Cos'è Brain Plasticity?

il plasticità cerebrale, neuroplasticità o plasticità neuronale è il potenziale del sistema nervoso di adattarsi e ristrutturare le sue connessioni nervose in risposta all'esperienza sensoriale, l'ingresso di nuove informazioni, il processo di sviluppo e persino il danno o la disfunzione.

Descrive il cambiamento duraturo nel cervello nel corso della vita di un individuo. Il termine ha guadagnato popolarità nella seconda metà del 20 ° secolo, quando la ricerca ha dimostrato che molti aspetti del cervello possono essere alterati (sono "plastici") anche nell'età adulta.

Questa nozione contrasta con il precedente consenso scientifico secondo il quale il cervello si sviluppa durante un periodo critico durante l'infanzia e rimane quindi relativamente invariato.

La neuroplasticità può essere definita come una proprietà intrinseca del sistema nervoso (SN). Lo manteniamo da bambino per tutta la vita e ci offre la possibilità di modificare e adattare sia le funzioni che la struttura del nostro sistema nervoso (Pascual-Leone et al., 2011).

Le prove scientifiche hanno dimostrato in modo convincente che il nostro cervello non rimane immutabile, le esperienze e l'apprendimento ci permettono di adattarci rapidamente ed efficientemente alle mutevoli esigenze ambientali.

Come conseguenza di ogni esperienza sensoriale, attività motoria, associazione, ricompensa, piano d'azione, il nostro cervello cambia costantemente (Pascual-Leone et al., 2011).

Caratteristiche e definizione della plasticità cerebrale

Normalmente, la plasticità cerebrale è in genere correlata all'apprendimento che avviene nello stadio infantile (Garcés-Vieira e Suárez-Escudero, 2014). Tradizionalmente si pensava che una volta raggiunta l'età adulta non ci fossero possibilità di adattamento e modifica della nostra struttura neurale.

Le prove attuali mostrano che la nostra struttura cerebrale è in grado di adattarsi a diverse circostanze, sia nell'infanzia, nell'adolescenza e nell'età adulta, sia in situazioni di lesioni cerebrali significative (Garcés-Vieira e Suárez-Escudero, 2014).

Ramón y Cajal è stato il primo a proporre il concetto di plasticità come base fisica dell'apprendimento e della memoria (Morgado, 2005). Basandosi sull'osservazione dei preparati istologici, ha proposto che l'apprendimento producesse cambiamenti strutturali, essendo questi cambiamenti strettamente necessari per la formazione di nuovi ricordi (Mayford et al., 2012).

D'altra parte, è stato Donald Hebb a mostrare il concetto di plasticità associativa come meccanismo che ci consente di modificare le connessioni strutturali del nostro cervello (Morgado, 2005). Kandel, Attraverso i suoi studi con l'Aplysia, ha raggiunto conclusioni simili, dal momento che ha osservato che quando si sono verificati nuovi apprendimenti in questo invertebrato, sono stati prodotti anche cambiamenti strutturali come la formazione, la stabilizzazione e l'eliminazione delle spine.

Inoltre, William James offrì la seguente definizione del concetto di plasticità: "possesso di una struttura abbastanza debole da lasciare il posto a un'influenza, ma abbastanza forte da non cedere tutto in una volta".

La plasticità è essenziale per l'istituzione e il mantenimento dei circuiti cerebrali. Può essere un meccanismo benefico per l'individuo, perché ci consente di acquisire nuove abilità o adattarsi dopo un infortunio, ma può anche diventare un meccanismo patologico che dà origine a un'ampia varietà di sintomi.

Pertanto, il normale funzionamento dei meccanismi plastici può aggravare le manifestazioni di una mutazione genetica o un evento ambientale dannoso e lo sviluppo carente di meccanismi plastici può anche indurre manifestazioni anormali (Pascual-Leone et al., 2011).

Un deficit di plasticità significherà che il cervello non è in grado di adattarsi alle richieste ambientali. D'altra parte, se il cervello è troppo plastico, le connessioni strutturali possono essere instabili e i sistemi funzionali necessari per la cognizione e il comportamento possono essere compromessi (Pascual-Leone et al., 2011).

Nonostante il verificarsi di processi anormali nei meccanismi plastici, il cervello è una struttura molto interconnessa. Pertanto, la plasticità si media nei molteplici livelli del nostro sistema nervoso, dai microcircuiti alle reti di grandi dimensioni. I cambiamenti più mirati e locali possono essere compensati a livello di circuito, prevenendo un significativo deterioramento del comportamento (Pascual-Leone et al., 2011).

Recenti studi hanno dimostrato che i processi di apprendimento e memoria danno origine a cambiamenti nella connettività sinaptica attraverso processi di guadagno, stabilizzazione o perdita, che portano a riflettere sull'importanza di questi processi plastici (Caroni et al., 2012).

