में असमर्थता होती है और इसलिए एक इनपुट संकेत संचारित होता है। इसे तंत्रिका तंत्र गतिविधि के विशेष रूपों को शारीरिक रूप से नियंत्रित करने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया का एक रूप माना जाता है। यह सिनेप्टिक पुटिकाओं की अस्थायी कमी के कारण होता है जो सिनेप्स में न्यूरोट्रांसमीटर रखता है, जो आम तौर पर लगातार उच्च आवृत्ति वाले न्यूरोनल उत्तेजना द्वारा उत्पादित होता है। न्यूरोट्रांसमीटर सिनेप्स द्वारा पोस्टसिनेप्टिक कोशिका में संकेत प्रसारित करने के लिए जारी किए जाते हैं। यह भी परिकल्पना की गई है कि सिनेप्टिक थकान पोस्टसिनेप्टिक रिसेप्टर डिसेन्सिटाइजेशन या पोस्टसिनेप्टिक निष्क्रिय चालन में परिवर्तन का परिणाम हो सकती है, लेकिन हाल के साक्ष्यों ने सुझाव दिया है कि यह मुख्य रूप से एक प्रीसिनेप्टिक घटना है। पृष्ठभूमि रासायनिक सिनेप्स एक प्रीसिनेप्टिक कोशिका द्वारा संकेत संचरण की अनुमति देते हैं जो एक पोस्टसिनेप्टिक कोशिका पर रिसेप्टर्स से जुड़ने के लिए सिनेप्स में न्यूरोट्रांसमीटर जारी करता है। इन न्यूरोट्रांसमीटरों को प्रीसिनेप्टिक कोशिका में संश्लेषित किया जाता है और मुक्त होने तक पुटिकाओं में रखा जाता है। एक बार जब न्यूरोट्रांसमीटर सिनेप्टिक दरार में छोड़ दिए जाते हैं और एक संकेत रिले किया जाता है, तो फिर से लेना शुरू हो जाता है जो परिवहन प्रोटीन की प्रक्रिया है जो न्यूरोट्रांसमीटर को सिनेप्स से बाहर निकालती है और उन्हें रीसाइक्लिंग करती है ताकि एक नए संकेत को प्रचारित किया जा सके। यदि उत्तेजना पर्याप्त उच्च आवृत्ति पर और पर्याप्त शक्ति के साथ हो रही है, तो न्यूरोट्रांसमीटर उन्हें पुनः ग्रहण करने की तुलना में तेज दर से जारी किए जाएंगे जो अंततः उन्हें तब तक समाप्त कर देंगे जब तक कि आसानी से मुक्त करने योग्य पुटिकाएं नहीं हैं और एक संकेत अब संचारित नहीं किया जा सकता है। कार्यात्मक महत्व यह पहले दिखाया गया है कि क्रिया क्षमता की बार-बार छोटी ट्रेनें कई तंत्रिका नेटवर्क, विशेष रूप से कौडल पोंटाइन रेटिकुलर न्यूक्लियस (पीएनसी) के न्यूरॉन्स में सिनैप्टिक प्रतिक्रिया आयामों के घातीय क्षय का कारण बनती हैं। हाल के शोध ने सुझाव दिया है कि बहुत अधिक आवृत्ति पर एकल या युग्मित नाड़ी उत्तेजना के विपरीत केवल बार-बार फटने वाली उत्तेजना के परिणामस्वरूप एस. एफ. हो सकता है। महाधमनी बैरोसेप्टर न्यूरॉन्स जैसी कुछ कोशिकाओं के विनाशकारी प्रभाव हो सकते हैं, जिसमें महाधमनी रक्तचाप को नियंत्रित करने में असमर्थता शामिल है यदि सिनेप्टिक थकान की शुरुआत उन्हें प्रभावित करती है। इन न्यूरॉन्स में मेटाबोट्रोपिक ग्लूटामेट ऑटोरिसेप्टर सक्रियण कैल्शियम के प्रवाह को रोककर, सिनैप्टिक वेसिकल एक्सोसाइटोसिस को कम करके और सिनैप्टिक वेसिकल रिकवरी और एंडोसाइटोसिस को नियंत्रित करने वाले तंत्र को संशोधित करके सिनैप्टिक संचरण को रोक सकता है। ये ग्लूटामेट ऑटोरिसेप्टर हानिकारक शारीरिक परिणामों को रोकने के लिए सिनैप्टिक थकान को रोकने में सक्षम हैं जो महाधमनी में निष्क्रिय रक्तचाप विनियमन के परिणामस्वरूप हो सकते हैं (सच नहीं) सिनैप्टिक