Neuroplasticitat

Les funcions cerebrals en realitat no estan confinades en certs llocs fixes contràriament al que es veu en aquesta imatge

Neuroplasticitat, també coneguda com a plasticitat cerebral, és un terme que engloba tant la plasticitat sinàptica com la plasticitat no sinàptica- es refereix a canvis en les vies neuronals i en la sinapsi degudes a canvis en el comportament, ambient processos neuronals, pensament, emocions, com també els canvis que resulten de danys en el cos.[1] La neuroplasticitat ha substituït l'anterior opinió sobre que el cervell era un òrgan fisiològicament estàtic, i explora com i de quines maneres el cervell canvia al llarg de la vida.[2]

La paraula plasticitat va ser aplicada per primera vegada al comportament l'any 1890 per part de William James en la seva obra The Principles of Psychology,[3] La primera persona a usar el terme plasticitat neuronal sembla que va ser el neurocientífic polonès Jerzy Konorski.[4]

La neuroplasticitat ocorre en una gran varietat de nivells, que van des del canvis cel·lulars deguts a l'aprenentatge, a canvis a gran escala implicats en la recartografia cortical en resposta a un dany físic. El paper de la neuroplasticitat està àmpliament reconegut en un desenvolupament saludable, aprenentatge, memòria i recuperament d'un dany cerebral. Actualment se sap que molts aspectes del cervell romanen plàstic fins i tot dins la vida adulta.[5]

Neurobiologia

Un dels principis fonamentals de com les funcions de la neuroplasticitat estan enllaçades amb el concepte d'esporga sinàptica (synaptic pruning), és la idea que els connexions sinàptiques dins del cervell són desplaçades constantment o recreades, amb molta dependència sobre com es fan servir (Teoria Hebbiana).

Tipus

Diferenciem 3 tipus de plasticitat: la sinàptica, la neurogènesi i el procés funcional compensatori:

  • La sinàptica és la base de l'aprenentatge i la memòria. Cada vegada que el cervell aprèn alguna cosa nova, estableix connexions entre les seves neurones i millora la comunicació entre elles. Ho fa reforçant xarxes anteriors o, en tot cas, formant-ne de noves. La pràctica i la repetició d'aquestes comunicacions millora l'eficiència en la transmissió; per la qual cosa, a més connexió, més rapidesa i eficiència.
  • La neurogènesi es refereix a la formació de noves neurones, una capacitat que no té a veure amb l'edat. Aquestes noves neurones ajuden a tenir una bona memòria, permeten seguir aprenent i eviten que els nostres records es solapin.
  • El Procés Funcional Compensatori és un mecanisme de el cervell per compensar àrees que van envellint. El que fa és reorganitzar les seves xarxes neurocognitives, activant àrees en desús.

Períodes crítics de la plasticitat

L'edat és un determinant clau de la plasticitat cortical dependent de l'experiència. Els canvis funcionals i estructurals importants tenen tendència a desenvolupar-se en l'etapa primerenca de la vida, durant èpoques limitades de captació d'estímuls coneguts com a períodes crítics.

Els períodes crítics han sigut detectats en tots els sistemes sensorials essencials i en una gran varietat d'espècies animals, i la seva identificació ha sigut molt útil pel descobriment de la maquinària cortical en relació a la regulació d'aquests.

Molts dels estúdis dels períodes critics de plasticitat se centren en el model del cortex auditiu primari de la rata, que presenta una successió d'etapes que responen a diferents estímuls durant el creixement. Per exemple, la captació de l'afinació de la freqüència correspondria al primer i més curt període en el sistema auditiu, mentre que la captació d'estímuls auditius més complexos es desenvoluparia més tard, durant la infància.

Tot i que estiguin típicament associats a les etapes de desenvolupament primerenc, existeix una base sòlida d'evidència que demostra que els períodes crítics poden ser reiniciats més tard, degut a una sèrie de factors que encara estan estudiant-se, com els danys en òrgans sensorials perifèrics i els canvis en l'entorn sensorial.

Estudis recents sobre la plasticitat demostren que els canvis en el sistema auditiu que normalment tenen lloc durant els primers períodes crítics es poden arribar a observar durant altres etapes de creixement en persones i animals. Això suggereix que els elements que regulen la plasticitat varien al llarg de la vida i no només operen en els períodes crítics.[6]

Un exemple d'utilitat

Tractament del dany en el cervell

La neuroplasticitat és el tema fonamental que dona suport al tractament del dany cerebral adquirit (acquired brain injury) amb l'objectiu de programes terapèutics experimental en el context de la rehabilitació.

Visió

Després de dècades d'haver assumit que la visió binocular, en particular l'estereopsi, hauria de ser aconseguida obligatòriament al principi de la infantesa, en anys recents les millores en persones amb ambliopia, insuficiència convergent o amb anomalies en la visió estèreo, han esdevingut exemples clars de neuroplasticitat.[7][8][9]

Tractament de dificultats en l'aprenentatge

Michael Merzenich va desenvolupar una sèrie de programes de plasticitat per ordinador coneguts com a Fast ForWord que ofereixen set exercicis cerebrals per ajudar amb els dèficits de llenguatge i d'aprenentatge causats per la dislèxia.

