PLASTYCZNOŚĆ

PLASTYCZNOŚĆ

MÓZGU

MÓZGU

Plastyczność jest wspaniałą właściwością mózgu ,

Plastyczność jest wspaniałą właściwością mózgu ,

umożliwia ona procesy uczenia się , adaptację

umożliwia ona procesy uczenia się , adaptację

mózgu do środowiska sensorycznego oraz

mózgu do środowiska sensorycznego oraz

procesy kompensacyjne po uszkodzeniu mózgu. U

procesy kompensacyjne po uszkodzeniu mózgu. U

człowieka prawdopodobnie większość neuronów

człowieka prawdopodobnie większość neuronów

mózgu jest plastyczna .

mózgu jest plastyczna .

Pojęcie plastyczności mózgu (łac.

Pojęcie plastyczności mózgu (łac.

plaistikos

plaistikos

–

–

tworzenie) wprowadził do fizjologii polski uczony

tworzenie) wprowadził do fizjologii polski uczony

Jerzy Konorski w 1948 roku. Teorię tę autor oparł

Jerzy Konorski w 1948 roku. Teorię tę autor oparł

na dwóch przesłankach:

na dwóch przesłankach:



Komórki nerwowe reagują na nadchodzące

Komórki nerwowe reagują na nadchodzące

impulsy określonym cyklem zmian, co

impulsy określonym cyklem zmian, co

nazywa się pobudliwością

nazywa się pobudliwością

, a zmiany

, a zmiany

powstające w ośrodkach w wyniku tej

powstające w ośrodkach w wyniku tej

właściwości nazywa się zmianami

właściwości nazywa się zmianami

spowodowanymi pobudliwością;

spowodowanymi pobudliwością;



W określonych układach neuronów powstają

W określonych układach neuronów powstają

trwałe przekształcenia funkcjonalne

trwałe przekształcenia funkcjonalne

określonych bodźców lub ich kombinacji

określonych bodźców lub ich kombinacji

, co

, co

nazywa się plastycznością, a odpowiadające im

nazywa się plastycznością, a odpowiadające im

zmiany określa się jako zmiany plastyczne.

zmiany określa się jako zmiany plastyczne.

Termin „plastyczności mózgu” oznacza zdolność

Termin „plastyczności mózgu” oznacza zdolność

neuronów do ulegania trwałym zmianom w

neuronów do ulegania trwałym zmianom w

trakcie procesów uczenia się. W trakcie

trakcie procesów uczenia się. W trakcie

uczenia się dochodzi do reorganizacji

uczenia się dochodzi do reorganizacji

połączeń synaptycznych między neuronami.

połączeń synaptycznych między neuronami.

Obecnie uważa się, że plastyczność

Obecnie uważa się, że plastyczność

neuronalna jest pojęciem szerszym,

neuronalna jest pojęciem szerszym,

obejmującym zarówno zmiany zachodzące w

obejmującym zarówno zmiany zachodzące w

procesach uczenia się i pamięci, jak również

procesach uczenia się i pamięci, jak również

zmiany rozwojowe i kompensacyjne

zmiany rozwojowe i kompensacyjne

(naprawcze po uszkodzeniach mózgu).

(naprawcze po uszkodzeniach mózgu).

Miejscem kluczowym, w którym powstaje i

Miejscem kluczowym, w którym powstaje i

zanika plastyczność mózgu, jest synapsa. To

zanika plastyczność mózgu, jest synapsa. To

ona ciągle modyfikuje swoje właściwości,

ona ciągle modyfikuje swoje właściwości,

zmieniając wydajność przewodzenia impulsów

zmieniając wydajność przewodzenia impulsów

nerwowych. Ta niezwykła zdolność określana

nerwowych. Ta niezwykła zdolność określana

jest plastycznością synaptyczną i jest uważana

jest plastycznością synaptyczną i jest uważana

za komórkowe podłoże uczenia się i pamięci.

za komórkowe podłoże uczenia się i pamięci.

Wyróżnia się różne rodzaje

Wyróżnia się różne rodzaje

plastyczności mózgu, miedzy

plastyczności mózgu, miedzy

innymi:

innymi:



plastyczność rozwojową,

plastyczność rozwojową,



plastyczność pamięciową

plastyczność pamięciową



plastyczność kompensacyjną.

plastyczność kompensacyjną.

