Copyright
prof..Anna
Grabowska

NEUROPLASTYCZNOŚĆ Z

PERSPEKTYWY PSYCHOLOGA:

„używaj albo trać”

Anna Grabowska

Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN

Szkoła Wyższa Psychologii Społecznej

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Nabywanie nowych umiejętności i zdolności we wczesnym

okresie rozwoju odbywa się dzięki procesom formowania

się odpowiednich połączeń w mózgu. Proces ten w

znacznym stopniu jest zależny od indywidualnych

doświadczeń. Ważny mechanizm: eliminacja znacznego

nadmiaru włókien i neuronów zgodnie z zasadą „use it or
lose it”

(używaj lub trać)

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Klasyczny pogląd



Jedynie mózg rozwijających się osobników ma

zdolność do plastycznych zmian a mózg dorosłych

już tej zdolności nie posiada.



U dorosłych osobników proces uczenia się polega

jedynie na zmianie wag synaptycznych pomiędzy

neuronami tworzącymi sieci. Raz wytworzone
korowe mapy mózgu tj. obszary wyspecjalizowane

w przetwarzaniu określonych informacji oraz

połączenia pomiędzy nimi już się nie zmieniają.

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Współczesne poglądy

Nowe neurony powstałe w zakręcie zębatym

hipokampa u dorosłego szczura



Nawet u dorosłych mózg może podlegać znacznej
reorganizacji



W dorosłym mózgu, zwłaszcza w pewnych jego strukturach

takich, jak hipokamp (zakręt zębaty) i opuszka węchowa

może zachodzić neurogeneza



neurony te tworzą połączenia z innymi neuronami



wykazują normalną aktywność synaptyczną



ich liczba dodatnio koreluje z uczeniem

i bogactwem środowiska a negatywnie ze stresem

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Czy mapy korowe mogą się zmieniać pod

wpływem zmienionego dopływu informacji?:

badania Merzenicha



Doświadczenia na małpach



chirurgiczne usuniecie jednego palca

→

reprezentacja tego palca zostaje

zastąpiona przez sąsiednie palce



przecięcie (lub anestezja) nerwu

przekazującego informacje z jednego
palca

→

(j.w.)



zszycie dwóch palców ze sobą

→

połączenie reprezentacji zszytych

palców

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Badania Merzenicha - wnioski



Kora dorosłych osobników zachowuje zdolność do

plastycznych zmian polegających na reorganizacji

reprezentacji czuciowych powierzchni ciała



Zmiany mogą dotyczyć nie tylko kory

somatosensorycznej, ale również kory wzrokowej i

słuchowej

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Badania nad plastyczno

ścią mózgu

u człowieka



metody obrazowania mózgu (fMRI, PET)

:

identyfikacja aktywowanych miejsc w mózgu

podczas wykonywania określonych

czynności



Metoda przezczaszkowej stymulacji
magnetycznej (TMS)

: zakłócanie słabym

polem elekromagnetycznym aktywności

ściśle określonych regionów mózgu i

obserwowaniu jakie zakłócenia w
zachowaniu taka stymulacja powoduje



możliwość uzyskania

relacji o

subiektywnych odczuciach

jakie

towarzyszą zmianom plastycznym

Copyright
prof..Anna
Grabowska

I. Plastyczno

ść wewnątrzmodalna

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Skutki amputacji kończyn

Co dzieje się w mózgu wskutek amputacji kończyny?



Pozostałe po amputacji mięśnie poszerzają swoją reprezentację,
zajmując obszar reprezentujący przedtem amputowaną rękę.

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Skutki zajęcia przez reprezentację twarzy

miejsca reprezentacji amputowanej ręki:

dotykanie policzka po stronie amputowanej ręki

wywołuje wrażenia dotykowe na nieistniejącej

ręce. Natężenie tych doznań koreluje ze
stopniem reorganizacji.



Reprezentacja twarzy może ulegać poszerzeniu na
„uwolnione”

przez amputowaną rękę obszary.

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Wnioski: mózg dzia

ła wg zasady

„use it or lose it” (u

żywaj lub trać)



W mózgu nie może być nieczynnych miejsc



Jeśli z jakichś powodów dane miejsce nie otrzymuje

stymulacji, natychmiast zaczyna się proces inwazji miejsc

sąsiednich na to, które nie jest wykorzystywane

Copyright
prof..Anna
Grabowska



Po operacji, możliwość oddzielnego poruszania

palcami (powodująca nie zsynchronizowane w

czasie pobudzenie każdego z palców) sprawia, że

palce uzyskują w mózgu oddzielną reprezentację

Skutki operacyjnego rozdzielenia

zrośniętych palców

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Bóle fantomowe: nie farmakologiczne

sposoby terapii



Założenie: bóle są związane z reorganizacją kory

po amputacji. Im większa reorganizacja, tym
silniejsze bóle



Zadanie: przywrócić reprezentację w mózgu

nieistniejącej ręki



Sposób: wytworzenie wyobrażenia, że dłoń

pacjenta się porusza lub doznaje wrażeń
dotykowych

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Iluzja normalnej ręki:

eksperyment z lustrzaną skrzynką

Widzenie odbicia sprawnej ręki w lustrze powoduje, że pacjent ma poczucie, że w

skrzynce znajduje się ręka nieuszkodzona (fantom), a nie kikut. Poruszanie

sprawną ręką sprawia, że widzi ruchy ręki fantomowej.