रिकवरी जब सिनैप्टिक पुटिकाएं सिनैप्स में न्यूरोट्रांसमीटर छोड़ती हैं जो एक संकेत पारित करने के लिए पोस्ट-सिनैप्टिक झिल्ली प्रोटीन के साथ जुड़ती हैं, तो न्यूरोट्रांसमीटर री-अपटेक प्रीसिनेप्टिक कोशिका में न्यूरोट्रांसमीटर को रीसायकल करने के लिए होता है ताकि फिर से जारी किया जा सके। न्यूरोट्रांसमीटर पुटिकाओं को एंडोसाइटोसिस की प्रक्रिया के माध्यम से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। क्योंकि प्रत्येक प्रीसिनेप्टिक कोशिका अन्य न्यूरॉन्स के साथ हजारों कनेक्शन तक जोड़ सकती है, सिनेप्टिक थकान और इसकी पुनर्प्राप्ति अन्य न्यूरोनल सर्किट के साथ बातचीत का कारण बन सकती है और न्यूरॉन्स की अन्य प्रक्रियाओं के साथ कैनेटीक्स को प्रभावित कर सकती है। यह महत्वपूर्ण है कि न्यूरोट्रांसमीटर का पुनर्चक्रण एक प्रभावी और कुशल दर पर हो ताकि सिनेप्टिक थकान को संकेत संचरण को नकारात्मक रूप से प्रभावित करने से रोका जा सके। न्यूरॉन्स के बीच शारीरिक संकेतों को पारित करने की निरंतर क्षमता के लिए एक आसानी से जारी करने योग्य पुटिका पूल को बनाए रखना महत्वपूर्ण है। न्यूरोट्रांसमीटर को सिनेप्टिक दरार में छोड़ने और फिर पुनः उपयोग के लिए प्रीसिनेप्टिक कोशिका में पुनर्नवीनीकरण करने में लगने वाले समय को वर्तमान में अच्छी तरह से समझा नहीं गया है। इस प्रक्रिया को समझने का प्रयास करने के लिए वर्तमान में दो मॉडल प्रस्तावित हैं। एक मॉडल भविष्यवाणी करता है कि एक बार जब इसकी सभी सामग्री खाली हो जाती है तो पुटिका प्रीसिनेप्टिक सेलुलर झिल्ली के साथ पूर्ण संलयन से गुजरती है। इसके बाद इसे अन्य स्थलों से पुटिका झिल्ली को पुनः प्राप्त करना चाहिए जिसमें दसियों सेकंड तक का समय लग सकता है। दूसरा मॉडल यह मानते हुए इस घटना को समझाने की कोशिश करता है कि पुटिकाएं मुक्त होने के तुरंत बाद न्यूरोट्रांसमीटर का पुनर्चक्रण करना शुरू कर देती हैं, जिसमें एंडोसाइटोसिस को पूरा करने में एक सेकंड से भी कम समय लगता है। एक अध्ययन ने पूर्ण एंडोसाइटोसिस के अलग-अलग समय को 5.5-38.9 सेकंड से दिखाया। इसने यह भी संकेत दिया कि ये समय दीर्घकालिक या पुरानी गतिविधि से पूरी तरह से स्वतंत्र थे। प्रभावित कोशिकाएं सिनेप्टिक थकान कई अलग-अलग प्रकार के न्यूरॉन्स के कई सिनेप्स को प्रभावित कर सकती है। सिनैप्टिक थकान के अस्तित्व और टिप्पणियों को सार्वभौमिक रूप से स्वीकार किया जाता है, हालांकि घटना में अंतर्निहित सटीक तंत्र पूरी तरह से समझ में नहीं आते हैं। यह आम तौर पर परिपक्व कोशिकाओं में उत्तेजनाओं की उच्च आवृत्तियों (> 1 हर्ट्ज) पर देखा जाता है। एक विशिष्ट उदाहरण यह है कि एप्लायसिया का गिल निकासी प्रतिवर्त होमोसिनेप्टिक अवसाद के कारण होता है। हालांकि होमोसिनेप्टिक और हेटेरोसिनेप्टिक अवसाद दीर्घकालिक अवसाद और/या क्षमता का कारण बन सकता है, यह विशेष मामला एक अल्पकालिक उदाहरण है कि कैसे होमोसिनेप्टिक अवसाद सिनेप्टिक थकान का कारण बनता है। वयस्क चूहों में हिप्पोकैम्पस के डेन्टेट गायरस में छिद्रक पथ-दानेदार कोशिकाओं (पीपी-जीसी) को कम आवृत्तियों (0.05-0.2 हर्ट्ज) पर थकान का अनुभव करते हुए दिखाया गया है। विकासशील चूहे पीपी-जीसी में, दो प्रकार की सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी को सिनैप्टिक थकान का कारण दिखाया गया था। प्रीसिनेप्टिक पुटिका रिलीज का एक कम आवृत्ति प्रतिवर्ती अवसाद और एएमपीए मौन के कारण गैर-प्रतिवर्ती अवसाद का एक रूप। प्लास्टिसिटी का दूसरा रूप पी. पी.