Co je Brain Plasticity?

mozková plasticita, neuroplasticita nebo neuronální plasticita je potenciál nervového systému přizpůsobit a restrukturalizovat své nervové spojení v reakci na smyslové zkušenosti, vstup nových informací, vývojový proces a dokonce i poškození nebo dysfunkci.

Popisuje trvalé změny v mozku během života jedince. Termín získal popularitu ve druhé polovině 20. století, kdy výzkum ukázal, že mnoho aspektů mozku může být změněno (jsou "plastové") i v dospělosti.

Tato představa kontrastuje s předchozím vědeckým konsenzem, že mozek se vyvíjí během kritického období v dětství a pak zůstává relativně nezměněn..

Neuroplasticita může být definována jako vnitřní vlastnost nervového systému (SN). Udržujeme ji jako dítě po celý život a nabízí nám schopnost modifikovat a přizpůsobit se, jak funkci, tak strukturu našeho nervového systému (Pascual-Leone et al., 2011).

Vědecké důkazy přesvědčivě ukázaly, že náš mozek nezůstává nezměnitelný, zkušenosti a učení nám umožňují rychle a efektivně se přizpůsobit měnícím se požadavkům na životní prostředí..

Jako důsledek každé smyslové zkušenosti, motorické aktivity, asociace, odměny, akčního plánu, se náš mozek neustále mění (Pascual-Leone et al., 2011).

Charakteristika a definice mozkové plasticity

Normálně je mozková plasticita obvykle spojena s učením, které probíhá v kojenecké fázi (Garcés-Vieira a Suárez-Escudero, 2014). Tradičně to bylo myšlenka, že jakmile dosáhla dospělosti, nebyly žádné možnosti adaptace a modifikace naší neuronální struktury.

Současné důkazy ukazují, že naše mozková struktura je schopna se přizpůsobit různým okolnostem, a to jak v dětství, adolescenci a dospělosti, tak i v situacích významných poranění mozku (Garcés-Vieira a Suárez-Escudero, 2014)..

Ramón y Cajaljako první navrhl koncept plasticity jako fyzikální základ učení a paměti (Morgado, 2005). Na základě pozorování histologických preparací navrhl, aby učení vyvolalo strukturální změny, které jsou nezbytně nutné pro tvorbu nových vzpomínek (Mayford et al., 2012).

Na druhou stranu to byl Donald Hebb, který ukázal koncept asociativní plasticity jako mechanismu, který nám umožňuje modifikovat strukturální spojení našeho mozku (Morgado, 2005). Kandel, Díky svým studiím s Aplysia dospěl k podobným závěrům, protože poznamenal, že když se v tomto bezobratlých objevily nové poznatky, došlo ke strukturálním změnám, jako je tvorba, stabilizace a eliminace trnů..

Navíc, William James nabídl následující definici pojetí plasticity: “majetek struktury slabý dost dávat cestu k vlivu, ale silný dost nerozdělit všechny najednou” \ t.

Plasticita je nezbytná pro zavedení a udržování obvodů mozku. Může to být prospěšný mechanismus pro jedince, protože nám umožňuje získat nové dovednosti nebo se přizpůsobit po zranění, ale může se také stát patologickým mechanismem, který vede k široké škále příznaků..

Normální fungování plastických mechanismů tak může zhoršit projevy genetické mutace nebo poškození životního prostředí a nedostatečný vývoj plastických mechanismů může také vyvolat abnormální projevy (Pascual-Leone et al., 2011) .

Deficit plasticity bude znamenat, že mozek není schopen přizpůsobit se požadavkům na životní prostředí. Na druhou stranu, pokud je mozek příliš plastický, mohou být strukturální vazby nestabilní a funkční systémy nezbytné pro rozpoznání a chování mohou být ohroženy (Pascual-Leone et al., 2011).

Navzdory výskytu abnormálních procesů v plastických mechanismech je mozek velmi propojenou strukturou. Proto plasticita zprostředkovává ve více úrovních našeho nervového systému, od mikroobvodů po velké sítě. Nejvíce zaměřené a lokální změny mohou být kompenzovány na úrovni okruhu, což zabraňuje výraznému zhoršení chování (Pascual-Leone et al., 2011).

Nedávné studie ukázaly, že procesy učení a paměti vedou ke změnám v synaptické konektivitě prostřednictvím zisků, stabilizačních nebo ztrátových procesů, což vede k přemýšlení o významu těchto plastických procesů (Caroni et al., 2012).

