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PLASTICITAT CEREBRAL
No només es dóna en la maduració i desenvolupament de l’individu, sinó que es mantinguda durant totes les edats, naturalment de diferent forma. CONCEPTE Es refereix a la modificació del cervell com a resultat d’algun canvi en les condicions ambientals en un sentit molt ampli (experiències), aquests canvis poden ser en el curs del desenvolupament natural del cervell (hi ha uns períodes sensibles on els processos de plasticitat són claus per al desenvolupament del SNC, però tot i així, las plasticitat pot tenir lloc en qualsevol etapa de la vida) com en situacions patològics (després de danys o malformacions en determinades regions). L’origen és una funció adaptativa per una millor supervivència de l’individu. Capacitat constant i continua d’adaptació. Clau pel funcionament òptim de l’organisme. L’experiència interacciona amb l’organisme per reorganitzar les estructures nervioses, el canvi es pot produir a molts nivells (genètic, neuroquímic, sinàptic, cel·lular, neuroanatòmic, a nivell estructural com l’hipocamp, i també la conducta com en processos d’aprenentatge). En edats infantils la plasticitat desenvolupa l’organització del vervell, en l’adult la plasticitat manté l’aprenentatge de nous coneixements Té lloc mitjançant tres mecanismes o processos:
- Els processos dirigits per gens la part codificada directament per la nostra expressió genètica, el que els nostres gens determinen.
- Processos lligats a experiències habituals esperades per tots els individus, en condicions normals, aquestes experiències amb la genètica conformaran una organització del nostre cervell.
- Processos de les experiències noves són específics de cada individu, no són generals. Per exemple, l’educació musical. El grup de processos dirigits genèticament intervenen en el desenvolupament bàsic del cervell, en aquest desenvolupament hi havia una sèrie de processos que tenien lloc durant pre-natal. Per exemple, trobem els processos de migració de les neurones. A nivell genètic també venen determinats els processos que estableixen les sinapsis i a més a més l’especialització, diferenciació de grups de neurones també ve donat genèticament. És relativament insensible a l’ambient. Això és molt útil, d’una banda perquè podem ignorar, atenuar qualsevol efectes ambientals que podrien tenir un efecte dolent durant l’embriogènesi, minimitzarà l’efecte ambiental i garanteix la supervivència de l’individu i la construcció d’un SN, per altra banda pot ser perjudicial perquè si tenim alguna anomalia genètica que influeixi al desenvolupament cerebral no es podrà evitar, no es podrà fer res externament (ambientalment) per pal·liar aquestes anomalies. Els processos relacionats amb l’experiència esperada, habitual són processo que esperarem per tots els subjectes, corresponen a períodes sensibles o crítics del desenvolupament, que són els estadis del desenvolupament en el que les neurones seleccionen el seu repertori de connexions, de sinapsis, entre una àmplia gamma de possibilitats. Durant aquest desenvolupament les cèl·lules estableixen una sobreabundància d’establiment de connexions neuronals, sinapsis unes en d’altres. Posteriorment es fa una selecció de quines d’aquestes connexions seran les bones. Zones predisposades a estímuls ambientals que actuen fent un procés de “pruning” poda, en funció dels estímuls ambientals que arribin anirem podant les
sinapsis supèrflues, aquesta poda serà el resultat de la competició de les diferents connexions perquè les connexions molt actives seran les que es quedaran, les que no exercitem, quedaran inactives i seran selectivament eliminades. Necessiten en un moment determinat d’un estímul sensorial determinat. Es formarà el patró de connexions cerebrals, que és l’esperat en un individu duna espècie. Si aquests estímuls no es presenten, o es presenten fora del període crític trobarem un mal desenvolupament. Exemples: gats que no poden rebre informació d’un ull en el període crític, observem canvis notables en l’organització de l’escora occipital, V1 d’aquests gats. Si durant l’organització de les columnes fem que aquest estímul no arribi observem un patró d’organització completament anòmals. Aquests canvis durant el període crític són majoritàriament irreversibles permanentment. En canvi, la privació ocular d’un ull prolongada després d’aquest període crític no té conseqüències. Els processos dependents d’experiències noves són particulars dels individus concrets perquè corresponen als episodis d’aprenentatge propis de cada subjecte, exposats a diferents experiències, estímuls ambientals. Cada cervell rep unes influències que moldegen el cervell d’una forma particular. Aquests processos no depenen d’un estímul concret ni d’un període concret. Poden qualsevol en qualsevol moment de la vida i poden ser de moltes naturaleses diferents. És molt important perquè existeix des del naixement fins la mort, partint de les experiències sensorials que tindrem en cada moment podem fer nous aprenentatges, mantenim en forma el propi cervell, es prolonga en la vida al cervell adult i envellit. Cervell actiu amb ple funcionament traient-li el màxim potencial, no només serà important en tot això sinó que a més ens permeten que si el cervell es