Den smidiga hjärnan. www.shutterstock.com

Neuroplasticitet - eller hjärnplasticitet - är hjärnans förmåga att modifiera sina anslutningar eller koppla om sig själv. Utan denna förmåga skulle någon hjärna, inte bara den mänskliga hjärnan, inte kunna utvecklas från spädbarn till vuxen ålder eller återhämta sig efter hjärnskada.

Det som gör hjärnan speciell är att den, till skillnad från en dator, behandlar sensoriska och motoriska signaler parallellt. Den har många neurala vägar som kan replikera andras funktion så att små fel i utveckling eller tillfällig funktionsförlust genom skador lätt kan korrigeras genom omdirigering av signaler längs en annan väg.

Problemet blir allvarligt när fel i utvecklingen är stora, till exempel effekterna av Zika virus på hjärnans utveckling i livmodern, eller som ett resultat av skada från ett slag i huvudet eller efter en stroke. Men även i dessa exempel, med tanke på de rätta förhållandena, kan hjärnan övervinna motgångar så att någon funktion återhämtas.

Hjärnans anatomi säkerställer att vissa delar av hjärnan har vissa funktioner. Detta är något som är förutbestämt av dina gener. Det finns till exempel ett område i hjärnan som ägnas åt högerarmens rörelse. Skador på denna del av hjärnan kommer att försämra högerarmens rörelse. Men eftersom en annan del av hjärnan bearbetar känsla från armen kan du känna armen men inte röra den. Detta ”modulära” arrangemang innebär att en hjärnregion som inte är relaterad till känsla eller motorisk funktion inte kan ta en ny roll. Med andra ord är neuroplasticitet inte synonymt med att hjärnan är oändligt smidbar.

En del av kroppens förmåga att återhämta sig efter hjärnskador kan förklaras av att det skadade området i hjärnan blir bättre, men mest är resultatet av neuroplasticitet - bildande av nya neurala kopplingar. I en studie av Caenorhabditis elegans, en typ av nematod används som modellorganism i forskning, det visade sig att att tappa känslan av beröring förstärkt luktsansen. Detta tyder på att förlora en känsla kopplar om andra. Det är välkänt att förlora synen tidigt i livet hos människor kan öka andra sinnen, särskilt hörsel.

Precis som hos det utvecklande barnet är nyckeln till att utveckla nya anslutningar miljöanrikning som är beroende av sensoriska (visuella, hörsel, taktila, lukt) och motoriska stimuli. Ju mer sensorisk och motorisk stimulering en person får, desto mer sannolikt kommer de att återhämta sig från hjärntrauma. Till exempel några av typerna av sensorisk stimulering används för att behandla strokepatienter inkluderar träning i virtuella miljöer, musikterapi och mentalt träning av fysiska rörelser.

Hjärnans grundläggande struktur fastställs före födseln av dina gener. Men dess fortsatta utveckling är starkt beroende av en process som kallas utvecklings plasticitet, där utvecklingsprocesser förändrar nervceller och synaptiska kopplingar. I den omogna hjärnan inkluderar detta att göra eller förlora synapser, migrering av neuroner genom hjärnan som utvecklas eller genom omdirigering och spirning av neuroner.

Det finns väldigt få platser i den mogna hjärnan där nya nervceller bildas. Undantagen är tandad gyrus av hippocampus (ett område involverat i minne och känslor) och sub-ventrikulär zon i sidoventrikeln, där nya nervceller genereras och sedan migrerar till luktlökan (ett område som är involverat i bearbetning av luktsansen). Även om bildandet av nya nervceller på detta sätt inte anses vara ett exempel på neuroplasticitet kan det bidra till hur hjärnan återhämtar sig från skador.

Växer sedan beskärning

När hjärnan växer mognar enskilda neuroner först genom att skicka ut flera grenar (axoner, som överför information från neuronen, och dendriter, som tar emot information) och sedan genom att öka antalet synaptiska kontakter med specifika anslutningar.

Varför gör inte alla en fullständig återhämtning efter en stroke? www.shutterstock.com

Vid födseln har varje spädbarnsneuron i hjärnbarken cirka 2,500 synapser. Vid två eller tre år gamla ökar antalet synapser per neuron till cirka 15,000 XNUMX när barnet utforskar sin värld och lär sig nya färdigheter - en process som kallas synaptogenes. Men efter vuxen ålder antalet synapser halveras, så kallad synaptisk beskärning.

Huruvida hjärnan behåller förmågan att öka synaptogenes är diskutabelt, men det kan förklara varför aggressiv behandling efter en stroke kan tycka vända skadorna orsakade av brist på blodtillförsel till ett område av hjärnan genom att förstärka funktionen hos oskadade anslutningar.

Smide nya vägar

Vi fortsätter att ha förmågan att lära oss nya aktiviteter, färdigheter eller språk till och med i ålderdomen. Denna bibehållna förmåga kräver att hjärnan har en mekanism tillgänglig för att komma ihåg så att kunskap behålls över tid för framtida återkallande. Detta är ett annat exempel på neuroplasticitet och kommer troligen att involvera strukturella och biokemiska förändringar på synapsnivån.

Förstärkning eller repetitiva aktiviteter kommer så småningom att leda till att den vuxna hjärnan kommer ihåg den nya aktiviteten. Med samma mekanism kommer den anrikade och stimulerande miljön som erbjuds den skadade hjärnan så småningom att leda till återhämtning. Så om hjärnan är så plastisk, varför återfår inte alla som har en stroke full funktion? Svaret är att det beror på din ålder (yngre hjärnor har större chans att återhämta sig), storleken på det skadade området och, ännu viktigare, de behandlingar som erbjuds under rehabilitering.

Om författaren

Duncan Banks, lektor i biomedicinsk vetenskap, Open University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

books_health