Plasticidad Neuronal

5/28/2018 Plasticidad Neuronal

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PLASTICIDAD NEURONAL

Lic. Elaime Maciques Rodrguez

Conceptos:

Plasticidad neuronal es la capacidad de las reas cerebrales o degrupos neuronales de responder funcional y neurolgicamente en elsentido de suplir las deficiencias funcionales correspondientes a lalesin.

La capacidad de las neuronas de asumir el papel de otra que estlesionada

Reorganizacin sinptica y la posibilidad de crecimiento de nuevassinapsis a partir de una neurona o varias neuronas daadas.

El trmino plasticidad cerebral expresa la capacidad adaptativa delsistema nervioso para minimizar los efectos de las lesiones a travs demodificar su propia organizacin estructural y funcional.

La Organizacin Mundial de la Salud (1982) define el trminoneuroplasticidad como la capacidad de las clulas del sistema nerviosopara regenerarse anatmica y funcionalmente, despus de estar sujetasa influencias patolgicas ambientales o del desarrollo, incluyendo

traumatismos y enfermedades.

La plasticidad cerebral es la adaptacin funcional del sistema nerviosocentral para minimizar los efectos de las alteraciones estructurales ofisiolgicas, sin importar la causa originaria. Ello es posible gracias a lacapacidad que tiene el sistema nervioso para experimentar cambiosestructurales - funcionales detonados por influencias endgenas o exgenas,las cuales pueden ocurrir en cualquier momento de la vida.

La capacidad del cerebro para adaptarse y compensar los efectos de lalesin, aunque slo sea de forma parcial, es mayor en los primeros aos de la

vida que en la etapa adulta. Los mecanismos por los que se llevan a cabo losfenmenos de plasticidad son histolgicos, bioqumicos y fisiolgicos, tras loscuales el sujeto va experimentando una mejora funcional- clnica,observndose una recuperacin paulatina de las funciones perdidas.

La neuroplasticidad como propiedad universal del sistema nervioso(SN), se basa en mecanismos comunes en especies tan diferentes comoinsectos y seres humanos, y tienen en general carcter adaptativo,conservndose tanto ontogentica como filogenticamente. Se expresan encada etapa del desarrollo de un individuo, a partir de fenmenos genticamenteprogramados, como el crecimiento y la migracin neuronal; y tambinasociados a las experiencias individuales como el aprendizaje o posterior a laocurrencia de lesiones en el SN.

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Estudios clnicos y experimentales permiten localizar las estructuras

cerebrales que asumen la funcin que se realizaba antes de la lesin. Lavoluntad del paciente por recuperarse y el buen criterio y conocimiento delneurlogo y del mdico rehabilitador pueden conseguir resultados

espectaculares ante lesiones cerebrales no masivas y que no tengan carcterdegenerativo. Pese a la mayor capacidad de plasticidad en el tejido cerebraljoven, es necesario reconocer que en todas las edades hay probabilidades derecuperacin.

El cerebro humano cuenta con billones de neuronas interconectadas pormedio de mltiples sinapsis (capacidad instalada), muchas de ellasmultiplicadas o repetidas (redundancia). Las neuronas son clulas post-mitticas, lo cual significa que no se reproducen a partir de s mismas; pero esposible observar cierta regeneracin dendrtica y/o axonal despus de lesiones,aunque su significado funcional puede ser controvertido. Existen conexiones

neuronales que incrementan su nivel de actividad cuando ocurre la muerte deun grupo de neuronas que lidereaban una determinada funcin originalmente(desenmascaramiento compensatorio). A los elementos anteriores siempre seasocian cambios en el balance excitatorio -inhibitorio de un grupo de sinapsis,por prdida de la influencia de los grupos que pudieran estar afectados; conconsecuencias locales y a distancia. La eficiencia de la transmisin sinpticapuede tambin modificarse incrementando las funciones excitatorias de formaestable (LTP) o las inhibitorias (LTD).

