Что такое пластичность мозга?

пластичность мозга, нейропластичность или нейрональная пластичность является потенциалом нервной системы для адаптации и реструктуризации своих нервных связей в ответ на сенсорный опыт, поступление новой информации, процесс развития и даже повреждение или дисфункцию.

Описывает длительные изменения в мозге в течение жизни человека. Термин приобрел популярность во второй половине 20-го века, когда исследования показали, что многие аспекты мозга могут быть изменены (они «пластические») даже во взрослом возрасте.

Это понятие контрастирует с предыдущим научным мнением о том, что мозг развивается в критический период в детстве и затем остается относительно неизменным.

Нейропластичность может быть определена как внутреннее свойство нервной системы (СН). Мы сохраняем его в детстве на протяжении всей нашей жизни, и это дает нам возможность изменять и адаптировать как функции, так и структуру нашей нервной системы (Pascual-Leone et al., 2011).

Научные данные убедительно показали, что наш мозг не остается неизменным, опыт и знания позволяют нам быстро и эффективно адаптироваться к меняющимся требованиям окружающей среды..

В результате каждого сенсорного опыта, двигательной активности, ассоциации, вознаграждения, плана действий наш мозг постоянно изменяется (Pascual-Leone et al., 2011).

Характеристика и определение церебральной пластичности

Обычно пластичность мозга обычно связана с обучением, которое происходит на младенческой стадии (Garcés-Vieira and Suárez-Escudero, 2014). Традиционно считалось, что когда-то, достигнув совершеннолетия, не было никаких возможностей адаптации и модификации нашей нейрональной структуры..

Современные данные показывают, что структура нашего мозга способна адаптироваться к различным обстоятельствам, как в детстве, подростковом и взрослом возрасте, так и даже в ситуациях значительных черепно-мозговых травм (Garcés-Vieira and Suárez-Escudero, 2014).

Рамон и Кахальон был первым, кто предложил концепцию пластичности как физической основы обучения и памяти (Morgado, 2005). Основываясь на наблюдении за гистологическими препаратами, он предположил, что обучение вызывает структурные изменения, причем эти изменения строго необходимы для формирования новых воспоминаний (Mayford et al., 2012)..

С другой стороны, именно Дональд Хебб продемонстрировал концепцию ассоциативной пластичности как механизма, который позволяет нам модифицировать структурные связи нашего мозга (Morgado, 2005). Кандель, Изучив Аплисию, он пришел к аналогичным выводам, поскольку заметил, что, когда у этого беспозвоночного были получены новые знания, происходили также структурные изменения, такие как образование, стабилизация и устранение шипов..

Кроме того, Уильям Джеймс предложил следующее определение понятия пластичности: «владение структурой, достаточно слабой, чтобы уступить влиянию, но достаточно сильной, чтобы не поддаваться сразу».

Пластичность имеет важное значение для создания и поддержания схем мозга. Это может быть полезным механизмом для человека, поскольку он позволяет нам приобретать новые навыки или адаптироваться после травмы, но он также может стать патологическим механизмом, вызывающим широкий спектр симптомов..

Таким образом, нормальное функционирование пластических механизмов может усугубить проявления генетической мутации или повреждающего события в окружающей среде, а недостаточное развитие пластических механизмов может также вызвать аномальные проявления (Pascual-Leone et al., 2011) .

Дефицит пластичности будет означать, что мозг не может приспособиться к требованиям окружающей среды. С другой стороны, если мозг слишком пластичен, структурные связи могут быть нестабильными, а функциональные системы, необходимые для познания и поведения, могут быть скомпрометированы (Pascual-Leone et al., 2011).

Несмотря на возникновение аномальных процессов в пластических механизмах, мозг представляет собой очень взаимосвязанную структуру. Следовательно, пластичность опосредует различные уровни нашей нервной системы, от микросхем до крупных сетей. Наиболее сфокусированные и локальные изменения можно компенсировать на уровне цепи, предотвращая значительное ухудшение поведения (Паскуаль-Леоне и др., 2011).

Недавние исследования показали, что процессы обучения и памяти приводят к изменениям в синаптической связности посредством процессов усиления, стабилизации или потери, что приводит к мысли о важности этих пластических процессов (Caroni et al., 2012)..

Первые исследования, проведенные под микроскопом, показали, что синаптическая пластичность может привести к изменению размера и формы дендритов (Mayford et al., 2012). В случае обучения двигательным навыкам может наблюдаться рост дендритных шипиков определенных популяций нейронов (Caroni et al., 2012), как следствие определенных клеточных и молекулярных механизмов. (Mayford et al., 2012).

