Plasticitatea creierului. Invatare si memorie

La ce se refera conceptul de plasticitate a creierului? Oare creierele noastre sunt facute din plastic? Desigur, nu. Neuroplasticitatea (cum mai este adesea denumita plasticitatea creierului) descrie modul în care se reorganizeaza caile neuronale din creier.

„Principala activitate a creierului este cea de a se schimba pe sine.” – Marvin L. Minsky (Society of the Mind, 1986)

O privire de ansamblu

Cu un deceniu in urma, dogma in neurologie sustinea ca creierul contine inca de la nastere numarul total si definitiv de neuroni si ca nu este afectat de experientele de pe parcursul vietii. Se credea ca singurele schimbari ivite pe parcursul vietii erau unele modificari minore ale contactelor sinaptice conexiunile dintre neuroni – si moartea celulelor odata cu imbatranirea organismului.

Insa noul cuvant de ordine in stiinta creierului este “neuroplasticitatea”, ideea ca creierul se schimba continuu ca rezultat al experientelor noastre – fie prin conexiuni noi intre neuroni, fie prin generarea unor neuroni complet noi.

Perfectionarea muzicala – un muzician care exerseaza la un instrument in fiecare zi, timp de ani de zile – ofera un model bun de neuroplasticitate. Studiile folosind RMN-ul au scos la iveala faptul ca la un violonist, de pilda, zonele creierului care controleaza miscarile degetelor de la mana care apasa corzile sporesc in dimensiuni. Cei care incep exersarea la o varsta mai frageda si repeta mai intensiv inregistreaza schimbari mai mari la nivelul creierului.

Modificarile functionale de lunga durata din creier apar atunci când invatam lucruri noi sau memoram informatii noi. Aceste schimbari în conexiunile neuronale sunt ceea ce noi numim neuroplasticitate.

Pentru a ilustra conceptul de neuroplasticitate, imaginati-va filmul unui aparat de fotografiat. Închipuiti-va ca filmul reprezinta creierul vostru. Acum imaginati-va ca fotografiati un copac. Când se face o fotografie, filmul este expus la noi informatii – în cazul nostru, reprezentarea unui copac. Pentru ca imaginea sa fie pastrata, filmul trebuie sa reactioneze la lumina si „sa se schimbe” pentru a înregistra imaginea copacului. În mod asemanator, pentru ca noi cunostinte sa fie pastrate în memorie, trebuie sa aiba loc schimbari în creier care sa reprezinte noile cunostinte.  

Pentru a ilustra plasticitatea într-un alt mod, imaginati-va ca faceti stanta unei monede într-o bucata de lut. Pentru ca imaginea monedei sa apara în lut, trebuie sa aiba loc schimbari în material – forma lutului se modifica în timp ce moneda este presata în el. Tot astfel, circuitele neuronale din creier trebuie sa se reorganizeze ca urmare a noilor cunostinte sau a stimularii senzoriale.

Date despre neuroplasticitate

Fapt 1: Neuroplasticitatea include câteva procese diferite care au loc de-a lungul vietii.

Neuroplasticitatea nu consta într-un singur tip de schimbare morfologica, ci mai degraba include mai multe procese diferite, care apar de-a lungul vietii unui individ. Sunt implicate în neuroplasticitate mai multe tipuri de celule ale creierului, inclusiv neuroni, celule gliale si celule vasculare.

Fapt 2: Neuroplasticitatea are ca determinant clar dependenta de vârsta.

Desi plasticitatea are loc pe parcursul vietii unui individ, diferite tipuri de plasticitate domina anumite perioade ale vietii sau se întâlnesc mai putin în altele.

Fapt 3: Neuroplasticitatea are loc în creier daca îndeplineste doua conditii importante:

a) În timpul dezvoltarii normale a creierului, atunci când acesta este imatur, sa înceapa sa proceseze informatia senzoriala pâna la maturitate (dezvoltarea plasticitatii si plasticitatea învatarii si a memoriei).

b) Întocmai ca un mecanism ajustabil, sa compenseze pierderea functiilor si/sau maximizarea celor ramase în cazul unei leziuni cerebrale.

Fapt 4: Mediul joaca un rol cheie în influentarea plasticitatii.
În plus, fata de factorii genetici, creierul este modelat de caracteristicile mediului unei persoane si de actiunile acesteia.

Dezvoltarea plasticitatii. Curatarea sinaptica

Gopnik si colab. (1999) descriu neuronii ca pe niste fire de telefon ce cresc si comunica între ele. Dupa nastere, creierul unui nou-nascut este inundat cu informatii de la organele de simt ale bebelusului. Aceste informatii senzoriale trebuie sa ajunga cumva înapoi la creier, unde pot fi procesate.

