Čo je Brain Plasticity?

mozgovej plasticity, neuroplasticity alebo neuronálnej plasticity je potenciál nervového systému prispôsobiť a reštrukturalizovať svoje nervové spojenia v reakcii na zmyslové skúsenosti, vstup nových informácií, vývojový proces a dokonca poškodenie alebo dysfunkciu.

Popisuje trvalú zmenu v mozgu počas života jednotlivca. Termín získal popularitu v druhej polovici 20. storočia, keď výskum ukázal, že mnohé aspekty mozgu môžu byť zmenené (sú "plastové") dokonca aj v dospelosti.

Tento pojem je v protiklade s predchádzajúcim vedeckým konsenzom, že mozog sa vyvíja počas kritického obdobia v detstve a potom zostáva relatívne nezmenený..

Neuroplasticita môže byť definovaná ako vnútorná vlastnosť nervového systému (SN). Uchovávame ho ako dieťa po celý život a ponúka nám možnosť modifikovať a adaptovať, tak funkcie, ako aj štruktúru nášho nervového systému (Pascual-Leone et al., 2011).

Vedecké dôkazy presvedčivo ukázali, že náš mozog nezostáva nezmeniteľný, skúsenosti a učenie nám umožňujú rýchlo a efektívne sa prispôsobiť meniacim sa environmentálnym požiadavkám..

Ako dôsledok každej zmyslovej skúsenosti, motorickej aktivity, asociácie, odmeny, akčného plánu, sa náš mozog neustále mení (Pascual-Leone et al., 2011).

Charakteristika a definícia mozgovej plasticity

Normálne je mozgová plasticita zvyčajne spojená s učením, ktoré prebieha v detskej fáze (Garcés-Vieira a Suárez-Escudero, 2014). Tradične to bolo myšlienka, že kedysi dosiahla dospelosť, neboli možnosti adaptácie a modifikácie našej neuronálnej štruktúry.

Súčasné dôkazy ukazujú, že naša mozgová štruktúra je schopná prispôsobiť sa rôznym okolnostiam, a to v detstve, dospievaní a dospelosti, a dokonca aj v situáciách významných poranení mozgu (Garcés-Vieira a Suárez-Escudero, 2014).

Ramón y Cajalako prvý navrhol koncepciu plasticity ako fyzikálny základ učenia a pamäti (Morgado, 2005). Na základe pozorovania histologických príprav navrhol, aby vzdelávanie prinieslo štrukturálne zmeny, ktoré sú nevyhnutne potrebné na vytvorenie nových spomienok (Mayford et al., 2012).

Na druhej strane to bol Donald Hebb, ktorý predstavil koncept asociatívnej plasticity ako mechanizmu, ktorý nám umožňuje modifikovať štrukturálne spojenia nášho mozgu (Morgado, 2005). kandel, Prostredníctvom svojich štúdií s Aplysia dosiahol podobné závery, pretože zistil, že keď sa v tomto bezstavovcovi objavili nové poznatky, uskutočnili sa aj štrukturálne zmeny, ako napríklad tvorba, stabilizácia a eliminácia tŕňov..

Okrem toho William James ponúkol nasledujúcu definíciu konceptu plasticity: "držanie štruktúry, ktorá je dostatočne slabá na to, aby umožnila nejaký vplyv, ale dostatočne silná na to, aby nepriniesla všetky naraz".

Plasticita je nevyhnutná pre vytvorenie a udržiavanie mozgových obvodov. Môže byť užitočným mechanizmom pre jednotlivca, pretože nám umožňuje získať nové zručnosti alebo prispôsobiť sa po zranení, ale môže sa tiež stať patologickým mechanizmom, ktorý vedie k širokej škále príznakov..

Normálne fungovanie plastických mechanizmov tak môže zhoršiť prejavy genetickej mutácie alebo poškodzujúcej environmentálnej udalosti a nedostatočný vývoj plastických mechanizmov môže tiež vyvolať abnormálne prejavy (Pascual-Leone et al., 2011) .

