MaltSci 麦伴科研

Appearance

热门主题报告 / 神经科学

本报告由 MaltSci•麦伴科研 基于最新文献和研究成果撰写

突触可塑性的机制是什么？ ​

摘要 ​

突触可塑性是神经系统的一种基本特性，指突触强度或效能随经验和活动而改变的能力，是学习和记忆的生物学基础。本文综述了突触可塑性的主要机制，包括长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD），并探讨了其在学习、记忆及神经精神疾病中的作用。研究表明，LTP通常通过高频刺激引发，依赖于NMDA受体的钙离子内流，并涉及多条信号通路的激活，从而增强突触传递的效能。相对而言，LTD则通过低频刺激诱导，导致突触强度的持久性降低，通常与突触后AMPA受体的内吞和去敏感化相关。突触重塑也是突触可塑性的重要表现，涉及突触结构和功能的变化，受到多种细胞内外因素的调节。突触可塑性的异常与阿尔茨海默病、抑郁症等神经精神疾病的发生发展密切相关，揭示了其在病理过程中的重要性。本文最后总结了突触可塑性的研究现状，并展望了未来的研究方向，以期为理解学习、记忆及相关疾病提供新的视角。

大纲 ​

本报告将涉及如下问题的讨论。

  • 1 引言
  • 2 突触可塑性的基本概念
    • 2.1 突触可塑性的定义
    • 2.2 突触可塑性的分类
  • 3 长时程增强（LTP）
    • 3.1 LTP的机制
    • 3.2 LTP在学习与记忆中的作用
  • 4 长时程抑制（LTD）
    • 4.1 LTD的机制
    • 4.2 LTD与神经疾病的关系
  • 5 突触重塑与其他机制
    • 5.1 突触重塑的过程
    • 5.2 其他影响突触可塑性的因素
  • 6 突触可塑性与神经精神疾病
    • 6.1 突触可塑性在阿尔茨海默病中的作用
    • 6.2 突触可塑性与抑郁症的关系
  • 7 总结

1 引言 ​

突触可塑性是神经系统的一种基本特性，指的是突触强度或效能随经验和活动而改变的能力。这一特性被广泛认为是学习和记忆的生物学基础，涉及复杂的分子和细胞机制。突触可塑性不仅在正常生理过程中发挥着重要作用，还与多种神经精神疾病的发生发展密切相关[1][2]。近年来，随着神经科学研究的不断深入，科学家们逐渐揭示了突触可塑性的多种机制，包括长时程增强（LTP）、长时程抑制（LTD）、突触重塑及其背后的分子信号通路[3][4]。这些研究为我们理解学习和记忆的神经基础提供了新的视角，同时也为治疗相关疾病提供了潜在的策略。

突触可塑性的研究具有重要的科学意义。首先，它为我们理解神经系统的功能提供了基础。通过研究突触的可塑性，我们可以揭示神经元如何通过改变其连接性来适应环境变化，从而实现学习和记忆[5]。其次，突触可塑性的异常与多种神经精神疾病（如阿尔茨海默病、抑郁症和精神分裂症）密切相关[4]。了解这些机制不仅有助于我们深入认识这些疾病的病理过程，还可能为开发新的治疗方法提供线索。

目前，突触可塑性的研究已经取得了一些进展。科学家们通过电生理学、分子生物学和成像技术等手段，深入探讨了突触可塑性的机制和影响因素[6][7]。例如，研究表明，长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）是突触可塑性的两种主要形式，分别对应于突触强度的增强和减弱。这些机制涉及多种分子信号通路的调控，例如钙离子信号、蛋白质合成和降解等[3][8]。此外，突触的结构变化（如树突棘的形成与消失）也被认为是突触可塑性的重要表现[9]。

本文将围绕突触可塑性的主要机制展开讨论，具体内容包括：突触可塑性的基本概念及其分类（第二部分），长时程增强（LTP）的机制及其在学习与记忆中的作用（第三部分），长时程抑制（LTD）的机制及其与神经疾病的关系（第四部分），突触重塑及其他影响突触可塑性的因素（第五部分），以及突触可塑性在神经精神疾病中的作用（第六部分）。最后，本文将总结突触可塑性的研究现状及其未来的研究方向，以期为相关领域的研究提供参考。通过对现有文献的综合分析，我们希望为理解突触可塑性及其在学习、记忆和疾病中的作用提供更深入的视角。

2 突触可塑性的基本概念 ​

2.1 突触可塑性的定义 ​

突触可塑性是指突触之间的连接强度能够根据神经元的活动经历而发生变化的能力，这一过程被广泛认为是学习和记忆的生物学基础。突触可塑性包括两种主要形式：长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD），它们分别代表突触强度的增强和减弱。这种可塑性是神经系统在经历外部刺激或内部活动后，能够重新组织自身连接的关键机制。