-जी. सी. की परिपक्वता के साथ गायब हो जाता है, हालांकि प्रतिवर्ती कम आवृत्ति अवसाद अपरिवर्तित रहता है। तंत्रिका प्लास्टिसिटी में भूमिका सिनेप्टिक पुटिकाओं को तीन अलग-अलग पूल का हिस्सा माना जाता हैः आसानी से मुक्त करने योग्य पूल (कुल पुटिकाओं का लगभग 5 प्रतिशत), पुनर्चक्रण पूल (लगभग 15 प्रतिशत), और आरक्षित पूल (शेष 80 प्रतिशत)। ऐसा लगता है कि आरक्षित पूल केवल तीव्र उत्तेजना के जवाब में पुटिकाओं को छोड़ना शुरू कर देता है। ऐसे कई अध्ययन हुए हैं जो सुझाव देते हैं कि आरक्षित पुटिकाएं शायद ही कभी शारीरिक उत्तेजनाओं के जवाब में जारी की जाती हैं जो उनके महत्व के बारे में सवाल उठाती हैं। पुटिकाओं में यह रिलीज, चाहे वे किसी भी पूल से छोड़े गए हों, को अल्पकालिक सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी का एक रूप माना जाता है क्योंकि यह प्रीसिनेप्टिक कोशिका की कार्यात्मक विशेषताओं को बदल रहा है जो अंततः अस्थायी रूप से इसके दहन गुणों को बदल रहा है। इस और दीर्घकालिक क्षमता के बीच का अंतर यह तथ्य है कि यह घटना केवल उस अवधि के लिए होती है जब न्यूरोट्रांसमीटरों का पुनर्चक्रण और पुनः उपयोग करने में समय लगता है, जबकि यह दीर्घकालिक क्षमता में अंतर्निहित विशेषताओं के विपरीत होती है। प्रीसिनेप्टिक कोशिकाओं में आरक्षित पूल पुटिकाओं के महत्व की पहचान करने के लिए आगे का शोध किया जाना चाहिए। सी. एन. एस. विकृति में भूमिका सिनेप्टिक थकान को केंद्रीय तंत्रिका तंत्र विकृति में सीधे कारण या परिणाम के रूप में नहीं दिखाया गया है, हालांकि कोशिकाओं में जिस डिग्री पर यह सक्रिय होता है, उसका अध्ययन विशेष विकृति और बीमारियों के परिणामस्वरूप किया गया है। न्यूरॉन या सिनेप्स में दीर्घकालिक परिवर्तन, जिसके परिणामस्वरूप न्यूरॉन के उत्तेजक गुणों में स्थायी परिवर्तन होता है, बहुत अधिक या कम सक्रियण से सिनेप्टिक थकान का कारण बन सकता है जो संभावित रूप से किसी प्रकार की शारीरिक असामान्यता का कारण बन सकता है। अल्जाइमर रोग (ए. डी.) की विशेषताओं में संज्ञान की हानि, बीटा-एमिलॉइड पेप्टाइड (ए. बी. ए.) का एकत्रीकरण, न्यूरोफिब्रिलरी अपघटन, मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों के त्वरित शोष के साथ न्यूरॉन्स का नुकसान और जीवित न्यूरॉन्स में सिनेप्स संख्या में कमी शामिल हैं। शोध एडी के परिणामस्वरूप पूर्व और पोस्टसिनेप्टिक तंत्र दोनों को इंगित करता है। एक विशिष्ट असामान्यता में प्रीसिनेप्टिक प्रोटीन एपीपी की बढ़ी हुई मात्रा शामिल है। एक अध्ययन आयोजित किया गया था जहां ट्रांसजेनिक चूहों के बीच सिनेप्टिक थकान की तुलना उनके लीटरमेट्स के साथ एपीपी/पीएस1 को अधिक व्यक्त करने वाले ट्रांसजेनिक चूहों के बीच की गई थी जो