Referències

  1. ↑ Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J. C., Halko, M., Eldaief, M. et al. (2011). Characterizing brain cortical plasticity and network dynamics across the age-span in health and disease with TMS-EEG and TMS-fMRI. Brain Topography, 24, 302-315. doi:10.1007/s10548-011-0196-8
  2. ↑ Pascual-Leone A., Amedi A., Fregni F., Merabet L. B. «The plastic human brain cortex». Annual Review of Neuroscience, 28, 2005, pàg. 377–401. DOI: 10.1146/annurev.neuro.27.070203.144216.
  3. ↑ "The Principles of Psychology", William James 1890, Chapter IV, Habits
  4. ↑ LeDoux, Joseph E. Synaptic self: how our brains become who we are. Nova York, United States: Viking, 2002, p. 137. ISBN 0-670-03028-7. 
  5. ↑ Rakic, P. «Neurogenesis in adult primate neocortex: an evaluation of the evidence». Nature Reviews Neuroscience, 3, 1, gener 2002, pàg. 65–71. DOI: 10.1038/nrn700. PMID: 11823806.
  6. ↑ Voss, Patrice; Thomas, Maryse E.; Cisneros-Franco, J. Miguel; de Villers-Sidani, Étienne «Dynamic Brains and the Changing Rules of Neuroplasticity: Implications for Learning and Recovery» (en anglès). Frontiers in Psychology, 8, 2017. DOI: 10.3389/fpsyg.2017.01657. ISSN: 1664-1078.
  7. ↑ Dominick M. Maino: Neuroplasticity: Teaching an Old Brain New Tricks Arxivat 2014-08-19 a Wayback Machine., Review of Optometry, January 2009
  8. ↑ «Recovery of stereopsis in adults through training in a virtual reality task». Journal of Vision, 27-12-2012. Article 53
  9. ↑ «New insights into amblyopia: binocular therapy and noninvasive brain stimulation». Journal of AAPOS, febrer 2013, p. 89–93.
  • Plasticity in the visual system: from genes to circuits. Nova York: Springer, 2006. ISBN 978-0-387-28190-2. 
  • Immediate early genes in sensory processing, cognitive performance and neurological disorders. Nova York: Springer, 2006. ISBN 978-0-387-33603-9. 
  • Begley, Sharon «Scans of Monks' Brains Show Meditation Alters Structure, Functioning». The Wall Street Journal [Washington D.C.], 05-11-2004, p. B1 [Consulta: 6 març 2015]. Arxivat 2 de febrer 2008 a Wayback Machine.
  • Donoghue, John P. «Connecting cortex to machines: recent advances in brain interfaces». Nature Neuroscience, 5, 2002, pàg. 1085–1088. Arxivat de l'original el 20 de juliol 2011. DOI: 10.1038/nn947. PMID: 12403992 [Consulta: 1r febrer 2010]. Arxivat 20 de juliol 2011 a Wayback Machine.
  • Flor, H. «Phantom-limb pain: characteristics, causes, and treatment». The Lancet Neurology. Elsevier, 1, 3, juliol 2002, pàg. 182–189. DOI: 10.1016/S1474-4422(02)00074-1.
  • Ramachandran, Vilayanur S.; Hirstein, William «The perception of phantom limbs. The D. O. Hebb lecture» (PDF). Brain, 121, 9, 1998, pàg. 1603–1630. DOI: 10.1093/brain/121.9.1603. PMID: 9762952 [Consulta: 31 gener 2010].
  • Cohen, Wendy; Hodson, Ann; O'Hare, Anne; Boyle, James; Durrani, Tariq; McCartney, Elspeth; Mattey, Mike; Naftalin, Lionel; Watson, Jocelynne «Effects of Computer-Based Intervention Through Acoustically Modified Speech (Fast ForWord) in Severe Mixed Receptive-Expressive Language Impairment: Outcomes From a Randomized Controlled Trial». Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 48, 3, juny 2005, pàg. 715–729. DOI: 10.1044/1092-4388(2005/049).
  • Giszter, Simon F. «SCI: Present and Future Therapeutic Devices and Prostheses». Neurotherapeutics. Elsevier, 5, 1, gener 2008, pàg. 147–162. DOI: 10.1016/j.nurt.2007.10.062. PMC: 2390875. PMID: 18164494.
  • Mahncke, Henry W.; Connor, Bonnie B.; Appelman, Jed; Ahsanuddin, Omar N.; Hardy, Joseph L.; Wood, Richard A.; Joyce, Nicholas M.; Boniske, Tania; Atkins, Sharona M. «Memory enhancement in healthy older adults using a brain plasticity-based training program: A randomized, controlled study». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103, 33, 15-08-2006, pàg. 12523–12528. DOI: 10.1073/pnas.0605194103. PMC: 1526649. PMID: 16888038.
  • Stein, Donald G.; Hoffman, Stuart W. «Concepts of CNS Plasticity in the Context of Brain Damage and Repair». Journal of Head Trauma Rehabilitation, 18, 4, July–August 2003, pàg. 317–341. DOI: 10.1097/00001199-200307000-00004. PMID: 16222128.
  • Nudo, Randolph J.; Milliken, Garrett W. «Reorganization of Movement Representations in Primary Motor Cortex Following Focal Ischemic Infarct in Adult Squirrel Monkeys». Journal of Neurophysiology, 75, 5, 1996, pàg. 2144–149. PMID: 8734610.
  • Wieloch, Tadeusz; Nikolich, Karoly «Mechanisms of neural plasticity following brain injury». Current Opinion in Neurobiology, 16, 3, juny 2006, pàg. 258–264. DOI: 10.1016/j.conb.2006.05.011. PMID: 16713245.

Enllaços externs

  • «Neuroplasticitat» (en anglès). Medical Subject Headings.
  • Neuro Myths: Separating Fact and Fiction in Brain-Based Learning by Sara Bernard