突触可塑性的基本机制涉及多种细胞和分子过程。例如，突触可塑性依赖于突触前和突触后神经元的活动，这种活动会导致钙离子（Ca²⁺）的瞬时增加，从而触发一系列信号转导途径。这些信号转导途径最终导致突触蛋白的合成和降解，改变突触的结构和功能，进而影响突触的传递效率[6]。

在具体机制上，突触可塑性可以通过以下几个方面进行理解：

  1. 蛋白质合成与降解：突触可塑性不仅涉及突触前释放神经递质的机制，还包括突触后接受信号的能力。研究表明，调控突触蛋白的合成和降解是调节突触强度的关键因素。特别是，泛素-蛋白酶体系统在突触蛋白的降解中发挥重要作用，这种降解过程对突触可塑性至关重要[6]。

  2. S-棕榈酰化：S-棕榈酰化是一种可逆的后转录修饰，它通过影响蛋白质的构象、定位和分子相互作用来调节突触蛋白的功能。研究发现，在长时程增强的过程中，特定蛋白质的棕榈酰化变化是关键的调控机制[10]。

  3. 神经递质受体的调节：突触可塑性还涉及对神经递质受体的动态调节。例如，NMDA受体的激活与D-丝氨酸的依赖性有关，这在突触可塑性中起到关键作用[11]。突触强度的变化与受体的数量和类型密切相关，突触后膜上受体的聚集和分布也会影响突触的传递效率[12]。

  4. 电生理特性：突触可塑性还与神经元的电生理特性密切相关，突触活动会导致膜电位的变化，进而影响突触的可塑性。这些电生理变化可能会通过反馈机制进一步影响突触的结构和功能[3]。

  5. 代谢与能量供应：突触可塑性需要大量的能量支持，线粒体在突触功能的维持中起着重要作用。突触的形成、维持和功能调节都与线粒体的能量代谢密切相关，这影响了突触的塑性变化[7]。

综上所述，突触可塑性是一个复杂的生物学过程，涉及多种细胞内外的信号转导途径、蛋白质的合成与降解、受体的调节以及代谢活动的变化。这些机制共同作用，使得神经系统能够适应环境变化，实现学习和记忆等高级认知功能。

2.2 突触可塑性的分类 ​

突触可塑性是指突触连接在神经活动影响下发生的强度和功能的变化，是学习和记忆的生物基础。其机制主要涉及多个细胞和分子层面的变化，这些变化使得突触能够根据过去的经验进行重塑。突触可塑性可以大致分为两类：短期可塑性和长期可塑性。

短期可塑性通常指的是突触在短时间内的瞬时变化，主要由突触前神经元释放神经递质的频率和数量变化引起。这种可塑性通常持续几毫秒到几分钟。例如，突触前的神经递质释放可以通过改变小泡的回收和再利用速率来调节，从而影响突触传递的强度[6]。

长期可塑性（LTP和LTD）则涉及突触强度的持久性变化，通常持续数小时、数天甚至更长时间。长期增强（LTP）和长期抑制（LTD）是长期可塑性的两种主要形式。LTP通常是通过突触后神经元的NMDA受体介导的钙离子流入引发的，随后激活一系列信号转导通路，导致突触后结构和功能的增强。例如，LTP的诱导常常伴随突触后膜上AMPA受体的增加，增强了突触的传递效率[5]。

在分子机制方面，突触可塑性还涉及蛋白质合成和降解的调控。研究表明，突触蛋白的合成和降解通过泛素-蛋白酶体系统在突触可塑性中起着重要作用，调节突触强度的变化[6]。此外，S-棕榈酰化等后转录修饰也在突触可塑性中扮演着重要角色，通过影响突触蛋白的功能和定位来调节突触的活动[10]。

突触可塑性也受到神经元的活动模式影响，活动依赖性突触可塑性是神经系统的一种普遍特性，允许神经元根据过去的经验改变连接方式[2]。例如，长时程增强的诱导通常需要突触前和突触后神经元的同步活动，这种现象被称为Hebbian学习规则[9]。

在突触可塑性的分类上，可以将其分为以下几类：

  1. 短期可塑性：如高频刺激引起的瞬时增强或抑制。
  2. 长期可塑性：包括长期增强（LTP）和长期抑制（LTD），分别对应突触传递的增强和减弱。
  3. 经验依赖性可塑性：基于个体经历的突触强度变化。
  4. 突触特异性可塑性：即特定突触的变化与其他突触无关，反映了神经网络的高度可调性[1]。

综上所述，突触可塑性是一个复杂的过程，涉及多个层面的调控机制和分类方式，其研究为理解学习和记忆提供了重要的生物学基础。

3 长时程增强（LTP） ​

3.1 LTP的机制 ​

长时程增强（LTP）是一种长期的、依赖于活动的突触传递强度的增强，广泛认为是学习和记忆的细胞机制之一。LTP的机制复杂，涉及多个阶段和分子事件。

LTP的诱导通常需要高频刺激（HFS），这种刺激导致突触后细胞内钙离子（Ca²+）浓度的显著增加。具体而言，在海马CA1区域，LTP的诱导依赖于NMDA受体的钙离子通道，此外，电压依赖性钙通道和细胞内钙储存的释放也可能是潜在的钙源[13]。钙离子的增加是触发后续生化反应的关键，控制着突触增强的持续时间[13]。

