Neural plasticitet, även känd som neuroplasticitet och under en mängd andra namn, är förändringen av strukturen, funktionen och organisationen av neuroner, eller nervceller, som svar på nya upplevelser. Det syftar specifikt på att stärka eller försvaga nervförbindelser eller lägga till nya nervceller baserat på yttre stimuli. Dessa processer är ansvariga för inlärning, bildandet av lämpliga svar på yttre händelser och, i vissa fall, återhämtning från hjärnskada. Neural plasticitet är bland de viktigaste aspekterna av området modern neurovetenskap och dess studie leder till en bättre förståelse av hjärnans utveckling, inlärning och rehabilitering av hjärnskadade patienter, bland annat.
mekanismer
Neuroner består av en cellkropp, med en eller flera grenade strukturer som kallas dendriter och en lång, fiberliknande förlängning, känd som ett axon. Dendriter tar främst emot signaler från sensoriska organ och andra neuroner. Axonet skickar signaler till dendriterna i närliggande nervceller via små luckor som kallas synapser. Kommunikation över dessa luckor möjliggörs av kemikalier som kallas neurotransmittorer. Det finns tre breda mekanismer genom vilka neural plasticitet kan uppstå.
Anatomiska förändringar involverar fysiska förändringar av neuroner, såsom axonal groning, där axoner producerar nya nervändar som ansluter till andra vägar i nervsystemet. Detta kan stärka befintliga kopplingar eller hjälpa till att reparera delar av nervsystemet genom att återställa skadade nervbanor till full funktionalitet. Neurokemiska förändringar kan till exempel innebära att öka eller minska produktionen av signalsubstanser. Metaboliska förändringar kan innebära fluktuationer i hastigheten med vilken näringsämnen konsumeras av delar av hjärnan.
Plasticitet kan också innebära att kopplingar tas bort. Gamla nervbanor som inte har använts på en tid kan dö ut. Denna process är känd som synaptisk beskärning och möjliggör att neurala förbindelser som inte längre tjänar något syfte kan tas bort, samtidigt som mer användbara stärks.
Minne, utveckling och lärande
Neural plasticitet är avgörande för utvecklingen av hjärnan, bildandet av minnen och förmågan att lära av erfarenhet. Hjärnan behöver förmågan att förändra och omorganisera sig själv för att lagra information och komma fram till de bästa svaren på yttre händelser. Särskilt under de allra första åren innebär detta bildandet av många nya förbindelser och vägar. I ett nyfött barn finns det cirka 2,500 15,000 synapser för varje neuron i hjärnbarken, det yttersta lagret av hjärnan. Under de första två till tre levnadsåren ökar detta dramatiskt till cirka XNUMX XNUMX, men i vuxen ålder har antalet minskat till ungefär hälften så mycket på grund av synaptisk beskärning, eftersom oanvända vägar tas bort.
Under hela livet stärks och försvagas kopplingarna mellan axonerna som skickar signaler och dendriterna som tar emot dem. Om en viss anslutning används mycket kommer den att förstärkas. Möjligen kommer dendritens yta att öka eller fler signalsubstanser produceras. Omvänt, om en anslutning inte används mycket, kan den försvagas. På så sätt förstärks de viktigaste vägarna.
Man trodde en gång i tiden att neural plasticitet endast existerade hos mycket unga individer och att när nervbanor väl hade bildats, var de satta och kunde inte ändras. Moderna hjärnstudier har dock avslöjat att nerver ständigt omarrangerar sig under livets gång. Det är detta som gör att människor kan anpassa sig till ett brett spektrum av omständigheter; själva fysiologin i hjärnan förändras som svar på upplevelser. Nya kopplingar kan bildas när som helst i livet, parallellt med att gamla, oanvända beskärs, vilket gör det möjligt för människor att skaffa sig kunskap och få nya färdigheter även i hög ålder.
Återhämtning från skada och medicinska tillämpningar
På grund av nervcellernas förmåga att omstrukturera och omorganisera sig själva, är skador på hjärnan eller andra aspekter av nervsystemet inte alltid permanenta. Områden med friska neuroner kan ibland ta över funktionerna hos skadade delar. På så sätt har drabbade av hjärnskada eller stroke i vissa fall kunnat återställa åtminstone en del av den förlorade funktionaliteten.
Från och med 2013 fokuserar en hel del forskning på att använda neural plasticitet för medicinska ändamål. Det finns många olika sjukdomar i hjärnan och nerverna som kraftigt försämrar kognitionen, minnet, rörligheten eller andra förmågor hos dem som lider av dem. De partiella naturliga återhämtningarna som vissa drabbade av stroke och hjärnskador upplever kan möjligen förlängas och förbättras genom medicinsk intervention för att styra omorganisationen av neuroner. Cerebral pares och Alzheimers sjukdom är exempel på hjärnsjukdomar som potentiellt skulle kunna behandlas genom guidad neural plasticitet. Ett möjligt område för framtida utveckling är användningen av neurala stamceller för att generera nya nervceller och nervbanor, en teknik som kan leda till framgångsrika behandlingar för en mängd olika hjärnsjukdomar och skador.