MEMORIA (2)CURS 6

Unde este localizat memoria?Karl Lashley, 1950: Uneori trecnd n revist dovezile privind localizarea memoriei, ajung la concluzia c nvarea nu este cu putin!Cel mai cunoscut rezultat al cercetrii lui Lashley este aa numita lege a aciunii de mas sau echipotenialitii.Lucrnd cu obolanii, el a reuit s arate faptul c abilitatea acestora de a memora un labirint nu a depins att de mult de fragmentul cortexului cerebral care a fost eliminat ci de ct de mult a fost excizat.n concordan cu aceast interpretare memoria labirintului a fost distribuit peste tot n cortex, nefiind localizat mai mult ntr-o arie dect n alta.

Unde este localizat memoria?Mai trziu, n anii 70, nregistrrile electrofiziologice de la obolanii care au fost supui unui antrenament operant ntr-o cutie Skinner au furnizat rezultate similare. Se pare c celulele din tot creierul au fost activate n timpul procesului de nvare.n ciuda acestor rezultate circuitele memoriei ncep s fie localizabile n creier abia acum. De asemenea, observaiile aciunii de mas indic numai o stimulare general prin tot creierul cnd survine nvarea, dar cile actuale sau circuitele unde au loc schimbrile sunt destul de abstracte.

Unde este localizat memoria?n zilele nostre se crede c ariile primare avnd implicaii n baza memoriei sunt cerebelul, hipocampul, amigdala i cortexul cerebral.O regiune important a creierului implicat foarte mult este hipocampul (fig. 9-1). Se tie de mai muli ani faptul c o leziune a hipocampului la om determin o profund tulburare a memoriei de scurt durata.Dac atenia lor este confuz, distras, pacienii nu i pot aminti listele de cuvinte sau nume de obiecte care tocmai au fost memorate. Nu i pot aminti ce zi este sau ce au mncat la micul dejun.Boala Alzheimer, unde hipocampul este n mod particular afectat, este caracterizat de o pierdere profund a memoriei de scurt durat.

Hipocampul apartine sistemului limbic si joaca un rol deosebit in consolidarea memoriei si in memoria spatiala. Este localizat in lobul temporal medial, sub cortexHIPOCAMP

HIPOCAMPUL

Straturile hipocampuluiAlveusStratum oriensStratum pyramidaleStratum lucidumStratum radiatumStratum lacunosum Stratum moleculareSantul / Fisura hippocampului

Structurile hipocampului

Rolurile hipocampuluiEste implicat n formarea memoriei de scurt duratRealizeaz facilitarea legturilor interneuronaleParticip la transferul datelor n memoria de lung duratRol fundamental n formarea memoriei spaiale

Memoria spatialaLa obolani, se poate arta c hipocampul este clar implicat n comportamentele legate de orientarea spaial (fig. 9-2).De exemplu, un obolan poate fi aezat pe o platform central a unui labirint n form de stea (radial maze). Pe fiecare bra al labirintului este aezat o momeal cu mncare.

obolanul este pus pe o platform central; apa sau hrana sunt puse la captul unor brae; dac memoria spaial este neasociat, obolanul nu ar trebui s intre de dou ori prin acelai bra.LABIRINT N STEA

Memoria spatialaStrategia optim este aceea de a vizita fiecare bra n rotire, asigurndu-se c nu se pierde timpul i energia prin intrarea ntr-un bra fara momeal, gol.Dac obolanii se pot orienta singuri prin observarea indiciilor vizuale de deasupra i din jurul labirintului, adesea ei nu viziteaz fiecare brat, n rotire, dar alearg se pare la ntmplare, amintindu-i prin intermediul indiciilor vizuali care bra l-au vizitat i pe care nu.

