Dopaminergic modulation of synaptic plasticity in prefrontal cortex

Kora przedczołowa, pełniąca kluczową rolę w planowaniu złożonych zachowań poznawczych, podejmowaniu decyzji, kontroli emocji i zachowań społecznych, jest rejonem dynamicznym, podlegającym licznym zmianom plastycznym. Neuroplastyczność może objawiać się na wielu różnych poziomach układu nerwowego, od molekularnych zmian efektywności synapsy i jej architektury, do istotnych rearanżacji całej sieci neuronalnej. Długotrwałe osłabienie synaptyczne i długotrwałe wzmocnienie synaptyczne są dwoma najczęściej badanymi formami długotrwałych zmian plastycznych. Neurony dopaminergiczne unerwiające korę przedczołową z pola brzusznego nakrywki, mogą modulować działanie komórek piramidowych i interneuronów kory. Wiele badań fizjologicznych wykazało silny modulujący wpływ dopaminy na długotrwałe wzmocnienie i osłabienie synaptyczne. Jakkolwiek, zmiany te zależą od środowiska komórki oraz tonicznego stężenia dopaminy. Zatem poprzez modulację komórek piramidowych, dopamina może zmieniać stan sieci komórek kory przedczołowej i wpływać na wiele funkcji wykonawczych i poznawczych, w szczególności zaś na pamięć roboczą.

The prefrontal cortex, which is playing a critical role in planning complex cognitive behavior, decision making, control of emotions and social behavior, is a dynamic region which undergoes many plastic changes. Neuroplasticity can occur on many different levels, from cellular changes of synaptic efficacy and its cytoarchitecture, to large-scale changes in neural networks. Long-term depression and long-term potentiation are the two most studied forms of long-term plasticity. Dopamine neurons from ventral tegmental area, which widely innervate prefrontal cortex, can modulate functioning of pyramidal neurons and interneurons in cortex. Many physiological studies have shown strong modulatory effect of dopamine on long-term depression and long-term potentiation. However, these plastic changes depend strongly on the enviroment of cells and basal concentration of dopamine. Thus, through modulation of the pyramidal neurons, dopamine can change the state of the prefrontal network and affect many executive and cognition functions, especially working memory.