A organização didática neuronal é a capacidade dos neurônios em uma rede de transmitir seu padrão de conectividade sináptica e/ou propriedades de resposta a outros neurônios. O termo "didática" é usado porque esse tipo de influência é unidirecional; cada instância individual de organização didática entre dois neurônios conectados não envolve uma transferência bidirecional de informações sobre conectividade ou propriedades de resposta entre eles. Um mecanismo que as redes podem usar para facilitar seletivamente a transferência didática das propriedades de resposta neuronal.
Evidências experimentais e teóricas A evidência de organização didática in vivo foi descoberta pela primeira vez através de pesquisas sobre a reorganização sináptica no córtex visual primário de gatos, que comparou os resultados de experimentos de registro neuronal e modelos computacionais. No entanto, a tendência da plasticidade dependente do tempo de disparo de separar os neurônios em 'professores' e 'alunos' havia sido prevista anteriormente em teoria com base apenas em resultados de modelagem computacional.
Plasticidade dependente do tempo de disparo A organização didática neuronal é principalmente uma consequência da plasticidade dependente do tempo de disparo,um fenômeno denominado plasticidade dependente do tempo de disparo (STDP, na sigla em inglês) ou aprendizagem hebbiana temporalmente assimétrica (TAH, na sigla em inglês). Porque quando os neurônios dentro de uma rede interconectada sofrem potenciais de ação (ou 'picos') aproximadamente ao mesmo tempo (na ordem de dezenas de milissegundos), as conexões sinápticas eferentes dos neurônios que disparam primeiro terão sua eficácia aumentada ( potenciação de longo prazo), enquanto os neurônios que disparam tarde terão a eficácia de suas conexões sinápticas eferentes reduzida ( depressão de longo prazo).
Atividade causal Embora a plasticidade dependente do tempo de disparo seja um fator essencial para a organização didática neuronal, outras características da atividade neuronal parecem ser necessárias para que a organização didática ocorra in vivo . Uma dessas características é que a atividade propagada através de uma rede precisa ter características 'causal'. Por exemplo, uma cadeia de neurônios reciprocamente conectados com essa característica de 'atividade causal' seria capaz de propagar uma onda de picos ao longo de seu comprimento, em vez da onda se desintegrar em uma cascata de picos 'rebatendo' entre os neurônios da cadeia.
Propagação da atividade Uma terceira característica importante para a organização didática in vivo diz respeito à escala espacial de propagação do potencial de ação dentro de uma rede. Embora se espere que a organização didática esteja sempre presente entre neurônios que exibem plasticidade dependente do tempo de disparo e atividade causal (ver acima), a escala espacial na qual a organização didática pode ocorrer entre neurônios dentro de uma rede deve ser limitada pela escala espacial de propagação do potencial de ação. Evidências sugerem que a escala de propagação do potencial de ação pode ser controlada ativamente ajustando-se o equilíbrio entre excitação e inibição dentro de uma rede (um equilíbrio que pode ser modulado pelo escalonamento sináptico, por exemplo), fornecendo assim um meio pelo qual uma rede pode controlar ativamente quando e em que medida a organização didática pode ocorrer. Por essa razão, e pelos padrões de conectividade muito específicos que podem ser alcançados por meio da organização didática, especula-se que a organização didática possa desempenhar um papel importante no desenvolvimento cerebral.
Veja também Plasticidade sináptica
Notas
Referências Plasticidade dependente do tempo de disparo Young, JM; Waleszczyk, WJ; Wang, C.; Calford, MB; Dreher, B.; Obermayer, K., Reorganização cortical consistente com plasticidade dependente do tempo de pico, mas não da correlação Nature Neuroscience, 2007. 10(7): p. 887-895. Link para o artigo (PDF) e informações suplementares. Song, S. e LF Abbott, Desenvolvimento cortical e remapeamento através da plasticidade dependente do tempo de pico Neuron, 2001. 32(2): p. 339-50. Link para o artigo Goodhill, GJ, Contribuições da modelagem teórica para a compreensão do desenvolvimento do mapa neural Neuron, 2007. 56(2): p. 301-11. Link para o artigo
Links externos Descrição não especializada da pesquisa didática organizacional