Plastyczność neuronów – Wikipedia

Schematyczne efekty neuroplastyczności po treningu

Plastyczność neuronów W neuroplastyczność Lub Plastyczność mózgu są ogólnymi terminami opisującymi mechanizmy, za pomocą których mózg jest w stanie zmienić podczas procesów neurogenezy z fazy zarodkowej lub podczas nauki. Wyraża go zdolność mózgu do tworzenia, cofania lub reorganizacji sieci neuronowych i połączeń tych neuronów. Mózg jest zatem opisywany jako „plastik” lub „plastyczny”. Zjawisko to występuje podczas rozwoju embrionalnego, dzieciństwa, życia dorosłego i warunków patologicznych (zmiany i choroby). Odpowiada za różnorodność dobrej organizacji mózgu wśród osób (ogólna organizacja rządzona przez bagaż genetyczny gatunku) oraz mechanizmy uczenia się i zapamiętywania u dzieci i dorosłych. Zatem plastyczność neuronalna jest obecna przez całe życie, z szczytem wydajności podczas rozwoju po uczeniu się, a potem zawsze możliwe, ale mniej silnie u dorosłych ^{[[[ Pierwszy ] W [[[ 2 ]} .

Plastyczność neuronalna jest zatem, z dorosłym neurogenezą, jednym z najważniejszych najnowszych odkryć neuronauki i pokazuje, że Mózg jest układem dynamicznym w ciągłej rekonfiguracji ^{[[[ 3 ] W [[[ 4 ]} .

Działa z doświadczeniem, na przykład w uczeniu się, które wzmocnią sieć i połączenia, ale także podczas zmian na ciele lub bezpośrednio w mózgu ^{[[[ 5 ]} .

W 1848 r. Phineas Gage był ofiarą urazu głowy, która zniszczyła większość jego lewego płata czołowego i głęboko zmieniła jego osobowość.
Opis tego przypadku szkoły w neurologii doprowadził do pierwszego dowodów na to, że zmiana mózgu może zmodyfikować zachowanie.

Podczas Xx ^{To jest} Wiek, konsensus polegał na tym, że niektóre obszary mózgu, takie jak kory neworkowe, były niezmienne po dzieciństwie, a szczególnie po krytycznym okresie dojrzewania sieci.
Tylko niektóre obszary, takie jak hipokamp, ​​pamięć pamięci, uznano za prawdopodobnie plastyczność.

Jest z Santiago Ramón y Cajal, Nagroda Nobla za fizjologię/medycynę w 1906 , że ta idea plastyczności jest teoretyzowana i wykorzystywana ^{[[[ 2 ]} .

Poprzez swój słynny artykuł z 1969 r. Geoffrey Raisonman był decydujący w zmianie opinii wśród neurobiologów, przechodząc od adhezji do doktryny lokalizacji zaproponowanej przez Josepha Galla i Johanna Spurzheima na koncepcję plastyczności mózgu ^{[[[ 6 ] W [[[ 7 ]} .
Rzeczywiście, umożliwia „ustanowienie po raz pierwszy i definitywnie” zdolność, że mózg musi stanowić nowe synapsy po zmianie u dorosłych ^{[[[ 2 ]} .

Termin plastyczność jest szeroko stosowany w neurobiologii w latach 70. i jest bardzo popularny od czasu terminu ^{[[[ 8 ]} .

Ta koncepcja odnosi się do plastyczności materiału, który jest jego właściwością modyfikowania jego formy pod wpływem działania i utrzymania jej po zatrzymaniu tego działania. I odwrotnie, elastyczność wyznacza właściwość materiału, który deformuje, a następnie wznawia jego początkową formę, gdy akcja przestaje. W neurobiologii plastyczność wyznacza modyfikację właściwości lub stanu, w obliczu modyfikacji środowiska (bodziec zewnętrzny). Jednak termin ten został wykorzystany bez względu na to, aby naprawdę ustanowić korespondencję z właściwością plastyczności (zgodnie z definicją w nauce materii), a jego koncepcja nie jest na razie wyraźnie zdefiniowana.