Несмотря на то, что изменения происходят на местном уровне, поскольку они способны увеличивать или уменьшать количество дендритных шипов в определенных областях, эти изменения влияют на глобальный уровень, поскольку мозг - это система, которая действует глобально, давая увеличение и уменьшение. в местных частях.

Пластические изменения на протяжении всей жизни (развитие)

Как мы упоминали ранее, процесс церебральной пластичности играет важную роль на протяжении всей жизни, однако бывают периоды, когда он более важен.

В случае детства мозг находится в сильно изменяемой ситуации из-за огромного притока опыта и новых знаний. Пластичность мозга у детей максимальна, что позволяет включить новое обучение и воспоминания в свой когнитивно-поведенческий репертуар.

Эти пластические механизмы по мере роста индивидуума показывают тенденцию к снижению, то есть существует связь между возрастом и уменьшением величины этого процесса (Pascual-Leone et al., 2011).

Несмотря на эту обобщенную тенденцию, каждый человек показывает свою траекторию. В зависимости от внутренних генетических факторов и конкретных воздействий окружающей среды, которым мы подвергаемся, каждый индивидуум будет представлять уникальный наклон функционирования церебральной пластичности (Pascual-Leone et al., 2011).

Среди важных факторов, которые следует учитывать, которые, вероятно, способствуют различиям, являются генетические и эпигенетические механизмы (например, полиморфизмы, экспрессия генов), гормональные факторы (например, пол, менструальный цикл), заболеваемость (например, диабет). , рак или инфекции) и жизненный опыт (например, черепно-мозговая травма, воздействие токсинов, стресс, недосыпание, токсикомания, когнитивный резерв, неправильное питание, малоподвижный образ жизни и т. д.) (Паскуаль-Леоне и др., 2011).

Различные исследования, в которых используются функциональная и структурная магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография и другие методы нейровизуализации, свидетельствуют о том, что пластичность претерпевает изменения в течение всей жизни..

Например, перекрестные исследования последовательно идентифицировали связь между возрастными и церебральными морфометрическими изменениями, которые включают региональное истончение коры, уменьшение подкоркового объема и расширение желудочка (Pascual-Leone et al., 2011)..

С другой стороны, есть изменения, связанные со старением при выполнении когнитивных задач, изменения в нейронной активации в результате этих когнитивных задач.

Широко установлено, что нормальное старение у людей связано со снижением когнитивных функций, в том числе с областями скорости обработки, рабочей памяти, эпизодической памяти, контроля внимания, тормозного контроля и исполнительной функции (Pascual-Leone et al., 2011).

Однако, несмотря на это, пластические механизмы продолжают функционировать на любом этапе эволюции. Конструкция когнитивного резерва позволяет поддерживать или минимально изменять когнитивную функцию в пожилом возрасте и может поддерживать большее количество невропатологических повреждений до того, как проявятся признаки и симптомы когнитивного ухудшения (Pascual-Leone et al., 2011).

Пластичность и повреждение мозга

Приобретенное повреждение головного мозга, такое как черепно-мозговая травма или некоторые системные заболевания, такие как диабет, депрессия или рак, могут повлиять на способность к пластичности (Pascual-Leone et al., 2011).

Когда мы страдаем от травмы или повреждения головного мозга, наш мозг пытается компенсировать возникающий в результате этого дефицит путем внедрения различных компенсаторных механизмов, которые лежат в основе пластичности мозга..

Взаимосвязанность, организация и структура нашей нервной системы позволяет нам существенно восстановиться после травмы. Различные авторы предполагают, что нервная система подвергается ряду процессов, которые позволяют области, гомологичной поврежденной, иметь способность выполнять свои функции. Это возможно благодаря большой распределенной сети, которая формирует мозговые соединения (Dancause & Nudo, 2011).

Исследования, в которых использовалась глубокая стимуляция мозга у животных, показали, что реорганизация нейронов, которая происходит как в областях поврежденного полушария, так и в областях интактного полушария, имеет важное значение для восстановления, особенно когда поражение относится к моторным областям ( Dancause & Nudo, 2011).

Тем не менее, последние данные свидетельствуют о реорганизации функциональной связности после приобретенного поражения, которая изначально является адаптивной или полезной, может ограничивать компенсаторную адаптацию к возрастным изменениям механизмов церебральной пластичности. (Паскуаль-Леоне и др., 2011).

