Τι είναι η πλαστικότητα του εγκεφάλου;

Το εγκεφαλική πλαστικότητα, νευροπλαστικότητα ή νευρωνική πλαστικότητα είναι το δυναμικό του νευρικού συστήματος να προσαρμόζει και να αναδιαρθρώνει τις νευρικές του συνδέσεις ανταποκρινόμενοι στην αισθητηριακή εμπειρία, την είσοδο νέων πληροφοριών, την αναπτυξιακή διαδικασία και ακόμη και τη βλάβη ή τη δυσλειτουργία.

Περιγράφει τη διαρκή αλλαγή στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου. Ο όρος κέρδισε δημοτικότητα κατά το δεύτερο μισό του 20ού αιώνα, όταν η έρευνα έδειξε ότι πολλές πτυχές του εγκεφάλου μπορούν να αλλάξουν (είναι "πλαστικό") ακόμη και στην ενηλικίωση.

Η έννοια αυτή έρχεται σε αντίθεση με την προηγούμενη επιστημονική συναίνεση ότι ο εγκέφαλος αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια μιας κρίσιμης περιόδου στην παιδική ηλικία και στη συνέχεια παραμένει σχετικά αμετάβλητος.

Η νευροπλαστικότητα μπορεί να οριστεί ως εγγενής ιδιότητα του νευρικού συστήματος (SN). Την διατηρούμε ως παιδί καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής μας και μας προσφέρει τη δυνατότητα να τροποποιήσουμε και να προσαρμόσουμε τόσο τις λειτουργίες όσο και τη δομή του νευρικού μας συστήματος (Pascual-Leone et al., 2011).

Τα επιστημονικά στοιχεία έχουν πειστεί πειστικά ότι ο εγκέφαλός μας δεν παραμένει αμετάβλητος, οι εμπειρίες και η μάθηση μας επιτρέπουν να προσαρμόζουμε γρήγορα και αποτελεσματικά στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές απαιτήσεις.

Ως αποτέλεσμα κάθε αισθητικής εμπειρίας, κινητικής δραστηριότητας, συσχέτισης, ανταμοιβής, σχεδίου δράσης, ο εγκέφαλός μας αλλάζει διαρκώς (Pascual-Leone et al., 2011).

Χαρακτηριστικά και ορισμός της εγκεφαλικής πλαστικότητας

Κανονικά, η εγκεφαλική πλαστικότητα συνήθως σχετίζεται με τη μάθηση που λαμβάνει χώρα στο στάδιο της βρεφικής ηλικίας (Garcés-Vieira και Suárez-Escudero, 2014). Παραδοσιακά θεωρήθηκε ότι μόλις έφτασε η ενηλικίωση δεν υπήρχαν δυνατότητες προσαρμογής και τροποποίησης της νευρωνικής δομής μας.

Τρέχοντα στοιχεία δείχνουν ότι η δομή του εγκεφάλου μας είναι σε θέση να προσαρμοστούν σε διαφορετικές συνθήκες, τόσο κατά την παιδική ηλικία, την εφηβεία και την ενήλικη ζωή, ακόμα και σε περιπτώσεις σημαντικής βλάβης του εγκεφάλου (Garcés-Vieira-Escudero και Suárez, 2014).

Ramón y Cajalήταν ο πρώτος που πρότεινε την έννοια της πλαστικότητας ως τη φυσική βάση της μάθησης και της μνήμης (Morgado, 2005). Με βάση την παρατήρηση των ιστολογικών προετοιμασιών πρότεινε ότι η μάθηση παράγει διαρθρωτικές αλλαγές, οι αλλαγές αυτές είναι απολύτως απαραίτητες για το σχηματισμό νέων αναμνήσεων (Mayford et al., 2012).

Από την άλλη πλευρά, ο Donald Hebb έδειξε την έννοια της συνειρμικής πλαστικότητας ως μηχανισμός που μας επιτρέπει να τροποποιήσουμε τις δομικές συνδέσεις του εγκεφάλου μας (Morgado, 2005). Kandel, Μέσα από τις μελέτες του με την Aplysia, κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα, καθώς διαπίστωσε ότι όταν έγιναν νέα μαθήματα σε αυτό το ασπόνδυλο, πραγματοποιήθηκαν δομικές αλλαγές όπως ο σχηματισμός, η σταθεροποίηση και η απομάκρυνση των αγκάθια..