První studie provedené s mikroskopem ukázaly, že synaptická plasticita by mohla vést ke změnám v dendritické velikosti a tvaru (Mayford et al., 2012). V případě učení motorických dovedností lze pozorovat růst dendritických páteří některých neuronálních populací (Caroni et al., 2012), důsledek určitých buněčných a molekulárních mechanismů. (Mayford et al., 2012).

I když je pravda, že se změny vyskytují na lokální úrovni, jsou schopny zvýšit nebo snížit počet dendritických páteří určitých oblastí, tyto změny ovlivňují globální úroveň, protože mozek je systém, který působí globálně, což zvyšuje a snižuje v místních částech.

Plastické změny v průběhu života (vývoj)

Jak jsme se zmínili dříve, proces mozkové plasticity hraje důležitou roli v průběhu života, nicméně existují období, ve kterých je podstatnější..

V případě dětství, mozek je ve vysoce modifikovatelné situaci kvůli masivnímu přílivu zkušeností a nových znalostí. Mozková plasticita u dětí je maximální, což umožňuje začlenění nového učení a vzpomínek do jejich kognitivně-behaviorálního repertoáru..

Tyto plastické mechanismy, jak jednotlivec roste, vykazují sestupný trend, to znamená, že existuje souvislost mezi věkem a snížením velikosti tohoto procesu (Pascual-Leone et al., 2011).

Navzdory této generalizované tendenci vykazuje každá osoba jinou trajektorii. V závislosti na vnitřních genetických faktorech a specifických vlivech prostředí, kterým jsme vystaveni, bude každý jedinec představovat jedinečný sklon fungování mozkové plasticity (Pascual-Leone et al., 2011).

Mezi důležité faktory, které je třeba zvážit, které pravděpodobně přispívají k rozdílům, patří genetické a epigenetické mechanismy (například polymorfismy, genová exprese), hormonální faktory (například pohlaví, menstruační cyklus), morbidita (např. Diabetes). , rakovina nebo infekce) a životní zkušenosti (například traumatické poranění mozku, expozice toxinům, stres, nedostatek spánku, zneužívání návykových látek, kognitivní rezervy, špatná strava, sedavý způsob života atd.) (Pascual-Leone et al., 2011).

Různé studie, které používají funkční a strukturní zobrazování magnetickou rezonancí, pozitronovou emisní tomografii a další neuroimagingové techniky, poskytly důkazy o tvrzení, že plasticita prochází změnami v průběhu života..

Například průřezové studie konzistentně identifikovaly souvislost mezi věkovými a mozkovými morfometrickými změnami, které zahrnují regionální kortikální ztenčování, snížení subkortikálního objemu a ventrikulární dilataci (Pascual-Leone et al., 2011)..

Na druhé straně dochází ke změnám spojeným se stárnutím při plnění kognitivních úkolů, změn v nervové aktivaci vyplývajících z těchto kognitivních úkolů.

Je všeobecně prokázáno, že normální stárnutí u lidí je spojeno se snížením kognitivního výkonu, včetně domén rychlosti zpracování, pracovní paměti, epizodické paměti, kontroly pozornosti, inhibiční kontroly a výkonné funkce (Pascual-Leone et al., 2011).

Navzdory tomu však plastické mechanismy fungují i ​​v jakékoli vývojové fázi. Konstrukce kognitivní rezervy umožňuje, aby kognitivní funkce byla udržována nebo minimálně změněna ve stáří a může umožnit podporu většího množství neuropatologického poškození před projevením známek a symptomů zhoršení kognitivních funkcí (Pascual-Leone et al., 2011).

Plasticita a poškození mozku

Získané poškození mozku, jako je traumatické poranění mozku nebo některá systémová onemocnění, jako je diabetes, deprese nebo rakovina, mohou ovlivnit schopnost plasticity (Pascual-Leone et al., 2011).

Když utrpíme zranění nebo poškození mozku, náš mozek se snaží kompenzovat deficity, které z něj vyplývají, implementací různých kompenzačních mechanismů, které jsou základem těchto plasticit mozku..

Vzájemná provázanost, organizace a struktura našeho nervového systému nám umožňuje se po zranění podstatně zotavit. Různí autoři navrhli, že nervový systém podstoupí sérii procesů, které dovolí oblasti homologní k poškozenému mít schopnost převzít jeho funkci. To je možné díky velké distribuované síti, která tvoří mozkové spojení (Dancause & Nudo, 2011).

Studie, které používaly hlubokou mozkovou stimulaci u zvířat, naznačují, že neuronální reorganizace, která se vyskytuje jak v oblastech poraněné hemisféry, tak v oblasti intaktní hemisféry, je nezbytná pro zotavení, konkrétně když se léze vztahuje na motorické oblasti ( Dancause & Nudo, 2011).

