Dołącz do czytelników
Brak wyników

Z praktyki gabinetu , Otwarty dostęp

3 czerwca 2020

NR 116 (Maj 2020)

WPŁYW NEUROPLASTYCZNOŚCI MÓZGU NA PROCES USPRAWNIANIA – WPROWADZENIE DO TEMATU

193

Szanowni Państwo, z wielką przyjemnością publikujemy artykuł studentki 2. roku studiów magisterskich na UJK w Kielcach, pani Żanety Wypych. Dziękujemy Autorce za odzew i chęć współpracy a jednocześnie gratulujemy odwagi i zaangażowania. Czekamy na kolejne prace ze środowiska studenckiego. Cieszymy się, że  nasza akcja zaczyna się z dobrym skutkiem rozwijać i zataczać coraz większe kręgi. Zapraszamy do LAS-u!

dr n. med. Marek Wiecheć 
redaktor prowadzący

Ludzki mózg jest skomplikowaną, niezwykle złożoną ulegającą ciągłym przeobrażeniom, jeszcze nie do końca poznaną strukturą, która odpowiada za koordynację procesów przebiegających w ciele człowieka, uwzględniając przy tym podlegające ewolucji warunki środowiskowe. Jednak pomimo daleko idącego rozwoju, w dalszym ciągu nie poznano wszystkich funkcji tego organu [1]. Naukowcy nieustannie prowadzą badania dotyczące jego własności. Jedną z nich jest neuroplastyczność mózgu, rozumiana dwojako. W jednym z rozpatrywanych aspektów może dotyczyć możliwości regeneracyjnych, a w drugim zaś może być kształtowana podczas procesów uczenia. Jednakże każdy z nich pozwala na dostrzeżenie nowych faktów, rozwijając tym samym metody usprawniania pacjentów, przyczyniając się do zwiększenia sprawności pacjentów, którym szans na funkcjonowanie nie dawano [2]. 

POLECAMY

Podstawowe struktury mózgu, uczestniczące w przewodnictwie

Podstawowym elementem czynnościowym i anatomicznym układu nerwowego jest komórka nerwowa, zwana neuronem [3].
Neurony są zróżnicowane między sobą pod względem liczby wypustek, ich długości i kształtu ciała komórki [4]. Najczęściej składają się z dwóch typów wypustek, jakimi są dendryty, czyli wypustki przewodzące impulsy do ciała komórki nerwowej i aksony, czyli długie wypustki, które przewodzą impulsy od ciała komórki do swoich zakończeń oraz z ciała komórki nerwowej [5]. 
Neurony są jednak słabo wyspecjalizowanymi strukturami, pozbawionymi niektórych funkcji życiowych. Stąd brak możliwości pełnienia funkcji: izolującej, podporowej, re-generacyjnej i odżywczej został zrekompensowany przez tkankę glejową [6]. Jednakże komórki nerwowe zlokalizowane w istocie szarej oraz części aksonów, znajdujących się na początku są pozbawione osłonek. Przyczyną tego zjawiska jest wypełnienie wolnych powierzchni komórkami glejowymi. Grubsze i średnie włókna są pokryte rdzenną osłonką mielinową, powstającą przez owinięcie się hemocytów wokół włókna nerwowego [7].
Osłonka mielinowa nie jest wytworem ciągłym, jest przerywana przez przewężenia Ranviera, co umożliwia szybkie przesyłanie informacji wzdłuż aksonu. Impuls we włóknie pozbawionym osłonki i węzłów biegnie w sposób ciągły natomiast w miejscu, gdzie istnieją węzły funkcja ta jest pełniona skokowo [5].
Neurony są niezależnymi komórkami jednak, aby tworzyć spójną całość muszą się ze sobą kontaktować, co umożliwiają im synapsy [3]. 
Synapsy są szeroko wyspecjalizowanym połączeniem komórki nerwowej z innym neuronem lub inną komórką (tj. mięśniową, gruczołową lub nerwową). W zależności od tego w jaki sposób będzie przekazywany impuls, wyróżniamy synapsy elektryczne, chemiczne i mieszane [4].

