Beynimizde öğrenme ve hafıza, sinir hücreleri arasındaki bağlantıların güçlenmesiyle gerçekleşir. Bu sürece sinaptik plastisite denir ve bunun en iyi bilinen örneği uzun dönem potansiyasyondur (LTP).
LTP, nöronların sürekli uyarılmasıyla sinapsların daha güçlü hale gelmesini ifade eder. Bu olayın merkezinde ise iki önemli glutamat reseptörü yer alır: AMPA ve NMDA reseptörleri.
AMPA reseptörleri (α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazolpropiyonik asit) sinyalleri hızlı bir şekilde iletir. Glutamat sinapsa salındığında önce bu reseptörlere bağlanır ve sodyum iyonlarının hücreye girmesini sağlar. Böylece hücrede kısa süreli bir elektriksel yanıt oluşur ve nöronlar arasındaki iletişim başlar.
NMDA reseptörleri ise daha seçici çalışır. Bu reseptörlerin açılması için yalnızca glutamatın bağlanması değil, aynı zamanda hücre zarının da yeterince uyarılmış olması gerekir. Bu koşullar sağlandığında, kanalı tıkayan magnezyum iyonu ayrılır ve kalsiyum hücre içine girer.
Kalsiyumun girişi, sinapsın uzun süreli olarak güçlenmesini tetikleyen kimyasal zincirleri başlatır. Kalsiyum sayesinde etkinleşen bazı proteinler, sinapsa yeni AMPA reseptörleri ekler ve var olanların etkinliğini artırır. Böylece sinaptik yanıt güçlenir; aynı uyarı artık daha güçlü bir sinyal oluşturur. İşte öğrenmenin hücresel temeli tam olarak budur.
Kısacası, AMPA reseptörleri sinyali hızlıca başlatırken, NMDA reseptörleri kalıcı değişikliklerin kapısını aralar. Bu kusursuz işbirliği sayesinde beynimiz yeni bilgiler öğrenir, deneyimleri hafızaya dönüştürür ve bizi biz yapan nörolojik izleri bırakır.
Bliss, T. V. P., & Collingridge, G. L. (1993). A synaptic model of memory: Long-term potentiation in the hippocampus. Nature, 361(6407), 31–39. https://doi.org/10.1038/361031a0
Malenka, R. C., & Bear, M. F. (2004). LTP and LTD: An embarrassment of riches. Neuron, 44(1), 5–21. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2004.09.012
Nicoll, R. A. (2017). A brief history of long-term potentiation. Neuron, 93(2), 281–290. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.12.015