Deficit plasticity bude znamenať, že mozog sa nedokáže prispôsobiť environmentálnym požiadavkám. Na druhej strane, ak je mozog príliš plastický, štrukturálne spojenia môžu byť nestabilné a funkčné systémy potrebné na rozpoznávanie a správanie môžu byť ohrozené (Pascual-Leone et al., 2011).

Napriek výskytu abnormálnych procesov v plastických mechanizmoch je mozog veľmi prepojenou štruktúrou. Preto plasticita sprostredkováva na viacerých úrovniach nášho nervového systému, od mikroobvodov po veľké siete. Najviac zamerané a lokálne zmeny možno kompenzovať na úrovni okruhu, čím sa zabráni výraznému zhoršeniu správania (Pascual-Leone et al., 2011)..

Nedávne štúdie ukázali, že procesy učenia a pamäte vedú k zmenám synaptickej konektivity prostredníctvom procesov zosilnenia, stabilizácie alebo straty, čo vedie k premýšľaniu o dôležitosti týchto plastických procesov (Caroni et al., 2012).

Prvé štúdie uskutočnené s mikroskopom ukázali, že synaptická plasticita by mohla viesť k zmenám dendritickej veľkosti a tvaru (Mayford et al., 2012). V prípade učenia sa motorických zručností je možné pozorovať rast dendritických spinov určitých populácií neurónov (Caroni et al., 2012), následkom určitých bunkových a molekulárnych mechanizmov. (Mayford et al., 2012).

Aj keď je pravda, že zmeny sa vyskytujú na miestnej úrovni, pretože sú schopné zvýšiť alebo znížiť počet dendritických spinov určitých oblastí, tieto zmeny ovplyvňujú globálnu úroveň, pretože mozog je systém, ktorý pôsobí globálnym spôsobom, ktorý zvyšuje a znižuje v miestnych častiach.

Plastické zmeny počas života (vývoj)

Ako sme už spomínali, proces cerebrálnej plasticity zohráva dôležitú úlohu počas celého života, avšak existujú obdobia, v ktorých je dôležitejšia..

V prípade detstva, mozog je vo vysoko modifikovateľnej situácii v dôsledku masívneho prílevu skúseností a nových poznatkov. Mozgová plasticita u detí je maximálna, čo umožňuje začlenenie nového učenia a spomienok na ich kognitívno-behaviorálny repertoár.

Tieto plastické mechanizmy, ako jednotlivec rastie, vykazujú klesajúci trend, to znamená, že existuje súvislosť medzi vekom a redukciou veľkosti tohto procesu (Pascual-Leone et al., 2011).

Napriek tejto všeobecnej tendencii každý človek vykazuje inú trajektóriu. V závislosti od vnútorných genetických faktorov a špecifických vplyvov na životné prostredie, ktorým sme vystavení, každý jedinec predstaví jedinečný sklon fungovania mozgovej plasticity (Pascual-Leone et al., 2011).

Medzi dôležité faktory, ktoré je potrebné zvážiť a ktoré pravdepodobne prispievajú k rozdielom, patria genetické a epigenetické mechanizmy (napr. Polymorfizmy, expresia génov), hormonálne faktory (napríklad pohlavie, menštruačný cyklus), morbidita (napríklad diabetes). , rakovina alebo infekcie) a životné skúsenosti (napríklad traumatické poranenie mozgu, vystavenie toxínom, stres, nedostatok spánku, zneužívanie látok, kognitívna rezerva, zlá strava, sedavý spôsob života atď.) (Pascual-Leone et al., 2011).

Rôzne štúdie, ktoré využívajú funkčné a štruktúrne zobrazovanie magnetickou rezonanciou, pozitrónovú emisnú tomografiu a iné neuroimagingové techniky, poskytli dôkazy o tvrdení, že plasticita prechádza zmenami počas života..

