Kaj je plastičnost možganov?

The cerebralna plastičnost, nevroplastičnost ali nevronska plastičnost je potencial živčnega sistema, da prilagodi in prestrukturira svoje živčne povezave kot odziv na čutne izkušnje, vnos novih informacij, razvojni proces in celo poškodbe ali motnje.

Opisuje trajne spremembe v možganih med življenjem posameznika. Ta izraz je pridobil popularnost v drugi polovici 20. stoletja, ko so raziskave pokazale, da se lahko številni vidiki možganov spremenijo (so "plastični") tudi v odrasli dobi.

Ta pojem je v nasprotju s prejšnjim znanstvenim soglasjem, da se možgani razvijajo v kritičnem obdobju v otroštvu in potem ostaja relativno nespremenjeno..

Nevroplastičnost lahko definiramo kot intrinzično lastnost živčnega sistema (SN). Ohranimo jo kot otroka skozi vse življenje in nam nudi sposobnost spreminjanja in prilagajanja, tako funkcij kot strukture našega živčnega sistema (Pascual-Leone et al., 2011)..

Znanstveni dokazi so prepričljivo pokazali, da naši možgani ne ostajajo nespremenljivi, izkušnje in učenje nam omogočajo, da se hitro in učinkovito prilagajamo spreminjajočim se okoljskim zahtevam..

Kot posledica vsakega čutnega izkustva, motorične aktivnosti, asociacije, nagrajevanja, načrta delovanja, se naš možgani nenehno spreminjajo (Pascual-Leone et al., 2011).

Značilnosti in definicija cerebralne plastičnosti

Običajno je možganska plastičnost običajno povezana z učenjem, ki poteka v začetni fazi (Garcés-Vieira in Suárez-Escudero, 2014). Tradicionalno je veljalo, da enkrat, ko je dosegel odraslost, ni bilo možnosti za prilagoditev in spremembo naše nevronske strukture.

Aktualni dokazi kažejo, da se naša možganska struktura lahko prilagodi različnim okoliščinam, tako v otroštvu, mladosti in odraslosti, kot tudi v primerih pomembnih poškodb možganov (Garcés-Vieira in Suárez-Escudero, 2014)..

Ramón y Cajalbil je prvi, ki je predlagal koncept plastičnosti kot fizične osnove učenja in spomina (Morgado, 2005). Na podlagi opazovanja histoloških pripravkov je predlagal, da je učenje ustvarilo strukturne spremembe, te spremembe pa so nujno potrebne za nastanek novih spominov (Mayford et al., 2012)..

Po drugi strani pa je Donald Hebb pokazal koncept asociativne plastičnosti kot mehanizma, ki nam omogoča, da spreminjamo strukturne povezave naših možganov (Morgado, 2005). Kandel, S svojimi študijami z Aplysia je prišel do podobnih zaključkov, saj je opazil, da so se pri novih spoznanjih v tem nevretenčarjih zgodile tudi strukturne spremembe, kot so oblikovanje, stabilizacija in izločanje trnov..

Poleg tega je William James ponudil naslednjo definicijo pojma plastičnosti: "posedovanje strukture, ki je dovolj šibka, da bi lahko podlegla vplivu, vendar dovolj močna, da ne bo dala vseh naenkrat".

Plastičnost je bistvena za vzpostavitev in vzdrževanje možganskih vezij. Lahko je koristen mehanizem za posameznika, saj nam omogoča pridobivanje novih veščin ali prilagoditev po poškodbi, lahko pa postane tudi patološki mehanizem, ki povzroča številne simptome..

Tako lahko normalno delovanje plastičnih mehanizmov poslabša manifestacije genetske mutacije ali škodljivega okoljskega dogodka, pomanjkljivo razvijanje plastičnih mehanizmov pa lahko povzroči tudi nenormalne manifestacije (Pascual-Leone et al., 2011). .

Pomanjkanje plastičnosti bo pomenilo, da se možgani ne morejo prilagoditi okoljskim zahtevam. Po drugi strani, če so možgani preveč plastični, so strukturne povezave lahko nestabilne in funkcionalni sistemi, potrebni za spoznavanje in vedenje, lahko ogroženi (Pascual-Leone et al., 2011).

Kljub pojavljanju nenormalnih procesov v plastičnih mehanizmih so možgani zelo medsebojno povezani. Zato plastičnost posreduje v več ravneh našega živčnega sistema, od mikrovezij do velikih omrežij. Najbolj osredotočene in lokalne spremembe se lahko kompenzirajo na ravni vezja, kar preprečuje občutno poslabšanje vedenja (Pascual-Leone et al., 2011)..

Nedavne študije so pokazale, da procesi učenja in spomina vodijo do sprememb v sinaptični povezljivosti s procesi pridobivanja, stabilizacije ali izgube, kar vodi k razmišljanju o pomenu teh plastičnih procesov (Caroni et al., 2012)..

