Discovery Medicine

Synaptic plasticity refers to the fundamental process through which synaptic connections become stronger or weaker in response to experience, thereby forming the basis of learning and memory. Disruption of this process is increasingly regarded as a common underlying mechanism of several cognitive and neuropsychiatric disorders, including Alzheimer’s disease, major depressive disorder, schizophrenia, and cognitive aging. This review focuses on synaptic plasticity as a unifying framework that connects neuropathological cognitive disorders to emerging neuropharmacological strategies, with particular attention to clinical translation and precision medicine approaches. The review has three interrelated aims: (i) to clarify the molecular mechanisms that regulate synaptic plasticity, (ii) to investigate how these mechanisms become dysregulated in cognitive disorders, and (iii) to evaluate emerging pharmacological strategies targeting synaptic plasticity for cognitive enhancement. Among the areas receiving special attention are glutamatergic and GABAergic neurotransmission, neurotrophic signaling pathways such as brain-derived neurotrophic factor (BDNF), intracellular cascades including mechanistic target of rapamycin (mTOR) and cyclic adenosine monophosphate (cAMP) response element-binding protein (CREB), and epigenetic regulators. With respect to their effects on long-term potentiation, synaptogenesis, and neural circuit function, novel therapeutic agents, including ampakines, N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor modulators, and allosteric gamma-aminobutyric acid (GABA) receptor modulators, are also assessed in this review. In both healthy individuals and disease populations, the review further considers the cognitive and neuroplastic effects of nootropics, psychedelics, and other neuromodulatory compounds. As key enablers of translational progress, the review highlights recent advances in brain-penetrant and target-selective agents, as well as improvements in drug delivery systems and biomarker development. This review aims to provide a comprehensive framework for developing safer, more effective, and more precise interventions for cognitive impairment by integrating neurobiological mechanisms, neuropathological insights, and therapeutic innovation.

پلاستیسیتی سیناپسی به فرایند بنیادی‌ای اشاره دارد که طی آن اتصالات سیناپسی در پاسخ به تجربه قوی‌تر یا ضعیف‌تر می‌شوند و بدین ترتیب، اساس یادگیری و حافظه را تشکیل می‌دهند. اختلال در این فرایند به طور فزاینده‌ای به عنوان یک سازوکار زیربنایی مشترک در چندین اختلال شناختی و نوروسایکیتریک، از جمله بیماری آلزایمر، اختلال افسردگی اساسی، اسکیزوفرنی و پیری شناختی در نظر گرفته می‌شود. این مرور بر پلاستیسیتی سیناپسی به عنوان یک چارچوب وحدت‌بخش که اختلالات شناختی نوروپاتولوژیک را به راهبردهای نوین نوروفارماکولوژیک پیوند می‌دهد، با تأکید ویژه بر ترجمه بالینی و رویکردهای پزشکی دقیق، تمرکز دارد. این مرور سه هدف مرتبط را دنبال می‌کند: (i) تبیین سازوکارهای مولکولی تنظیم‌کننده پلاستیسیتی سیناپسی، (ii) بررسی چگونگی اختلال این سازوکارها در اختلالات شناختی، و (iii) ارزیابی راهبردهای نوین دارویی هدف‌گیری‌کننده پلاستیسیتی سیناپسی برای ارتقای شناختی. از جمله حوزه‌هایی که توجه ویژه‌ای به آن‌ها شده است، انتقال‌دهندگی گلوتاماترژیک و گابائرژیک، مسیرهای سیگنالینگ نوروتروفیک مانند عامل نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF)، مسیرهای درون‌سلولی از جمله هدف مکانیکی راپامایسین (mTOR) و پروتئین متصل‌شونده به عنصر پاسخ‌دهنده آدنوزین مونوفسفات حلقوی (CREB)، و تنظیم‌کننده‌های اپی‌ژنتیک هستند. با توجه به اثرات آن‌ها بر تقویت طولانی‌مدت، سیناپتوژنز و عملکرد مدارهای عصبی، عوامل درمانی نوین از جمله آمپاکین‌ها، تعدیل‌کننده‌های گیرنده N-methyl-D-aspartate (NMDA) و تعدیل‌کننده‌های آلوستریک گیرنده گاما-آمینوبوتیریک اسید (GABA) نیز در این مرور ارزیابی شده‌اند. در افراد سالم و جمعیت‌های مبتلا به بیماری، این مرور همچنین به اثرات شناختی و نورولاستیک نوتروپیک‌ها، سایکدلیک‌ها و سایر ترکیبات نورومدولاتور می‌پردازد. به عنوان عوامل کلیدی پیش‌برنده پیشرفت ترجمه‌ای، این مرور به پیشرفت‌های اخیر در عوامل نفوذپذیر به مغز و هدف‌گزین، همچنین بهبود سامانه‌های انتقال دارو و توسعه زیست‌نشانگرها اشاره می‌کند. این مرور با ادغام سازوکارهای نوروبیولوژیک، بینش‌های نوروپاتولوژیک و نوآوری درمانی، چارچوبی جامع برای توسعه مداخلات ایمن‌تر، مؤثرتر و دقیق‌تر برای اختلال شناختی ارائه می‌دهد.