I primi studi condotti con il microscopio hanno rivelato che la plasticità sinaptica potrebbe portare ad alterazioni delle dimensioni e della forma dendritiche (Mayford et al., 2012). Nel caso dell'apprendimento delle abilità motorie, è possibile osservare una crescita delle spine dendritiche di alcune popolazioni neuronali (Caroni et al., 2012), conseguenza di determinati meccanismi cellulari e molecolari. (Mayford et al., 2012).

Mentre le modifiche effettuate localmente, potendo aumenta o diminuisce il numero di spine dendritiche in alcune zone, tali modifiche influiscono globale poiché il cervello è un sistema che agisce globalmente verificano aumenti e diminuzioni nelle parti locali.

La plastica cambia durante tutta la vita (sviluppo)

Come accennato in precedenza, il processo di plasticità cerebrale svolge un ruolo importante per tutta la vita, tuttavia, ci sono periodi in cui è più essenziale.

Nel caso dell'infanzia, il cervello si trova in una situazione altamente modificabile a causa del massiccio ingresso di esperienze e nuove conoscenze. La plasticità cerebrale nel caso dei bambini è massima, il che consente l'incorporazione di nuovi apprendimenti e memorie al loro repertorio cognitivo-comportamentale.

Questi meccanismi plastici, come l'individuo cresce, mostrano una tendenza al ribasso, cioè c'è un'associazione tra età e riduzione dell'entità di questo processo (Pascual-Leone et al., 2011).

Nonostante questa tendenza generalizzata, ogni persona mostra una traiettoria diversa. A seconda dei fattori genetici intrinseci e delle influenze ambientali specifiche a cui siamo esposti, ogni individuo presenterà una pendenza unica di funzionamento della plasticità cerebrale (Pascual-Leone et al., 2011).

fattori importanti da considerare che probabilmente contribuiscono alle differenze, i meccanismi genetici ed epigenetici (ad esempio, polimorfismi, l'espressione genica), fattori ormonali (ad esempio, il sesso, ciclo mestruale), la morbilità (ad esempio il diabete sono , cancro o infezioni) ed esperienze di vita (ad esempio trauma cranico, esposizione a tossine, stress, mancanza di sonno, abuso di sostanze, riserva cognitiva, cattiva alimentazione, stile di vita sedentario, ecc.) (Pascual-Leone et al., 2011).

Diversi studi che utilizzano la risonanza magnetica funzionale e strutturale, la tomografia ad emissione di positroni e altre tecniche di neuroimaging hanno fornito prove sull'affermazione che la plasticità subisce cambiamenti nel corso della vita.

Ad esempio, gli studi hanno costantemente trasversale individuato l'associazione tra età e morfometriche cerebrali cambiamenti che vanno assottigliamento corticale regionale, la riduzione del volume sottocorticali e dilatazione ventricolare (Pascual-Leone et al., 2011).

D'altra parte, ci sono cambiamenti associati all'invecchiamento nell'esecuzione di compiti cognitivi, cambiamenti nell'attivazione neurale risultante da questi compiti cognitivi.

È ampiamente stabilito che l'invecchiamento normale nell'uomo è associato ad una diminuzione delle prestazioni cognitive quali la velocità di elaborazione domini, memoria di lavoro, memoria episodica, controllo dell'attenzione, controllo inibitorio e funzione esecutiva (Pascual-Leone et al., 2011).

Tuttavia, nonostante questo, i meccanismi plastici continuano a funzionare in qualsiasi fase evolutiva. Costruire riserva cognitiva permette la funzione cognitiva è mantenuta o minimamente alterato negli anziani e può permettersi di supportare un maggior numero di danni neuropatologici prima che i segni e sintomi di deterioramento cognitivo (Pascual-Leone et al manifesto., 2011).

Plasticità e danni al cervello

Il danno cerebrale acquisito, come una lesione cerebrale traumatica, o alcune malattie sistemiche come il diabete, la depressione o il cancro possono influenzare la capacità di plasticità (Pascual-Leone et al., 2011).

Quando subiamo una lesione o un danno cerebrale, il nostro cervello cerca di compensare i deficit che ne derivano attraverso l'implementazione di diversi meccanismi di compensazione, essendo alla base di questa plasticità cerebrale.

L'interconnettività, l'organizzazione e la struttura del nostro sistema nervoso ci permettono di recuperare sostanzialmente dopo un infortunio. Diversi autori hanno proposto che il sistema nervoso subisca una serie di processi che permettono ad un'area omologa a quella danneggiata di avere la capacità di assumere la sua funzione. Questo è possibile grazie alla grande rete distribuita che forma le connessioni cerebrali (Dancause e Nudo, 2011).

Gli studi che utilizzano la stimolazione cerebrale profonda negli animali suggeriscono che la riorganizzazione neuronale che si verifica sia nelle aree dell'emisfero feriti e nell'emisfero intatto è essenziale per il recupero, in particolare quando il danno si riferisce alle aree motorie ( Dancause e Nudo, 2011).