प्रोटीन को अधिक व्यक्त नहीं करते थे। परिणामों से पता चला कि ए. पी. पी./पी. एस. 1 चूहों में थकान अधिक स्पष्ट थी, जो प्रीसिनेप्टिक न्यूरॉन में पुटिकाओं के आसानी से मुक्त करने योग्य पूल की मात्रा में कमी का संकेत देती है। इस अध्ययन के निष्कर्षों में सिनैप्टिक थकान मुख्य रूप से एक प्रीसिनेप्टिक घटना है और पोस्टसिनेप्टिक रिसेप्टर डिसेन्सिटाइजेशन से प्रभावित नहीं होती है, सिनैप्टिक थकान टर्मिनल में बनने वाले Ca2 + आयनों का परिणाम नहीं है, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि सिनैप्टिक थकान एक महत्वपूर्ण खिलाड़ी है और कुछ न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के कारणों और प्रभावों पर शोध करते समय इसका अध्ययन किया जा सकता है। अवसादरोधी दवाओं का अवसादग्रस्त रोगियों में अल्पकालिक और दीर्घकालिक प्रभाव पड़ता है। अल्पकालिक प्रभावों को एक परिकल्पना द्वारा समझाया गया है जिसमें कहा गया है कि अवसाद मस्तिष्क में कैटेकोलामाइन में तत्काल कमी के कारण होता है। अवसादरोधी इस कमी को रोकने और मस्तिष्क में इन न्यूरोट्रांसमीटरों के सामान्य स्तर को बहाल करने के लिए तुरंत कार्य करते हैं। तनावग्रस्त स्थितियों में, पुटिका एक्सोसाइटोसिस प्रबलित होता है और कैटेकोलामाइन की रिहाई कम न्यूरोट्रांसमीटर के कारण प्रीसिनेप्टिक कोशिकाओं के अवसाद का कारण बनती है। फ्लुओक्सेटिन की चिकित्सीय खुराक को पुटिका रिलीज को रोककर और इस तरह हिप्पोकैम्पल न्यूरॉन्स में सिनैप्टिक थकान को रोककर इन न्यूरोनल थकान स्थितियों को कम करने के लिए दिखाया गया है। इन निष्कर्षों से पता चलता है कि फ्लूक्सेटिन के साथ-साथ अन्य अवसादरोधी जो फ्लूक्सेटिन के समान तंत्र के माध्यम से कार्य करते हैं, अवसाद के जोखिम को कम करने के लिए न्यूरो रिकवरी और न्यूरोट्रांसमिशन को बढ़ाते हैं। अनुत्तरित प्रश्न हालाँकि अब सिनैप्टिक थकान को मुख्य रूप से एक प्रीसिनेप्टिक घटना माना जाता है, क्या पोस्टसिनेप्टिक प्रक्रियाएँ उन कारणों के एक बड़े हिस्से के लिए जिम्मेदार हो सकती हैं जिन्हें वर्तमान में सिनैप्टिक थकान के लिए समझा जाता है? सिनेप्टिक-वेसिकिल झिल्ली प्रोटीन का पुनर्चक्रण तेजी से होता है, जैसा कि कई न्यूरॉन्स की सेकंड में पचास बार फायर करने की क्षमता से संकेत मिलता है, और काफी विशिष्ट है, जिसमें सिनेप्टिक वेसिकल्स के लिए अद्वितीय कई झिल्ली प्रोटीन विशेष रूप से एंडोसाइटोसिस द्वारा आंतरिक होते हैं। एंडोसाइटोसिस में आमतौर पर क्लैथ्रिन-लेपित पुटिकाएं शामिल होती हैं, हालांकि गैर-क्लैथ्रिन-लेपित पुटिकाओं का भी उपयोग किया जा सकता है। एंडोसाइटिक पुटिकाओं के अपने क्लैथ्रिन कोट को खोने के बाद, हालांकि, वे आमतौर पर बड़े, कम पीएच एंडोसोम के साथ फ्यूज नहीं करते हैं, जैसा कि वे अन्य कोशिकाओं में प्लाज्मा-झिल्ली प्रोटीन के एंडोसाइटोसिस के दौरान करते हैं (चित्र 17-46 देखें)। बल्कि, पुनर्नवीनीकरण पुटिकाओं को तुरंत न्यूरोट्रांसमीटर से भर दिया जाता है। https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21521 संदर्भ न्यूरल सिनेप्स न्यूरोफिजियोलॉजी न्यूरोप्लास्टिसिटी