Teoria homeostazy synaptycznej

Teoria homeostazy synaptycznej opracowana przez Tononi i Cirelli w 2003 roku wyjaśnia biologiczną funkcję snu w oparciu o mechanizmy plastyczności komórek nerwowych. Proces uczenia się poprzedzający sen powoduje zwiększenie się siły synaps sieci komórek nerwowych. Pod koniec stanu czuwania synapsy osiągają najwyższą wagę, czyli efektywność przekazywania potencjałów czynnościowych przez synapsę. Wiąże się to jednocześnie z wysoką saturacją, czyli niską zdolnością komórek nerwowych do dalszych zmian plastycznych. W myśl teorii homeostazy synaptycznej, podczas snu, synapsy ulegają procesowi globalnego obniżania wag połączeń synaptycznych, który koreluje z aktywnością wolnych fal mózgowych fazy NREM. W następującym po śnie stanie czuwania organizm jest zdolny do elastycznej reakcji na ciągle zmieniające się wyzwania środowiskowe. Teoria homeostazy synaptycznej opiera się na trzech głównych liniach dowodowych: molekularnej, strukturalnej i elektrofizjologicznej. Stanowi ona ramę koncepcyjną polepszającą zrozumienie biologicznej funkcji snu. Niniejsza praca zestawia najważniejsze informacje na temat fizjologii snu oraz opisuje powstawanie postulatów teorii homeostazy synaptycznej w oparciu o przytoczone linie dowodowe.

Synaptic homeostasis theory developed by Tononi and Cirelli in 2003 is a conceptual framework which advances understanding of the biological function of sleep. Learning preceding sleep is thought to increase net synaptic strength. At the end of waking period synaptic weight reaches the highest peak which is linked to the highest synaptic efficiency. However, inability to further enhancement, known as saturation, increases proportionally to synaptic strength. Synaptic homeostasis theory states that, during sleep, homeostatic processes are associated with synaptic renormalization. Such a process is downscaling of synaptic weights which correlates with slow-wave activity during NREM sleep. Downscaling provides greater flexibility of ones behavior and interactions with dynamic environment during following wakefulness. This paper compares essential information about physiology of sleep and describes tenets of synaptic homeostasis theory based on three lines of empirical evidence: molecular, structural and electrophysiological.