Las lesiones cerebrales provocan dficit motores, sensoriales, ocognitivos; stos ltimos constituyen la causa nmero uno de discapacidad ymotivo de consulta en servicios de Neurologa, Traumatologa y Rehabilitacin.Por eso muchas investigaciones en este campo se centran en la exploracin dela funcin motora y los mtodos para lograr una rehabilitacin lo ms completaposible. Las medidas teraputicas que se toman desde el principio y una veziniciada la rehabilitacin en los pacientes persiguen el objetivo de estimular elestablecimiento de cambios reorganizativos favorables (adaptativos) e inhibiraquellos que se consideren perjudiciales para la recuperacin de los pacientes(mal-adaptativos) que involucran tambin cambios plsticos.

Plasticidad sinptica

El concepto de plasticidad sinptica se ha desarrollado principalmenteen estudios relacionados con la memoria y el aprendizaje. Los cambios deduracin variable en la funcin sinptica y con origen en estmulos externosque condicionan aprendizaje, son denominados plasticidad sinptica.

Lugaro y Ramn y Cajal. Con diversas variaciones, ambos expusieronque el aprendizaje involucra cambios plsticos funcionales en laspropiedades de las neuronas o en sus interconexiones. As, elaprendizaje podra ser el resultado de una modificacin morfolgica

entre las interconexiones de las neuronas, similar a los fenmenos queocurren durante la formacin de sinapsis en la vida embrionaria.



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J. Kornoski (1948) y D. Hebb (1949) postularon que aun cuando loscircuitos interneuronales se establecen genticamente, la fuerza o laeficiencia de ciertas conexiones no estn determinada totalmente; deello infirieron que dichos circuitos son capaces de modificar suspropiedades como resultado de cambios en su actividad.

La hiptesis de los cambios dinmicos fue propuesta desde 1922 porForbes, refirindose a que el aprendizaje implica una persistencia deactividad en cadena de neuronas interconectadas.

Organizacin anatmica y funcional del SNC

A pesar de que el cerebro humano muestra una complejidad anatmicaconsiderable, los principios que rigen su funcionamiento son muy simples

Esquema

Principios de organizacin funcional del SNC

Interconectividad

Intrahemisfrica: fibras arqueadas, fascculo longitudinal superior einferior

Interhemisfrica: cuerpo calloso, trgono, comisura blanca anterior

Centralizacin

Jerarqua neuroaxialLateralidad cerebralEspecializacin estructural y funcionalOrganizacin topogrficaPlasticidad neuronal

Todas las regiones sensoriales y motoras primarias del cerebrorelacionadas desde un punto de vista funcional, se encuentran conectadas porfibras de asociacin y comisurales. Las reas de asociacin cortical estndirectamente conectadas entre s, mientras que las reas corticales primarias

se hallan conectadas entre s indirectamente a travs de las reas deasociacin. Las reas homlogas de ambos hemisferios se conectan a travsde fibras interhemisfricas. Esta interconectividad cerebral permite unainteraccin constante dentro de cada hemisferio y entre ambos hemisferios, yadecuar las respuestas de forma global y dinmica.

La capacidad para analizar y sintetizar mltiples fuentes de informacin ygenerar respuestas diferentes ilustra la organizacin centralizada y la funcindel cerebro. Existe una jerarqua en la organizacin neuroaxial de forma quelos segmentos inferiores llevan a cabo funciones especficas sometidas alcontrol y modulacin de estamentos superiores, de modo que la complejidad

del procesamiento de la informacin aumenta progresivamente a medida que elnivel llega a ser ms ceflico. Desde la periferia pueden provocarse, con



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determinados estmulos, respuestas en niveles superiores que fuercen laorganizacin o la adquisicin de determinadas funciones.

La lateralidad cerebral se expresa en tres aspectos: simetra anatmica,diferencias funcionales unilaterales (como la localizacin del lenguaje, el habla

y el procesamiento analtico en el hemisferio izquierdo, y las habilidadestemporoespaciales, musicales y el repertorio emocional y humorstico, en elderecho) y control sensoriomotor contralateral. Comprender la funcionalidad delcerebro en estos tres aspectos es bsico para entender los procesos quetienen lugar en la reorganizacin del cerebro tras una lesin.