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Aktywacja mózgu jest obustronna a nie tylko kontralateralna do rzeczywiście

poruszającej się ręki, co wskazuje, że wywołuje ją nie ruch ręki (kikuta) lecz
percepcja tego ruchu obserwowanego w lustrze.

Wniosek: aktywacja w korze ruchowej i somatosensorycznej jest związana z

percepcją ruchu, a nie tylko z wykonywaniem rzeczywistego ruchu. Podobne

aktywacje obserwowano u osób zdrowych, które miały obie ręce sprawne (choć

jedną ukrytą za lustrem)

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Jednoczesne dotykanie ukrytego kikuta i sztucznej gumowej ręki widzianej przez

pacjenta (identyczna stymulacja obu na raz) powoduje, że pacjenci „odczuwają”

rękę sztuczną jako własną oraz mają wrażenia dotykowe płynące ze sztucznej ręki

a nie kikuta. Wskazywanie kierunku, z którego płyną bodźce dotykowe jest

adekwatnie zmienione. Przewodnictwo skórne się zmienia gdy pacjent widzi

zagrożenie dla sztucznej ręki (strzykawkę z igłą).

Oszukiwanie mózgu: Jak sprawić by sztuczna ręka

była traktowana przez mózg jako własna?

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Wpływ uczenia się i treningu na

organizację mózgu



Intensywny trening danej części ciała (np. palca) prowadzi

do zwiększenia jej reprezentacji

ćwiczenie złożonych

„palcówek” na gitarze

ćwiczenie czytania

pisma Braille’a

Copyright
prof..Anna
Grabowska

A

B

Ćwiczenie sekwencyjnego składania palców przez kilka tygodni

prowadzi do powiększenia reprezentacji palców w korze
ruchowej

A –

reprezentacja czynności trenowanej

B -

reprezentacja czynności nie trenowanej

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Zmianom na poziomie funkcjonalnym

towarzysz

ą zmiany strukturalne

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Badania londyńskich taksówkarzy wykazały, że tylna część

hipokampa (struktury związanej z pamięcią przestrzenną)

jest u nich większa, niż u osób kontrolnych

B

A

Copyright
prof..Anna
Grabowska



trzymiesięczna intensywna nauka żonglowania prowadzi do

powiększania się objętości substancji szarej w obszarach

związanych z percepcją poruszających się obiektów

Copyright
prof..Anna
Grabowska

II. Plastyczność międzymodalna

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Plastyczność u osób pozbawionych

któregoś ze zmysłów

Osoby pozbawione jednego ze zmysłów wykazują

zwiększoną wrażliwość na bodźce pochodzące z innych

zmysłów.

Czy ich reprezentacja ulega powiększeniu?



badania osób niewidomych



reprezentacja palców (ale tylko tych,

które są używane do czytania) ulega

zwiększeniu



badania osób głuchych



wzrokowe potencjały wywołane u osób nie słyszących

są znacząco większe, niż u słyszących

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Zwiększona wrażliwość nieuszkodzonych zmysłów wiąże się

ze zwiększoną reprezentacją w mózgu tych zmysłów



Współzawodnictwo o przestrzeń korową: funkcje rozwijane

i ćwiczone stopniowo poszerzają swoje terytorium, zaś te

które nie są ćwiczone - zmniejszają



Wielkość reprezentacji w mózgu danej funkcji czy

obszarów ciała odzwierciedla ich funkcjonalne znaczenie

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Co dzieje się z obszarami, które w mózgu

reprezentują nieczynny zmysł?



W badaniach neuroobrazowania wykazano aktywację kory
wzrokowej u niewidomych podczas:



wykonywania przez nich zadań dotykowych i słuchowych



czytania Braille’a



wykonywania zadań językowych

Copyright
prof..Anna
Grabowska

A -

aktywność mózgu u osób niewidomych czytających pismo Braille’a:

aktywne są obszary kory wzrokowej i somatosensorycznej

B -

aktywność mózgu u osób widzących czytających pismo Braille’a:

aktywne są obszary somatosensoryczne, brak aktywności w korze
wzrokowej

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Czy kora wzrokowa u niewidomych jest

bezpośrednio zaangażowana w analizę

bodźców innej modalności?



