A potenciação a longo prazo, ou LTP, é uma das maneiras pelas quais a plasticidade sináptica—alterações na força das sinapses químicas—pode ocorrer no cérebro. LTP é o processo de fortalecimento sináptico que ocorre ao longo do tempo entre conexões neuronais pré e pós-sinápticas. O fortalecimento sináptico da LTP funciona em oposição ao enfraquecimento sináptico da depressão de longo prazo (LTD) e, em conjunto, são os principais mecanismos que servem de base para a aprendizagem e memória.

LTP Hebbiano

A LTP pode ocorrer quando neurónios pré-sinápticos disparam repetidamente e estimulam o neurónio pós-sináptico. Isso tem o nome de LTP Hebbiano, uma vez que segue o postulado de Donald Hebb em 1949 de que “neurónios que disparam juntos conectam-se entre si”. A estimulação repetida dos neurónios pré-sinápticos induz alterações no tipo e número de canais iónicos na membrana pós-sináptica.

Dois tipos de receptores pós-sinápticos do neurotransmissor excitatório glutamato estão envolvidos na LTP: 1) receptores N-metil-D-aspartato ou NMDA e 2) receptores de ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropiónico ou AMPA. Embora os receptores NMDA abram com a ligação do glutamato, os seus poros estão geralmente bloqueados por iões de magnésio que impedem outros iões carregados positivamente de entrarem no neurónio. No entanto, o glutamato libertado de neurónios pré-sinápticos pode ligar-se a receptores AMPA pós-sinápticos, causando um influxo de iões de sódio que resulta em despolarização da membrana. Quando a membrana pós-sináptica é despolarizada por múltiplos sinais pré-sinápticos frequentes, o ião de magnésio que bloqueia o poro do receptor NMDA desprende-se, permitindo que iões de sódio e cálcio fluam para dentro do neurónio.

O aumento do fluxo de iões de cálcio inicia então uma cascata de sinalização que culmina em mais receptores AMPA a serem inseridos na membrana plasmática. Alternativamente, a cascata de sinalização pode fosforilar receptores de glutamato—permitindo que eles permaneçam abertos por mais tempo e aumentando a condutividade de iões carregados positivamente para a célula. Como resultado, a mesma estimulação pré-sináptica agora evocará uma resposta pós-sináptica mais forte, dado que mais receptores de glutamato serão ativados e mais iões carregados positivamente irão entrar no neurónio pós-sináptico. A amplificação que ocorre é conhecida como fortalecimento sináptico ou potencialização.

O ditado “a prática faz a perfeição” pode ser parcialmente explicado pela LTP. Quando uma nova tarefa está a ser aprendida, novos circuitos neurais são reforçados usando a LTP. Após cada iteração da prática, a força sináptica nos circuitos neurais torna-se mais forte, e em breve a tarefa pode ser executada de forma correta e eficiente. As conexões recém-reforçadas podem durar de minutos a semanas ou mais se a estimulação pré-sináptica persistir, o que significa que de cada vez que a tarefa é executada a LTP é mantida.

LTP e Doenças

Quando a LTP funciona normalmente, podemos aprender e formar memórias com facilidade. No entanto, anormalidades na LTP têm sido implicadas em muitas doenças neurológicas e cognitivas, como doença de Alzheimer, autismo, vício, esquizofrenia e esclerose múltipla. Uma melhor compreensão dos mecanismos por trás da LTP poderá eventualmente levar a terapias.