Фактически, пластические изменения могут ослабить способность реорганизовать кору для выполнения ее основной функции, особенно в контексте реабилитационной подготовки..

Например, в случае слепых людей корковая реорганизация, которая происходит в затылочной области вследствие отсутствия сенсорных входов зрительного типа, может давать призрачные тактильные ощущения на кончиках пальцев компетентных лиц при чтении Брайля (Мерабет и Паскуаль-Леоне, 2010).

Механизмы модификации

Хотя пластичность мозга является механизмом, сильно определяемым генетикой, факторы окружающей среды будут вносить решающий вклад в индивидуальные различия в эффективности и функциональности этого.

Формальный и неформальный образовательный опыт, социальное и семейное взаимодействие, культурное происхождение, диета, гормональные факторы, различные патологии, воздействие вредных веществ, таких как токсикомания, стресс или регулярные физические упражнения, являются некоторые факторы, которые научные данные выделили в качестве модуляторов этого адаптационного механизма (Pascual-Leone et al., 2011).

На самом деле, качество социальной среды каждого человека может оказать глубокое влияние на развитие и деятельность нервных систем, что отразится на разнообразных физиологических и поведенческих реакциях..

Если это так, то изменения в пластичности мозга у людей, живущих в дисфункциональной среде, могут отличаться от изменений в тех, у кого есть защита и поддержка (Pascual-Leone et al., 2011).

Факторы образа жизни, в том числе образование, сложность работы, социальная сеть и мероприятия, будут способствовать увеличению потенциала когнитивного резерва, помогут нам создать «запасной резерв», который будет эффективно защищать нас перед лицом состояния из травм.

Примером этого является тот факт, что люди, получившие широкое образование, даже те, которые страдают от болезни Альцгеймера, могут представлять меньший риск клинических проявлений безумного процесса.

Это свидетельствует о том, что проявление симптомов задерживается из-за эффективной компенсации благодаря положению о большей способности познавательного резерва (Pascual-Leone et al., 2011).

С другой стороны, в дополнение к этим факторам, связанным с повседневной жизнью, также предпринимались различные попытки изменить когнитивную пластичность на экспериментальном уровне..

В последние годы были разработаны подходы для повышения пластичности в подострой фазе восстановления субъектов, перенесших повреждение головного мозга. Например, использование лекарств для повышения уровня ауросала и обучения, дендритного расселения, анатомической пластичности или восстановления функции в периинфарктной зоне (Dancause & Nudo, 2011).

Кроме того, еще одна недавно исследованная методика - стимуляция коры для увеличения или уменьшения активности определенных участков мозга. Использование стимуляции имеет потенциальные преимущества, направленные на содействие выздоровлению с небольшим количеством побочных эффектов.

выводы

Эффективное функционирование нейрофизиологических механизмов церебральной пластичности играет существенную роль на протяжении всей жизни, на протяжении всего развития, от младенчества до взрослой жизни и старения как у здоровых людей, так и с некоторым типом патологии (Pascual-Leone et al. ., 2011). 

Ваши действия позволят нам получать новые знания и знания на протяжении всей нашей жизни..

ссылки

1. Касерес-Виейра, М. & Суарес-Эскудеро, J. (2014). Нейропластичность: биохимический и нейрофизиологический аспекты. Преподобный CES Med, 28(1), 119-132.
2. Карони П., Донато Ф. и Мюллер Д. (2012). Структурная пластичность при обучении: регуляция и функции. Природа, 13, 478-490.
3. Dancause, N. & Nudo, R. (2011). Формирование пластичности для улучшения восстановления после травмы. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford M., Siegelbaum S.A. & Kandel E.R. (s.f.). Синапсы и память.
5. Мерабет, Л. Б. и Паскуаль-Леоне, А. (2010). Нервная перестройка после сенсорной потери: возможность изменения. Природа, 11, 44,52.
6. Моргадо Л. (2005). Психобиология обучения и памяти: основы и последние достижения. Преподобный Нейрол, 40(5), 258-297.
7. Паскуаль-Леоне, А., Фрейтас, С., Оберман, Л., Хорват, Дж., Халко, М., Эльдаиф, М., ... Ротенберг, А. (2011). Характеризуя кортикальную пластичность мозга и динамику сети через возрастной диапазон в состоянии здоровья и заболеваниях с помощью TMS-EEG и TMS-fMRI. Мозг Топогр.(24), 302-315.