Memoria spatialan mod similar, dac un obolan este forat s gseasc o platform ascuns sub apa tulbure (fig. 9-3), obolanul poate face acest lucru numai prin nvatarea indiciilor vizuale din camera care nconjoar rezervorul.Se spune c animalele poart o hart cognitiva n creierul lor. obolanii cu hipocampul lezat se descurc semnificativ mai puin n aceast sarcin. Este ca i cum abilitatea lor de a forma i/sau stoca o hart cognitiva a fost distrus.

obolanul este pus ntr-un rezervor mare plin cu ap. Apa este tulburat prin adugarea de lapte. Pn la un anumit nivel n rezervor, exact sub suprafaa, este o platform. obolanului i se cere s memoreze mprejurrile (poziia luminilor, uii, mesei) cu scopul de a merge ctre platform.LABIRINTUL DE AP

CerebelulExist dovezi solide privind implicarea cerebelului n reflexele condiionate adaptative pentru evitarea stimulilor.Experimentele care presupun realizarea cu pruden a lezrii, microinfuziei de droguri, nregistrrii electrofiziologice i microstimulrii electrice arat c anumite regiuni ale cerebelului sunt decisive n stabilirea i meninerea acestor reflexe condiionate.

CerebelulAceste regiuni includ nucleul interpositus ipsilateral (la baza cerebelului) i celulele Purkinje uor de identificat n cortexul cerebelos. Se crede c astfel de legturi ntre sinapsele de acest fel joac un rol esenial n procesul memoriei.Cerebelul joac un rol important n performana micrilor de finee. Cerebelul este, de asemenea, profund implicat n rsunsurile de nvaare adaptative la stimulii de aversiune ce provoac disconfort.

Celulele PurkinjeSe tie c celulele Purkinje exprim nivele nalte de ARNm al receptorului pentru glutamat (GluR1m).GluR1m este legat printr-un mesager secund (proteinele G) de fosfoinozitol (PI). Din acest punct de vedere este interesant de notat c, n ultimii ani, oarecii knockout au fost folosii pentru a invalida gena GluR1m. oarecii rezultai arat defecte comportamentale interesante care au fost atribuite pierderii GluR1m n hipocamp i cerebel.

Celulele Purkinjen detaliu, asemenea oareci arat defecte profunde ale coordonrii motorii i o uoar scdere a reflexului de clipire al ochiului. Poate, cel mai semnificativ dintre toate, este pierderea substanial sau chiar total a depresiei pe termen lung (long term depression LTD) a sinapselor celulelor Purkinje.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiAmigdala implicat n formarea memoriei afective; particip la formarea memoriei implicite i explicite.Cortexul prefrontal primete aferene de la talamus, amigdal, i hipocamp. Este locul de formare i organizare al memoriei episodice i de lucru.Cortexul posterior parietal de asociaie implicat n memoriile declarative, episodice.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiDovezi c hipocampul nu este singura regiune implicat n consolidarea memoriei de scurt durat vin din experimente cu inhibitori farmacologici i manipulri genetice pe un numr de regiuni ale creierului de obolan. Testarea comportamentului folosit n aceste experimente a fost condiionarea prin team (fric).n acest test un stimul inofensiv, asemeni unei lumini sau unui sunet audibil, este asociat cu o lovitur de picior.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiAsociaia este repede nvat i dup un numr mic de asocieri stimulul condiionat singur provoac reflexul de clipire al ochiului: rmine nemicat, crete pulsul, este speriat, etc.Se poate spune c multe regiuni cerebrale sunt implicate n aceast condiionare, dar o singur cale intensiv investigat duce de la hipocamp spre amigdal la cortexul entorinal i n final la cortexul parietal.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiInfuzia de ageni farmacologici AP5 (un antagonist al receptorului pentru NMDA) i/sau muscinol (un agonist al receptorului pentru GABAA) fie n hipocamp, fie n amigdal imediat dup antrenament, a determinat amnezia retrograd profund.Acest lucru indic faptul c circuitele care folosesc receptorii pentru NMDA si GABA n acele regiuni au fost implicate n condiionarea prin team (fric).