Plastyczność pamięciowa

Plastyczność pamięciowa

odgrywa rolę w

odgrywa rolę w

procesach uczenia się i zabiegach usprawniających.

procesach uczenia się i zabiegach usprawniających.

Dochodzi do wzmocnienia i reorganizacji połączeń

Dochodzi do wzmocnienia i reorganizacji połączeń

synaptycznych pomiędzy konkretnymi neuronami, w

synaptycznych pomiędzy konkretnymi neuronami, w

odpowiedzi na specyficzne bodźce. Konsekwencją

odpowiedzi na specyficzne bodźce. Konsekwencją

tego jest powstanie tzw.

tego jest powstanie tzw.

engramu pamięci

engramu pamięci

, to jest

, to jest

pamięciowej zmiany plastycznej. Jednak pamięć

pamięciowej zmiany plastycznej. Jednak pamięć

stanowi zjawisko niejednorodne i jej klasyfikacja

stanowi zjawisko niejednorodne i jej klasyfikacja

pozostaje wciąż zagadnieniem kontrowersyjnym.

pozostaje wciąż zagadnieniem kontrowersyjnym.

Istnieje kilka sposobów za pomocą których może

Istnieje kilka sposobów za pomocą których może

dochodzić do owych zmian. Najważniejsze z nich to:

dochodzić do owych zmian. Najważniejsze z nich to:



wydłużenie zgrubienia postsynaptycznego

wydłużenie zgrubienia postsynaptycznego



zwiększenie liczby pęcherzyków z neurotransmiterem w

zwiększenie liczby pęcherzyków z neurotransmiterem w

obrębie kolbki synaptycznej

obrębie kolbki synaptycznej



wzrost liczby rozgałęzień dendrytów

wzrost liczby rozgałęzień dendrytów



wzrost liczby kolców dendrytycznych

wzrost liczby kolców dendrytycznych



wzrost liczby synaps

wzrost liczby synaps

Plastyczność rozwojowa jest mniej specyficzna od

Plastyczność rozwojowa jest mniej specyficzna od

plastyczności pamięciowej. Dotyczy ona jedynie

plastyczności pamięciowej. Dotyczy ona jedynie

niedojrzałego jeszcze OUN czyli wczesnego okresu życia, i

niedojrzałego jeszcze OUN czyli wczesnego okresu życia, i

jest odpowiedzialna za zmiany w „architekturze

jest odpowiedzialna za zmiany w „architekturze

funkcjonalnej” mózgu pod wpływem środowiska

funkcjonalnej” mózgu pod wpływem środowiska

sensorycznego we wczesnym stadium jego rozwoju. W

sensorycznego we wczesnym stadium jego rozwoju. W

najwcześniejszym okresie życia pod wpływem potężnego

najwcześniejszym okresie życia pod wpływem potężnego

strumienia stymulacji sensorycznej dochodzi do

strumienia stymulacji sensorycznej dochodzi do

dramatycznych rozwojowych zmian plastycznych o

dramatycznych rozwojowych zmian plastycznych o

charakterze przystosowawczym.

charakterze przystosowawczym.

Dziecko rodzi się z niedojrzałym mózgiem

Dziecko rodzi się z niedojrzałym mózgiem

. Mózg ludzki

. Mózg ludzki

gdyby miał dojrzeć w okresie żytcia płodowego, to ciąża trwała

gdyby miał dojrzeć w okresie żytcia płodowego, to ciąża trwała

by ok. 25 miesięcy. Niedojrzałość mózgu we wczesnym okresie

by ok. 25 miesięcy. Niedojrzałość mózgu we wczesnym okresie

rozwoju pozwala natomiast na olbrzymie zmiany plastyczne o

rozwoju pozwala natomiast na olbrzymie zmiany plastyczne o

charakterze przystosowawczym, które zachodzą pod wpływem

charakterze przystosowawczym, które zachodzą pod wpływem

bodźców środowiska zewnętrznego, w którym dany osobnik się

bodźców środowiska zewnętrznego, w którym dany osobnik się

rozwija. Środowisko to wywiera więc znaczący wpływ na

rozwija. Środowisko to wywiera więc znaczący wpływ na

ostateczny „kształt funkcjonalny” mózgu.

ostateczny „kształt funkcjonalny” mózgu.