Mózg składa się z ściśle powiązanych neuronów glejowych i komórek. Uczenie się modyfikuje siłę połączeń między neuronami (patrz plastyczność synaptyczna) i modyfikuje sieci neuronowe poprzez promowanie wyglądu, zniszczenia lub reorganizacji nie tylko synapsów, ale także samych neuronów. To wszystkie te zjawiska można pogrupować pod terminem plastyczności neuronalnej.

Plastyczność jest właściwością obecną na wszystkich poziomach organizacji mózgu:

• Pod względem cząsteczek receptory mają kilka „stanów” lub konfiguracji, które umożliwiają modyfikację transmisji impulsów nerwowych;
• Pod względem synapsy wszystkie cząsteczki podlegają aktywności, w szczególności rekrutacja nowych odbiorników do błony (Exocytoza, tłumaczenie lokalne, itp. ) ( plastyczność synaptyczna );
• Na poziomie ciała komórka ekspresja genetyczna jest również modulowana przez aktywność różnych synaps;
• Pod względem aksonów i dendrytów rozszerzenia są reorganizowane zgodnie z aktywnością synaps i neuronów w kontakcie, a także interakcje z otaczającym GLIE;
• Neuron prawdopodobnie się rozwija lub cofnie się zgodnie z jego zaangażowaniem w sieć ( Plastyczność neuronów );
• Sama sieć zmienia swoje wewnętrzne i zewnętrzne połączenia stale z czasem ( Plastyczność mózgu );
• Mózg w końcu jest w stanie wytwarzać nowe neurony (patrz neurogeneza);
• Osoba nadal zmienia swoje zachowanie zgodnie z napotkanymi sytuacjami, na przykład w podejściu problemu. Prawdopodobnie przejdzie także zmiany lub zmodyfikuje niektóre ze swoich zdolności przez aktywność, przyjmowanie żywności, narkotyków, narkotyków, itp.

Wszystkie te skale oddziałują ze sobą i muszą być badane zarówno osobno, jak i jako całość, aby zrozumieć podstawową właściwość, która jest plastycznością neuronauki.

Dziesięć badań wykazało, że zmiany prawdopodobnie będą kontynuowane po okresie dzieciństwa i że te zmiany w bossach aktywacji neuronowej zależą od doświadczenia. Ta teoria neuroplastyczności sugeruje zatem, że doświadczenie może zmienić zarówno anatomiczną strukturę mózgu, ale także jej organizację fizjologiczną. Naukowcy zgadzają się teraz co do obecności okresu krytycznego lub okna plastyczności różnych sieci neuronowych w dzieciństwie (na przykład obszaru wizualnego), podczas którego główne zmiany zachodzą w zależności od doświadczenia, ale także że to okno nie zamknęłyby się całkowicie i całkowicie zamknie się i nie zamyknie całkowicie i że pewne niewielkie, a nawet poważne zmiany mogą nadal odbywać się przez całe życie.

W przypadku normalnej aktywności, bez zmian, plastyczność neuronów wyraża się głównie przez wzmocnienie lub depresję ilości połączeń między neuronami lub w sieci neuronowej. Na przykład, ucząc się czytać, początek jest pracochłonny i trudny, a następnie z praktyką i doświadczeniem staje się łatwiejsze i łatwiejsze. Jest to wyrażenie wzrostu liczby połączeń w obszarze odczytu. I odwrotnie, przy użyciu sieci neuronów mniej, jego połączenia zmniejszają się i jest to uzasadnione przez trudność ponownego przerażenia działania związanego z tą siecią. Z drugiej strony, ponieważ sieć jest już na miejscu, jeśli ją ponownie wykorzystamy, połączenia będą szybsze, aby wrócić do działania, a cała nauka nie będzie musiała zostać przerobiona.

Rzeczywiście, pamięć działająca na podstawie ułatwienia, jest rozmieszczona w całym mózgu za pomocą różnych obszarów percepcyjnych w celu ustalenia pamięci i dołączonych do niej reprezentacji ^{[[[ 9 ]} . Zatem aktywacja sieci neuronowej uznałaby doświadczenie i reprezentacje specyficzne dla tego doświadczenia podczas reaktywowania tej sieci. Dlatego mamy ochronę sieci w wyniku jej użycia, ale także wzmocnienie tej sieci zgodnie z jej frekwencją. Jest to samo zjawisko plastyczności neuronalnej, które zatem znajdowałyby się na pochodzeniu tego mechanizmu ułatwienia pamięci przez rozwój sieci neuronowych i połączenie tych sieci ^{[[[ dziesięć ]} .