Επιπλέον, ο William James πρότεινε τον ακόλουθο ορισμό της έννοιας της πλαστικότητας: "κατοχή δομής αρκετά αδύνατης ώστε να δώσει τη θέση της σε επιρροή, αλλά αρκετά ισχυρή ώστε να μην αποφέρει όλα αμέσως".

Η πλαστικότητα είναι απαραίτητη για τη δημιουργία και τη διατήρηση των κυκλωμάτων του εγκεφάλου. Μπορεί να είναι ένας ευεργετικός μηχανισμός για το άτομο, αφού μας επιτρέπει να αποκτήσουμε νέες δεξιότητες ή να προσαρμόσουμε μετά από έναν τραυματισμό, αλλά μπορεί επίσης να γίνει ένας παθολογικός μηχανισμός που προκαλεί μια ευρεία ποικιλία συμπτωμάτων.

Έτσι, η κανονική λειτουργία των πλαστικών μηχανισμών μπορεί να επιδεινώσει τα συμπτώματα μιας γενετικής μετάλλαξης ή δυσμενείς περιβαλλοντικές συμβάν και η κακή ανάπτυξη των πλαστικών μηχανισμών μπορεί επίσης να επάγει ανώμαλη εκδηλώσεις (Pascual-Leone et al., 2011) .

Το έλλειμμα της πλαστικότητας θα σημαίνει ότι ο εγκέφαλος δεν είναι σε θέση να προσαρμοστεί στις περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Από την άλλη πλευρά, εάν ο εγκέφαλος είναι υπερβολικά πλαστικός, οι δομικές συνδέσεις μπορεί να είναι ασταθείς και τα λειτουργικά συστήματα που είναι απαραίτητα για τη γνώση και τη συμπεριφορά μπορούν να διακυβεύονται (Pascual-Leone et al., 2011).

Παρά την εμφάνιση μη φυσιολογικών διεργασιών στους πλαστικούς μηχανισμούς, ο εγκέφαλος είναι μια πολύ διασυνδεδεμένη δομή. Ως εκ τούτου, η πλαστικότητα διαμεσολαβεί στα πολλαπλά επίπεδα του νευρικού μας συστήματος, από μικροκυκλώματα σε μεγάλα δίκτυα. Οι πιο εστιασμένες και τοπικές αλλαγές μπορούν να αντισταθμιστούν σε επίπεδο κυκλώματος, εμποδίζοντας μια σημαντική επιδείνωση της συμπεριφοράς (Pascual-Leone et al., 2011).

Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι οι διαδικασίες μάθησης και μνήμης οδηγούν σε αλλαγές στη συναπτική συνδεσιμότητα μέσω διαδικασιών κέρδους, σταθεροποίησης ή απώλειας, γεγονός που οδηγεί στη σκέψη για τη σημασία αυτών των πλαστικών διεργασιών (Caroni et al., 2012).

Οι πρώτες μελέτες που πραγματοποιήθηκαν με το μικροσκόπιο αποκάλυψαν ότι η συναπτική πλαστικότητα μπορεί να οδηγήσει σε αλλοιώσεις στο μέγεθος και το σχήμα των δενδριτικών (Mayford et al., 2012). Στην περίπτωση της μάθησης των κινητικών δεξιοτήτων, μπορεί να παρατηρηθεί αύξηση των δενδριτικών αγκάθων ορισμένων νευρωνικών πληθυσμών (Caroni et al., 2012), συνέπεια ορισμένων κυτταρικών και μοριακών μηχανισμών. (Mayford κ.ά., 2012).

Ενώ οι αλλαγές συμβαίνουν τοπικά, να είναι σε θέση να αυξάνει ή μειώνει τον αριθμό των δενδριτικών αγκάθια σε ορισμένες περιοχές, όπως οι αλλαγές επηρεάζουν παγκόσμια δεδομένου ότι ο εγκέφαλος είναι ένα σύστημα που δρα σε παγκόσμιο επίπεδο συμβαίνουν αυξήσεις και μειώσεις σε τοπικά μέρη.

Πλαστικές αλλαγές σε όλη τη ζωή (ανάπτυξη)

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η διαδικασία της εγκεφαλικής πλαστικότητας διαδραματίζει σημαντικό ρόλο καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής, ωστόσο, υπάρχουν περιόδους στις οποίες είναι πιο απαραίτητη.

Στην περίπτωση της παιδικής ηλικίας, ο εγκέφαλος βρίσκεται σε μια εξαιρετικά τροποποιήσιμη κατάσταση λόγω της μαζικής εισροής εμπειριών και νέων γνώσεων. Η εγκεφαλική πλαστικότητα στην περίπτωση των παιδιών είναι μέγιστη, πράγμα που επιτρέπει την ενσωμάτωση νέων μαθημάτων και μνημών στο γνωστικό-συμπεριφορικό τους ρεπερτόριο.