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiMai mult, s-a gsit c, dac receptorul antagonist CNQX pentru AMPA este injectat n hipocamp i/sau n amigdal la o zi dup antrenament i naintea testrii, condiionarea prin team s-a pierdutDac este injectat n cortexul entorinal la o zi, sau la 31 de zile dup antrenament i naintea testrii, condiionarea s-a pierdut; i n final, dac s-a injectat n cortexul parietal la 60 de zile dup antrenament i naintea testrii condiionarea prin fric a fost blocat.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiAceste experimente au fost interpretate artnd c modificrile metabolice induse de memorare dispar destul de repede n hipocamp i amigdal, mai uor n cortexul entorinal i cel mai greu dintre toate dispar n cortexul parietal.Acestea indic faptul c un numar de regiuni cerebrale diferite sunt implicate n mod distinctiv n formarea sau recuperarea condiionrii prin team.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiBaza fizic a memoriei trebuie s fie modificarea cilor nervoase din creier. Conexiunea dintre eferene i aferene este modificat, fie facilitat, fie inhibat.Poate ar trebui sa lum n considerare faptul c iniial creierul a fost compartimentat i prevzut cu ci de legatur ntre input-ul senzorial i output-ul motor.nvarea face o selecie ntre aceste ci. Se asigur c unele devin mai mult sau mai putin difereniate permanent de altele i c impulsul circul preferenial (sau dimpotriv) prin aceste cai.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiPotenialele de aciune sunt evenimente de tipul totul sau nimic.Segmentul iniial se descarc sau nu se descarc.Odat ce impulsul este iniiat se propag far atenuare.Nu exist nici o ntoarcere, cretere sau scdere a amplitudinii sau vitezei.Nu este ns i cazul sinapselor.

Alte formaiuni neuronale implicate n formarea memorieiS-a vazut c potenialele postsinaptice sunt evenimente gradate.S-a mai observat c locurile unde apar sinapsele pe corpul neuronal au o legatur decisiv asupra efetului lor pe celulele postsinaptice.De asemenea, s-a obsevat c mrimea sinapselor, cantitatea de neurostransmitori eliberai cnd apare un potenial de aciune, tipul de neurotransmitor, tipul i numrul receptorilor din membrana postsinaptic, toate acestea influeneaz magnitudinea, durata i tipul evenimentului postsinaptic.

Memoria la nevertebrateAnumite tipuri de sisteme nervoase la nevertebrate furnizeaz ele nsele informaii importante n cercetrile neurobiologice.Genomul de dimensiuni reduse i nivelului ridicat al cercetrilor pe Drosofila, a fcut posibil descoperirea unor mutaii unice care afecteaz nvarea i apoi s se caute produsul genic implicat.Testul de nvare asociativ cel mai folosit cu Drosofila const n a asocia un stimul olfactiv sau electric cu un stimul gustativ (fig. 9-4).

Memoria la nevertebrateStimulul gustativ (stimul necondiionat) este de obicei sucroza, pe care Drosofila il va ingera.Stimulul olfactiv (stimul condiionat) poate fi unul din substanele odorizante la care este sensibil insecta.Stimulul electric neplcut (advers) (de asemenea stimul condiionat) este reprezentat de reeaua care poate genera aproximativ 90V curent alternativ.

Memoria la nevertebrateAcest test s-a folosit pentru a izola mutanii deficienti pentru mecanismele nvrii sau memorizrii necesare acestei sarcini. Astfel au fost identificate un numr mare de astfel de mutani. Fiecare determin un deficit specific.Dunce (dnc), primul astfel de mutant izolat, arat o capacitate de nvare apreciabil dac este testat la 30s dup antrenamentul condiionant, dar dup aceea memoria sa se degradeaz rapid.Aceast mutaie este localizat pe cromozomul X i se pare c afecteaz o fosfodiesteraz dependent de AMPc (PDE 2). n plus faa de deficitul lor de memorie, musculiele dnc prezint i o reducere a acomodrii i a sensibilizrii.

APARAT PENTRU CONDIIONAREA DROSOPHILEIMusculiele de oet sunt puse ntr-un tub care poate fi glisat n spate i n afar de-a lungul deschizturilor spre alte tuburi. n poziia de repaos, tubul casa este opus unui tub de repaos care este perforat pentru a permite aerisirea. Tuburile test A, B, C, D conin grilaje nvelite cu substana odorant. Grilajele sunt de asemenea conectate la o surs ce d 90V, AC , oc. Musculiele sunt determinate s zboare n tuburi prin folosirea fototaxiei lor ctre lumin. Condiionarea poate fi realizat prin folosirea fie a unui stimul atractiv (sucroza), fie a unui stimul de aversiune (oc electric). Memoria poate fi astfel testat n cel de-al II-lea set de tuburi (A, B).