Napríklad prierezové štúdie konzistentne identifikovali asociáciu medzi vekovými a mozgovými morfometrickými zmenami, ktoré zahŕňajú regionálne kortikálne riedenie, zníženie subkortikálneho objemu a ventrikulárnu dilatáciu (Pascual-Leone et al., 2011)..

Na druhej strane sú zmeny spojené so starnutím v plnení kognitívnych úloh, zmeny v nervovej aktivácii vyplývajúce z týchto kognitívnych úloh.

Všeobecne sa zistilo, že normálne starnutie u ľudí je spojené so znížením kognitívnej výkonnosti, vrátane domén rýchlosti spracovania, pracovnej pamäte, epizodickej pamäte, kontroly pozornosti, inhibičnej kontroly a výkonnej funkcie (Pascual-Leone et al., 2011).

Napriek tomu však plastové mechanizmy naďalej fungujú v akejkoľvek vývojovej fáze. Konštrukcia kognitívnej rezervy umožňuje zachovanie alebo minimálnu zmenu kognitívnej funkcie v starobe a umožňuje podporu väčšieho množstva neuropatologického poškodenia predtým, ako sa prejavia príznaky kognitívneho poškodenia (Pascual-Leone et al., 2011).

Plasticita a poškodenie mozgu

Získané poškodenie mozgu, ako je traumatické poranenie mozgu alebo určité systémové ochorenia, ako je cukrovka, depresia alebo rakovina, môžu ovplyvniť schopnosť plasticity (Pascual-Leone et al., 2011).

Keď utrpíme zranenie alebo poškodenie mozgu, náš mozog sa snaží kompenzovať deficity, ktoré z neho vyplývajú, implementáciou rôznych kompenzačných mechanizmov, ktoré sú základom týchto plasticít mozgu..

Vzájomná prepojenosť, organizácia a štruktúra nášho nervového systému nám umožňuje podstatne sa zotaviť po zranení. Rôzni autori navrhli, aby nervový systém podstúpil sériu procesov, ktoré umožňujú, aby oblasť homologická k poškodenej oblasti mala schopnosť prevziať svoju funkciu. To je možné vďaka veľkej distribuovanej sieti, ktorá tvorí mozgové spojenia (Dancause & Nudo, 2011).

Štúdie, ktoré používali hlbokú mozgovú stimuláciu u zvierat, naznačujú, že neuronálna reorganizácia, ktorá sa vyskytuje v oblastiach poškodenej hemisféry aj v neporušenej hemisfére, je nevyhnutná na regeneráciu, konkrétne keď sa lézia vzťahuje na motorické oblasti ( Dancause & Nudo, 2011).

Nedávne dôkazy však demonštrujú reorganizáciu funkčnej konektivity po získanej lézii, ktorá je pôvodne adaptívna alebo prospešná, môže obmedziť kompenzačné adaptácie na zmeny mechanizmov mozgovej plasticity súvisiacich s vekom. (Pascual-Leone a kol., 2011).

Plastické zmeny by v skutočnosti mohli oslabiť schopnosť reorganizovať kortex, aby vykonávali svoju primárnu funkciu, najmä v kontexte rehabilitačného výcviku.

Napríklad v prípade slepých jedincov, kortikálna reorganizácia, ktorá sa vyskytuje v oblasti týlneho hrboľa ako dôsledok absencie senzorických vstupov vizuálneho typu, môže dávať hmatové pocity ducha na dosah ruky kompetentných jedincov v čítaní. Braillovho písma (Merabet & Pascual-Leone, 2010).

Modifikačné mechanizmy

Hoci plasticita mozgu je mechanizmus silne determinovaný genetikou, faktory prostredia prispejú rozhodujúcim spôsobom k individuálnym rozdielom v účinnosti a funkčnosti tohto faktora..