Organizacja synaptyczna dotycząca jeszcze niedojrzałego

Organizacja synaptyczna dotycząca jeszcze niedojrzałego

mózgu opiera się na następujących mechanizmach:

mózgu opiera się na następujących mechanizmach:

- Połączenia nerwowe już istniejące lecz nie używane

- Połączenia nerwowe już istniejące lecz nie używane

ulegają degeneracji, natomiast uaktywnieniu, rozbudowie i

ulegają degeneracji, natomiast uaktywnieniu, rozbudowie i

utrwaleniu ulegają synapsy używane, zgodnie zresztą z

utrwaleniu ulegają synapsy używane, zgodnie zresztą z

powszechnie znanym stwierdzeniem, że „narząd

powszechnie znanym stwierdzeniem, że „narząd

nieużywany zanika”;

nieużywany zanika”;

- W wyniku określonej, intensywnej stymulacji powstają

- W wyniku określonej, intensywnej stymulacji powstają

nowe synapsy, lub aktywizują się synapsy dotychczas

nowe synapsy, lub aktywizują się synapsy dotychczas

nieaktywne, tzn. synapsy potencjalne.

nieaktywne, tzn. synapsy potencjalne.

Tworzenie się nowych połączeń synaptycznych, jak również ich

Tworzenie się nowych połączeń synaptycznych, jak również ich

obumieranie leży u podstaw zmian morfologicznych i

obumieranie leży u podstaw zmian morfologicznych i

funkcjonalnych zachodzących w trakcie rozwoju OUN. Podczas 40

funkcjonalnych zachodzących w trakcie rozwoju OUN. Podczas 40

tygodni ciąży mózg rozwija się intensywnie. Po narodzinach liczba

tygodni ciąży mózg rozwija się intensywnie. Po narodzinach liczba

neuronów w mózgu nie wzrasta, ale intensywnie rozwijają się

neuronów w mózgu nie wzrasta, ale intensywnie rozwijają się

połączenia między neuronami. W chwili narodzin każdy neuron

połączenia między neuronami. W chwili narodzin każdy neuron

znajdujący się w korze mózgu noworodka posiada

znajdujący się w korze mózgu noworodka posiada

2500

2500

synaps. W

synaps. W

wieku 2-3 lat każdy neuron znajdujący się w korze dziecka mózgu

wieku 2-3 lat każdy neuron znajdujący się w korze dziecka mózgu

posiada już

posiada już

15000

15000

synaps. U dorosłego człowieka liczba synaps

synaps. U dorosłego człowieka liczba synaps

przypadająca na pojedynczy neuron wynosi około

przypadająca na pojedynczy neuron wynosi około

7500

7500

.

.

Plastyczność kompensacyjna -

Plastyczność kompensacyjna -

w procesach plastyczności

w procesach plastyczności

kompensacyjnej dochodzi do wytworzenia połączeń między

kompensacyjnej dochodzi do wytworzenia połączeń między

nietypowymi partnerami. Umożliwia to w przypadku uszkodzenia

nietypowymi partnerami. Umożliwia to w przypadku uszkodzenia

mózgu przywrócenie częściowo lub w pełni utraconych funkcji.

mózgu przywrócenie częściowo lub w pełni utraconych funkcji.

Podłożem tego procesu jest obumieranie uszkodzonych neuronów, co

Podłożem tego procesu jest obumieranie uszkodzonych neuronów, co

umożliwia stosunkowo łatwe wytworzenie nowych połączeń przez

umożliwia stosunkowo łatwe wytworzenie nowych połączeń przez

inne neurony w pustych miejscach. Lepsze poznanie tych

inne neurony w pustych miejscach. Lepsze poznanie tych

mechanizmów pozwoli, być może, na skuteczniejsze leczenie

mechanizmów pozwoli, być może, na skuteczniejsze leczenie

usprawniające.

usprawniające.