Memoria la nevertebrateAcest fapt sugereaz poate c, cel puin la Drosophila, memoria de tip asociativ mprtete un mecanism comun cu cea de tip non-asociativ.Mutanii Dopadecarboxilazei (Ddc), spre deosebire de dnc, nu reuesc s nvee asociaiile de la nceput. Enzima DOPA decarboxilaza (sau aromatic-1 amino acid decarboxilaza) este necesar att pentru sinteza dopaminei ct i a serotoninei.

Memoria la nevertebrateMusculiele deficiente pentru aceti neurotransmitori apar astfel incapabile s nvee asocierea stimul odorant-oc i stimul odorant-sucroza.Mai mult, este posibil s se mperecheze musculiele cu leziuni pariale ale genei i s se ararate c ele au o abilitate redus de a nvata cele dou asociatii. Cu alte cuvinte, se pare c exist un efect de dozare. Mai interesant, se poate arta c aceti mutani pariali nu uit ce au nvat.Astfel, mutaia Ddc afecteaz nvarea dar nu i reamintirea. Se pare astfel c dopamina i/sau serotonina sunt necesare pentru nvtarea asociaiei stimul odorant-sucroz i stimul odorant-oc electric la Drosofila, dar nu pentru reinerea sau recuperarea datelor memorate.

Memoria la nevertebraten plus fa de distincia dintre nvatare i recuperarea a ceea ce a fost nvat, memoria Drosofilei se supune i ea regulii generale de a fi divizibil n dou faze: de scurt durat i de lung durat.Musculiele normale pot reine un reflex conditionat pentru mai mult de o sptmn. Musculiele purttoare ale mutaiei amnesiac (amn) au artat o absena total a memoriei de lung durat.Cnd au fost testate pentru un reflex condiionat olfactiv la cteva secunde dup antrenament, ele nu au putut fi deosebite de musculiele normale (de control).

Memoria la nevertebrateCnd au fost testate o or mai trziu, memoria lor dispruse complet, n vreme ce musculiele de control reacionau nca bine.Procesul de achiziie a datelor nu fusese afectat, n schimb cel de reinere da. S-a artat c gena amnesiac codific un pre-pro-neuropeptid ce stimuleaz sinteza de AMPc. nc odat, datele experimentale indic aceeai bnuial. Mai mult, amn este puternic exprimat n doi neuroni dorsali mari (neuronii mediali dorsali pereche) ce i trimit eferenele ctre corpii pedunculari.Dac reciclarea veziculelor sinaptice n aceti neuroni este blocat, memoria de lung durat este afectat n acelai fel ca la mutantul amnezic.

Memoria la mamifereS presupunem c mecanismele moleculare care stau la baza memoriei sunt asemntoare n tot regnul animal i c dezvoltarea spectaculoas a memoriei la mamifere i n special printre primate este datorat n mare msura dimensiunii crescute i complexitii sistemului nervos. Marea complexitate structural permite interaciunea dintre circuitele neurale.Se consider c memoria explicit sau declarativ are legatur cu hipocampul care este profund implicat. De aceea este interesant s menionm c dou dintre procesele neurofiziologice despre care s-a crezut c stau la baza acestui tip de memorie au fost detectate mai inti n hipocamp. Aceste procese sunt denumite potenare post-tetanic (PPT) sau potenare pe termen scurt (PTS) i potenare pe termen lung (PTL).

Potenarea post tetanic si potenarea pe termen lungCnd un neuron presinaptic este stimulat din punct de vedere experimental cu o frecven ridicat, chiar i pentru cteva secunde, excitabilitatea sinapsei este sporit, sau potenat.Eficiena mai bun a transmisiei sinaptice poate dura ore sau chiar sptmni i este denumit potenare pe termen lung (fig. 9-5).