LTP的进程可分为三个阶段：初始阶段、早期阶段和晚期阶段。每个阶段都伴随着特定的分子事件，这些事件共同促进记忆的巩固。脑源性神经营养因子（BDNF）在这一过程中起着重要作用，尤其是在早期到晚期记忆过程中，BDNF的释放与谷氨酸的释放相互作用，激活多条信号通路，如MAPK/ERK、PI3K/Akt和PLCγ/IP3通路，这些通路有助于增强突触强度[14]。

此外，LTP的表达不仅涉及突触后机制，还可能涉及突触前机制。例如，在某些类型的突触中，LTP的表现主要是通过突触前神经递质释放概率的增加来实现的[15]。这种突触前变化可能与快速的高亲和力卡因酸受体的下调有关，这些受体在正常情况下会抑制神经递质的释放[16]。

研究还表明，突触特异性塑性过程的维持与蛋白质的S-棕榈酰化状态密切相关。这种可逆的后转录修饰影响突触蛋白的功能和定位，进而影响突触的动态变化和可塑性[10]。在LTP诱导过程中，特定蛋白质的棕榈酰化变化被观察到，这一过程在突触活性中起着重要作用[10]。

综上所述，LTP的机制是多层次的，涉及突触前和突触后多种细胞信号通路的复杂相互作用。这些机制共同作用，使得LTP成为神经可塑性和记忆形成的基础。

3.2 LTP在学习与记忆中的作用 ​

长时程增强（LTP）是一种重要的突触可塑性形式，广泛认为是学习和记忆的生物学基础。LTP通过增强突触传递的效能，反映了神经元之间的信号传递的持久性变化。这一过程通常是通过特定模式的高频刺激引发的，这种刺激可以在短时间内显著提高突触的有效性，从而为记忆的形成提供神经基础。

在分子层面，LTP的机制涉及多个复杂的信号转导途径。研究表明，LTP的形成需要新的蛋白质合成，这与学习经历所激活的信号转导级联反应密切相关[17]。例如，突触传递的增强可能涉及到突触相关蛋白、信号转导机制以及生长因子的表达变化[17]。具体而言，LTP的诱导与突触前和突触后事件的精确时序密切相关，这种时序依赖性使得LTP能够通过调节钙离子（Ca²⁺）的引入和突触后膜的电位变化来调节突触强度[18]。

此外，LTP在海马体的研究中显示出其与空间记忆的密切关系。海马体的LTP被认为是学习和记忆形成的关键机制，其研究为理解记忆的生物学基础提供了重要的视角[19]。尽管LTP在突触可塑性中的作用得到了广泛认可，但其与记忆之间的直接关联仍存在争议。一些研究指出，LTP的机制可能在不同的脑区存在显著差异，这可能影响其在记忆形成中的作用[20]。

综上所述，LTP作为突触可塑性的主要形式，展示了学习与记忆过程中的复杂生物学机制。通过对LTP的深入研究，科学家们能够更好地理解学习和记忆的分子基础，从而为神经科学的进一步探索提供了新的方向。

4 长时程抑制（LTD） ​

4.1 LTD的机制 ​

长时程抑制（LTD）是突触可塑性的一种重要形式，涉及神经元间信号传递的强度降低。LTD的机制在不同的脑区和不同的突触类型中可能有所不同，但通常涉及以下几个关键因素和过程。

首先，LTD的诱导通常依赖于钙离子（Ca²+）的内流。在海马体CA1区的研究中，LTD可以通过低频刺激或异步配对的方式诱导，这种刺激方式能够导致突触后神经元的动作电位与兴奋性突触后电位（EPSP）之间产生时间延迟的配对，从而引发LTD。具体而言，LTD的诱导与突触后钙通道的激活密切相关，尤其是N型钙通道和L型钙通道的作用[21]。

其次，LTD的表达机制涉及到突触后AMPA受体的内吞和去敏感化。在小脑皮层中，LTD被认为是通过激活代谢型谷氨酸受体（mGluRs）以及L型钙通道的共同作用来实现的。这些受体的激活会导致钙的内流，进而激活蛋白激酶C（PKC）等信号转导途径，最终导致AMPA受体的去敏感化或内吞，从而降低突触的兴奋性[22]。

此外，LTD的调节还可能涉及内源性大麻素（endocannabinoids, eCBs）。在某些突触中，eCBs能够通过激活突触前CB1受体，抑制神经递质的释放，从而实现LTD的表达。这种机制在视觉皮层和海马体的研究中得到了证实，表明eCBs在调节突触可塑性中发挥了重要作用[23]。