Należy zw

Należy zw

r

r

ócić uwagę na to, iż mózg jest strukturą

ócić uwagę na to, iż mózg jest strukturą

dynamiczną zarówno pod względem morfologicznym, jak i

dynamiczną zarówno pod względem morfologicznym, jak i

funkcjonalnym, a podstawą tych zmian są właśnie zmiany plastyczne

funkcjonalnym, a podstawą tych zmian są właśnie zmiany plastyczne

komórek nerwowych.

komórek nerwowych.

Kompensacyjna reorganizacja synaptyczna dotycząca uszkodzenia mózgu opiera się na

Kompensacyjna reorganizacja synaptyczna dotycząca uszkodzenia mózgu opiera się na

kilku mechanizmach o charakterze naprawczym:

kilku mechanizmach o charakterze naprawczym:



Sąsiednie ( nie uszkodzone) neurony mogą stworzyć nowe połączenia synaptyczne z

Sąsiednie ( nie uszkodzone) neurony mogą stworzyć nowe połączenia synaptyczne z

neuronami pozbawionymi normalnego dopływu impulsów z uszkodzonych aksonów;

neuronami pozbawionymi normalnego dopływu impulsów z uszkodzonych aksonów;



Przecięte włókna pozrastają się poźniej niż uszkodzenia i poszukują nowych aksonów;

Przecięte włókna pozrastają się poźniej niż uszkodzenia i poszukują nowych aksonów;



Włókna nie uszkodzone, ale pozbawione ośrodka, popzez uszkodzenie we wczesnym

Włókna nie uszkodzone, ale pozbawione ośrodka, popzez uszkodzenie we wczesnym

etapie rozwoju mózgu, ulegają rozrostowi w poszukiwaniu neuronu docelowego.

etapie rozwoju mózgu, ulegają rozrostowi w poszukiwaniu neuronu docelowego.

Badania mikroanatomiczne oparte głównie na

Badania mikroanatomiczne oparte głównie na

deprywacji sensomotorycznej ( czyli,

deprywacji sensomotorycznej ( czyli,

pozbawienia dopływu konkretnych bodźców

pozbawienia dopływu konkretnych bodźców

zewnętrznych) wskazały równocześnie ,że :

zewnętrznych) wskazały równocześnie ,że :



Możliwości plastyczności kompensacyjnej są

Możliwości plastyczności kompensacyjnej są

największe w przypadku uszkodzenia

największe w przypadku uszkodzenia

niedojrzałego mózgu wówczas , gdy dochodzi

niedojrzałego mózgu wówczas , gdy dochodzi

do sumowania się plastycznych efektów

do sumowania się plastycznych efektów

rozwojowych i naprawczych.

rozwojowych i naprawczych.



Możliwości plastyczności kompensacyjnej są

Możliwości plastyczności kompensacyjnej są

znacznie większe u osobników młodszych.

znacznie większe u osobników młodszych.

Zaobserwowano przy tym występowanie tzw.

Zaobserwowano przy tym występowanie tzw.

okresów krytycznych, w których kompensacja

okresów krytycznych, w których kompensacja

przebiega najłatwiej i poza którymi jej efekty

przebiega najłatwiej i poza którymi jej efekty

są znikome.

są znikome.