W przypadku nienormalnej, ale nie rannej aktywności, podobnie jak u niewidomych osób urodzonych, oznacza to, że obszar wizualny tych ludzi nie jest stymulowany ani rozwinięty, ponieważ nie było wkładu wizualnego. Jednak MRI zauważyły, że obszarze wizualne zostało poproszone o uczenie się i użycie brajl (język pisany dla osób niewidomych). Tutaj plastyczność działa poprzez przekierowanie nieaktywnych neuronów w kierunku innej funkcji ich pierwotnej funkcji ^{[[[ 11 ]} .

Najczęstszym zastosowaniem, ponieważ najstarszym jest zdolność mózgu dzieci do reorganizacji po zmianie. Wiele badań rzeczywiście pokazuje, że uszkodzenie mózgu, które występuje w dzieciństwie, powoduje wady behawioralne i poznawcze znacznie mniej niż te, które są obserwowane u dorosłych, dla tego samego rodzaju zmian. Te obserwacje podkreślają zdolność do reorganizacji tworzyw sztucznych mózgu podczas rozwoju, zdolność do reorganizacji, która zmniejsza się wraz z dojrzewaniem sieci neuronowych. Pojemność ta wynikałaby z faktu, że wsparcie neuronowe dostępne w chwili urodzenia jest znacznie wyższe niż konieczne do kodowania funkcji poznawczych. Jeśli uraz wystąpi w określonym obszarze, nieużywane neurony innych obszarów są rekrutowane w celu zastąpienia tej wady. Niemniej jednak ilość nieużywanych neuronów zmniejsza się wraz z dojrzewaniem mózgu, zmniejszając w ten sposób plastyczność, z jaką mózg reaguje na zmiany ^{[[[ dwunasty ]} .

W przypadku zmiany plastyczność neuronalna będzie działać inaczej w zależności od rodzaju zmiany. W przypadku zmiany mózgu obszar, który nie jest już unerwiony przez utratę neuronów, prowadzi do bezpośrednich niedoborów funkcji zajmowanych przez te neurony. Zdarza się jednak, że jednostki częściowo lub całkowicie odzyskują swoje zdolności. Jeśli uszkodzenie nastąpi u młodej osoby, wówczas podmiot częściej odzyska wszystkie swoje zdolności za pomocą neuronów, ale nie używanych. Ale bardziej ogólnie, są sąsiednie obszary neuronowe, które biorą udział w sztafecie, co umożliwia odzyskanie części zdolności odpowiadających rannym obszarze ^{[[[ 13 ]} .

Właśnie dlatego i jak plastyczność neuronalna reaguje na amputację. Po pierwsze, musimy porozmawiać o istnieniu mapy reprezentującej całą powierzchnię skóry (wrażliwy homonculus), znajdujący się na zakręcie postcentralnym i nazywany „kartą Penfield”. Ta karta ujawnia obszary ciała w mniej lub bardziej dużych kształtach, a rozmiar zmienia się w zależności od stopnia wrażliwości. Ponadto różne obszary ciała nie są reprezentowane w kolejności postrzeganej zewnętrznie, podobnie jak obszar ręki, który znajduje się obok twarzy. To ten aspekt będzie ważny podczas odpowiedzi na amputację ^{[[[ 14 ] W [[[ 11 ]} .

Zatem podczas amputacji obszar amputowanej kończyny nie jest już stymulowany, ale zdarza się, że odczucia utrzymują się, jest to zasada członka ducha. Wyjaśnia to trwałość karty mózgowej amputowanej kończyny, która ma na celu stymulowanie. Na przykład u osoby amputowanej z przedramienia, która postrzega swojego członka ducha, na twarzy istnieje superpozycja odczuć, które przynoszą odczucia członka ducha. Rzeczywiście, na mapie mózgu obszary dłoni i twarzy są sąsiednie; Po tym, jak obszar ręki nie zostanie stymulowany, inwazja pustego obszaru na powierzchni twarzy zastępuje opuszczone połączenia nerwowe. Możliwe jest zatem narysowanie wrażliwej i kompletnej karty na twarzy amputowanej osoby ^{[[[ 14 ] W [[[ 11 ]} .