Formálne a neformálne vzdelávacie skúsenosti, sociálne a rodinné interakcie, kultúrne pozadie, strava, hormonálne faktory, rôzne patológie, vystavenie škodlivým činiteľom, ako sú zneužívanie návykových látok, stres alebo pravidelné cvičenie, niektoré faktory, ktoré vedecké dôkazy zdôraznili ako modulátory tohto adaptačného mechanizmu (Pascual-Leone et al., 2011).

V skutočnosti môže mať kvalita sociálneho prostredia každého jednotlivca hlboké vplyvy na vývoj a činnosť nervových systémov, čo má vplyv na rôzne fyziologické a behaviorálne reakcie..

Ak áno, zmeny v plasticite mozgu u ľudí žijúcich v nefunkčných prostrediach sa môžu líšiť od zmien v tých, ktorí majú ochranu a podporu (Pascual-Leone et al., 2011).

Faktory životného štýlu vrátane vzdelávania, zložitosti práce, sociálnej siete a aktivít prispejú k vytvoreniu väčšej kognitívnej rezervnej kapacity, pomôžu nám vytvoriť „rezervný obchod“, ktorý nás bude účinne chrániť pred stavom. zranení.

Príkladom je skutočnosť, že ľudia, ktorí získali široké vzdelanie, dokonca aj tí, ktorí trpia Alzheimerovou chorobou, môžu predstavovať nižšie riziko klinického prejavu šialeného procesu..

Tento dôkaz svedčí o tom, že prejavy symptómov sú oneskorené v dôsledku efektívnej kompenzácie vďaka pozícii väčšej kognitívnej rezervnej kapacity (Pascual-Leone et al., 2011).

Na druhej strane sa okrem týchto faktorov súvisiacich s každodenným životom uskutočnili aj rôzne pokusy o modifikáciu kognitívnej plasticity na experimentálnej úrovni..

V posledných rokoch boli vyvinuté prístupy na zvýšenie plasticity v subakútnej fáze obnovy jedincov, ktorí utrpeli poškodenie mozgu. Napríklad použitie liekov na zvýšenie úrovne aurosalu a učenia, dendritickej arborizácie, anatomickej plasticity alebo obnovy funkcie v oblasti infarktu (Dancause & Nudo, 2011).

Okrem toho ďalšou nedávno skúmanou technikou je kortikálna stimulácia na zvýšenie alebo zníženie aktivity špecifických oblastí mozgu. Použitie stimulácie má potenciálne výhody zamerané na podporu regenerácie s niekoľkými vedľajšími účinkami.

závery

Účinné fungovanie neurofyziologických mechanizmov mozgovej plasticity zohráva zásadnú úlohu v priebehu života, v priebehu vývoja, od detstva až po dospelosť a starnutie tak u zdravých jedincov, ako aj u niektorých typov patológií (Pascual-Leone a kol.). ., 2011). 

Vaše kroky nám umožnia získať nové učenia a vedomosti počas nášho života.

referencie

1. Cáceres-Vieira, M., & Suárez-Escudero, J. (2014). Neuroplasticita: biochemické a neurofyziologické aspekty. Rev CES Med, 28(1), 119-132.
2. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Štrukturálna plasticita pri učení: regulácia a funkcie. Príroda, 13, 478-490.
3. Dancause, N., & Nudo, R. (2011). Tvarovanie plasticity na zlepšenie zotavenia po zranení. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E. R. (s.f.). Synapsy a pamäťové úložisko.
5. Merabet, L. B., & Pascual-Leone, A. (2010). Neurálna reorganizácia po zmyslovej strate: možnosť zmeny. Príroda, 11, 44,52.
6. Morgado, L. (2005). Psychobiológia učenia a pamäti: základy a nedávne pokroky. Rev. Neurol, 40(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., ... Rotenberg, A. (2011). Charakterizácia mozgovej kortikálnej plasticity a sieťovej dynamiky v priebehu vekového rozpätia v zdraví a chorobách s TMS-EEG a TMS-fMRI. Brain Topogr.(24), 302-315.