Fenomen plastyczności mózgu odgrywa znaczącą rolę w

Fenomen plastyczności mózgu odgrywa znaczącą rolę w

fizjoterapii. Dzięki niemu możemy np. u dorosłej osoby z

fizjoterapii. Dzięki niemu możemy np. u dorosłej osoby z

uszkodzeniem mózgu – poprzez utorowanie nieczynnych (bo

uszkodzeniem mózgu – poprzez utorowanie nieczynnych (bo

niepotrzebnych dotychczas) połączeń ( milczących synaps) -

niepotrzebnych dotychczas) połączeń ( milczących synaps) -

„wydobyć” utracone wzorce ruchowe lub tylko ich fragmenty

„wydobyć” utracone wzorce ruchowe lub tylko ich fragmenty

oraz spowodować przejęcie sterowania ruchami przez nie

oraz spowodować przejęcie sterowania ruchami przez nie

uszkodzone ośrodki , a w pewnym – choć ograniczonym –

uszkodzone ośrodki , a w pewnym – choć ograniczonym –

zakresie wypracować nowe wzorce ruchowe , kompensując

zakresie wypracować nowe wzorce ruchowe , kompensując

w ten sposób zaistniałe ubytki funkcjonale . Nieco inaczej

w ten sposób zaistniałe ubytki funkcjonale . Nieco inaczej

przedstawia się ten problem wówczas, gdy do uszkodzenia

przedstawia się ten problem wówczas, gdy do uszkodzenia

mózgu doszło we wczesnych stadiach jego rozwoju( np. u

mózgu doszło we wczesnych stadiach jego rozwoju( np. u

dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym )W tej sytuacji

dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym )W tej sytuacji

nie może być mowy o wykorzystywaniu jakichkolwiek

nie może być mowy o wykorzystywaniu jakichkolwiek

wcześniejszych wzorców ruchowych, gdyż dziecko nimi nie

wcześniejszych wzorców ruchowych, gdyż dziecko nimi nie

dysponuje , ponieważ dopiero nabywa umiejętności ruchowe,

dysponuje , ponieważ dopiero nabywa umiejętności ruchowe,

ale w zmienionych przez to uszkodzenie warunkach .

ale w zmienionych przez to uszkodzenie warunkach .

Decydującą rolę odgrywa tutaj zapewne torowanie ( poprzez

Decydującą rolę odgrywa tutaj zapewne torowanie ( poprzez

wspomniana powyżej stymulację ), ułatwiające tworzenie

wspomniana powyżej stymulację ), ułatwiające tworzenie

nowych połączeń ( w ramach tzw. synaps potencjalnych ) i

nowych połączeń ( w ramach tzw. synaps potencjalnych ) i

przejmowanie funkcji przez nie uszkodzone neurony.

przejmowanie funkcji przez nie uszkodzone neurony.

Zjawisko apoptozy ( obumierania części komórek nerwowych

Zjawisko apoptozy ( obumierania części komórek nerwowych

)”oszczędza” zachowane neurony, stwarzając szansę powrotu

)”oszczędza” zachowane neurony, stwarzając szansę powrotu

funkcji.

funkcji.

Efekty plastyczności mózgu należy odróżnić

Efekty plastyczności mózgu należy odróżnić

od dwóch innych zjawisk, które noszą nazwę

od dwóch innych zjawisk, które noszą nazwę

pamięci, ale nie są specyficzne dla układu

pamięci, ale nie są specyficzne dla układu

nerwowego. Należą do nich:

nerwowego. Należą do nich:

1.

1.

Tak zwana „pamięć komórki”, która cechuje

Tak zwana „pamięć komórki”, która cechuje

wszystkie komórki. Dzięki niej efekty

wszystkie komórki. Dzięki niej efekty

wpływów środowiskowych, w wyniku których

wpływów środowiskowych, w wyniku których

następuje różnicowanie komórek, są

następuje różnicowanie komórek, są

przechowywane w kolejnych generacja

przechowywane w kolejnych generacja

komórek.

komórek.

2.

2.

Pamięć występująca w układzie

Pamięć występująca w układzie

odpornościowym. W wyniku spotkania z

odpornościowym. W wyniku spotkania z

antygenem limfocyty dają potomstwo (tzw.

antygenem limfocyty dają potomstwo (tzw.

Komórki pamięci), którego receptory są

Komórki pamięci), którego receptory są

bardziej wrażliwe na antygen.

bardziej wrażliwe na antygen.

Plastyczność jest jedną z

Plastyczność jest jedną z

najważniejszych cech układu

najważniejszych cech układu

nerwowego. Jest ona podstawą

nerwowego. Jest ona podstawą

nowoczesnej neurorehabilitacji. Powrót

nowoczesnej neurorehabilitacji. Powrót

do zdrowia na skutek neurorehabilitacji

do zdrowia na skutek neurorehabilitacji

jest związany z zachodzeniem zmian w

jest związany z zachodzeniem zmian w

organizacji mózgu.

organizacji mózgu.

Przygotowały:

Przygotowały:



Honorata Bielecka

Honorata Bielecka



Agnieszka Raczyńska

Agnieszka Raczyńska