Αυτοί οι πλαστικοί μηχανισμοί, καθώς το άτομο μεγαλώνει, παρουσιάζουν μια καθοδική τάση, δηλαδή υπάρχει σχέση μεταξύ ηλικίας και μείωσης του μεγέθους αυτής της διαδικασίας (Pascual-Leone et al., 2011).

Παρά τη γενικευμένη αυτή τάση, κάθε άτομο παρουσιάζει μια διαφορετική τροχιά. Ανάλογα με τους ενδογενείς γενετικούς παράγοντες και τις συγκεκριμένες περιβαλλοντικές επιδράσεις στις οποίες είμαστε εκτεθειμένοι, κάθε άτομο θα παρουσιάσει μια μοναδική κλίση της λειτουργίας της εγκεφαλικής πλαστικότητας (Pascual-Leone et al., 2011).

Σημαντικοί παράγοντες για να θεωρηθεί ότι ενδέχεται να συμβάλλουν στις διαφορές, γενετικών και επιγενετικών μηχανισμών (για παράδειγμα, πολυμορφισμούς, έκφραση γονιδίου), ορμονικούς παράγοντες (π.χ., φύλο, εμμηνορροϊκού κύκλου), νοσηρότητα (π.χ. διαβήτη είναι , καρκίνο ή λοιμώξεις) και εμπειρίες ζωής (π.χ., τραυματική εγκεφαλική βλάβη, έκθεση σε τοξίνες, το στρες, την έλλειψη ύπνου, κατάχρηση ουσιών, γνωστική εφεδρεία, η κακή διατροφή, η καθιστική ζωή, κλπ) (Pascual-Leone et al., 2011).

Διάφορες μελέτες χρησιμοποιώντας απεικόνιση λειτουργική και δομική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων και άλλες τεχνικές απεικόνισης έχουν παράσχει αποδείξεις για τον ισχυρισμό ότι η πλαστικότητα υφίσταται αλλαγές σε όλη τη ζωή.

Για παράδειγμα, μελέτες έχουν σταθερά εγκάρσια ταυτοποιηθεί τη συσχέτιση μεταξύ της ηλικίας και του εγκεφάλου μορφομετρικές μεταβολές κυμαινόμενες περιφερειακό φλοιού λέπτυνση, μειώσεις υποφλοιώδη όγκο και κοιλιακή διάταση (Pascual-Leone et al., 2011).

Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν αλλαγές που σχετίζονται με τη γήρανση στην εκτέλεση των γνωστικών καθηκόντων, αλλαγές στη νευρική ενεργοποίηση που προκύπτουν από αυτά τα γνωστικά καθήκοντα.

Είναι ευρέως καθιερωθεί ότι η φυσιολογική γήρανση σε ανθρώπους συνδέεται με μειώσεις στη γνωστική απόδοση περιλαμβανομένης της ταχύτητας τομέων επεξεργασίας, μνήμη εργασίας, επεισοδιακή μνήμη, προσοχής ελέγχου, ανασταλτικό έλεγχο και την εκτελεστική λειτουργία (Pascual-Leone et al., 2011).

Ωστόσο, παρά το γεγονός αυτό, οι πλαστικές μηχανισμοί συνεχίζουν να λειτουργούν σε οποιοδήποτε στάδιο ανάπτυξης. Η οικοδόμηση γνωστική εφεδρεία επιτρέπει γνωστική λειτουργία διατηρείται ή ελάχιστα μεταβάλλεται στους ηλικιωμένους και την οικονομική δυνατότητα να υποστηρίξει έναν μεγαλύτερο αριθμό νευροπαθολογικών βλάβης πριν σημεία και συμπτώματα της γνωστικής εξασθένισης (Pascual-Leone et al πρόδηλη., 2011).

Πλαστικότητα και εγκεφαλική βλάβη

που αποκτήθηκαν, όπως τραυματική βλάβη του εγκεφάλου, ή ορισμένες συστημικές ασθένειες όπως ο διαβήτης, η κατάθλιψη, ή ο καρκίνος μπορεί να επηρεάσει την ικανότητα της βλάβης πλαστικότητας εγκεφάλου (Pascual-Leone et al., 2011).