Prve študije, izvedene z mikroskopom, so pokazale, da lahko sinaptična plastičnost povzroči spremembe v velikosti in obliki dendritov (Mayford et al., 2012). V primeru spoznavanja motoričnih sposobnosti lahko opazimo rast dendritičnih trnov nekaterih nevronskih populacij (Caroni idr., 2012), ki je posledica določenih celičnih in molekularnih mehanizmov. (Mayford et al., 2012).

Čeprav je res, da se spremembe dogajajo na lokalni ravni, ker lahko povzročijo povečanje ali zmanjšanje števila dendritičnih trnov na določenih območjih, te spremembe vplivajo na globalno raven, saj so možgani sistem, ki deluje globalno in povečuje in zmanjšuje. v lokalnih delih.

Plastične spremembe skozi vse življenje (razvoj)

Kot smo že omenili, ima proces cerebralne plastičnosti pomembno vlogo skozi vse življenje, vendar obstajajo obdobja, v katerih je bistvenega pomena..

V primeru otroštva so možgani v zelo spremenljivem položaju zaradi množičnega dotoka izkušenj in novega znanja. Cerebralna plastičnost pri otrocih je maksimalna, kar omogoča vključitev novega učenja in spominov v kognitivno-vedenjski repertoar..

Ti plastični mehanizmi, ko posameznik raste, kažejo trend upadanja, to je povezava med starostjo in zmanjšanjem obsega tega procesa (Pascual-Leone et al., 2011).

Kljub splošni težnji vsaka oseba kaže drugačno pot. Glede na intrinzične genetske dejavnike in specifične vplive okolja, katerim smo izpostavljeni, bo vsak posameznik predstavil edinstven nagib delovanja možganske plastičnosti (Pascual-Leone et al., 2011)..

Med pomembnimi dejavniki, ki verjetno prispevajo k razlikam, so genetski in epigenetski mehanizmi (npr. Polimorfizmi, genska ekspresija), hormonski dejavniki (na primer spol, menstruacijski ciklus), obolevnost (na primer, sladkorna bolezen). , rak ali okužbe) in življenjske izkušnje (npr. travmatična poškodba možganov, izpostavljenost toksinom, stres, pomanjkanje spanja, zloraba snovi, kognitivna rezerva, slaba prehrana, sedeči življenjski slog itd.) (Pascual-Leone) et al., 2011).

Različne študije, ki uporabljajo funkcionalno in strukturno magnetno resonančno slikanje, pozitronsko emisijsko tomografijo in druge tehnike slikanja, so dokazale trditev, da se plastičnost skozi vse življenje spreminja..

Na primer, presečne študije so dosledno odkrivale povezavo med starostjo in možganskimi morfometričnimi spremembami, ki vključujejo regionalno kortikalno redčenje, subkortikalno zmanjšanje volumna in ventrikularno dilatacijo (Pascual-Leone et al., 2011)..

Po drugi strani pa obstajajo spremembe, povezane s staranjem pri izvajanju kognitivnih nalog, spremembe v živčni aktivaciji, ki izhajajo iz teh kognitivnih nalog..

Splošno ugotovljeno je, da je normalno staranje pri ljudeh povezano z zmanjšanjem kognitivnega delovanja, vključno s področji hitrosti obdelave, delovnim spominom, epizodnim spominom, nadzorom pozornosti, zaviralno kontrolo in izvršilno funkcijo (Pascual-Leone et al., 2011).

Kljub temu pa plastični mehanizmi še naprej delujejo v vsaki evolucijski fazi. Konstrukcija kognitivnih rezerv omogoča, da se kognitivna funkcija ohrani ali minimalno spremeni v starosti in lahko omogoči, da podpira večjo količino nevropatoloških poškodb, preden se pojavijo znaki in simptomi kognitivnega poslabšanja (Pascual-Leone et al., 2011).

Plastičnost in poškodbe možganov

Pridobljena poškodba možganov, kot so travmatska poškodba možganov ali določene sistemske bolezni, kot so diabetes, depresija ali rak, lahko vpliva na sposobnost plastičnosti (Pascual-Leone et al., 2011)..

Ko smo utrpeli poškodbe ali poškodbe možganov, naši možgani poskušajo nadomestiti primanjkljaje, ki izvirajo iz njega, z izvajanjem različnih kompenzacijskih mehanizmov, ki so osnova teh plastičnosti možganov.

Medsebojna povezanost, organiziranost in struktura živčnega sistema nam omogoča, da se po poškodbi bistveno okreva. Različni avtorji so predlagali, da je živčni sistem podvržen vrsti procesov, ki omogočajo, da območje, homologno poškodovanemu, prevzame svojo funkcijo. To je mogoče zaradi velike porazdeljene mreže, ki tvori možganske povezave (Dancause & Nudo, 2011).

Študije, ki so uporabljale globoko možgansko stimulacijo pri živalih, so pokazale, da je nevronska reorganizacija, ki se pojavlja tako na področjih poškodovane poloble kot tudi na tistih iz nepoškodovane hemisfere, bistvena za okrevanje, zlasti kadar se lezija nanaša na motorična območja Dancause & Nudo, 2011).