POTENAREA PE TERMEN LUNG

Potenarea post tetanic si potenarea pe termen lungPotenarea post tetanic a reprezentat un candidat pentru baza fizic a memoriei pentru muli ani. Se poate arta c dup un flux de impulsuri care a fost direcionat ctre anumite sinapse, excitabilitatea membranei postsinaptice crete semnificativ.Cu alte cuvinte impulsurile ulterioare n celulele presinaptice induc depolarizri presinaptice mai mari n celula postsinaptic i astfel au o ansa de depolarizare mai mare a segmentului iniial ctre valoarea prag i iniierea unui potenial de actiune (fig. 9-6). PPT persist n general pentru cteva ore dup care membrana postsinaptic revine la normal.Potenarea pe termen lung difer de PPT ca timp, n loc de cteva ore aceasta persist zile, saptmini i chiar luni. Pentru a induce PTL simularea trebuie s fie de intensitate mai mare dect pentru PPT. Este evident c aceste fenomene electrofiziologice sunt n concordan cu mecanismul memoriei.

(A) Impulsuri n neuronul presinaptic. (B) Amplitudinea EPSP n neuronul postsinaptic. Dup o stingere rapid a stimulrii tetanice, magnitudinea EPSP este crescut i rmne crescut pentru o peroad de timp considerabilPOTENAREA POST TETANIC

Cile din hipocampEste important de tiut c exist trei elemente majore ale cailor excitatorii: fibrele muchioase din girusul dentat spre regiunea denumit CA3; colateralele Schaffer ctre regiunea denumit CA1 (fig. 9-7) i fibrele perforante.Se tie faptul c PTL, generat de stimulri repetitive ale fibrelor perforante i Schaffer, depinde de prezena receptorilor NMDA n sinapsele lor; spre deosebire ns, PTL generat de activitatea din fibrele muchioase nu depinde de prezena acestor receptori pentru NMDA.

Impulsurile nervoase intr n hipocamp prin calea perforant din cortexul entorinal. O sinaps este facut cu o celul granular n girusul dentat. Axonul (fibra muchioas) celulei granulare duce excitaia spre dendrita celulei piramidale n CA3. Axonul celulei piramidale CA3 este cunoscut ca fibr colateral Schaffer i duce excitaia ctre celula piramidal din CA1.Seciune transversal prin hipocamp care arat cile excitatorii

Fibrele colaterale Schaffer i fibrele perforanteS lum mai nti n considerare cile dependente de receptorul NMDA. Curenii de Ca2+ sunt din nou profund implicai. Dac un chelator de Ca, EDTA, este injectat n celulele postsinaptice, se poate arta c PTL este inhibat.Este de notat faptul c celula postsinaptic este cea afectat, nu terminaia presinaptic. Aceast diferen este confirmat de faptul c prin blocarea receptorilor glutamatului de pe aceste membrane postsinaptice se blocheaz de asemenea i PTL.Nu pot fi excluse unele tipuri ale reaciei inverse de la membrana postsinaptic la cea presinaptic. Nu este imposibil ca evenimentele biochimice induse n celula postsinaptic printr-o ploaie de transmitori de la un terminal presinaptic tetanizat s conduc la eliberarea un anumit material trofic n fanta sinaptic care afecteaz membrana presinaptic.Exist, de asemnea, dovezi c PTL este asociat cu o eliberare sporit a aminoacizilor excitatori glutamat i acid aspartic - din terminaiile presinaptice. S privim mai nti la natura rspunsului postsinaptic la stimularea tetanic.

Fibrele colaterale Schaffer i fibrele perforanteExist cel putin trei tipuri farmacologice distincte de receptor glutamat: AMPA, KA si NMDA. De asemenea, receptorul pentru NMDA controleaz canalul de Ca2+ care poate fi deschis numai de glutamat cnd membrana a fost depolarizat prin 30mV. Se cunosc, de asemenea, antagoniti pentru receptorul NMDA. Civa din acesti antagonisti, asemeni D-2-amino-5-fosfononvaleriate (D-AP5) i pheneciclidina (PCP) au fost folosii n analiza bazei moleculare a PTL in hipocamp.Se poate arta c att D-AP5 ct i PCP mpiedic instalarea PTL n regiunile CA1 i girusul dentat (GD) din hipocamp. De asemenea, se poate arta, pe scurt, c n timp ce antagonistii NMDA blocheaz rspunsul la o stimularea cu freven nalt, tetanic, raspunsul la stimuli cu frecven joas, non-tetanic (mediat probabil prin receptorii pentru KA si AMPA) este neafectat.