Όταν υποφέρουμε έναν τραυματισμό ή εγκεφαλική βλάβη, ο εγκέφαλός μας προσπαθεί να αντισταθμίσει τα ελλείμματα που προέρχονται από αυτό μέσω της εφαρμογής διαφορετικών αντισταθμιστικών μηχανισμών, που βρίσκονται στη βάση αυτών των πλαστικοτήτων του εγκεφάλου.

Η διασύνδεση, η οργάνωση και η δομή του νευρικού μας συστήματος μας επιτρέπει να ανακάμψουμε ουσιαστικά μετά από τραυματισμό. Διάφοροι συγγραφείς έχουν προτείνει ότι το νευρικό σύστημα υφίσταται μια σειρά διαδικασιών που επιτρέπουν σε μια περιοχή ομόλογη προς το κατεστραμμένο να έχει την ικανότητα να αναλάβει τη λειτουργία του. Αυτό είναι δυνατό χάρη στο μεγάλο κατανεμημένο δίκτυο που σχηματίζει τις συνδέσεις του εγκεφάλου (Dancause & Nudo, 2011).

Μελέτες που χρησιμοποιούν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση σε ζώα υποδεικνύουν ότι η νευρωνική αναδιοργάνωση που εμφανίζεται τόσο στις περιοχές του τραυματισμένου ημισφαιρίου και στην άθικτη ημισφαίριο είναι απαραίτητη για την ανάκτηση, ιδιαίτερα όταν η ζημία αναφέρεται σε περιοχές με κινητήρα ( Dancause & Nudo, 2011).

Ωστόσο, τα τελευταία στοιχεία δείχνουν αναδιοργάνωση των λειτουργικών σύνδεσης μετά από ένα τραυματισμό που αποκτήθηκαν, η αρχική μορφή είναι προσαρμοστική ή ευεργετική, αργότερα φόρμα, μπορείτε να περιορίσετε αντισταθμιστικές προσαρμογές για μεταβολές μηχανισμοί σχετίζονται με την ηλικία της πλαστικότητας του εγκεφάλου (Pascual-Leone κ.ά., 2011).

Στην πραγματικότητα, οι πλαστικές αλλαγές θα μπορούσαν να αποδυναμώσουν την ικανότητα αναδιοργάνωσης του φλοιού για να εκτελέσουν την κύρια λειτουργία του, ιδίως στο πλαίσιο της κατάρτισης αποκατάστασης.

Για παράδειγμα, στην περίπτωση των τυφλών ατόμων, φλοιού αναδιοργάνωσης που εμφανίζεται στην ινιακή περιοχή, ως αποτέλεσμα της απουσίας των αισθήσεων εισροών οπτική, μπορεί να δώσει αφής αισθήσεις φάντασμα στις άκρες των δακτύλων των αρμοδίων ατόμων ανάγνωση του Braille (Merabet & Pascual-Leone, 2010).

Μηχανισμοί τροποποίησης

Αν και η πλαστικότητα του εγκεφάλου είναι ένας μηχανισμός που καθορίζεται από τη γενετική, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες θα συμβάλουν αποφασιστικά στις μεμονωμένες διαφορές στην αποτελεσματικότητα και τη λειτουργικότητα αυτού.

Οι τυπικές και ανεπίσημες εκπαιδευτικές εμπειρίες, οι κοινωνικές και οικογενειακές αλληλεπιδράσεις, το πολιτισμικό υπόβαθρο, η διατροφή, οι ορμονικοί παράγοντες, οι διαφορετικές παθολογίες, η έκθεση σε επιβλαβείς παράγοντες όπως η κατάχρηση ουσιών, το άγχος ή η τακτική άσκηση, είναι (Pascual-Leone et al., 2011), η οποία αποτελεί ένα από τα βασικότερα στοιχεία της επιστημονικής τεκμηρίωσης,.

Στην πραγματικότητα, η ποιότητα του κοινωνικού περιβάλλοντος κάθε ατόμου μπορεί να έχει βαθιές επιδράσεις στην ανάπτυξη και τη δραστηριότητα των νευρικών συστημάτων, με επιπτώσεις σε μια ποικιλία φυσιολογικών και συμπεριφορικών αντιδράσεων.

Αν ναι, οι αλλαγές στην πλαστικότητα του εγκεφάλου σε άτομα που ζουν σε δυσλειτουργικά περιβάλλοντα μπορεί να διαφέρουν από τις αλλαγές σε εκείνους με προστασία και στήριξη (Pascual-Leone et al., 2011).