Vendar pa nedavni dokazi kažejo reorganizacijo funkcionalne povezanosti po pridobljeni leziji, ki je sprva prilagodljiva ali koristna, lahko omeji kompenzacijske prilagoditve za starostne spremembe v mehanizmih cerebralne plastičnosti. (Pascual-Leone idr., 2011).

Dejansko bi lahko plastične spremembe oslabile sposobnost reorganizacije korteksa, da bi opravljala svojo primarno funkcijo, zlasti v okviru rehabilitacijskega usposabljanja..

Na primer, v primeru slepih posameznikov lahko kortikalna reorganizacija, ki se pojavi v okcipitalnem območju zaradi odsotnosti senzoričnih vhodov vizualnega tipa, povzroči otipne občutke na prstih kompetentnih posameznikov pri branju Braillove pisave (Merabet in Pascual-Leone, 2010).

Mehanizmi spreminjanja

Čeprav je plastičnost možganov mehanizem, ki ga močno določajo genetika, bodo okoljski dejavniki odločilno prispevali k individualnim razlikam v učinkovitosti in funkcionalnosti tega.

Formalne in neformalne izobraževalne izkušnje, družbene in družinske interakcije, kulturno ozadje, prehrana, hormonski dejavniki, različne patologije, izpostavljenost škodljivim dejavnikom, kot so zloraba snovi, stres ali redna vadba, so nekateri dejavniki, ki so jih znanstveni dokazi izpostavili kot modulatorje tega prilagoditvenega mehanizma (Pascual-Leone et al., 2011).

Dejstvo je, da lahko kakovost socialnega okolja vsakega posameznika močno vpliva na razvoj in delovanje nevronskih sistemov, kar vpliva na različne fiziološke in vedenjske odzive..

Če je tako, se lahko spremembe v plastičnosti možganov pri ljudeh, ki živijo v disfunkcionalnih okoljih, razlikujejo od sprememb v tistih, ki imajo zaščito in podporo (Pascual-Leone et al., 2011)..

Dejavniki življenjskega sloga, vključno z izobraževanjem, kompleksnostjo dela, socialno mrežo in dejavnostmi, bodo prispevali k ustvarjanju večje sposobnosti kognitivnih rezerv, nam bodo pomagali ustvariti "rezervno trgovino", ki nas bo učinkovito zaščitila ob upoštevanju pogojev poškodb.

Primer tega je dejstvo, da lahko ljudje, ki so prejeli široko izobrazbo, tudi tisti, ki trpijo za Alzheimerjevo boleznijo, predstavljajo manjše tveganje za klinično manifestacijo norih postopkov..

Ti dokazi kažejo, da je manifestacija simptomov zakasnjena zaradi učinkovite kompenzacije, zahvaljujoč položaju večje kognitivne rezerve (Pascual-Leone et al., 2011)..

Po drugi strani pa so poleg teh dejavnikov, povezanih z vsakodnevnim življenjem, narejeni tudi različni poskusi spreminjanja kognitivne plastičnosti na eksperimentalni ravni..

V zadnjih letih so bili razviti pristopi za povečanje plastičnosti v subakutni fazi obnove oseb, ki so utrpele poškodbe možganov. Na primer, uporaba zdravil za povečanje stopnje aurosala in učenja, dendritična arborizacija, anatomska plastičnost ali obnova funkcije na peri-infarktnem območju (Dancause & Nudo, 2011).

Poleg tega je še nedavno raziskana tehnika kortikalne stimulacije za povečanje ali zmanjšanje aktivnosti določenih predelov možganov. Uporaba stimulacije ima potencialne prednosti za spodbujanje okrevanja z nekaj stranskimi učinki.

Sklepi

Učinkovito delovanje nevrofizioloških mehanizmov cerebralne plastičnosti igra bistveno vlogo skozi vse življenje, vse od razvoja, od otroštva do odraslosti in staranja, tako pri zdravih osebah kot pri nekaterih vrstah patologije (Pascual-Leone et al. ., 2011). 

Vaše dejanje nam bo omogočilo, da pridobimo nova spoznanja in znanje skozi naše življenje.

Reference

1. Cáceres-Vieira, M., in Suárez-Escudero, J. (2014). Nevroplastičnost: biokemični in nevrofiziološki vidiki. Rev CES Med, 28. \ t(1), 119-132.
2. Caroni, P., Donato, F., in Muller, D. (2012). Strukturna plastičnost pri učenju: regulacija in delovanje. Narava, 13, 478-490.
3. Dancause, N., & Nudo, R. (2011). Oblikovanje plastičnosti za izboljšanje okrevanja po poškodbi. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E.R. (s.f.). Snaps in pomnilnik pomnilnika.
5. Merabet, L. B., in Pascual-Leone, A. (2010). Neuralna reorganizacija po izgubi čutila: priložnost za spremembo. Narava, 11, 44.52.
6. Morgado, L. (2005). Psihobiologija učenja in spomina: osnove in nedavni napredek. Rev Neurol, 40(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., ... Rotenberg, A. (2011). Opredelitev plastičnosti možganske skorje in dinamike mreže skozi starostno obdobje v zdravju in bolezni s TMS-EEG in TMS-fMRI. Brain Topogr.(24), 302-315.