lesiona en qualsevol moment, ens permetran repercutir en aquest ensenyament, tindrem la capacitat d’atenuar les conseqüències del dany, reduir el dany. El mecanisme bàsic és la formació de noves connexions neuronals. Aquests processos de plasticitat poden tenir efectes a diferents nivells. Els canvis són adaptatius en funció de l’estímul. Els canvis s’estudien en contexts enriquits en un grup d’estímuls determinats. En el cas dels animals, els ambients enriquits són ambients gàbies molt més grans, molts més individus que enriqueix les interaccions socials i també se’ls hi munten objectes per jugar, elements amb colors, amb objectes per on fer activitat motora, etc. Els elements de la gàbia es van canviant contínuament. Quan parlem del nombre de sinapsis, es conten sacrificant l’animal. El que observem és que els animals en situacions enriquides tenen una major quantitat de sinapsis en cada neurona en l’escorça visual, això significa més connexions, xarxes neurals més complexes, transmissions més eficaces. Aquests canvis persisteixen al llarg del temps. Independentment de l’ordre dels estímuls s’observa la major quantitat de sinapsis per neurones. L’experiència pot ser curta però els seus efectes són duradors. En un altre experiment van fer dos grups: grup acròbata (tasca d’aprenentatge motora) i grup motor control (que no implica aprenentatge, només estimulació motora). El que es va observar és el que en nombre de sinapsis per neurones tant en l’escorça motora com cerebel les rates del grup acròbata en presentaven més que les rates del control motor. El nombre de sinapsis es degut a que l’activitat motor té un component d’aprenentatge. En 10 dies ja es veia aquesta diferència, en 38 dies es presenten la mateixa quantitat de sinapsis, amb aprenentatge o parant l’aprenentatge. El fet d’allargar l’experiment no canviava els resultats. Aquests aprenentatges no són reversibles, són duradors al llarg del temps, es manté al cap d’un mes. Canvi en la quantitat de sinapsis implica canvis en les neurones.
Los astrocitos, otras células gliales son un soporte de las neuronas en el sentido no tanto de sostén sino que es un soporte trófico, conseguir en este tipo de células gliales necesidades metabólicas de las neuronas, consiguen mantener el espacio de las neuronas, forman la barrera encefálica. Se ha visto que en un entorno enriquecido se produce un aumento de número y tamaño de los astrocitos. También son una sustancia capaz de actuar como moduladores a nivel de sinapsis. La acción directa sobre la actividad neuronal será sumar el ambiente de los astrocitos al ambiente de los ambientes enriquecidos y todo ayudará funcionalmente. Si eso es cierto tenemos una situación de contrapartida, parecen disminuir los cambios en los astrocitos cuando cesa la estimulación del aprendizaje. Las ratas acróbatas tienen mayor número de astrocitos que las que solo hicieron actividad física. Si tenemos 10 días de aprendizaje o ejercicio y 28 días de interrupción total, encontramos que la diferencia deja de ser significativa, sigue habiendo diferencia pero no significativa entre si habían hecho aprendizaje o ejercicio. En consecuencia, los cambios en los astrocitos son necesarios para inducir pero no para mantener los cambios adaptativos en las conexiones cerebrales. Otro grupo de estructuras con un papel trófico sobre las neuronas son los vasos sanguíneos del cerebro. Estos vasos presentan en entornos enriquecidos capilares de mayor diámetro y más ramificados que puedan ligar más finamente las zonas de contacto. Se ha estudiado mucho la corteza visual, mayor vascularización capilar. Si tuviéramos que pensar en otros sujetos, tenemos estudios de macacos: cómo influye el ejercicio físico y la edad sobre la vascularización del cerebro. Hay un aumento significativo de volumen capilar en corteza motora primaria de los monos más mayores sobre los jóvenes. En el grupo de los individuos de más edad observo una diferencia significativa de los que han hecho ejercicio físico seguido con los que han hecho ejercicio seguido de doce semanas de total inactividad, al interrumpir el ejercicio ha disminuido el aumento de la vascularización. Cuando cesa el ejercicio cesa la facilitación del aumento de vascularización. En seres humanos el primer grupo con los que se ha trabajado son los músicos profesionales. Tocar requiere la integración compleja y simultanea de informaciones multimodales, información sensorial motora, mecanismos continuados de retroalimentación para que controle en cada momento que todo lo que estoy haciendo suena cuando debería sonar. Exigencia alta, compleja y muy duradera. Se ha observado que los músicos de cuerda tienen una representación de los dedos de la mano izquierda más grande en corteza derecha somestesica y motora, como son dedos será corteza primaria. Otro datos curioso es que la extensión de esta representación cortical de los dedos correlaciona con la edad que empezaron a tocar, empezar antes de los 12 años, mayor de cambio de más representación cortical, mayor finura de tacto y ejecución. Estudios con otros músicos de teclado se observa que los profesionales tienen más cantidad de sustancia gris en una serie de zonas: circunvolución precentral (motora primaria), la circunvolución de Heschl (área auditiva primaria, más en la derecha porque es para frecuencias) y en el córtex parietal superior (la vía del dónde, visioespacial). Se escogieron taxistas con gran experiencia de recorridos variables por una gran ciudad. Se observó que el hipocampo, la región posterior de este hipocampo era más grande, mayor cantidad de sustancia gris que el de los sujetos control que eran conductores de autobús de Londres que la única diferencia con los taxistas es que los de autobús el recorrido es fijo. Más grandes hipocampos de los dos hemisferios. El tamaño del hipocampo posterior sobre todo del hipocampo derecho, por la visión espacial, correlaciona