Παράγοντες του τρόπου ζωής, συμπεριλαμβανομένης της εκπαίδευσης, την πολυπλοκότητα της εργασίας, την κοινωνική δικτύωση, και οι δραστηριότητες θα συμβάλει στη δημιουργία μια μεγαλύτερη ικανότητα για τη γνωστική εφεδρεία, θα μας βοηθήσει να δημιουργήσουμε «ένα κατάστημα των αποθεματικών» για να μας προστατεύσει αποτελεσματικά τον όρο τραυματισμών.

Ένα παράδειγμα αυτού είναι το γεγονός ότι οι άνθρωποι που έχουν λάβει ευρεία εκπαίδευση, ακόμη και εκείνοι που πάσχουν από τη νόσο του Alzheimer, μπορεί να παρουσιάζουν μικρότερο κίνδυνο για την κλινική εκδήλωση της παράφρονης διαδικασίας.

Τα στοιχεία αυτά υποδηλώνουν ότι η εκδήλωση των συμπτωμάτων καθυστερεί λόγω της αποτελεσματικής αποζημίωσης χάρη στη θέση μιας μεγαλύτερης γνωστικής ικανότητας (Pascual-Leone et al., 2011).

Από την άλλη πλευρά, εκτός από αυτούς τους παράγοντες που σχετίζονται με την καθημερινή ζωή, έγιναν επίσης διάφορες προσπάθειες για να τροποποιηθεί η γνωστική πλαστικότητα στο πειραματικό επίπεδο.

Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί προσεγγίσεις για την αύξηση της πλαστικότητας στην υποξεία φάση της ανάρρωσης των υποκειμένων που έχουν υποστεί εγκεφαλική βλάβη. Για παράδειγμα, η χρήση φαρμάκων για την αύξηση του επιπέδου των aurosal και της μάθησης, δενδριτικά δενδροκομία, ανατομικά πλαστικότητα ή την αποκατάσταση της λειτουργίας στην περιοχή περι-εμφράγματος (Dancause & κόμπος, 2011).

Επιπλέον, μια άλλη τεχνική που ερευνήθηκε πρόσφατα είναι η διέγερση των φλοιών για την αύξηση ή τη μείωση της δραστηριότητας συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου. Η χρήση της διέγερσης έχει τα πιθανά πλεονεκτήματα που αποσκοπούν στην προώθηση της ανάρρωσης με λίγες παρενέργειες.

Συμπεράσματα

Αποδοτική λειτουργία των νευροφυσιολογικών μηχανισμών της πλαστικότητας του εγκεφάλου έχουν ουσιαστικό ρόλο σε όλη τη ζωή, κατά μήκος ανάπτυξη από τη βρεφική έως την ενηλικίωση και τη γήρανση τόσο σε υγιή άτομα και με κάποιο είδος της παθολογίας (Pascual-Leone et al ., 2011). 

Η δράση σας θα μας επιτρέψει να αποκτήσουμε νέες γνώσεις και γνώσεις καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής μας.

Αναφορές

1. Cáceres-Vieira, Μ. & Suárez-Escudero, J. (2014). Νευροπλαστικότητα: βιοχημικές και νευροφυσιολογικές πτυχές. Rev CES Med, 28(1), 119-132.
2. Caroni, Ρ., Donato, F., & Muller, D. (2012). Δομική πλαστικότητα κατά την εκμάθηση: ρύθμιση και λειτουργίες. Φύση, 13, 478-490.
3. Dancause, Ν., & Nudo, R. (2011). Σχηματίζοντας πλαστικότητα για να βελτιώσει την ανάρρωση μετά από τραυματισμό. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, Μ., Siegelbaum, S.A., & Kandel, Ε.Ρ. (s.f.). Συνάψεις και αποθήκευση μνήμης.
5. Merabet, L. Β., & Pascual-Leone, Α. (2010). Νευρωνική αναδιοργάνωση μετά από αισθητική απώλεια: η ευκαιρία της αλλαγής. Φύση, 11, 44.52.
6. Morgado, L. (2005). Η ψυχοβιολογία της μάθησης και της μνήμης: βασικές αρχές και πρόσφατες εξελίξεις. Rev Neurol, 40(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, Α., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, Μ., Eldaief, Μ., ... Rotenberg, Α. (2011). Χαρακτηρισμός της πλαστικότητας του φλοιού του εγκεφάλου και της δυναμικής του δικτύου καθ 'όλη την ηλικιακή κλίμακα στην υγεία και την ασθένεια με TMS-EEG και TMS-fMRI. Ο εγκέφαλος Topogr.(24), 302-315.