Plastyczność mózgu: jej charakterystyka i typy

07 stycznia, 2020
Plastyczność mózgu to niesamowita zdolność naszego układu nerwowego i samego tego organu do przystosowania się do warunków naszego otoczenia. Dowiedz się o niej czegoś więcej dzięki temu artykułowi!

Termin „plastyczność mózgu”, znany również jako neuroplastyczność, jest powiązany ze zdolnością naszego układu nerwowego do modyfikowania się zarówno od strony funkcjonalnej, jak i strukturalnej. Dzieje się tak naturalnie w miarę upływu czasu, ale także w odpowiedzi na wszelkiego rodzaju urazy i bodźce.

W dosłownym sensie plastyczność mózgu jest rozumiana jako podatność tego organu w ujęciu fizycznym na wszelkiego rodzaju manipulację. Jeśli więc myślisz o niej w kontekście mózgu jako takiego, oznacza to, że Twój układ nerwowy ma zdolność reagowania na bodźce wewnętrzne i zewnętrzne poprzez reorganizację swojej struktury, połączeń i funkcji.

Plastyczność mózgu jest kluczowym elementem rozwoju neuronalnego tego organu i prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego. Reaguje również na zmieniające się środowisko, starzenie się i wszelkiego rodzaju choroby. Ma ona pomóc neuronom w nabraniu nowych właściwości, ale także upewnić się, że zawsze masz do dyspozycji wystarczającą liczbę połączeń neuronowych.

Nasze mózgi są strukturami o wysokim stopniu „plastyczności”. Wykazało to niezbicie kilka ważnych badań naukowych. Wiemy również, że plastyczność mózgu występuje pod postacią wielu objawów ze strony układu nerwowego. Na przykład w Twojej tkance nerwowej, neuronach, komórkach glejowych oraz synapsach także występuje istotna plastyczność.

Ogólnie rzecz biorąc plastyczność mózgu to niesamowita zdolność naszego układu nerwowego i samego tego organu do przystosowania się do warunków naszego otoczenia. Dowiedz się o niej czegoś więcej dzięki naszemu dzisiejszemu artykułowi. Wystarczy, że poświęcisz raptem kilka minut na jego lekturę!

Plastyczność mózgu, czyli jak działają sieci neuronowe?

Plastyczność mózgu występuje głównie jako reakcja na potrzeby fizjologiczne, zmiany aktywności układu nerwowego lub uszkodzenie tkanki nerwowej.

Odgrywa ona również istotną rolę w tworzeniu sieci neuronowych, kiedy dorastasz, uczysz się nowych umiejętności motorycznych lub innych rzeczy, których będziesz używać przez całe życie.

Synapsy

Plastyczność odgrywa także ważną rolę w wielu innych procesach biologicznych, takich jak:

  • Neurogeneza.
  • Migracja komórek.
  • Zmiany w pobudliwości neuronalnej.
  • Neurotransmisja.
  • Tworzenie nowych połączeń.
  • Modyfikacja istniejących połączeń.

Strukturalna i funkcjonalna plastyczność mózgu

Plastyczność i wydajność transmisji między neuronami zależy od zmian adaptacyjnych w cząsteczkach presynaptycznych, zewnątrzkomórkowych lub postsynaptycznych. Oznacza to, że plastyczność może wystąpić bez potrzeby zmiany liczby, umiejscowienia, układu, gęstości lub ogólnego obszaru synaps.

Długotrwałe wzmocnienie we wczesnej fazie i zmiany właściwości elektrycznych wynikające ze zmian geometrycznych w dendrytach są wyraźnymi przykładami tego rodzaju plastyczności. Podobny efekt mają wszelkiego rodzaju zmiany w połączeniach obwodów obejmujących tworzenie, eliminację lub poszerzanie synaps.

Mózg i jego plastyczność homeostatyczna oraz Hebba

Plastyczność wydajności transmisji i plastyczność strukturalną można również zaklasyfikować odpowiednio jako hebbiańską (w oparciu o teorię zespołów komórkowych Donalda Oldigina Hebba) i homeostatyczną plastyczność mózgu.

W przypadku plastyczności hebbiańskiej następuje zmiana mocy synapsy. Może to oznaczać wzrost lub spadek i może się zdarzyć kilka sekund, albo też minut po doznanym bodźcu.

Długotrwałe wzmocnienie we wczesnej fazie jest typowym przykładem plastyczności hebbiańskiej. Zaczyna się ona wtedy, gdy bodziec aktywuje odpowiednie impulsy przed- i postsynaptyczne, co zwiększy ogólną wydajność synapsów. To wzmocnienie pomoże również zwiększyć efekt wzmocnienia.

Sieć neuronów

Innymi słowy, plastyczność w ujęciu Donalda Hebba tworzy pozytywną pętlę sprzężenia zwrotnego. Z drugiej strony procesy homeostatyczne przebiegają znacznie wolniej. Mogą zająć godziny lub dni. Są one w stanie również modyfikować gęstość kanałów jonowych, uwalnianie neuroprzekaźników lub czułość receptorów postsynaptycznych.

W przeciwieństwie do plastyczności Hebba, plastyczność homeostatyczna tworzy pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego. Postać homeostatyczna zmniejsza łączność w odpowiedzi na wysoki poziom aktywności neuronalnej. Następnie przywraca łączność po ustaniu aktywności.

Plastyczność Hebba i homeostatyczna: dwie różne role

Niektórzy sugerują, że plastyczność Hebba i homeostatyczna odgrywają różne role pod względem funkcji sieci neuronowej ludzkiego organizmu. Plastyczność hebbiańska odgrywa znaczącą rolę w zmianach, które zachodzą przez całe nasze życie. Szczególnie w przypadku naszej zdolności do przechowywania wspomnień i trwałości pamięci.

Tymczasem plastyczność homeostatyczna ma związek z samoorganizacją sieci neuronowej. Jej celem jest ogólnie rzecz biorąc utrzymanie stabilność sieci. Ten rodzaj plastyczności wykorzystuje również mechanizmy synaptyczne i pozasynaptyczne, takie jak regulacja pobudliwości neuronów, tworzenie synaps, stabilizacja siły synaptycznej i rozgałęzienia dendrytyczne.

Możesz także zobaczyć plastyczność, która rozwija się wraz z rozwojem układu nerwowego. Jest to kluczowy atrybut, który pozwala naszemu mózgowi modyfikować własną strukturę i funkcje w odpowiedzi na zmiany aktywności neuronowej.

Pomaga także w zdobywaniu nowych umiejętności, stanowiących podstawę uczenia się, pamięci lub ponownego uczenia się czegoś po odniesionym urazie.

Podsumowując, jest to proces, który pozwala naszemu mózgowi zachować elastyczność. Elastyczność taka oznacza z kolei możliwość lepszego dostosowania się do środowiska, a tym samym zwiększenie szansy na przetrwanie.

  1. Cramer, S. C., Sur, M., Dobkin, B. H., O’brien, C., Sanger, T. D., Trojanowski, J. Q., … & Chen, W. G. (2011). Harnessing neuroplasticity for clinical applications. Brain, 134(6), 1591-1609.
  2. Fauth, M., & Tetzlaff, C. (2016). Opposing effects of neuronal activity on structural plasticity. Frontiers in neuroanatomy, 10, 75.
  3. Lisman, J. (2017). Glutamatergic synapses are structurally and biochemically complex because of multiple plasticity processes: long-term potentiation, long-term depression, short-term potentiation and scaling. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1715), 20160260.