在海马体的研究中，mGluRs的激活也被发现与LTD的诱导密切相关。例如，使用选择性激动剂DHPG可以诱导LTD，而不同浓度的DHPG会导致不同形式的LTD表现，表明LTD的表达可以是突触前或突触后的机制，具体取决于受体的激活状态[24]。

综上所述，LTD的机制是一个复杂的过程，涉及钙通道的激活、受体的去敏感化及内源性大麻素的参与等多种因素。通过对这些机制的深入理解，可以更好地揭示突触可塑性在学习和记忆中的作用，并为相关神经疾病的治疗提供新的思路。

4.2 LTD与神经疾病的关系 ​

长时程抑制（LTD）是神经元中一种重要的突触可塑性形式，其机制涉及多个细胞内和细胞外信号通路。LTD通常通过低频刺激引发，导致突触强度的持久性降低，这与学习和记忆的过程密切相关。LTD的诱导需要N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）和代谢型谷氨酸受体（mGluR）的共同激活，这一过程在海马体的CA1区域尤为显著[25]。

在神经疾病的背景下，LTD的功能和机制常常受到影响。例如，阿尔茨海默病（AD）患者的突触环境显著改变，表现为β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集和神经元损失等病理特征，这些变化会导致LTD和长时程增强（LTP）等突触可塑性过程的异常[26]。在AD动物模型中，循环肽的浓度变化影响突触功能，尤其是突触可塑性，进一步加剧了神经退行性病变的进程[26]。

此外，抑郁症等精神疾病也与LTD的异常调节相关。研究显示，在慢性轻度应激模型中，LTD的增强与突触传递的功能障碍相关，而长时程增强（LTP）未受到影响。这表明，抑郁症患者可能存在突触可塑性调节的失衡，导致神经网络功能的下降[27]。因此，LTD的调节不仅是学习和记忆的基础，也与多种神经精神疾病的病理机制密切相关。

心血管疾病也被发现与认知障碍和突触功能障碍相关，这种现象被称为心源性痴呆。在心脏病患者中，LTD的诱导和维持可能受到影响，从而导致海马CA1区域的突触可塑性受损[28]。这一机制可能与内皮功能障碍有关，后者直接影响了内皮一氧化氮合酶的激活，进而干扰LTP的正常过程。

综上所述，LTD的机制复杂多样，涉及多种受体和信号通路的相互作用。其在神经疾病中的调节异常，可能导致突触可塑性失衡，从而影响认知功能和情绪状态。这些发现为理解神经疾病的发病机制提供了新的视角，也为开发针对性的治疗策略奠定了基础。

5 突触重塑与其他机制 ​

5.1 突触重塑的过程 ​

突触重塑是指突触连接的强度和结构发生变化的过程，这一机制在学习和记忆中扮演着至关重要的角色。突触重塑的机制可以分为多个层面，涉及从分子到细胞的不同过程。

首先，突触可塑性是指突触之间的连接强度能够根据神经元的活动而增强或减弱。这种可塑性是神经系统适应性的重要特征，允许神经元根据过去的经验进行自我重塑[2]。在健康个体中，突触可塑性经历特定的发展和衰老轨迹，而功能失调的可塑性则与多种神经精神疾病（如抑郁症、精神分裂症和创伤后应激障碍）相关[2]。

在突触重塑的分子机制中，突触蛋白的合成和降解起着关键作用。突触可塑性依赖于活跃的突触蛋白的调节，这些蛋白通过蛋白质合成和降解过程来影响突触强度[6]。研究表明，泛素-蛋白酶体系统在突触蛋白的降解中发挥着重要作用，这一过程对于突触可塑性的调节至关重要[6]。

其次，突触的空间和时间组织也对突触可塑性有重要影响。最近的研究发现，突触内蛋白的纳米级组织会影响突触的功能，活跃区支架蛋白的聚集形成纳米簇，这些纳米结构特征为突触可塑性提供了多种表达方式[12]。此外，突触的长时间增强（LTP）和长时间抑制（LTD）是突触可塑性的两个主要形式，分别对应于突触强度的增强和减弱，这些过程在海马体内的兴奋性突触中得到了广泛的研究[29]。

突触重塑的另一重要机制是代谢过程的影响。突触活动需要大量的能量，突触可塑性在很大程度上依赖于线粒体的能量代谢。突触的形成、神经元分化和神经递质的释放等基本过程都受到线粒体功能的调节[7]。因此，线粒体的数量、分布和功能在维持突触可塑性方面具有重要意义。

总之，突触重塑的机制是一个复杂的网络，涉及多种分子和细胞过程的相互作用。这些机制不仅为突触可塑性提供了基础，也为理解学习和记忆的神经生物学提供了重要的视角。随着对这些机制的深入研究，未来有望开发出针对神经精神疾病的新型治疗策略。

