Η νευρική πλαστικότητα, επίσης γνωστή ως νευροπλαστικότητα και με μια ποικιλία άλλων ονομάτων, είναι η αλλαγή της δομής, της λειτουργίας και της οργάνωσης των νευρώνων ή των νευρικών κυττάρων, ως απόκριση σε νέες εμπειρίες. Αναφέρεται συγκεκριμένα στην ενίσχυση ή την αποδυνάμωση των νευρικών συνδέσεων ή στην προσθήκη νέων νευρικών κυττάρων με βάση εξωτερικά ερεθίσματα. Αυτές οι διαδικασίες είναι υπεύθυνες για τη μάθηση, το σχηματισμό κατάλληλων απαντήσεων σε εξωτερικά γεγονότα και, σε ορισμένες περιπτώσεις, την αποκατάσταση από εγκεφαλική βλάβη. Η νευρική πλαστικότητα είναι μια από τις πιο σημαντικές πτυχές του πεδίου της σύγχρονης νευροεπιστήμης και η μελέτη της οδηγεί σε καλύτερη κατανόηση της ανάπτυξης του εγκεφάλου, της μάθησης και της αποκατάστασης ασθενών με εγκεφαλική βλάβη, μεταξύ άλλων.
Μηχανισμοί
Οι νευρώνες αποτελούνται από ένα κυτταρικό σώμα, με μία ή περισσότερες διακλαδισμένες δομές γνωστές ως δενδρίτες και μια μακρά επέκταση που μοιάζει με ίνα, γνωστή ως άξονας. Οι δενδρίτες λαμβάνουν κυρίως σήματα από αισθητήρια όργανα και άλλους νευρώνες. Ο άξονας στέλνει σήματα στους δενδρίτες των γειτονικών νευρικών κυττάρων μέσω μικροσκοπικών κενών που ονομάζονται συνάψεις. Η επικοινωνία σε αυτά τα κενά είναι δυνατή από χημικές ουσίες που ονομάζονται νευροδιαβιβαστές. Υπάρχουν τρεις γενικοί μηχανισμοί με τους οποίους μπορεί να εμφανιστεί νευρική πλαστικότητα.
Οι ανατομικές αλλαγές περιλαμβάνουν φυσικές αλλοιώσεις στους νευρώνες, όπως η αξονική βλάστηση, όπου οι άξονες παράγουν νέες νευρικές απολήξεις που συνδέονται με άλλες οδούς στο νευρικό σύστημα. Αυτό μπορεί να ενισχύσει τις υπάρχουσες συνδέσεις ή να βοηθήσει στην επιδιόρθωση τμημάτων του νευρικού συστήματος αποκαθιστώντας τα κατεστραμμένα νευρικά μονοπάτια σε πλήρη λειτουργικότητα. Οι νευροχημικές αλλαγές μπορεί να περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, αύξηση ή μείωση της παραγωγής νευροδιαβιβαστών. Οι μεταβολικές αλλαγές μπορεί να περιλαμβάνουν διακυμάνσεις στους ρυθμούς με τους οποίους καταναλώνονται τα θρεπτικά συστατικά από μέρη του εγκεφάλου.
Η πλαστικότητα μπορεί επίσης να περιλαμβάνει την αφαίρεση των συνδέσεων. Παλιά νευρωνικά μονοπάτια που δεν έχουν χρησιμοποιηθεί για αρκετό καιρό μπορεί να πεθάνουν. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως συναπτικό κλάδεμα και επιτρέπει την αφαίρεση νευρικών συνδέσεων που δεν εξυπηρετούν πλέον κανένα σκοπό, ενώ ενισχύονται πιο χρήσιμες.
Μνήμη, Ανάπτυξη και Μάθηση
Η νευρική πλαστικότητα είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη του εγκεφάλου, το σχηματισμό αναμνήσεων και την ικανότητα να μαθαίνεις από την εμπειρία. Ο εγκέφαλος χρειάζεται την ικανότητα να αλλάζει και να αναδιοργανώνεται για να αποθηκεύει πληροφορίες και να καταλήγει στις καλύτερες απαντήσεις σε εξωτερικά γεγονότα. Ιδιαίτερα στα πολύ πρώτα χρόνια, αυτό συνεπάγεται το σχηματισμό πολλών νέων συνδέσεων και διαδρομών. Σε ένα νεογέννητο μωρό, υπάρχουν περίπου 2,500 συνάψεις για κάθε νευρώνα στον εγκεφαλικό φλοιό, το πιο εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου. Κατά τα πρώτα δύο έως τρία χρόνια της ζωής, αυτό αυξάνεται δραματικά σε περίπου 15,000, αλλά μέχρι την ενηλικίωση, ο αριθμός έχει μειωθεί στο μισό περίπου λόγω του συναπτικού κλαδέματος, καθώς αφαιρούνται οι αχρησιμοποίητες οδοί.