W czasie czytania pisma Braille’

a drażniono korę

wzrokową za pomocą TMS, zakłócając w ten sposób

normalną aktywność tego obszaru



Wskutek drażnienia osoby popełniały błędy typu pomijania

liter lub ich błędnego odczytywania. Drażnienie innych

miejsc takich błędów nie powodowało



Niewidoma od urodzenia pacjentka wskutek zawału w

korze potylicznej utraciła zdolność do czytania Braille’a

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Plastyczność a praktyka kliniczna

Wiedza na temat plastyczności układu nerwowego

jest wykorzystywana do opracowania:



nowych technik terapeutycznych w klinikach
neurologicznych



strategii minimalizujących skutki starzenia się

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Terapia wymuszona koniecznością (constraint induced therapy)

-

ograniczenie ruchów lepszej ręki (której reprezentacja

uległa zwiększeniu) poprzez jej unieruchomienie w

przypadkach niedowładów



zmuszenie ręki mniej sprawnej do ćwiczenia



zminimalizowanie współzawodnictwa ręki lepszej o miejsce w mózgu



zwiększenie szansy na zajęcie większego obszaru przez rękę mniej sprawną

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Wiedza o plastyczności mózgu

a starzenie się

Copyright
prof..Anna
Grabowska



w 1900 r długość życia człowieka wynosiła średnio 47 lat



obecnie - 75 lat

Światowy rekord długości życia człowieka

wynosi 122 lata i pięć miesięcy. Rekordzistki

długości życia to kobiety.

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Starzenie się mózgu



Zmniejszanie się masy i objętości mózgu o ok. 10% pod

wpływem ubytku wody w mózgu (kurczenie się neuronów -

zwłaszcza dużych). Wzrost zawartości białka w komórkach
- zaburzenia funkcji komórek



demielinizacja włókien



zmniejszenie liczby połączeń nerwowych (synaps i kolców
dendrytycznych)



obniżenie poziomu neurotransmiterów

Copyright
prof..Anna
Grabowska

kolce dendrytyczne – miejsca

połączeń synaptycznych

pomiędzy neuronami

liczba kolców
dendrytycznych w

starzejącym się mózgu
ulega redukcji

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Starzejący się mózg gorzej przetwarza

informacje



słaba jakość sygnałów docierających do mózgu:



obniżenie jakości odbioru dźwięków (zwłaszcza w wysokich

pasmach), sygnałów wzrokowych, węchowych i smakowych



obniżenie prędkości i jakości przetwarzania sygnałów w
mózgu (szum informacyjny)

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Obniżenie poziomu funkcji psychicznych



osłabienie zdolności intelektualnych (początki tego

procesu są już widoczne po 30-tce a jego

przyspieszenie następuje po 50-tce)



luki pamięciowe



spowolnienie myślenia



trudności ze słowną komunikacją (trudności w

przypominaniu sobie właściwych słów, problemy z
rozumieniem wypowiedzi innych)

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Wiedza o plastyczności a sposoby

przeciwdziałania skutkom starości



kora może ulegać pogrubieniu



połączenia mogą się tworzyć



włókna mogą podlegać remielinizacji



może zachodzić neurogeneza

Jak to osiągnąć?

Nawet w zaawansowanym wieku:

Niektórzy badacze (Merzenich) sądzą, że obniżenie

sprawności w starszym wieku jest raczej skutkiem własnych

zaniedbań, niż nieuchronnych biologicznych procesów

obniżenia poziomu funkcjonowania „maszynerii mózgowej”

Copyright
prof..Anna
Grabowska

1. Wycofanie się z aktywności w sytuacjach trudnych

Przyczyny obniżenia sprawności funkcji

psychicznych odwołujące się

do plastyczności mózgu

Copyright
prof..Anna
Grabowska

Czynności dobrze wyuczone (z prawej) pobudzają mózg w

mniejszym stopniu, niż czynności nowe (z lewej)

2. Nie używanie mózgu w odpowiedni sposób

Wiele osób intensywnie „używa” swojego mózgu, jednak ogranicza się do

bezpiecznych czynności (zautomatyzowanych, rutynowych), które nie
stanowią dostatecznego wyzwania, by odpowiednio pobudzić ich mózg

Copyright
prof..Anna
Grabowska



różnorodne: poznawcze i ruchowe



nowe



wymagające aktywności twórczej



wymagające wysiłku



wymagające pracy zmysłów i uwagi

↓

nauka gry na instrumencie, nauka obcych języków, żonglowanie, taniec,

ping-

pong, skomplikowane puzzle, szachy, aktywność artystyczna

Zalecane czynności

W oparciu o wiedzę na temat plastyczności opracowano
strategie, których celem jest zapobieganie negatywnym

skutkom starzenia się mózgu

Copyright
prof..Anna
Grabowska



Czy stosowanie zaleceń płynących z wiedzy o

plastyczności mózgu może nas uchronić od

degradacji umysłowej?

Nie ma gwarancji, ale można osiągnąć

pozytywne skutki