5.2 其他影响突触可塑性的因素 ​

突触可塑性是神经系统中一种关键的生物学现象，涉及突触连接强度的变化，这一过程在学习和记忆中起着重要作用。突触可塑性的机制包括多种生物化学和电生理过程，这些过程相互作用以调节突触的功能和结构。以下是一些影响突触可塑性的主要机制和因素。

首先，突触可塑性可以分为两大类：同突触可塑性（homosynaptic plasticity）和异突触可塑性（heterosynaptic plasticity）。同突触可塑性通常是指在同一突触前后神经元之间的连接强度变化，而异突触可塑性则涉及不同突触之间的相互作用。研究表明，同突触可塑性可以通过海贝尔型机制（Hebbian mechanism）实现，即“同时激活的神经元会增强其连接”，而异突触可塑性则涉及到更复杂的调节机制，这些机制能够在神经网络中实现更广泛的信号传递和信息处理[30]。

其次，突触可塑性受到多种内源性和外源性信号的调节。内源性信号如神经递质的释放、细胞内钙离子浓度的变化以及各种信号转导途径的激活都对突触可塑性起到关键作用。例如，谷氨酸受体的激活会导致钙离子流入细胞，从而激活下游信号通路，促进长时程增强（LTP）或长时程抑制（LTD）的发生[5]。此外，神经生长因子和其他神经营养因子的存在也是维持和促进突触可塑性的必要条件[7]。

另外，突触可塑性还受到能量代谢的影响。突触活动需要大量的能量，主要由线粒体提供。线粒体的数量、分布和功能直接影响突触的稳定性和可塑性，进而影响神经元的分化、突起生长、突触形成和神经递质的释放[31]。在神经系统中，线粒体运输蛋白的作用对于突触可塑性具有重要意义，因为它们调节线粒体在突触附近的定位和运动，以维持正常的能量代谢[32]。

此外，胶质细胞在突触可塑性中也扮演着重要角色。近年来的研究表明，星形胶质细胞和小胶质细胞能够通过释放神经活性物质和调节突触覆盖来影响突触的可塑性。这些胶质细胞的功能不仅支持神经元的生存和发育，还通过调节突触的强度和动态性来影响突触可塑性[33]。

综上所述，突触可塑性是一个复杂的生物学过程，涉及多种内外源性因素的交互作用，包括同突触和异突触机制、神经递质的信号传递、能量代谢的调节以及胶质细胞的参与。这些机制的综合作用使得神经系统能够在经历学习和记忆的过程中不断适应和重塑其连接。

6 突触可塑性与神经精神疾病 ​

6.1 突触可塑性在阿尔茨海默病中的作用 ​

突触可塑性是神经系统中突触连接的强度和效率随活动而变化的能力，这一过程对于学习、记忆及神经网络的信息处理至关重要。突触可塑性主要包括长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD），它们分别代表突触连接的增强和减弱。这些机制在阿尔茨海默病（AD）等神经精神疾病中扮演着重要角色。

在阿尔茨海默病中，突触可塑性的损伤被认为是导致认知障碍的核心机制之一。AD患者大脑中存在β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块和神经纤维缠结，这些病理变化影响突触功能，导致神经元之间的通信受损[26]。具体而言，突触可塑性的缺陷可能与突触中谷氨酸受体的去局部化有关，这种去局部化在阿尔茨海默病早期阶段尤为明显[34]。

突触可塑性的调节涉及多种分子机制。神经递质的释放、钙离子的内流、N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体的镁离子去除、α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸（AMPA）受体的转运以及复杂的细胞内信号通路都是影响突触可塑性的关键过程[35]。此外，胶质细胞在突触可塑性中也起到重要作用，它们通过与神经元的相互作用影响突触的形成和稳定性[36]。

在神经精神疾病的背景下，突触可塑性的改变与多种精神病理状态密切相关。例如，精神分裂症和抑郁症患者的突触可塑性异常可能导致神经递质传递不当，从而加剧病症[37]。因此，理解突触可塑性在这些疾病中的作用不仅有助于揭示其病理机制，还可能为开发新的治疗策略提供重要线索。

综上所述，突触可塑性通过多种机制调节神经元之间的连接，阿尔茨海默病的病理变化显著影响这些机制，导致认知功能的下降。未来的研究应进一步探讨突触可塑性的调节机制，以便为阿尔茨海默病等神经精神疾病的治疗提供新的思路和方法。

6.2 突触可塑性与抑郁症的关系 ​

突触可塑性是神经系统中神经元之间连接强度变化的能力，这一过程在学习和记忆中起着关键作用。其机制主要包括活动依赖性突触可塑性，这意味着突触的强度和连接会根据过去的经验而变化。具体而言，突触可塑性可以通过长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）来实现，这些过程涉及多种细胞内和细胞间的信号传导机制[1][3]。

