Що таке пластичність мозку?

The церебральна пластичність, нейропластичність або нейрональна пластичність є потенціал нервової системи адаптувати і реструктуризувати свої нервові зв'язки у відповідь на чуттєвий досвід, введення нової інформації, процес розвитку і навіть пошкодження або дисфункцію.

Описує тривалу зміну мозку протягом життя особистості. Термін придбав популярність у другій половині 20-го століття, коли дослідження показали, що багато аспектів мозку можуть бути змінені (вони "пластичні") навіть у дорослому віці.

Це поняття контрастує з попереднім науковим консенсусом, що мозок розвивається протягом критичного періоду в дитинстві, а потім залишається відносно незмінним..

Нейропластичність може бути визначена як внутрішня властивість нервової системи (СН). Ми зберігаємо її як дитину протягом всього нашого життя, і вона пропонує нам можливість модифікувати і адаптувати як функції, так і структуру нашої нервової системи (Pascual-Leone et al., 2011).

Наукові докази переконливо показали, що наш мозок не залишається незмінним, досвід і навчання дозволяють нам швидко і ефективно адаптуватися до змін екологічних вимог..

Як наслідок кожного сенсорного досвіду, рухової активності, асоціації, винагороди, плану дій, наш мозок постійно змінюється (Pascual-Leone et al., 2011).

Характеристика і визначення церебральної пластичності

Як правило, церебральна пластичність зазвичай пов'язана з навчанням, що відбувається на етапі немовляти (Garcés-Vieira і Suárez-Escudero, 2014). Традиційно вважалося, що після досягнення дорослості не було можливості адаптації та модифікації нашої нейрональної структури.

Сучасні докази показують, що наша мозкова структура здатна адаптуватися до різних обставин, як у дитинстві, підлітковому та дорослому віці, так і в ситуаціях значних травм мозку (Garcés-Vieira і Suárez-Escudero, 2014)..

Ramón y Cajalвін першим запропонував концепцію пластичності як фізичної основи навчання і пам'яті (Morgado, 2005). На підставі спостереження за гістологічними препаратами він запропонував, що навчання дало структурні зміни, ці зміни були суто необхідні для формування нових спогадів (Mayford et al., 2012).

З іншого боку, саме Дональд Хебб показав концепцію асоціативної пластичності як механізм, що дозволяє модифікувати структурні зв'язки нашого мозку (Morgado, 2005). Кандель, Завдяки своїм дослідженням з Аплісією він дійшов до подібних висновків, оскільки він зазначив, що при здійсненні нових досліджень у цьому безхребетному відбувалися такі структурні зміни, як формування, стабілізація та ліквідація шипів..

Крім того, Вільям Джеймс запропонував наступне визначення поняття пластики: "володіння структурою, досить слабкою, щоб поступитися місцем впливу, але достатньо сильним, щоб не віддавати все відразу" \ t.

Пластичність має важливе значення для встановлення та підтримки мозкової схеми. Це може бути корисним механізмом для індивідуума, оскільки він дозволяє нам набувати нові навички або адаптуватися після травми, але він також може стати патологічним механізмом, що породжує широкий спектр симптомів..

Таким чином, нормальне функціонування пластичних механізмів може посилити прояви генетичної мутації або пошкодження навколишнього середовища, а недостатній розвиток пластичних механізмів може також викликати аномальні прояви (Pascual-Leone et al., 2011) .

Дефіцит пластичності означатиме, що мозок не в змозі пристосуватися до екологічних вимог. З іншого боку, якщо мозок занадто пластичний, структурні зв'язки можуть бути нестабільними, а функціональні системи, необхідні для пізнання і поведінки, можуть бути скомпрометовані (Pascual-Leone et al., 2011).

Незважаючи на виникнення аномальних процесів у пластичних механізмах, мозок є дуже взаємопов'язаною структурою. Тому пластичність опосередковується в безлічі рівнів нашої нервової системи, від мікросхем до великих мереж. Найбільш цілеспрямовані та локальні зміни можуть бути компенсовані на рівні ланцюга, запобігаючи значне погіршення поведінки (Pascual-Leone et al., 2011).

Недавні дослідження показали, що процеси навчання та пам'яті призводять до змін синаптичної зв'язку через процеси посилення, стабілізації або втрати, що призводить до думки про важливість цих пластичних процесів (Caroni et al., 2012)..