Fibrele colaterale Schaffer i fibrele perforanteMecanismul sugerat se bazeaz pe o observaie bine dovedit, i anume c ionii de Mg2+ blocheaz receptorii NMDA la un potenial de repaus.De aceea, este sugerat c stimularea cu frecven joas, elibereaz glutamatul din terminalele presinaptice, n timp ce activarea receptorilor non-NMDA i inducerea de depolarizari presinaptice n celulele subiacente nu determin o depolarizare postsinapic suficient pentru a elimina blocada Mg2+ de pe receptorii NMDA.Blocada este oricum eliminat de depolarizarea postsinaptic semnifcativ mai mare indus de stimularea de frecvena nalt (tetanic) a fibrelor aferente. n acest caz, terminaiile presinaptice vor elibera cantiti mari de glutamat care prin intermediul receptorilor KA si AMPA va determina o depolarizare extins a membranei postsinaptice.

Fibrele colaterale Schaffer i fibrele perforanteAstfel, deschiderea canalului de Ca2+ al receptorului NMDA este dependent de stimularea tetanic. Influxul de lung durat al ionilor de Ca2+ poate avea ca rezultat o serie de consecine: poate afecta excitabilitatea membranei postsinaptice sau poate activa protein kinaza A, care poate afecta, n schimb, excitabilitatea membranei prin fosforilarea proteinei membranare sau, n cele din urm, poate aciona ca un mesager secund pentru a iniia o biochimie citosolic sau genomic probabil prin inducerea sintezei sintetazei oxidului nitric (NOS) sau activarea NOS prezent deja n citosol.

PTLS-a observat c PTL nu a fost dependent de mecanismul de receptor al NMDA n fibrele muchioase.S-a demonstrat c PTL n aceste ci are dou faze: una timpurie (PTL-E: scderea ctre nivelul de baz n aproximativ 3 ore) i una ntrziat (PTL-L: rmnerea la peste 200% din nivelul de baz la 6 ore sau mai mult). Pe lng independena de receptorii NMDA, calea fibrelor muchioase difer de celelalte dou ci prin aceea c, cel putin PTL-E este indus presinaptic.Se ridic intrebarea: este o biochimie similar la baza acestei anatomii diferite? Rspunsul este afirmativ. n timp ce PTL-E este neafectat de inhibitorii proteinei i sintezei de ARNm, PTL-L este sever tulburat. Ambele faze folosesc sistemul AMPc/PKA, dar numai faza PTL-L implic sinteza unei noi proteine. Care este noua protein sintetizat ca rspuns a activarii situsului CRE?

PTLAu fost izolate un numr diferit de neurotrofine. Diferitele neurotrofine i receptorii lor sunt exprimai selectiv n diferite regiuni ale creierului. Dovezile acumulate arat c nivelele de ARNm ale neurotrofinelor i receptorii lor trk variaz cu activitatea neuronal. Se poate arat n hipocamp c nivelele de ARNm al neurotrofinelor cresc ca rspuns la stimularea celulelor glutaminergice, iar evenimentul opus (scderea ARNm al neurotrofinelor) apare cnd celulele GABA-ergice sunt stimulate. n prezent exist discuii n contradictoriu dac neurotrofinele sunt eliberate pre- sau postsinaptic, sau poate n ambele cazuri. Oricare ar fi adevrul se pare c neurotrofinele care au fost eliberate in fanta sinaptic cresc dimensiunea butonului sinaptic i iniiaz dendrita i spinul dendritic, nmugurind.

Proeminenele dendriticeDendritele multor neuroni din cortexul cerebral sunt acoperite de mici protuberane: spini sau epi dendritici.Aceste protuberane formeaz suprafeele dendritice la majoritatea celulelor principale din cortexul cerebral.Dei sunt structuri permanente s-a observat c pot varia n ceea ce privesc mrimea, forma i numrul ca i rspuns la activitatea cerebrala. Aceste protuberane au fost considerate pentru mult timp a fi implicate n schimbrile plastice care stau la baza memoriei pe termen lung.