在抑郁症的背景下，突触可塑性被认为与该疾病的发生和发展密切相关。研究表明，抑郁症患者的突触可塑性往往出现功能障碍，这可能导致学习和记忆能力的下降[2]。例如，慢性应激或负面情绪经历可能会导致突触强度的降低，从而影响神经元之间的通信和信息处理能力[38]。在抑郁症的动物模型中，突触可塑性的缺陷与神经元的功能失调密切相关，这可能是导致认知缺陷的一个机制[39]。

此外，抑郁症的病理生理机制中，突触可塑性还涉及到与神经递质系统的相互作用。例如，谷氨酸能系统在突触可塑性中发挥着重要作用，抑郁症患者中常见的谷氨酸受体功能障碍可能进一步加剧突触可塑性的损害[4]。同时，最近的研究还发现，过量的视黄酸（RA）会导致海马区的突触可塑性受损，从而引发抑郁样行为[38]。

综上所述，突触可塑性与抑郁症之间的关系表明，正常的突触功能对于维持心理健康至关重要。理解突触可塑性的机制及其在抑郁症中的变化，可能为开发新的治疗策略提供新的视角和机会。

7 总结 ​

突触可塑性是神经系统适应性的重要特征，其机制复杂且多样，涉及长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）等多种形式。本文综述了突触可塑性的基本概念、机制及其在学习、记忆和神经精神疾病中的重要作用。研究发现，突触可塑性不仅依赖于突触前和突触后神经元的活动，还受到分子信号通路、代谢状态和胶质细胞的调节。未来的研究应聚焦于深入探讨突触可塑性在不同脑区的特异性机制，以及其在各种神经精神疾病中的调节异常。这将为理解疾病的病理过程和开发新的治疗策略提供重要依据。