La especializacin estructural y funcional es una caractersticadestacada de la organizacin cortical. Los sistemas sensitivos y motoresposeen clulas especializadas y distinguibles desde un punto de vistafuncional, y ello permite una mayor velocidad de procesamiento deinformacin y adecuacin de respuestas. Funcionalmente el SNC est

compuesto por neuronas sensoriales, motoras y de asociacin. La informacinproveniente de los receptores sensoriales llegan al SNC donde son integradas(codificacin, comparacin, almacenamiento decisin) por neuronas deasociacin o interneuronas, enviando una respuesta que llega a algn rganoefector. Kandel sugiere que los movimientos voluntarios son controladospor un complejo circuito neuronal en el cerebro, interconectando lossistemas sensorial y motor, creando un sistema motivacional.

Toda la corteza cerebral est organizada en reas funcionales queasumen tareas receptivas, integrativas y motoras del comportamiento. Esresponsable de actos conscientes, pensamiento y la capacidad derespuesta a la estimulacin ambiental de forma voluntaria. Existe unverdadero mapa cortical con divisiones precisas a nivel antomo funcional, elcual est ms o menos activado de forma constante en dependencia de laactividad que el cerebro est realizando con independencia a las necesidadesde integracin constante de sus informaciones frente a los ms simplescomportamientos.

Las vas neuronales y sus proyecciones se someten a una organizacintopogrfica, de forma que cada rea visual se proyecta de manera diferentesobre la corteza visual occipital a travs del tlamo. Las fibras que conducen

la informacin visual procedente de la retina retienen esta informacinconforme progresan hacia el tronco cerebral, el tlamo y la corteza visual,existiendo una continuidad en la representacin sobre la corteza visual dereas adyacentes del campo visual que se organizan en zonas consensibilidad a una misma orientacin y en forma de molinillo. La mismarelacin existe entre un rea definida de la corteza auditiva organizada enfranjas de isofrecuencia y las clulas especficas de frecuencia de la cclea.Del mismo modo, para la informacin somatosensorial se distribuyen mapastopogrficos o somatotpicos de las diferentes funciones en el rea motoraprimaria.

Por ltimo, el principio de organizacin que fundamenta la aplicacin deprogramas de intervencin teraputica para la recuperacin funcional es la



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plasticidad cerebral. Es la capacidad de reorganizar y modificar funciones,adaptndose a los cambios externos e internos. La plasticidad inherente alas clulas cerebrales permite la reparacin de circuitos corticales,integra otras reas corticales para realizar funciones modificadas yresponde a diversas afecciones. La capacidad del cerebro de adaptarse a

los cambios tiene, adems, importantes implicaciones en el aprendizaje.

Las respuestas desencadenadas por el SNC son ms complejas, cuantoms exigente sean los estmulos ambientales. El cerebro necesita unaintrincada red de circuitos neuronales conectando sus principales reassensoriales y motoras, es decir, grandes concentraciones de neuronascapaces de almacenar, interpretar y emitir respuestas eficientes a cualquierestmulo , teniendo tambin la capacidad en todo momento, encorrespondencia con nuevas informaciones, de reajustar sus conexionessinpticas y nuevos aprendizajes.

El sistema nervioso central se encuentra protegido de golpes,compresiones y otras agresiones fsicas por un estuche seo constituido porlos huesos del crneo y de la columna vertebral. Tiene una proteccin qumicaque evita que partculas y sustancias extraas, que alcancen el torrentecirculatorio puedan tener una influencia anormal sobre las neuronas.