Proeminenele dendriticeDimensiunile pot varia de la o regiune cerebral la alta. Cele mai mici au o lungime de 0,2 m i un volum de aproximativ 0,04 m3, iar cele mai mari, lungimea de 6,5 m i volumul de 2 m3.n figura 9-8 este reprezentat un spin reprezentativ, dar exist multe variaii i aceti spini se ramific frecvent.n mod caracteristic spinul matur are un cap bulbos ataat de dendrit printr-un gt ngust . Dendrita apical a unui neuron piramidal mare din cortexul cerebral poate dezvolta mii de spini.

STRUCTURA SPINULUIImagine marit a spinilor de pe o dendrit apical a celulelor piramidale corticale.

Proeminenele dendriticen mod normal, spinii prezint o ultrastructura complex. Membrana de sub butonul sinaptic (i spinii pot realiza pna la 3 contacte sinaptice) dezvolt o densitate postsinaptic caracteristic (PSD).Microscopia electronic prin crio-fracturare arat un numar mare de particule (c. 2800 m2) despre care se cred c sunt canale declanate de glutamat.Mai mult de 30 de proteine diferite au fost detectate n fraciunile subcelulare bogate n PSD: molecule receptor (n special receptorii pentru glutamat), protein-kinaza (inclusiv CaM kinaza 2), proteine ale citoscheletului (ex. actina, MAP, neurofilamente), proteina cu rol structural PSD-95 i cteva enzime metabolice.

Proeminenele dendriticeAceast structur a organitelor formeaz aparatul spin care este construit n mare masur din reticul endoplasmic neted (REN). Asemeni altor tipuri de REN, acesta depoziteaz ioni de Ca2+ care pot fi eliberai de ctre mesagerii secunzi metabotropici asemeni IP3.Poliribozomii sunt de obicei prezeni dar mitocondriile sunt absente, cu excepia spinilor mari ai unor celule din cortexul cerebral. Pe lnga REN, aparatul spin conine o bine dezvoltat reea filamentoas format n mare parte din actin.La nivelul gtului spinilor, actina este aranjat n fascicole paralele, iar la nivelul capului formeaz o larg reea mpletit.Spinii constituie aferenele excitatorii majore pentru celulele cortexului cerebral, cortexului cerebelos i hipocampului.De obicei, exist un singur buton presinaptic la nivelul capului spinului, iar ocazional ali butoni cu rol modulator pot fi observai la nivelul gtului.

Proeminenele dendriticeA existat un mare interes n stabilirea rolul spinilor n potenarea pe termen lung i n alte schimbri ce stau la baza plasticitii cerebrale. S-a sugerat faptul c, ngustarea de la nivelul gtului spinilor concentreaz EPSP i evenimentele ulterioare de la nivelul capului spinului.Dac de exemplu capul conine receptori pentru AMPA, KA i NMDA atunci eliberarea de glutamat va avea o ans mai mare de a reduce potenialul suficient pentru a elibera blocada Mg2+-ului de pe receptorul NMDA.Exist dovezi ce susin aceast ipotez. Studiile de dezvoltare arat c potenarea pe termen lung depinde nu numai de existenta canalelor de NMDA dar de asemenea i de numrul de spini prezent. Mai mult, atunci cnd spinii se matureaz, gturile lor tind s se ngusteze iar potenarea pe termen lung s se organizeze.

Proeminenele dendriticen concluzie, probabil c trebuie s ne imaginm spinul ca un compartiment separat, sau ca un micro-domeniu independent. Datorit unui gt ngust, orice schimbri ale suprafeei sinaptice care induce o stare intrabulbar modificat sunt probabil mai puin disipate de activitatea din restul corpului neuronului.n cultura de esut, spinii se pot forma n mai puin de 2 ore. Imaginile de ME ale spinilor, care i arat ca nite spini de pe tulpinile de trandafir, nu ar trebui s ne induc n eroare, considerndu-i structuri permanente, statice; exist destule dovezi care arat c aceti spinii sunt ntr-o continu schimbare de form i poziie.Asemenea schimbri au fost observate n timpul nvrii, iar degenerarea lor a fost vazut n patologii ale disfunciei cerebrale, n special neurodegenerarea la btrini.Spinii dendritici constituie un nivel de organizare ntre complexele macromoleculare asemeni ribozomilor i membranelor cu rol structural i neuronul.