Nedávné důkazy však ukazují reorganizaci funkční konektivity po nabyté lézi, která je zpočátku adaptivní nebo prospěšná, může omezit kompenzační adaptace na změny v mechanismu mozkové plasticity související s věkem. (Pascual-Leone et al., 2011).

Plastické změny by ve skutečnosti mohly oslabit schopnost reorganizace kortexu k výkonu jeho primární funkce, zejména v rámci rehabilitačního výcviku.

Například v případě slepých jedinců může kortikální reorganizace, která se vyskytuje v týlní oblasti jako důsledek nepřítomnosti senzorických vstupů vizuálního typu, dávat hmatové pocity duchů na dosah ruky kompetentních osob ve čtení Braillova písma (Merabet & Pascual-Leone, 2010).

Modifikační mechanismy

Ačkoliv plasticita mozku je mechanismus silně determinovaný genetikou, faktory prostředí přispívají rozhodujícím způsobem k jednotlivým rozdílům v účinnosti a funkčnosti tohoto faktoru..

Formální a neformální vzdělávací zkušenosti, sociální a rodinné interakce, kulturní zázemí, strava, hormonální faktory, různé patologie, vystavení škodlivým činitelům, jako je zneužívání návykových látek, stres nebo pravidelné cvičení, některé faktory, které vědecké důkazy zdůraznily jako modulátory tohoto adaptačního mechanismu (Pascual-Leone et al., 2011).

Ve skutečnosti může mít kvalita sociálního prostředí každého jednotlivce hluboké vlivy na vývoj a činnost nervových systémů, což má dopad na různé fyziologické a behaviorální reakce..

Pokud ano, změny v plasticitě mozku u lidí žijících v nefunkčním prostředí se mohou lišit od změn u osob s ochranou a podporou (Pascual-Leone et al., 2011).

Faktory životního stylu, včetně vzdělávání, složitosti práce, sociální sítě a činností, přispějí k vytvoření větší kognitivní rezervní kapacity, pomohou nám vytvořit „rezervní sklad“, který nás bude účinně chránit před stavem zranění.

Příkladem toho je skutečnost, že lidé, kteří získali široké vzdělání, a to i ti, kteří trpí Alzheimerovou chorobou, mohou představovat nižší riziko klinického projevu šíleného procesu..

Tyto důkazy nasvědčují tomu, že projevy symptomů jsou zpožděny, a to díky efektivní kompenzaci díky poloze větší kognitivní rezervní kapacity (Pascual-Leone et al., 2011).

Na druhou stranu, kromě těchto faktorů souvisejících s každodenním životem, byly také provedeny různé pokusy o změnu kognitivní plasticity na experimentální úrovni..

V posledních letech byly vyvinuty přístupy ke zvýšení plasticity v subakutní fázi zotavení subjektů, které utrpěly poškození mozku. Například použití léků ke zvýšení úrovně aurosalu a učení, dendritické arborizace, anatomické plasticity nebo obnovení funkce v oblasti infarktu (Dancause & Nudo, 2011).

Kromě toho je další nedávno zkoumanou technikou kortikální stimulace ke zvýšení nebo snížení aktivity specifických oblastí mozku. Použití stimulace má potenciální výhody zaměřené na podporu zotavení s několika vedlejšími účinky.

Závěry

Účinné fungování neurofyziologických mechanismů mozkové plasticity hraje zásadní roli v průběhu života, v průběhu vývoje, od dětství po dospělost a stárnutí jak u zdravých jedinců, tak u některých typů patologie (Pascual-Leone et al. ., 2011). 

Vaše akce nám umožní získat nové poznatky a znalosti po celý život.

Odkazy

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). Strukturální plasticita při učení: regulace a funkce. Nature, 13, 478-490.
3. Dancause, N., & Nudo, R. (2011). Tvarování plasticity pro zlepšení využití po zranění. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E. R. (s.f.). Synapsy a paměťové úložiště.
5. Merabet, L. B., & Pascual-Leone, A. (2010). Neurální reorganizace po smyslové ztrátě: možnost změny. Příroda, 11, 44,52.
6. Morgado, L. (2005). Psychobiologie učení a paměti: základy a nedávné pokroky. Rev. Neurol, 40(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., ... Rotenberg, A. (2011). Charakterizace mozkové kortikální plasticity a síťové dynamiky napříč věkovým rozpětím ve zdraví a nemoci s TMS-EEG a TMS-fMRI. Brain Topogr.(24), 302-315.