Tiene una reserva numrica de magnitud considerable, es decir, que elnmero de neuronas conque contamos es muy superior a la quenecesitaramos para una funcin normal, la capacidad instalada en nuestroSN est muy por encima del que utilizaremos en la vida. Un ejemplo fcil decomprender; cuando comparamos las habilidades de un gimnasta con las deun hombre comn, parecer que el primero tiene un SN diferente, sin embargo,cuando se estudian los caracteres estructurales de ambos no se encontrarninguna diferencia en la composicin anatmica; la diferencia est en elestablecimiento de nuevas relaciones funcionales de una ampliacin en el usode esa capacidad de reserva. Este es un ejemplo claro de la plasticidad del SNy es el fundamento del proceso del aprendizaje y la rehabilitacin de funcionesprdidas por lesiones del SN.

Factores de la neuroplasticidad en la restauracin de funciones en

el SN

1. Regeneracin

axnicadendrtica

2. Supervivencia3. Desenmascaramiento.4. Reorganizacin de funciones (ordenamiento de la excitacin

inhibicin).

5. Capacidad disponible.6. Patrones de activacin.

colateralizacin



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Regeneracin

Todas las neuronas son capaces de regenerar su axn y susdendritas cuando estas son lesionadas o destruidas. En el sistemanervioso perifrico se logra una restitucin anatmica completa cuando la

lesin afecta al axn distalmente a una divisin colateral (Los axonesamputados del cabo proximal dentro de una extensin nerviosa perifrica,cuando se ponen en contacto con su lado distal, reinervan el rgano perifricodenervado por la lesin, ya bien sea motor o sensitivo el nervio daado).

La colateralizacin es otro proceso que ocurre en el sistema nerviosoperifrico que consiste en la emisin de colaterales en las ramas terminales deaxones intactos, que van a inervar fibras musculares de unidades nerviosasdenervadas cercanas.

Supervivencia

Las lesiones que ocurren en el sistema nervioso (agudo, crnico,traumtico, vascular, infeccioso) pueden ser destructivas en mayor o menormedida, permitiendo que una poblacin neuronal sobreviva.

Cuando una neurona queda aislada funcionalmente, sin conexinsinptica, se atrofia y muere. Ocurren intercambios metablicos en lasterminales sinpticas de los axones y en la produccin de factores deproteccin y crecimiento en las regiones sinpticas afectadas, actuando estosen una interaccin constante entre las neuronas sinpticamente relacionadas yentre las neuronas y sus efectores o receptores y dicha interaccin se realizamediante elementos qumicos que viajan en el flujo axonal, en ambos sentidos.De aqu que cuando una neurona queda aislada o se interrumpe su conexinsinptica degenera y muere.

Esta interaccin protectora disminuye con el tiempo y debe representarun factor importante en el envejecimiento y en algunas enfermedadesdegenerativas en las cuales la enfermedad neuronal tiene una marcadasistematizacin.

Estudios han demostrado que existen factores capaces de proteger o

dejar sin proteccin a las neuronas expuestas a la accin favorable odesfavorable de otras sustancias endgenas o exgenas al SNC.

DesenmascaramientoSe define como el uso de sinapsis existentes pero poco o nada

funcionales hasta ese momento.

Cada neurona establece en su campo dendrtico un nmero elevado deconexiones sinpticas que la relacionan, en variadas escalas de intensidad conun nmero elevado de otras neuronas, en ocasiones procedentes de distantes

y diferentes niveles del SN. Pongamos el ejemplo de la motoneurona espinalllamada "va final comn". Siendo neuronas con un gran campo dendrtico



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presenta miles de contactos sinpticos procedentes de varios niveles del SN,de las motoneuronas corticales por la va piramidal directamente o medianteneuronas intercaladas del propio segmento espinal, de las neuronas retculo-espinales del tronco cerebral, de las neuronas vestbulo-espinales, rubro-espinales etc.

El desenmascaramiento puede entenderse en el proceso derehabilitacin por el efecto del "entrenamiento repetitivo", cuando tras unalesin se procura restablecerla organizando nuevas vas en la recuperacin delmovimiento normal. Al principio en un paciente hemipljico se nota la dificultadpara realizar movimientos con el lado lesionado y como con los ejerciciosmejoran.