Schemat ilustrujący problem osoby amputowanej ramieniem, który jest zastąpiony obrazem lustrzanym: mózg otrzymuje sztuczny obraz z brakującego elementu.

Po tym problemie stawianym przez członka ducha, który może powodować okropne cierpienie osoby, neuronauta Vilayanur S. Ramachandran postawił kwestię opieki nad bólem i paraliżem duchów. Następnie udało mu się skonfigurować protokół leczenia tych pacjentów za pomocą plastyczności neuronalnej ^{[[[ 14 ]} .

Przede wszystkim hipotezuje, że te bóle i porażenie będą zjawiskami wyuczonymi przez mózg. Rzeczywiście, kiedy patrzy na historię swoich amputowanych pacjentów, zauważa, że ​​przez długi okres paraliżu lub przewlekłego bólu uniemożliwia im poruszanie członka. Wyjaśnia to faktem, że kora ruchowa nadal ciągle wysyła polecenia ruchowe, które są sprzeczne z zwrotami sensorycznymi, które pokazują, czy istnieje ruch, czy nie. Przed amputacją nie ma odpowiedzi mięśniowej ani sensorycznej przez długi czas, co da paraliż wyuczony siłą. Po amputacji uczucie paraliżu i bólu może pozostać, ponieważ nie ma sensorycznego powrotu, aby zaprzeczać dowództwu motorycznego. Stąd odczucia kończyn duchów zablokowane w bolesnej, wrażliwej lub bardzo niewygodnej pozycji ^{[[[ 14 ]} .

Protokół opieki ustanowiony przez Ramachandran w 1996 r. To lustrzane pole, które wykorzystuje powrót wizualny w celu skorygowania odczuć nabytych przez mózg pacjenta. To pudełko składa się z pionowego lustra na środku pudełka. Pacjent (amputacja przedramienia) pojawia się po obu stronach lustra jego prawdziwego ramienia i jego członka ducha. Patrząc na lustro pod określonym kątem, prawdziwa ręka jest nałożona przez odczuwanie dłoni, co daje poczucie posiadania dwóch rąk, nawet jeśli jest to fałszywe, a pacjent jest tego doskonale świadomy ^{[[[ 14 ]} .

Ramachandran ma pierwsze doświadczenie z jednym z jego pacjentów, Jimmie, który ma ducha lewe i cierpi na straszne skurcze. Następnie używa lustrzanego pudełka, a kiedy jego ręce się pokrywają, daje mu „wizualne wrażenie, że jego duch został wskrzeszony”. Wykonując symetryczne ruchy obu ramion, nie tylko „wrażenie, że duch posłuszał na jego rozkazy”, ale także czuje „jego bolesne skurcze duchów, które zanikają” ^{[[[ 14 ]} .

Kolejne doświadczenie Ramachandran z pudełkiem lustrzanym umożliwiło osiągnięcie jeszcze ważniejszego rezultatu. Inny amputowany pacjent, Ron, regularnie używa pudełka w domu przez trzy tygodnie i kończy się zniknięciem swojego członka ducha ^{[[[ 14 ]} .

Zatem ból ducha, który jest utrzymywany przez brak reakcji na kontrolę motoryczną, można zatem demobilizować poprzez wizualne. Ten protokół przychodzi manipulowanie postrzeganiem mózgu, aby mógł dostosować jego reakcje, wcześniej bolesne, do nowej sytuacji osoby: nie ma już potrzeby odczuwania bólu, ponieważ nie ma już żadnego prawdziwego członka ^{[[[ 14 ]} .

Inne zastosowania terapeutyczne są również wdrażane przez neuroplastyczność z edytowaną przez siebie. Pacjent z uszkodzeniem mózgu (stres pourazowy, udar, obsesyjne zaburzenia kompulsywne) jest zachęcany do wykonywania ukierunkowanych doświadczeń, które zwiększają aktywność neuronalną i kształtować niektóre części jego mózgu w celu zmniejszenia tych zmian ^{[[[ 15 ]} .