Перші дослідження, проведені мікроскопом, показали, що синаптична пластичність може призвести до змін у дендритних розмірах і формі (Mayford et al., 2012). У разі вивчення рухових навичок спостерігається зростання дендритних шипів деяких нейрональних популяцій (Caroni et al., 2012), наслідком певних клітинних і молекулярних механізмів. (Mayford et al., 2012).

Хоча це правда, що зміни відбуваються на місцевому рівні, будучи в змозі надати збільшення або зменшення кількості дендритних шипів певних областей, ці зміни впливають на глобальний рівень, оскільки мозок - це система, яка діє в глобальному масштабі, даючи збільшення і зменшення. в місцевих частинах.

Пластичні зміни протягом усього життя (розвиток)

Як ми вже згадували, процес церебральної пластичності відіграє важливу роль протягом усього життя, однак, є періоди, в яких це більш важливо..

У випадку дитинства мозок перебуває у сильно змінюється ситуації через масовий приплив досвіду та нових знань. Молекулярна пластичність у дітей є максимальною, що дає змогу включити нове навчання та спогади до їх когнітивно-поведінкового репертуару..

Ці пластичні механізми, оскільки людина зростає, мають тенденцію до зниження, тобто існує асоціація між віком і зменшенням масштабу цього процесу (Pascual-Leone et al., 2011).

Незважаючи на цю узагальнену тенденцію, кожна людина показує іншу траєкторію. Залежно від внутрішніх генетичних факторів і специфічних впливів навколишнього середовища, яким ми піддані, кожна людина буде представляти унікальний ухил функціонування церебральної пластики (Pascual-Leone et al., 2011).

Серед важливих факторів, які, ймовірно, можуть сприяти відмінностям, є генетичні та епігенетичні механізми (наприклад, поліморфізми, експресія гена), гормональні фактори (наприклад, стать, менструальний цикл), захворюваність (наприклад, діабет) , рак або інфекції) і життєвий досвід (наприклад, травматична черепно-мозкова травма, вплив токсинів, стрес, відсутність сну, зловживання психоактивними речовинами, когнітивний резерв, погане харчування, сидячий спосіб життя тощо) (Pascual-Leone) та ін., 2011).

Різні дослідження, які використовують функціональну і структурну магнітно-резонансну томографію, позитронно-емісійну томографію та інші нейровізуальні методи, свідчать про те, що пластичність зазнає змін протягом усього життя.

Наприклад, перехресні дослідження послідовно визначали зв'язок між віковими та мозковими морфометричними змінами, які охоплюють регіональне погіршення коркових речовин, скорочення субкортикального обсягу та шлуночкову дилатацію (Pascual-Leone et al., 2011)..

З іншого боку, відбуваються зміни, пов'язані зі старінням у виконанні когнітивних завдань, зміни нервової активації в результаті цих когнітивних завдань..

Широко встановлено, що нормальне старіння у людей пов'язане зі зниженням когнітивної продуктивності, включаючи області швидкості обробки, робочу пам'ять, епізодичну пам'ять, контроль уваги, інгібіторний контроль і виконавчу функцію (Pascual-Leone et al., 2011).

Однак, незважаючи на це, пластичні механізми продовжують функціонувати на будь-якій еволюційній стадії. Побудова когнітивного резерву дозволяє підтримувати або мінімально змінювати когнітивну функцію в похилому віці і дозволяти підтримувати більшу кількість нейропатологічних ушкоджень до появи ознак і симптомів когнітивного погіршення (Pascual-Leone et al., 2011).

Пластичність і пошкодження мозку

Придбані пошкодження головного мозку, такі як травматична черепно-мозкова травма або певні системні захворювання, такі як діабет, депресія або рак, можуть впливати на здатність до пластичності (Pascual-Leone et al., 2011).

Коли ми страждаємо від травми або пошкодження мозку, наш мозок намагається компенсувати дефіцити, отримані від неї, через впровадження різних компенсаторних механізмів, які лежать в основі цієї пластичності мозку..

Взаємозв'язок, організація і структура нашої нервової системи дозволяє нам істотно відновитися після травми. Різні автори запропонували, що нервова система проходить низку процесів, які дозволяють ділянці, гомологічному пошкодженому, мати здатність приймати свою функцію. Це можливо завдяки великій розподіленій мережі, яка утворює зв'язки мозку (Dancause & Nudo, 2011).

Дослідження, які використовували глибоку мозкову стимуляцію у тварин, свідчать про те, що нейрональна реорганізація, що відбувається як у ділянках пошкодженої півкулі, так і в інтактній півкулі є важливою для відновлення, зокрема, коли поразка відноситься до рухових ділянок ( Dancause & Nudo, 2011).