Reorganizacin de funciones

En el proceso de rehabilitacin de un paciente con lesin neurolgicaexiste un reordenamiento de las funciones prdidas.

Un ejemplo sucede en pacientes con lesiones en el rea de Broca quepresenta una afasia motriz. Estos pacientes se recuperan al trmino de unperodo de rehabilitacin activa, esta reorganizacin se realiza en zonascontiguas al rea de Broca lesionada.

Intervienen los factores de regeneracin-colateralizacin ydesenmascaramiento en el reordenamiento de la funcin prdida en reasaledaas en las aferencias excitatorias e inhibitorias de las neuronaslesionadas y otras no lesionadas.

Capacidad disponible

Se refiere a que la capacidad anatomofuncional en el SN del hombre estan superior a sus propias necesidades que garantiza un funcionamientoadecuado en situaciones de prdida de funciones o lesiones al sistemanervioso.

El sistema nervioso est organizado anatmica y funcionalmente por

determinadas unidades integradas en niveles progresivos de complejidad,creando nuevas relaciones en virtud del aprendizaje, la memoria y laexperiencia.

Patrones de activacin

Est demostrado que las propiedades funcionales de las unidadesmotoras (UM) estn en dependencia de los patrones de activacin de lasmotoneuronas. Esto quiere decir que las fibras musculares a pesar de su altogrado de especializacin tienen la capacidad de cambiar sus propiedadesbioqumicas, fisiolgicas y estructurales en respuesta a los cambios en los

patrones de activacin de sus neuronas. Estos cambios consisten en aumentode la densidad capilar, de las enzimas oxidativas y de la resistencia a la fatiga.



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Se sealan ocho factores relacionados con la reorganizacin de las

funciones despus de lesiones cerebrales.

a) El sustrato neural.

b) Una terapia adecuada.c) La edad.d) El tiempo.e) La motivacin.f) El ambiente (entorno).g) La familia.h) El mdico.

Tipos de plasticidad neuronal

Se admite la posibilidad de que existen varios tipos de plasticidadneuronal, en los que se consideran fundamentalmente factores tales comoedad de los pacientes, naturaleza de la enfermedad y sistemas afectados.

Por edades

a) Plasticidad del cerebro en desarrollo.b) Plasticidad del cerebro en periodo de aprendizaje.c) Plasticidad del cerebro adulto.

Por patologas

a) Plasticidad del cerebro malformado.b) Plasticidad del cerebro con enfermedad adquirida.c) Plasticidad neuronal en las enfermedades metablicas.

Por sistemas afectados

a) Plasticidad en las lesiones motrices.b) Plasticidad en las lesiones que afectan cualquiera de los sistemas

sensitivos.c) Plasticidad en la afectacin del lenguaje.d) Plasticidad en las lesiones que alteran la inteligencia.

La explicacin anatmica debe buscarse en lo que se conoce comosistemas secundarios paralelos del cerebro. Estos son principalmente las vassubcorticoespinales, las cuales son probablemente las ms importantes en elhumano durante la poca neonatal. Suplen la funcin de las vascorticoespinales ms largas, que tambin tienen una importante funcin en el

neonato a trmino, pero muestran diferente expresin en el cerebro con mayorgrado de madurez. Estas vas suplementarias, generalmente polisinpticas,



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son utilizadas en muchos casos en los que las vas fundamentales han sufridoperturbacin de cualquier tipo.

Estos sistemas paralelos pueden ponerse en marcha por efecto demecanismos intrnsecos o extrnsecos. La plasticidad anatmica de las

neuronas en el sistema nervioso central es un fenmeno comn en la sinapsis;tanto la estimulacin fisiolgica como las condiciones del entorno pueden darorigen a cambios numricos y morfolgicos. La plasticidad del axn, sinembargo, difiere de la sinapsis, ya que se considera como un fenmenoespecfico apreciado despus de una lesin parcial, ya sea que esta hayatenido lugar en el sistema nervioso central o en el perifrico y la cual, como esobvio, es ms pronunciada durante la primera infancia.