Neuroplastyczność mózgu

Pojęcie plastyczności mózgu nie było znane bardzo długo [8]. Jednak wszystko rozpoczęło się od kontrowersyjnej teorii Santiago Ramona y Cajala, który uważał, że „W dorosłych ośrodkach szlaki nerwowe są ustalone, zakończone, nie do zmienienia. Wszystko może umrzeć, nic się nie zregeneruje” – miało to miejsce w XIX wieku. Wówczas nastąpił przełom w teorii neuronalnej, mówiącej o tym, że mają one zdolność do odtwarzania [9].
Ponadto Hebb uważał, że powtarzanie danego zjawiska, będzie konsekwencją utrwalonych zmian. Jednym z postulatów naukowca była teoria: „Jeśli akson A pobudza komórkę B i wielokrotnie lub stale brał udział we wzbudzaniu jej aktywności, to w jednej z tych komórek lub w obu następują procesy wzrostowe lub zmiany metaboliczne doprowadzające do tego, że zwiększa się efektywność komórki A jako jednej z komórek pobudzających B”. Wówczas teoria Hebba wzniosła do nauki wiele nowych rozwiązań. Obecnie wykorzystuje się koncepcję, iż aktywność obu neuronów skutkuje zwiększeniem siły połączeń synaptycznych [10]. 
Obok tej teorii powstał postulat Jerzego Konorskiego, mówiący, że: „Pierwszą własnością, dzięki której komórki nerwowe reagują na nadchodzące impulsy określonym cyklem zmian, nazywamy pobudliwością. Drugą własność, dzięki której w określonych układach neuronów powstają trwałe przekształcenia funkcjonalne w wyniku określonych bodźców lub ich kombinacji, będziemy nazywać plastycznością, a odpowiadające im zmiany, zmianami plastycznymi”. Niegdyś sądzono, że ludzki mózg nie ma zdolności do odbudowy, ani reorganizacji swoich funkcji. Ponadto uważano, że jego zdolności rozwojowe sięgają tylko i wyłącznie wieku rozwojowego i nic nie jest możliwe do przekształceń [9]. 
Neuroplastyczność jest rozumiana poprzez dokonywanie się ustawicznych zmian w komórkach nerwowych, pod wpływem działania bodźców pochodzących ze środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego, gdzie dochodzi do uszkodzeń układu nerwowego. Wówczas jest to cecha układu nerwowego, która daje możliwość uczenia się, zapamiętywania, zdolności do samo regeneracji oraz przystosowania do zmieniających się warunków funkcjonowania [11]. 
Opisywana zdolność polega na zmianie organizacji układu analizującego, będącego podstawą do wytworzenia nowych połączeń, w które zaangażowany jest proces uczenia się. Jest ona przejawem wytworzenia się nowych zakończeń aksonu, co może przybierać rozmaite formy: przedłużania, rozprzestrzeniania czy też kiełkowania. Przedłużanie charakteryzuje się rozwojem nowych neuronów. Rozprzestrzenianie zaś jest odpowiedzialne za tworzenie zakończeń aksonów w miejscach, gdzie ich nie było. Natomiast kiełkowanie to pomnażanie ilości powstałych zakończeń aksonalnych w obrębie drzewek dendrytycznych [9].