Tuttavia, recenti prove dimostrano la riorganizzazione della connettività funzionale dopo una lesione acquisita che, inizialmente è adattiva o benefica, in seguito, può limitare gli adattamenti compensativi per i cambiamenti legati all'età nei meccanismi della plasticità cerebrale (Pascual-Leone et al., 2011).

In effetti, i cambiamenti di plastica potrebbero indebolire la capacità di riorganizzare la corteccia per svolgere la sua funzione primaria, in particolare nel contesto dell'addestramento riabilitativo.

Ad esempio, nel caso di individui ciechi, la riorganizzazione corticale che si verifica nell'area occipitale a causa dell'assenza di input sensoriali di tipo visivo, può dare sensazioni tattili fantasma a portata di mano di individui competenti nella lettura di Braille (Merabet & Pascual-Leone, 2010).

Meccanismi di modifica

Sebbene la plasticità cerebrale sia un meccanismo fortemente determinato dalla genetica, i fattori ambientali contribuiranno in modo decisivo alle differenze individuali nella sua efficacia e funzionalità.

Esperienze educative formali e informali, interazioni sociali e familiari, background culturale, dieta, fattori ormonali, diverse patologie, esposizione ad agenti nocivi come abuso di sostanze, stress o esercizio fisico regolare, sono alcuni fattori che evidenziano le prove scientifiche come modulatori di questo meccanismo di adattamento (Pascual-Leone et al., 2011).

In effetti, la qualità dell'ambiente sociale di ogni individuo può avere profonde influenze sullo sviluppo e sull'attività dei sistemi neurali, con ripercussioni su una varietà di risposte fisiologiche e comportamentali.

In tal caso, i cambiamenti nella plasticità cerebrale nelle persone che vivono in ambienti disfunzionali possono essere diversi dai cambiamenti in quelli con protezione e supporto (Pascual-Leone et al., 2011).

I fattori di stile di vita, tra cui istruzione, complessità del lavoro, rete sociale e attività contribuiranno a generare una maggiore capacità di riserva cognitiva, ci aiuteranno a creare "un magazzino di riserva" che ci protegga in modo efficiente di fronte alle condizioni di ferite.

Un esempio di ciò è il fatto che le persone che hanno ricevuto un'istruzione ampia, anche quelle affette dal morbo di Alzheimer, possono presentare un minor rischio di manifestazione clinica del processo folle.

Questa evidenza suggerisce che la manifestazione dei sintomi è ritardata, a causa di un compenso efficiente, grazie alla posizione di una maggiore capacità di riserva cognitiva (Pascual-Leone et al., 2011).

D'altra parte, oltre a questi fattori legati alla vita quotidiana, sono stati fatti anche vari tentativi per modificare la plasticità cognitiva a livello sperimentale.

Negli ultimi anni sono stati sviluppati approcci per aumentare la plasticità nella fase subacuta del recupero di soggetti che hanno subito danni cerebrali. Ad esempio, l'uso di farmaci per aumentare il livello di aurosal e apprendimento, arborizzazione dendritica, plasticità anatomica o il ripristino della funzione nell'area peri-infartuale (Dancause e Nudo, 2011).

Inoltre, un'altra tecnica recentemente studiata è la stimolazione corticale per aumentare o diminuire l'attività di specifiche aree del cervello. L'uso della stimolazione ha i potenziali vantaggi volti a promuovere il recupero con pochi effetti collaterali.

conclusioni

Il funzionamento efficiente dei meccanismi neurofisiologici della plasticità cerebrale gioca un ruolo essenziale per tutta la vita, durante lo sviluppo, dall'infanzia all'età adulta e all'invecchiamento in soggetti sani e con qualche tipo di patologia (Pascual-Leone et al. ., 2011).

La tua azione ci permetterà di acquisire nuovi apprendimenti e conoscenze per tutta la vita.

riferimenti

1. Cáceres-Vieira, M., & Suárez-Escudero, J. (2014). Neuroplasticità: aspetti biochimici e neurofisiologici. Rev CES Med, 28(1), 119-132.
2. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Plasticità strutturale all'apprendimento: regolazione e fuctions. Natura, 13, 478-490.
3. Dancause, N., & Nudo, R. (2011). Plasmare la plasticità per migliorare il recupero dopo l'infortunio. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E. R. (s.f.). Synapses e memoria.
5. Merabet, L. B., & Pascual-Leone, A. (2010). Riorganizzazione neurale in seguito alla perdita sensoriale: l'opportunità del cambiamento. Natura, 11, 44.52.
6. Morgado, L. (2005). Psicobiologia dell'apprendimento e memoria: fondamenti e recenti progressi. Rev Neurol, 40 anni(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., ... Rotenberg, A. (2011). Caratterizzazione della plasticità corticale del cervello e delle dinamiche di rete in tutta la durata dell'età in salute e malattia con TMS-EEG e TMS-fMRI. Cervello Topogr.(24), 302-315.