La plasticidad axonal y sinptica no tendra utilidad prctica si el ciclofuncional no se completara por la accin de los neurotransmisores especficos.Se considera que los cambios en la eficacia y liberacin de los mismos

representan un papel fundamental en la plasticidad sinptica.

Posibilidades de intervencin

A pesar de que los avances en las neurociencias nos ofrecen cada vezun conocimiento mayor acerca de la maduracin cerebral y los principios querigen su funcionamiento y adaptacin a las lesiones, queda mucho porentender y comprender. Se abren cada da nuevas lneas de investigacinintentando describir y descifrar las respuestas que el cerebro va dando a lolargo de la vida a los diferentes acontecimientos vitales. Slo conocemos yaprovechamos un leve porcentaje del potencial del cerebro que hoy noalcanzamos a comprender. Conforme avancemos en el conocimiento de losmecanismos neuroqumicos y neuroanatmicos que dirigen la plasticidadcerebral y la capacidad de recuperacin funcional, podremos disearestrategias especficas de actuacin temprana cada vez ms adecuadas yadaptarlas a la poblacin infantil con alto riesgo de sufrir secuelas derivadas depatologas neurolgicas.

A la luz de los ltimos estudios, surge la posibilidad de intervenir ymodular la plasticidad cerebral con distintas estrategias:

Desde el punto de vista fsico, adecuando los programas deintervencin, estimulacin y rehabilitacin a los conocimientos sobre losdiferentes mecanismos con los que el crtex es capaz de adaptarse, lacapacidad de plasticidad interhemisfrica del crtex motor, la plasticidadcruzada para el crtex visual y auditivo, la reorganizacin o la transferenciacontralateral en el crtex relacionado con el lenguaje, etc.

Desde el punto de vista farmacolgico, se puede apoyar o combinarla terapia fsica con la administracin de frmacos que prolonguen o abran elperodo crtico para fomentar cambios neuroplsticos.

Desde el abordaje cognitivo y conductual,

trabajando la atencindurante la ejecucin de las tareas, se aprende y se recuperan funciones ms



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rpidamente. En cuanto a la recuperacin de dficit cognitivo y funcionesmentales superiores, incluyendo el lenguaje, antes de disear las estrategiasde rehabilitacin es imprescindible realizar una valoracin neuropsicolgicacompleta para determinar los componentes afectados del sistema, y cules sonlos conservados que pueden servir como apoyo y punto de partida a la terapia.

Adems, si conductualmente conseguimos un tono ms adecuado, los estudiossugieren que este tono conductual actuara facilitando la plasticidad neuronal atravs de la estimulacin noradrenrgica y serotoninrgica, fundamentalmente.

La utilizacin de tcnicas fsicasabre la posibilidad de aumentar laexcitabilidad de la corteza que interese, facilitando su entrenamiento yposibilitando un incremento de la capacidad de aprender aquello que seentrene en las horas subsiguientes.

Cual es el ms efectivo?

Quiz logremos demostrar que las armas que la neurociencia ofrece hoypara fomentar la recuperacin funcional del crtex motor o somatosensorialpueden aplicarse a los mecanismos que rigen la cognicin y la patologaneuropsicolgica. Esto nos abrira las puertas al conocimiento de patologascomplejas del neurodesarrollo que tienen su origen en etapas precoces, comolas derivadas de la privacin de estmulo en algunos grupos de nios: dficitneurosensoriales, privacin de experiencias en nios adoptados, nios afectosde parlisis cerebral que no han tenido la experiencia de un esquema motornormal. Recordemos que tanto la falta de estimulacin como la intervencintemprana son capaces de modular la actividad gabargica bsica para iniciarlos cambios neuroplsticos implicados en la recuperacin funcional, lo cualpermite nuevas posibilidades de estudio y acercamiento a diversas patologas ysu recuperacin, y quiz nos ayude a encontrar, desde la humildad deldesconocimiento, la clave para entrar en el cerebro de los nios connecesidades especiales.


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