参考文献 ​

  • [1] Pradeep J Nathan;Stuart R Cobb;Bai Lu;Edward T Bullmore;Ceri H Davies. Studying synaptic plasticity in the human brain and opportunities for drug discovery.. Current opinion in pharmacology(IF=4.2). 2011. PMID:21737346. DOI: 10.1016/j.coph.2011.06.008.
  • [2] Lawrence G Appelbaum;Mohammad Ali Shenasa;Louise Stolz;Zafiris Daskalakis. Synaptic plasticity and mental health: methods, challenges and opportunities.. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology(IF=7.1). 2023. PMID:35810199. DOI: 10.1038/s41386-022-01370-w.
  • [3] Darwin K Berg. Timing is everything, even for cholinergic control.. Neuron(IF=15.0). 2011. PMID:21745634. DOI: 10.1016/j.neuron.2011.06.029.
  • [4] Rosario Gulino. Synaptic Dysfunction and Plasticity in Amyotrophic Lateral Sclerosis.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2023. PMID:36902042. DOI: 10.3390/ijms24054613.
  • [5] Victoria M Ho;Ji-Ann Lee;Kelsey C Martin. The cell biology of synaptic plasticity.. Science (New York, N.Y.)(IF=45.8). 2011. PMID:22053042. DOI: 10.1126/science.1209236.
  • [6] Baris Bingol;Erin M Schuman. Synaptic protein degradation by the ubiquitin proteasome system.. Current opinion in neurobiology(IF=5.2). 2005. PMID:16150592. DOI: 10.1016/j.conb.2005.08.016.
  • [7] Yousong Zhu;Qinlong Hui;Zheng Zhang;Hao Fu;Yali Qin;Qiong Zhao;Qinqing Li;Junlong Zhang;Lei Guo;Wenbin He;Cheng Han. Advancements in the study of synaptic plasticity and mitochondrial autophagy relationship.. Journal of neuroscience research(IF=3.4). 2024. PMID:38400573. DOI: 10.1002/jnr.25309.
  • [8] Michael Patterson;Ryohei Yasuda. Signalling pathways underlying structural plasticity of dendritic spines.. British journal of pharmacology(IF=7.7). 2011. PMID:21410464. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2011.01328.x.
  • [9] Huibert D Mansvelder;Matthijs B Verhoog;Natalia A Goriounova. Synaptic plasticity in human cortical circuits: cellular mechanisms of learning and memory in the human brain?. Current opinion in neurobiology(IF=5.2). 2019. PMID:30017789. DOI: 10.1016/j.conb.2018.06.013.
  • [10] Agata Pytyś;Rabia Ijaz;Anna Buszka;Jacek Miłek;Izabela Figiel;Patrycja Wardaszka-Pianka;Matylda Roszkowska;Natalia Mierzwa;Adam Wojtas;Eli Kerstein;Remigiusz Serwa;Katarzyna Kalita;Rhonda Dzakpasu;Magdalena Dziembowska;Jakub Włodarczyk;Tomasz Wójtowicz. Temporal and protein-specific S-palmitoylation supports synaptic and neural network plasticity.. Cellular and molecular life sciences : CMLS(IF=6.2). 2025. PMID:41074974. DOI: 10.1007/s00018-025-05893-5.
  • [11] Coline Haxaire;Fabrice R Turpin;Brigitte Potier;Myriam Kervern;Pierre-Marie Sinet;Gérard Barbanel;Jean-Pierre Mothet;Patrick Dutar;Jean-Marie Billard. Reversal of age-related oxidative stress prevents hippocampal synaptic plasticity deficits by protecting D-serine-dependent NMDA receptor activation.. Aging cell(IF=7.1). 2012. PMID:22230264. DOI: 10.1111/j.1474-9726.2012.00792.x.
  • [12] Haiwen Chen;Ai-Hui Tang;Thomas A Blanpied. Subsynaptic spatial organization as a regulator of synaptic strength and plasticity.. Current opinion in neurobiology(IF=5.2). 2018. PMID:29902592. DOI: 10.1016/j.conb.2018.05.004.
  • [13] R C Malenka. The role of postsynaptic calcium in the induction of long-term potentiation.. Molecular neurobiology(IF=4.3). 1991. PMID:1668390. DOI: 10.1007/BF02935552.
  • [14] Krishnakumar Mohandas;Rishikesh Rishikesh;Yadukrishnan Moothedath Balan;Ayswaria Deepti;Shirin Hosseini;Martin Korte;Baby Chakrapani Pulikaparambil Sasidharan. BDNF Signaling in Glutamatergic Neurons During Long-Term Potentiation (LTP): A Spatio-Temporal Exploration of Events.. Molecular neurobiology(IF=4.3). 2025. PMID:40748428. DOI: 10.1007/s12035-025-05238-0.
  • [15] Ryosuke Enoki;Yi-Ling Hu;David Hamilton;Alan Fine. Expression of long-term plasticity at individual synapses in hippocampus is graded, bidirectional, and mainly presynaptic: optical quantal analysis.. Neuron(IF=15.0). 2009. PMID:19409269. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.02.026.
  • [16] Sari E Lauri;Mary Palmer;Mikael Segerstrale;Aino Vesikansa;Tomi Taira;Graham L Collingridge. Presynaptic mechanisms involved in the expression of STP and LTP at CA1 synapses in the hippocampus.. Neuropharmacology(IF=4.6). 2007. PMID:16919682. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2006.06.017.
  • [17] G Richter-Levin;D Yaniv. Is LTP in the hippocampus a useful model for learning-related alterations in gene expression?. Reviews in the neurosciences(IF=4.1). 2001. PMID:11560370. DOI: 10.1515/revneuro.2001.12.3.289.
  • [18] Henry D I Abarbanel;R Huerta;M I Rabinovich. Dynamical model of long-term synaptic plasticity.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(IF=9.1). 2002. PMID:12114531. DOI: 10.1073/pnas.132651299.
  • [19] Ashok Kumar. Long-Term Potentiation at CA3-CA1 Hippocampal Synapses with Special Emphasis on Aging, Disease, and Stress.. Frontiers in aging neuroscience(IF=4.5). 2011. PMID:21647396. DOI: 10.3389/fnagi.2011.00007.
  • [20] Paul F Chapman;Mark F Ramsay;Wojciech Krezel;Simon G Knevett. Synaptic plasticity in the amygdala: comparisons with hippocampus.. Annals of the New York Academy of Sciences(IF=4.8). 2003. PMID:12724153. DOI: 10.1111/j.1749-6632.2003.tb07076.x.