Проте останні свідчення свідчать про реорганізацію функціональної зв'язності після придбаного ураження, яке спочатку є адаптивним або корисним, може обмежувати компенсаторні адаптації для вікових змін механізмів пластики мозку. (Pascual-Leone et al., 2011).

Фактично, пластичні зміни можуть послабити здатність до реорганізації кори, щоб виконувати свою первинну функцію, особливо в контексті тренування реабілітації.

Наприклад, у випадку сліпих осіб, кортикальна реорганізація, що відбувається в потиличній області як наслідок відсутності чутливих входів візуального типу, може дати привид тактильних відчуттів на кінчиках пальців компетентних осіб при читанні шрифту Брайля (Merabet & Pascual-Leone, 2010).

Механізми модифікації

Хоча пластичність головного мозку є механізмом, що сильно визначається генетикою, фактори навколишнього середовища роблять рішучий внесок у індивідуальні відмінності в ефективності та функціональності цього.

Формальний та неформальний освітній досвід, соціальні та сімейні взаємодії, культурний фон, дієта, гормональні чинники, різні патології, вплив шкідливих речовин, таких як зловживання психоактивними речовинами, стрес або регулярні фізичні навантаження деякі фактори, які наукові докази виділяють як модулятори цього механізму адаптації (Pascual-Leone et al., 2011).

Насправді, якість соціального середовища кожної людини може мати глибокий вплив на розвиток і діяльність нейронних систем, що має наслідки для різних фізіологічних та поведінкових реакцій..

Якщо так, то зміни пластичності мозку у людей, які живуть в дисфункціональних умовах, можуть відрізнятися від змін у тих, хто має захист і підтримку (Pascual-Leone et al., 2011).

Фактори стилю життя, включаючи освіту, складність роботи, соціальну мережу та діяльність, сприятимуть створенню більшої когнітивної резервної спроможності, допоможуть нам створити "резервний магазин", який ефективно захищатиме нас перед умовою травм.

Прикладом цього є той факт, що люди, які отримали широку освіту, навіть ті, хто страждає хворобою Альцгеймера, можуть представляти менший ризик клінічного прояву божевільного процесу.

Це свідчить про те, що прояв симптомів затримується через ефективну компенсацію, завдяки позиції більшої когнітивної резервної здатності (Pascual-Leone et al., 2011)..

З іншого боку, крім цих факторів, пов'язаних з повсякденним життям, також робилися різні спроби змінити когнітивну пластичність на експериментальному рівні.

В останні роки були розроблені підходи для підвищення пластичності підгострої фази відновлення суб'єктів, які зазнали пошкодження мозку. Наприклад, використання препаратів для підвищення рівня ауросалу і навчання, дендритної розведення, анатомічної пластичності або відновлення функції в зоні пери-інфаркту (Dancause & Nudo, 2011).

Крім того, іншою методикою, нещодавно дослідженою, є кортикальна стимуляція для збільшення або зменшення активності конкретних ділянок мозку. Використання стимуляції має потенційні переваги, спрямовані на сприяння відновленню з невеликою кількістю побічних ефектів.

Висновки

Ефективне функціонування нейрофізіологічних механізмів церебральної пластичності відіграє істотну роль протягом усього життя, протягом розвитку, від дитинства до дорослого віку і старіння як у здорових суб'єктів, так і при деяких видах патології (Pascual-Leone et al. ., 2011). 

Ваші дії дозволять нам придбати нові знання і знання протягом всього нашого життя.

Список літератури

1. Cáceres-Vieira, M., & Suárez-Escudero, J. (2014). Нейропластичність: біохімічні та нейрофізіологічні аспекти. Rev CES Med, 28(1), 119-132.
2. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Структурна пластичність при вивченні: регулювання і функціонування. Природа, 13, 478-490.
3. Dancause, N., & Nudo, R. (2011). Формування пластичності для посилення відновлення після травми. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E.R. (s.f.). Синапси та пам'ять пам'яті.
5. Merabet, L. B., & Pascual-Leone, A. (2010). Нейронна реорганізація після сенсорної втрати: можливість зміни. Природа, 11, 44.52.
6. Morgado, L. (2005). Психобіологія навчання і пам'яті: основи і останні досягнення. Rev Neurol, 40(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., ... Rotenberg, A. (2011). Характеристика пластичності кісткової тканини мозку та мережевої динаміки у віковому періоді здоров'я та захворювань за допомогою TMS-EEG та TMS-fMRI. Мозок Топогр.(24), 302-315.