Pentru a face acest lucru, celulele nervoase trebuie sa faca conexiuni între ele, transmitând impulsuri catre creier. Continuând cu analogia firelor de telefon, cum ar fi liniile interurbane însirate între orase, genele nou-nascutului învata „calea” pentru zona corecta a creierului de la anumite celule nervoase.

De exemplu, celulele nervoase din retina trimit impulsuri catre zona vizuala primara în lobul occipital al creierului si nu catre zona vorbirii (zona Wernicke), aflata în lobul temporal posterior stâng. Au fost stabilite liniile interurbane, dar conexiunile specifice de la o casa la alta necesita semnale suplimentare.

În primii ani de viata,
creierul creste rapid. Pe masura ce fiecare neuron se maturizeaza, trimite mai multe ramuri (axoni, care trimit informatii si dendrite, care iau informatii), crescând numarul de contacte sinaptice si stabilind conexiunile specifice din casa în casa sau în cazul creierului, de la neuron la neuron.

La nastere, fiecare neuron din cortexul cerebral are aproximativ 2500 de sinapse. Când copilul are 2 sau 3 ani, numarul sinapselor este de aproximativ 15000 pe neuron (Gopnik si colab., 1999). Aceasta suma este aproximativ a doua parte din creierul unui adult obisnuit. Pe masura ce îmbatrânim, conexiunile vechi sunt sterse printr-un proces numit curatare sinaptica.  

Curatarea sinaptica elimina contactele sinaptice mai slabe, în timp ce conexiunile mai puternice sunt pastrate si consolidate. Experienta determina care conexiuni vor fi consolidate si care vor fi sterse; conexiunile care au fost activate mai des sunt pastrate.

Neuronii trebuie sa aiba un scop pentru a supravietui. Fara un scop, acestia mor în timpul unui proces numit apoptoza, în care neuronii care nu primesc sau nu transmit informatii se deterioreaza si mor. Conexiunile ineficiente sau slabe sunt „curatate” cam în acelasi mod în care un gradinar ar curata crengile unui copac sau arbust, oferindu-i plantei forma dorita.

Plasticitatea este cea care permite procesul de dezvoltare si de curatare a conexiunilor, lasând creierul sa se adapteze singur la mediul sau. 

Plasticitatea învatarii si a memoriei

Mai demult se credea ca pe masura ce îmbatrânim, retelele creierului devin permanente. În ultimii douazeci de ani, totusi, multe cercetari au aratat ca creierul nu se opreste niciodata din schimbare si adaptare.

Învatarea, asa cum este definita de Tortora si Grabowski (1996), este capacitatea de a dobândi noi cunostinte sau aptitudini prin instruire sau experienta. Memoria este procesul prin care cunostintele sunt pastrate în timp.

Capacitatea creierului de a se modifica prin învatare este plasticitatea. Deci cum se schimba creierul prin învatare? Potrivit lui Durbach (2000), se pare ca exista cel putin doua tipuri de modificari ce au loc în creier în timpul procesului de învatare:

1. Schimbarea structurii interna a neuronilor, în special în zona sinapselor.

2. Cresterea numarului de sinapse dintre neuroni.

Initial, datele nou învatate sunt „stocate” în memoria pe termen scurt, care este o abilitate temporara de a aminti câteva fragmente de informatie.

Unele dovezi sprijina conceptul ca memoria pe termen scurt depinde de evenimentele electrice si chimice din creier, spre deosebire de schimbarile structurale, cum ar fi formarea de noi sinapse.

O teorie a memoriei pe termen scurt afirma ca amintirile pot fi cauzate de „reverberatia” circuitelor neuronale – adica, un impuls nervos care intra, stimuleaza primul neuron care îl stimuleaza pe al doilea si asa mai departe, ramurile celui de-al doilea neuron luând contact cu primul. Dupa un timp, informatia poate fi mutata într-un tip de memorie mai permanent, memoria pe termen lung, care este rezultatul schimbarilor anatomice si biochimice care au loc în creier (Tortora si Grabowski, 1996).  

Leziuni induse de plasticitate: plasticitatea si repararea creierului

În timpul repararii creierului dupa o leziune, modificarile plastice sunt orientate catre maximizarea functiilor în detrimentul partilor deteriorate din creier.

În studiile pe cobaii a caror zona din creier a fost vatamata, celulele creierului legate de zona afectata au suferit modificari ale functiilor si formei, ceea ce le-a permis sa preia functiile celulelor deteriorate. Desi acest fenomen nu a fost studiat pe scara larga la om, datele indica faptul ca (desi mai putin eficiente) modificari similare apar în creierul uman ca urmare a leziunii.

sursa:scientia.ro/

Bogdan

Per aspera ad astra