Jedna z podstawowych zasad funkcjonowania neuroplastyczności jest powiązana z koncepcją przycinania synaptycznego, idea, że ​​połączenia między neuronami są stale eliminowane, gdy nie są używane. I odwrotnie, mechanizm ten wzmacnia szeroko stosowane połączenia. Ma to konsekwencje wzmocnienia synchronizowanych sieci neuronowych i oddzielenia ich od innych neuronów należących do innych kart korowych.

Z morfologicznego punktu widzenia jest to wygląd, zniknięcie lub reorientacja struktur, takich jak dendryty, ciernie dendrytyczne ^{[[[ 16 ]} , nawet aksony. Obserwujemy tę plastyczność przez obrazowanie. Możemy również zmierzyć fizjologiczne skutki tej plastyczności za pomocą techniki Clamp Patch w kilku miejscach jednocześnie na neuronach w kontakcie.

Ta plastyczność jest zdefiniowana przez modyfikacje pobudliwości neuronalnej według „doświadczenia” neuronu. Po zwiększeniu pobudliwości, neuron łatwiej zareaguje na potencjał czynnościowy i odwrotnie, jeśli pobudliwość spadnie, neuron będzie mniej wrażliwy na potencjał działania presynaptycznego, co spowoduje zmianę przez zmianę częstotliwości, do której Neuron rozleje się w odpowiedzi na stymulację ^{[[[ 17 ] W [[[ 18 ]} .

Niezależnie od tego, czy chodzi o potencjały czynnościowe wzdłuż aksonu, czy potencjału postsynaptycznego wzdłuż dendrytów, rozprzestrzenianie się sygnałów nerwowych zależy od składu błony plazmatycznej w kanałach jonowych. Zmiana tego składu na kanały jonowe, zarówno jakościowe, jak i ilościowe, zmieni sposób, w jaki rozprzestrzenia się sygnał elektryczny. Zmiany właściwości elektrochemicznych membrany mogą być w krótkim okresie, gdy tylko stan kanałów jonowych jest przejściowo modyfikowany lub w dłuższej perspektywie, gdy kanały jonowe są zastąpione przez inne. Ta plastyczność mierzy się za pomocą miar elektrofizjologicznych.
Dwa główne kanały są ogólnie zaangażowane w tę plastyczność: kanały potasowe (k ⁺ ) i kanały sodowe (na ⁺ ). Inne kanały mogą interweniować w zależności od rodzaju badanego neuronu.
Modyfikacje te można podzielić na zmiany właściwości pasywnych membrany: odporność na błonę, stała czasowa, potencjał spoczynkowy, potencjalny próg emisji dla potencjału czynnościowego; Oraz w zmianach właściwości aktywnych: częstotliwość emisji potencjałów czynnościowych, związek między przychodzącymi prądami synaptycznymi a częstotliwością zwolnień, czasowym bossem zrzutu.

Ta plastyczność ma dwie funkcje podkreślone przez doświadczenia w elektrofizjologii:

• Zapewnia homeostazę wewnętrznej pobudliwości neuronu, co oznacza, że ​​neuron dostosowuje się do najmniejszych zmian podniecenia, aby zawsze udzielić tej samej odpowiedzi. Zwłaszcza gdy częstotliwość wejściowa stopniowo rośnie, pobudliwość neuronu zmniejsza się, aby zachować tę samą częstotliwość wyjścia.
• Pozwala to w pewnych warunkach wzmocnienie pobudliwości neuronu, na przykład po serii potencjałów czynnościowych o wysokiej częstotliwości w niskim czasie trwania, neuron zwiększa jego częstotliwość wyjściową poprzez zwiększenie pobudliwości.

Z spekulacyjnego punktu widzenia na komórkowe podstawy pamięci i uczenia się różnica między tą formą plastyczności a plastycznością synaptyczną polega na tym, że jeśli teoretycznie pozwolą na zachowanie dużej ilości informacji (biorąc pod uwagę synapsy liczby, które mogą być nasilone lub może być nasilone lub depresyjnie) tylko modyfikacja właściwości niesynaptycznych membrany umożliwiłaby modyfikację kodowania częstotliwości i charakterystyki czasowe tego kodowania.

Powiązane artykuły [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Linki zewnętrzne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]