significativamente y positivamente con el tiempo que llevan trabajando como taxistas, a más año más grande. Si en lugar de mirar el hipocampo posterior, miro el anterior, el de los taxistas es más pequeño que el del conductor de autobús. En términos funcionales hay una relación muy evidente, el posterior está relacionado con usar informaciones ya adquiridas, en este caso la visión espacial. La región anterior la implica y relaciona más con la capacidad de adquirir nuevas entradas de información, capacidad para adquirir nuevas informaciones, peor el dibujo, el recuerdo de los taxistas. Se tienen más neuronas para conexiones que ya tienes y te quedan menos para adquirir nuevas informaciones. En el caso tanto de los músicos como de los taxistas se eligieron porque mostraban una especial habilidad en una conducta concreta, dada su habilidad se encontraron las diferencias morfológicas en áreas cerebrales relacionadas con la conducta concreta que realizaban. Estas estructuras son grandes por la habilidad? O ya estaban más desarrolladas y han escogido la habilidad? Tengo que ver si puede producir estas diferencias en sujetos que no tengan una específica habilidad particular, mediante entrenamiento adquieran esta habilidad para estudiar su cerebro. Para este tercer estudio se cogió un grupo de sujetos y se les hizo aprender actividades malabares. Dos subgrupos: uno va a recibir entrenamiento de juegos malabares y el otro no. Antes del entrenamiento o no se sometió a los grupos a resonancia magnética que sirvió para confirmar que no hay diferencias estructurales en los cerebros de los dos subgrupos, partimos de grupos en iguales condiciones. Pasados tres meses el grupo de entrenamiento ya presentaba habilidad malabar, al someterse a la resonancia había un aumento significativo de sustancia gris en zonas de los lóbulos parietal posterior (manejo de espacio en ese movimiento) y temporal (relacionar con memoria, como debo moverme para conseguir que las bolas estén en equilibrio, memoria de información visual). Los sujetos no entrenados no experimentaban ningún cambio. Entonces, interrumpimos el entrenamiento del grupo malabarista 3 meses, y pasados estos 3 meses se repite la resonancia. El aumento de sustancia gris en las zonas ya dichas había disminuido, su habilidad malabarista también. Los cambios de sustancia gris suelen ser temporales y muy ligado al entrenamiento, cambio estructural transitorio, directamente asociado al entrenamiento específico. Las diferencias en el cerebro son adquiridas mediantes entrenamientos. Interesa si puedo producir cambios funcionales. En el campo de la rehabilitación lo que más importa es que yo rehabilite al individuo, la mejora no se vaya a quedar limitada a una determinada tarea, quiero que comporte una generalización dentro de ese ámbito a las situaciones de la vida real, que tenga validez ecológica. Nos centraremos en como los factores ambientales (estilo de vida de las personas) tienen un efecto sobre el cerebro, hacen una acción protectora que le permiten enfrentar mejor al envejecimiento normal y a patologías. El ejercicio físico en todas las edades, ejercicio aeróbico, media o baja intensidad y larga duración, se creman hidratos de carbono y lípidos de la reserva, para quemar necesita oxígeno, por ejemplo: correr, nadar, ir en bicicleta, caminar. Se estudió en niños de edad escolar. Se intentó ver si hay una relación positiva entre ejercicio y asignaturas escolares. Mejor capacidad de resistencia aeróbica daban mejor rendimiento en pruebas de matemáticas y lectura. En otro estudio en adultos se comparó el rendimiento cognitivo con sujetos que hacen ejercicio, siempre el rendimiento es mayor en las personas que hacen ejercicio que los controles. El efecto máximo se encuentra en funciones ejecutivas, como los sujetos son adultos y las funciones ejecutivas dependen del córtex prefontal que es donde progresivamente durante la
diagnosticado, los cerebros con más reserva el pronóstico es peor porque cerebro ya está más deteriorado, vas a tener el declive más deprisa, tu cerebro ya no puede soportar más. Experimento donde se mide flujo sanguíneo cerebral en individuos con diferentes grados de educación, estos sujetos están diagnosticados de alzhéimer, el mismo grado de severidad clínica, la diferencia está en el grado de eduación formal que han recibido. Hay una relación: a mayor años de educación, menos volumen de flujo sanguíneo. Si hay menor volumen de flujo sanguíneo ese cerebro está más afectado, cuando más años de escolarización el cerebro funciona peor. La idea de reserva es que teniendo más daño cerebral rindes igual que los que tienen menos daño.