  • [21] C Normann;D Peckys;C H Schulze;J Walden;P Jonas;J Bischofberger. Associative long-term depression in the hippocampus is dependent on postsynaptic N-type Ca2+ channels.. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience(IF=4.0). 2000. PMID:11069935. DOI: .
  • [22] Tomoo Hirano. Long-term depression and other synaptic plasticity in the cerebellum.. Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and biological sciences(IF=4.6). 2013. PMID:23666089. DOI: 10.2183/pjab.89.183.
  • [23] Yan Huang;Hiroki Yasuda;Abdolrahman Sarihi;Tadaharu Tsumoto. Roles of endocannabinoids in heterosynaptic long-term depression of excitatory synaptic transmission in visual cortex of young mice.. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience(IF=4.0). 2008. PMID:18614676. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0899-08.2008.
  • [24] Thomas M Sanderson;Liam T Ralph;Mascia Amici;Ai Na Ng;Bong-Kiun Kaang;Min Zhuo;Sang Jeong Kim;John Georgiou;Graham L Collingridge. Selective Recruitment of Presynaptic and Postsynaptic Forms of mGluR-LTD.. Frontiers in synaptic neuroscience(IF=4.1). 2022. PMID:35615440. DOI: 10.3389/fnsyn.2022.857675.
  • [25] M Zhuo;R D Hawkins. Long-term depression: a learning-related type of synaptic plasticity in the mammalian central nervous system.. Reviews in the neurosciences(IF=4.1). 1995. PMID:8717637. DOI: 10.1515/revneuro.1995.6.3.259.
  • [26] Stéphane Peineau;Kevin Rabiant;Olivier Pierrefiche;Brigitte Potier. Synaptic plasticity modulation by circulating peptides and metaplasticity: Involvement in Alzheimer's disease.. Pharmacological research(IF=10.5). 2018. PMID:29425728. DOI: 10.1016/j.phrs.2018.01.018.
  • [27] Roman Holderbach;Kristin Clark;Jean-Luc Moreau;Josef Bischofberger;Claus Normann. Enhanced long-term synaptic depression in an animal model of depression.. Biological psychiatry(IF=9.0). 2007. PMID:17141742. DOI: 10.1016/j.biopsych.2006.07.007.
  • [28] Teresa Soda;Teresa Pasqua;Giovambattista De Sarro;Francesco Moccia. Cognitive Impairment and Synaptic Dysfunction in Cardiovascular Disorders: The New Frontiers of the Heart-Brain Axis.. Biomedicines(IF=3.9). 2024. PMID:39457698. DOI: 10.3390/biomedicines12102387.
  • [29] Emilio J Galván;Kathleen E Cosgrove;Germán Barrionuevo. Multiple forms of long-term synaptic plasticity at hippocampal mossy fiber synapses on interneurons.. Neuropharmacology(IF=4.6). 2011. PMID:21093459. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2010.11.008.
  • [30] Masoumeh Kourosh-Arami;Alireza Komaki;Masoumeh Gholami;Seyed Hossein Marashi;Sara Hejazi. Heterosynaptic plasticity-induced modulation of synapses.. The journal of physiological sciences : JPS(IF=3.2). 2023. PMID:39842958. DOI: 10.1186/s12576-023-00893-1.
  • [31] Yang Ding;Huan Yang;Jie Gao;Can Tang;Yu-Yuan Peng;Xin-Mei Ma;Sen Li;Hai-Yan Wang;Xiu-Min Lu;Yong-Tang Wang. Synaptic-mitochondrial transport: mechanisms in neural adaptation and degeneration.. Molecular and cellular biochemistry(IF=3.7). 2025. PMID:39841406. DOI: 10.1007/s11010-025-05209-y.
  • [32] Ankit Singh;Khalandar Dhalayat;Shradheya V Dhobale;Bijoyani Ghosh;Aishika Datta;Anupom Borah;Pallab Bhattacharya. Unravelling the brain resilience following stroke: From injury to rewiring of the brain through pathway activation, drug targets, and therapeutic interventions.. Ageing research reviews(IF=12.4). 2025. PMID:40409413. DOI: 10.1016/j.arr.2025.102780.
  • [33] S Ben Achour;O Pascual. Glia: the many ways to modulate synaptic plasticity.. Neurochemistry international(IF=4.0). 2010. PMID:20193723. DOI: 10.1016/j.neuint.2010.02.013.
  • [34] Ning Li;Yang Li;Li-Juan Li;Ke Zhu;Yan Zheng;Xiao-Min Wang. Glutamate receptor delocalization in postsynaptic membrane and reduced hippocampal synaptic plasticity in the early stage of Alzheimer's disease.. Neural regeneration research(IF=6.7). 2019. PMID:30762016. DOI: 10.4103/1673-5374.250625.
  • [35] Basavaraju K C;Poornima Priyadarshini. From synaptic dynamics to cognitive decline: Molecular insights into neuroplasticity.. Life sciences(IF=5.1). 2025. PMID:40876737. DOI: 10.1016/j.lfs.2025.123937.
  • [36] Jing Wang;Michael F Jackson;Yu-Feng Xie. Glia and TRPM2 Channels in Plasticity of Central Nervous System and Alzheimer's Diseases.. Neural plasticity(IF=3.7). 2016. PMID:26942016. DOI: 10.1155/2016/1680905.
  • [37] Ulfuara Shefa;Dokyoung Kim;Min-Sik Kim;Na Young Jeong;Junyang Jung. Roles of Gasotransmitters in Synaptic Plasticity and Neuropsychiatric Conditions.. Neural plasticity(IF=3.7). 2018. PMID:29853837. DOI: 10.1155/2018/1824713.
  • [38] Chuan Huang;Ju-Tao Chen. Chronic retinoic acid treatment induces affective disorders by impairing the synaptic plasticity of the hippocampus.. Journal of affective disorders(IF=4.9). 2020. PMID:32664002. DOI: 10.1016/j.jad.2020.05.114.
  • [39] Reena Prity Murmu;Wen Li;Zsuzsanna Szepesi;Jia-Yi Li. Altered sensory experience exacerbates stable dendritic spine and synapse loss in a mouse model of Huntington's disease.. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience(IF=4.0). 2015. PMID:25568121. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0244-14.2015.

麦伴智能科研服务 ​

在麦伴科研 (maltsci.com) 搜索更多文献 ​

突触可塑性 · 长时程增强 · 长时程抑制 · 学习与记忆 · 神经精神疾病

© 2025 MaltSci 麦伴科研