Σε όλη τη διάρκεια της ζωής, οι συνδέσεις μεταξύ των αξόνων που στέλνουν σήματα και των δενδριτών που τα λαμβάνουν ενισχύονται και εξασθενούν. Εάν μια συγκεκριμένη σύνδεση χρησιμοποιείται πολύ, θα ενισχυθεί. Πιθανώς η επιφάνεια του δενδρίτη να αυξηθεί ή να παραχθούν περισσότεροι νευροδιαβιβαστές. Αντίθετα, εάν μια σύνδεση δεν χρησιμοποιείται πολύ, μπορεί να αποδυναμωθεί. Με αυτόν τον τρόπο, ενισχύονται τα πιο σημαντικά μονοπάτια.
Κάποτε πίστευαν ότι η νευρική πλαστικότητα υπήρχε μόνο σε πολύ νεαρά άτομα και ότι από τη στιγμή που σχηματίστηκαν οι νευρικές οδοί, είχαν οριστεί και δεν μπορούσαν να τροποποιηθούν. Η σύγχρονη μελέτη του εγκεφάλου, ωστόσο, αποκάλυψε ότι τα νεύρα αναδιατάσσονται συνεχώς σε όλη τη διάρκεια της ζωής. Αυτό είναι που κάνει τους ανθρώπους ικανούς να προσαρμοστούν σε ένα ευρύ φάσμα περιστάσεων. η ίδια η φυσιολογία του εγκεφάλου αλλάζει ως απάντηση στις εμπειρίες. Μπορούν να δημιουργηθούν νέες συνδέσεις σε οποιοδήποτε στάδιο της ζωής, παράλληλα με την απομάκρυνση παλαιών, αχρησιμοποίητων, επιτρέποντας στους ανθρώπους να αποκτήσουν γνώσεις και να αποκτήσουν νέες δεξιότητες ακόμη και σε προχωρημένη ηλικία.
Ανάκτηση από βλάβες και ιατρικές εφαρμογές
Λόγω της ικανότητας των νευρικών κυττάρων να αναδομούνται και να αναδιοργανώνονται, η βλάβη στον εγκέφαλο ή σε άλλες πτυχές του νευρικού συστήματος δεν είναι πάντα μόνιμη. Περιοχές υγιών νευρώνων μπορεί μερικές φορές να αναλάβουν τις λειτουργίες κατεστραμμένων τμημάτων. Με αυτόν τον τρόπο, τα θύματα εγκεφαλικού τραυματισμού ή εγκεφαλικού επεισοδίου κατάφεραν, σε ορισμένες περιπτώσεις, να ανακτήσουν τουλάχιστον μέρος της χαμένης λειτουργικότητας.
Από το 2013, μεγάλη έρευνα επικεντρώνεται στη χρήση της νευρικής πλαστικότητας για ιατρικούς σκοπούς. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές ασθένειες του εγκεφάλου και των νεύρων που βλάπτουν σε μεγάλο βαθμό τη γνωστική λειτουργία, τη μνήμη, την κινητικότητα ή άλλες ικανότητες όσων υποφέρουν από αυτές. Οι μερικές φυσικές ανακτήσεις που βιώνουν ορισμένα θύματα εγκεφαλικού και εγκεφαλικού τραυματισμού θα μπορούσαν ενδεχομένως να επεκταθούν και να βελτιωθούν με ιατρική παρέμβαση για την καθοδήγηση της αναδιοργάνωσης των νευρώνων. Η εγκεφαλική παράλυση και η νόσος του Αλτσχάιμερ είναι παραδείγματα εγκεφαλικών διαταραχών που θα μπορούσαν ενδεχομένως να αντιμετωπιστούν μέσω της καθοδηγούμενης νευρικής πλαστικότητας. Ένας πιθανός τομέας μελλοντικής ανάπτυξης είναι η χρήση νευρικών βλαστοκυττάρων για τη δημιουργία νέων νευρικών κυττάρων και οδών, μια τεχνική που μπορεί να οδηγήσει σε επιτυχημένες θεραπείες για μια ποικιλία εγκεφαλικών διαταραχών και τραυματισμών.