Neuroplastyczność w aspekcie procesów związanych z uczeniem się

Zdolności do tworzenia nowych połączeń są związane również z genetyką, która w danym stopniu umożliwia wprowadzanie zmian strukturalnych. Jednakże należy pamiętać o tym, że nawet nowo powstałe połączenia ulegają apoptozie, czyli śmierci, co nie jest związane z procesem chorobowym [1]. Wówczas struktury te są eliminowane przez makrofagi, nie powodując niekorzystnych zmian dla organizmu człowieka. Jednak istnieje możliwość stałej kontroli powyższych procesów. Ponadto obserwuje się zjawisko, w którym dochodzi do zjawiska nadprodukcji komórek neuronalnych, co jest konieczne do ostatecznego uzyskania odpowiedniej ilości połączeń pomiędzy synapsami, ponieważ ta liczba jest pomniejszana o ilość nieaktywnych pod względem funkcji synaps międzyneuronalnych [3]. 
Według Iwana M. Sieczenowa odruch jest to: „automatyczna reakcja na bodziec zewnętrzny lub wewnętrzny, zachodząca przy udziale ośrodkowego układu nerwowego. Natomiast źródłem odruchu jest receptor, który przekazuje impuls, biegnący drogą nerwową do ośrodkowego układu nerwowego – nazywa się łukiem odruchowym, który składa się z: receptora, do-środkowego włókna nerwowego (aferentnego), ośrodka nerwowego, włókna nerwowego od-środkowego (efferentnego) oraz narządu wykonawczego (efektora). Istotną kwestią jest podział odruchów na: odruchy bezwarunkowe i odruchy warunkowe [7]. 
Odruchy bezwarunkowe nazywane wrodzonymi, wykorzystującymi ośrodki rdzenia kręgowego oraz ośrodki mózgowia z wyłączeniem kory mózgowej.
Odruchy warunkowe natomiast powstają z udziałem środowiska zewnętrznego, w wyniku doświadczeń jednostki. Tutaj konieczne jest wykorzystanie kory mózgowej, ponieważ odruchy te nie są dziedziczone. Warunkiem utrzymania się danego odruchu jest jego ustawiczne powtarzanie ze względu na proces zapominania. Według Iwana Pawłowa odruch warunkowy wykazuje potrzebę skojarzenia bodźca obojętnego z bodźcem kluczowym, który odpowiada za pojawienie się odruchu bezwarunkowego. Wyróżnia się także odruchy instrumentalne, polegające na chęci zaspokojenia swojej potrzeby, czyli w wyniku pojawienia się motywacji. Może to być zaspokojenie potrzeb fizjologicznych. Oczywiście szybkość procesu zależy od wielkości motywacji, a więc im większa motywacja tym proces zachodzi szybciej [3]. 
Życiu towarzyszy proces nieustannego nabywania odruchów warunkowych, co jest podstawą do procesu uczenia się. Powstałe odruchy mogą być dalej kształtowane lub zapomniane w wyniku zanikania połączeń synaptycznych. Trwałość tych połączeń zostaje wypracowana przez ustawiczne powtarzanie danej czynności, tekstu, czy innych procesów. Wówczas uczenie się jest związane z nabywaniem umiejętności do wykonywania nowych czynności, a w efekcie do ich przechowywania. Możliwość przechowywania informacji daje pamięć [7].
Podstawą do przebiegu procesów neuroplastyczności mózgu jest wykorzystanie własności układu nerwowego, do których należy zdolność do przeprowadzania zmian 
w strukturze oraz funkcji połączeń neuronów za pomocą doświadczeń z zakresu fizycznego, społecznego oraz psychicznego [1]. 
Ponadto stałe wykonywanie skomplikowanych zadań z zakresu motoryki, prowadzi do poszerzenia obszaru korowego mózgu, angażującego wybrane mięśnie oraz umożliwiającego wykonanie danego zadania. Taka też sytuacja ma miejsce u osób niewidomych, posługujących się pismem Breilla, gdzie wykorzystuje się opuszki palców [9]. 
Powyższe stwierdzenie dowodzi, iż proces zdobywania nowych umiejętności, czy też wiedzy jest możliwy do wypracowania i nie jest zależny tylko i wyłącznie od predyspozycji danego człowieka. Albowiem nawet w sytuacji, gdyby był drugi taki sam genotyp, pojawiłyby się różnice, ponieważ mózg jest plastyczny i skłonny do przebudowy w zależności od doświadczeń [10]. 

