シナプスの、結合強度の正体は何でしょうか？

情報系の人間ですが、ニューラルネットワークの分野を通してニューロンの生物学的側面に興味を持ったので質問させていただきます。

シナプスの、結合強度は、具体的に何を指しているのでしょうか？
ニューラルネットワークでは、単に重み「w」という掛け算の値として扱われるだけです。
シナプスっていうパイプが太くなるのかな？等とはじめは思いましたが、
実はシナプスには実体が無くて、シナプス小胞から出た神経伝達物質が、
シナプス後細胞の受容体に伝わっているだけだ、といったことを知りました。
もしかして、この神経伝達物質の放出量が結合強度なんでしょうか？

それから、この結合強度が上がる、ということは、
物理的には何がどうなることを指しているのでしょうか？
シナプス小胞が大きくなって、神経伝達物質がたくさん放出されるようになる、
ということでしょうか？

すると次に疑問に思うのは、増強のメカニズムに関してです。
どうやってその「増強された状態」に近づくのですか？
必要な養分はどこから運ばれてくるのでしょうか？
ヘブ則、最近ではＳＴＤＰといった実験がされてきましたが、
長期増強や長期抑圧のメカニズムに関する、最も新しい実験や結論は、
どういったものでしょうか。

部分的でも、どのような観点からでもご返答いただければとても嬉しいです。
皆様、どうかご回答お願いいたします。

No.2 回答者： suzumenokox 回答日時： 2014/09/24 05:18

少し補足します。

＞物質合成マシーンなるもの強化されていく。
　マシーンができるというのではなく、化学反応の中での物質の流れに普段とは違った偏った傾向ができるということです。
＞シナプス小胞の材料とは？
　直接は細胞内に備蓄されている分のアミノ酸や脂質ですが、それらが足りなくならないように常に血液で運ばれてきた各種栄養素が補給されているという形になっているようです。
　シナプス小胞が大きくなると普段は分解されて新陳代謝的に原形質に返ってくる分の材料が減少し、その分が化学反応の平衡の偏りとなってそれを補う形の流れが起きます。細胞内の物質で微調整できなければ、血液あるいはグリア細胞を通じて細胞外からの補給に拍車がかかるのではないでしょうか。
＞新陳代謝のイメージ
　普段はＡからＺまで作って使われないＶＷＸＹＺを壊すという流れをキープしているとして、シナプス小胞が活発に機能することを求められる流れがシナプスの結合強化によっておこると、ＶＷＸまでは有効活用されて壊されずＹＺしか壊されない。その結果数が増えるとか大きくなるということになる、というイメージでいいと思います。

　技術屋さんにとっては生化学的な理解は大変でしょうが、わかろうとすると何か発見があるかもしれませんね。とにかく面白い分野です。楽しみながら理解を深めて発展に寄与できたらいいですね。

この回答へのお礼

シナプス小胞はアミノ酸や脂質で出来ていて、不足分が血液で運ばれるのですね。
新陳代謝によって破壊されるはずのシナプス小胞が、よく使われていると破壊されないということなのですね。

自分でももう少し調べて行こうと思います。
発展に寄与できるように頑張ります。ご回答ありがとうございました！

お礼日時：2014/09/24 21:05

No.1 回答者： suzumenokox 回答日時： 2014/09/21 00:33

　シナプスの結合強度とは「神経細胞間の興奮の伝わりやすさ」(1)と言っていいのではないでしょうか。

それが上がるということは(1)に関与する物質の濃度が上がる(2)ということで、シナプス小胞が大きくなる(3)ことも一つの要素になると思います。
　(2)に関しては化学平衡から理解でき、(3)に関しては新陳代謝という観点から理解できると思います。
　前者については、細胞間で興奮が伝わるために消費された物質の分だけ平衡が偏り、継続的な刺激によって興奮の伝達がキープされると、細胞内での物質合成ということに関してその偏りを補う方向にバイアスのかかった状態がキープされて、それが興奮伝達の増強ということになるのではないでしょうか。
　後者については、普段は新陳代謝によって消滅してしまう分が、継続的な刺激によってその分まで使われる状態が続くことで、消滅せず結果的に大きくなるということが考えられます。
　材料は血管で運ばれてきます。
　それから、最新の知見とは関係ありませんが個人的には、遺伝子が直接関与する高分子の合成にまで前傾のバイアスがかかるのが長期の増強抑圧で、短期間のものには分子量の小さい物質の合成に前傾のバイアスがかかっているだけなのではないか、というような気がします。

この回答へのお礼

suzumenokox様、ご回答ありがとうございます。
いただいた回答を吟味していたゆえ、返信が遅くなってしまいました。すみません。

・化学平衡の観点で、神経伝達物質の濃度の高い方向に合わせるようにして物質合成マシーンなるものが強化されていく。
・新陳代謝の観点で、血管から運ばれし何らかの材料によってシナプス小胞が形成されるが、
　よく使われる小胞については、大きくなっていく。

ということですね。ありがとうございます。
ちなみにですが、血管で運ばれてくるシナプス小胞の材料とは一体何でしょうか？
又、何がきっかけで材料がたくさん運ばれてくる（小胞を大きくさせるべくして）ようになるのでしょうか。

それから、後者についてですが、
＞後者については、普段は新陳代謝によって消滅してしまう分が、継続的な刺激によってその分まで使われる状態が続くことで、消滅せず結果的に大きくなるということが考えられます。
とありますが、このイメージがうまくできません・・・。
もしよろしければ、ここの解釈について、具体的に教えていただけませんでしょうか？

又、長期・短期記憶といった観点でしょうか？バイアスがかかった分子合成マシーン（遺伝子）について、
対象となる分子の分子量が大きいほど長期記憶に関与する、という独自のご意見もとても興味深く感じました。

疑問が多くて申し訳ありませんが、どうかお付き合いくださいませm(_ _)m

お礼日時：2014/09/22 23:59