Das formbare Gehirn. www.shutterstock.com
Neuroplastizität - oder Gehirnplastizität - ist die Fähigkeit des Gehirns, seine Verbindungen zu modifizieren oder sich selbst neu zu verkabeln. Ohne diese Fähigkeit wäre jedes Gehirn, nicht nur das menschliche Gehirn, nicht in der Lage, sich vom Säuglingsalter bis zum Erwachsenenalter zu entwickeln oder sich von einer Hirnverletzung zu erholen.
Das Besondere am Gehirn ist, dass es im Gegensatz zu einem Computer sensorische und motorische Signale parallel verarbeitet. Es hat viele neuronale Pfade, die die Funktion eines anderen replizieren können, so dass kleine Entwicklungsfehler oder vorübergehender Funktionsverlust durch Beschädigung leicht korrigiert werden können, indem Signale entlang eines anderen Pfades umgeleitet werden.
Das Problem wird schwerwiegend, wenn große Entwicklungsfehler auftreten, wie z. B. die Auswirkungen von Zika-Virus auf die Entwicklung des Gehirns im Mutterleib oder infolge einer Schädigung durch einen Schlag auf den Kopf oder nach einem Schlaganfall. Doch selbst in diesen Beispielen kann das Gehirn unter den richtigen Bedingungen Widrigkeiten überwinden, so dass einige Funktionen wiederhergestellt werden.
Die Anatomie des Gehirns stellt sicher, dass bestimmte Bereiche des Gehirns bestimmte Funktionen haben. Dies ist etwas, das von Ihren Genen vorgegeben wird. Zum Beispiel gibt es einen Bereich des Gehirns, der der Bewegung des rechten Arms gewidmet ist. Eine Schädigung dieses Teils des Gehirns beeinträchtigt die Bewegung des rechten Arms. Da jedoch ein anderer Teil des Gehirns die Empfindung vom Arm aus verarbeitet, können Sie den Arm fühlen, aber nicht bewegen. Diese „modulare“ Anordnung bedeutet, dass eine Region des Gehirns, die nicht mit der Empfindung oder der motorischen Funktion zusammenhängt, keine neue Rolle übernehmen kann. Mit anderen Worten, Neuroplastizität ist nicht gleichbedeutend damit, dass das Gehirn unendlich formbar ist.
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Ein Teil der Fähigkeit des Körpers, sich nach einer Schädigung des Gehirns zu erholen, kann dadurch erklärt werden, dass der geschädigte Bereich des Gehirns besser wird, aber das meiste ist das Ergebnis von Neuroplastizität - die Bildung neuer neuronaler Verbindungen. In einer Studie von Caenorhabditis elegans, eine Art Nematode als Modellorganismus in der Forschung verwendet, Man fand heraus, dass Der Verlust des Tastsinns verstärkte den Geruchssinn. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust eines Sinnes andere neu verkabelt. Es ist bekannt, dass beim Menschen das frühzeitige Verlieren des Sehvermögens andere Sinne stärken kann. besonders hören.
Wie beim sich entwickelnden Säugling ist der Schlüssel zur Entwicklung neuer Verbindungen die Anreicherung der Umwelt, die auf sensorischen (visuellen, akustischen, taktilen, Geruchs-) und motorischen Reizen beruht. Je mehr sensorische und motorische Stimulation eine Person erhält, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sich von einem Hirntrauma erholt. Zum Beispiel einige der Arten von sensorische Stimulation Zur Behandlung von Schlaganfallpatienten gehören das Training in virtuellen Umgebungen, Musiktherapie und das mentale Üben von körperlichen Bewegungen.
Die Grundstruktur des Gehirns wird vor der Geburt von Ihren Genen festgelegt. Seine weitere Entwicklung beruht jedoch stark auf einem Prozess namens Entwicklungsplastizität, bei dem Entwicklungsprozesse Neuronen und synaptische Verbindungen verändern. Im unreifen Gehirn umfasst dies das Bilden oder Verlieren von Synapsen, die Migration von Neuronen durch das sich entwickelnde Gehirn oder das Umleiten und Keimen von Neuronen.
Es gibt nur sehr wenige Stellen im reifen Gehirn, an denen neue Neuronen gebildet werden. Ausnahmen sind die Gyrus dentatus des Hippocampus (ein Bereich, der an Erinnerung und Emotionen beteiligt ist) und die subventrikuläre Zone des lateralen Ventrikels, wo neue Neuronen erzeugt werden und dann zum Riechkolben (einem Bereich, der an der Verarbeitung des Geruchssinns beteiligt ist) wandern. Obwohl die Bildung neuer Neuronen auf diese Weise nicht als Beispiel für Neuroplastizität angesehen wird, könnte sie dazu beitragen, wie sich das Gehirn von Schäden erholt.
Wachsen und dann beschneiden
Wenn das Gehirn wächst, reifen einzelne Neuronen, indem sie zuerst mehrere Zweige aussenden (Axone, die Informationen vom Neuron übertragen, und Dendriten, die Informationen empfangen) und dann die Anzahl der synaptischen Kontakte mit bestimmten Verbindungen erhöhen.
Warum erholt sich nicht jeder nach einem Schlaganfall vollständig? www.shutterstock.com
Bei der Geburt hat jedes Säuglingsneuron in der Großhirnrinde etwa 2,500 Synapsen. Mit zwei oder drei Jahren steigt die Anzahl der Synapsen pro Neuron auf etwa 15,000, wenn das Kind seine Welt erkundet und neue Fähigkeiten erlernt - ein Prozess, der als Synaptogenese bezeichnet wird. Aber im Erwachsenenalter die Anzahl der Synapsenhälften, sogenannter synaptischer Schnitt.
Ob das Gehirn die Fähigkeit behält, die Synaptogenese zu erhöhen, ist umstritten, aber es könnte erklären, warum eine aggressive Behandlung nach einem Schlaganfall den durch die mangelnde Blutversorgung eines Bereichs des Gehirns verursachten Schaden umkehren kann, indem die Funktion unbeschädigter Verbindungen verstärkt wird.
Neue Wege gehen
Wir haben weiterhin die Fähigkeit, neue Aktivitäten, Fähigkeiten oder Sprachen bis ins hohe Alter zu lernen. Diese beibehaltene Fähigkeit erfordert, dass das Gehirn über einen Mechanismus verfügt, an den es sich erinnern kann, damit das Wissen im Laufe der Zeit für zukünftige Erinnerungen erhalten bleibt. Dies ist ein weiteres Beispiel für Neuroplastizität und beinhaltet höchstwahrscheinlich strukturelle und biochemische Veränderungen auf der Ebene der Synapse.
Verstärkung oder sich wiederholende Aktivitäten führen schließlich dazu, dass sich das erwachsene Gehirn an die neue Aktivität erinnert. Durch den gleichen Mechanismus wird die angereicherte und stimulierende Umgebung, die dem geschädigten Gehirn geboten wird, schließlich zur Genesung führen. Wenn das Gehirn so plastisch ist, warum kann dann nicht jeder, der einen Schlaganfall hat, seine volle Funktion wiedererlangen? Die Antwort ist, dass dies von Ihrem Alter (jüngere Gehirne haben bessere Heilungschancen), der Größe des beschädigten Bereichs und vor allem von den während der Rehabilitation angebotenen Behandlungen abhängt.
Über den Autor
Duncan Banks, Dozent für Biomedizinische Wissenschaften, Die Open University
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