Neuroplastyczność funkcjonalna dotycząca uszkodzeń obszarów mózgu

W przypadku uszkodzonych obszarów mózgu pod wpływem udarów, urazów, zespołów prowadzących do neurodegeneracji, demielinizacji, bólów neuropatycznych, zaburzeń ze strony czucia czy też ruchu, związanych z dysfunkcjami o charakterze neurologicznym, jak również defekty neurologiczne, które są wywoływane przez czynniki chemiczne, fizyczne, immunologiczne, nabyte w okresie rozwojowym lub wrodzone [11]. Wówczas mamy do czynienia z plastycznością funkcjonalną, w której dochodzi do odbudowy uszkodzonych części mózgu. Mówi się wtedy o zjawisku neurogenezy oraz neurokompensacji, prowadzących do reintegracji własności struktur ośrodkowego układu nerwowego. Należy mieć na uwadze, że uszkodzenie perikarionu skutkuje jego apoptozą w sposób nieodwracalny, czego wynikiem jest również zanik pełnionej dotychczas funkcji. W czasie, gdy dochodzi do uszkodzenia struktur neuronalnych, defektowi może ulec również akson, którego przecięcie będzie miało takie same skutki jak powyżej. Jednakże możliwa jest regeneracja oraz przywrócenie utraconej czynności, dając efekt w postaci przewodzenia synaptycznego [12]. Neurokompensacja prowadzi do rozgałęziania oraz rozrastania bliżej położonych części przerwanego aksonu, dając podstawy do rozpoczęcia procesu synaptogenezy oraz rekonstrukcji utraconych synaps pomiędzy neuronami, co może odbywać się w trzech wariantach. Jednym z nich jest zwielokrotnienie odgałęzień w obszarze położonym najdalej od ciała komórki. Kolejnym z nich jest powiększenie się ilości zakończeń aksonów, które nie uległy degradacji oraz wytwarzanie komórek oraz synaps na swój wzór, drogą nieuszkodzonych neuronów [3]. W takim przypadku istnieje niebezpieczeństwo, że dojdzie do nieprawidłowej regeneracji, skutkując tym samym nieprawidłowym odtworzeniem funkcji. Ostatnim mechanizmem regeneracyjnym jest wytworzenie synaps w proksymalnej części aksonu w niezajętej procesem chorobowym okolicy. Ważną kwestią jest tutaj fakt, iż osiągniecie trwałości połączeń międzyneuronalnych tylko w przypadku, kiedy dana okolica jest unerwiana przez minimum dwie drogi nerwowe. Wtedy dochodzi do zagęszczenia sieci neuronalnej i przeorganizowania obszarów mózgu, tak by pełnić ówczesne funkcje [9]. 
Niewłaściwie zarządzanie zdolnościami kompensacyjnymi mózgu może prowadzić do rozmaitych efektów, o charakterze pozytywnym, jak i negatywnym. Pierwszym z nich może być zwiększenie się ilości nieprawidłowości, czego przyczyną może być obawa przed niebezpieczeństwem dotyczącym przeżycia. Kolejnym skutkiem kompensacji może być powtórna reorganizacja w aspekcie funkcji, jak i struktury wraz z zachowaniem adaptacji niekorzystnych warunków. Ostatnim efektem przystosowawczym do zmieniających się warunków może być szybko oraz trwale przebiegające zmiany zachowania, które pozwalają na funkcjonowanie osoby po przejściu wszelkich reorganizacji [2]. 
Jak już wspomniano neuroplastyczność mózgu to reorganizacja struktur ośrodkowego układu nerwowego poprzez napływające impulsy. Zatem to zdobywanie nowych doświadczeń prowadzi do ukształtowania impulsacji. Ponadto komórki neuronalne odbierają aż 80% bodźców poprzez obwodowy układ nerwowy, prowadząc do ich tworzenia. Co więcej, dzięki takiemu mechanizmowi, neurony mogą odbierać znane im impulsy z otoczenia, powodujące wzrost ich pobudzenia nawet do wartości 20 Hz, gdzie ich wartość spoczynkowa nie sięga dużo powyżej zera [5].
Powyższe dowody świadczą o konieczności dostarczania informacji ze środowiska zewnętrznego poprzez aksony komórek piramidowych do sieci neuronalnej, aby ta mogła zostać pobudzona w sytuacji, kiedy jest nieaktywna lub przejąć rolę poprzez sąsiednie komórki, zwiększając przedstawicielstwo ruchowej kory mózgowej. Wówczas okazuje się, że warunkiem zajścia procesu jest ekspozycja na środowisko zewnętrzne [6]. 

Usprawnianie 

Wprowadzenie fizjoterapii do procesów usprawniających po przebytych uszkodzeniach oraz chorobach układu nerwowego, wywołuje korzystne zjawiska dla organizmu, prowadząc do stworzenia możliwości odbudowy utraconych funkcji [9]. 
Zdolność regeneracyjna tkanki nerwowej do odbudowy jest bardzo ciekawym zjawiskiem dla naukowców, którzy nieustannie próbują zgłębiać tajniki ludzkiego mózgu. Dlatego też prowadzi się liczne eksperymentalne badania na zwierzętach [14]. Jednym z nich było doprowadzenie do uszkodzenia mózgów szczurów, prowadząc do udaru [12]. Następnie jedną grupę umieszczono w środowisku z formą aktywności oraz innymi szczurami. Zaś inne szczury z podobnym uszkodzeniem ulokowane w tradycyjnym laboratorium wypadły gorzej niż te z pierwszej grupy. Ponadto przeprowadzono jeszcze jedno porównanie dotyczące wpływu kręcącego się koła jako formy aktywności oraz współdziałania społecznego, gdzie lepszy efekt regeneracyjny uzyskano w czasie ekspozycji społecznej [11]. 
Kolejnym dowodem na sens prowadzonego usprawniania są badania przeprowadzone na małpach, podczas których uczono je oraz powtarzano określoną czynność z wykorzystaniem rąk, powodu...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 11 wydań czasopisma "Praktyczna Fizjoterapia i Rehabilitacja"
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy