Plasticidad cerebral

Antecedentes• Paul Broca (1824-1880) hemisferio izquierdo y afasia “Tan”• Surgimiento de diversas posturas localizacionista Vs. Holista• Se pensaba que era un cerebro dividido en secciones, no

maleable y con poca capacidad de recuperación después de un daño.

• No se esperaba ni buscaba la recuperación.• ¿Quiénes rehabilitaban en esa época?• Los primeros 6 meses después de la lesión.• Otros anatomistas y fisiólogos pensaban en una adaptabilidad

dinámica.

Cerebro estático vs. dinámico

• Las sinapsis sufren una remodelación permanente en función de la experiencia vivida. Operan a lo largo de la vida y determinan su devenir.

• Evolución filogenética y ontogenética.

Definición de Definición de plasticidad cerebralplasticidad cerebral:

“ Capacidades adaptativas del SNC, que modifican la organización estructural y función a fin de minimizar los efectos de las lesiones sin importar el origen de las mismas”.

Neuroplasticidad: capacidad de la célula para regenerarse anatómica y funcionalmente posterior a una influencia patológica o del desarrollo

• Los mecanismos de la plasticidad cerebral pueden incluir cambios neuroquímicos, de placa terminal, de receptores o de estructuras. Así mismo, la plasticidad funcional está acompañada por plasticidad estructural. Entre los mecanismos de reorganización funcional más importantes están el desenmascaramiento, el retoño sináptico, la arborización dendrítica, la inhibición, facilitación y modificación de neurotransmisores.

– El papel detonante de las influencias endógenas y exógenas.

– El aprendizaje y la memoria tienen su base en la modificación de vías neuronales.

– Las huellas se inscriben, se asocian, desaparecen, se modifican a lo largo de la vida por medio de mecanismos de la plasticidad neuronal.

– ¿Cuáles son los mecanismos que subyacen a la plasticidad? Histológicos, bioquímicos y fisiológicos

¿Qué es la plasticidad sináptica?• Transmisión creciente de sinapsis.• El cerebro es capaz de producir nuevas neuronas? Bryan Kolb y

Cols. de la Universidad de Lethbridge, en Canadá y su experimento en ratas de laboratorio tras provocarles apoplejías y daño cerebral consecutivo.

• Rata lesionada + factor de crecimiento = nuevas neuronas reparación de daño

físico y funcional

• Descubrieron que durante las dos semanas posteriores a la lesión, las nuevas neuronas “migran” a la zona dañada y esperan órdenes. Si se las estimula adecuadamente, empiezan a funcionar y ayudan al cerebro a recuperar funciones.

• Uno de los “criaderos de neuronas” del cerebro se encuentra en el hipocampo, el cual desempeña un papel clave en la memoria.

• Kolb hace énfasis en la importancia de la rehabilitación los casos de lesión cerebral.

• El hipocampo en una persona adulta es especialmente susceptible a la plasticidad cerebral (sinaptogénesis y neurogénesis)

• La plasticidad enfocada a personas con antecedente de lesión

• ¿Cuándo termina la recuperación de ¿Cuándo termina la recuperación de funciones?funciones?

• Factores que influyen en la recuperación…

Edad

Área comprometida

Cantidad de tejido dañado

Tipo de lesión

Rapidez con la que se produce el daño

Programa de rehabilitación

Factores psicosociales y ambientales

Neuronas del hipocampo

• En un estudio, científicos de la Universidad de Toronto usaron marcadores químicos para rastrear las neuronas nuevas que se generaban en forma natural en ratones sanos, y luego enseñaron a los animales a nadar hasta una plataforma. Después de mucha práctica, los roedores “recordaban” dónde estaba la plataforma. Más adelante, cuando los investigadores examinaron el cerebro de los ratones, descubrieron que las neuronas nuevas se habían ocupado de la tarea de la memoria; es decir, las células marcadas químicamente estaban concentradas en los “criaderos” del hipocampo.

• Y un mes después de generarse, esas neuronas habían comenzado a mejorar la memoria.

• Los factores ambientales afectan el número de neuronas que se generan. La cocaína y el estrés, reducen la tasa de producción de neuronas, mientras que correr y las actividades educativas la aumentan.

Efectos del estrés en el hipocampo

• The regeneration of the central nervous system: changes ofparadigm and regenerative medicine. Revista QuímicaViva 2006; 3 (5): 35-56.

Efectos reversibles?Efectos reversibles?

En general…

• El hipocampo es la estructura con mayor plasticidad (remodelación dendrítica, potenciación a largo plazo, recambio sináptico,neurogénesis)

El papel de los neurotransmisores• Las neurotrofinas (proteínas)

como factores de crecimiento neuronal e inductoras de la diferenciación celular (nuevas dendritas y sinapsis, desenmascaramiento)

• Supervivencia, desarrollo y función.

• Cortisol y estrés

• NMDA (N-metil D-aspartato) : Receptor de glutamato

• GABA: Disminución de la inhibición = desenmascaramiento y consolidación de vías alternativas.

• Glutamato: uno de los más importantes para el funcionamiento del encéfalo.

• Serotonina: formación y mantenimiento de nuevas sinapsis.

• Noradrenalina• Fármacos excitatorios que aumenten la

noradrenalina e inhiban el sistema GABA

Las diversas hipótesis• Hipótesis 1. Lugaro y Ramón y Cajal (1909): “El aprendizaje

involucra cambios plásticos funcionales en las neuronas y sus interconexiones”

• Las conexiones no son definitivas e inmutables (subsisten o mueren)

• Por lo tanto el aprendizaje es resultado de la modificación de interconexiones.

• Hipótesis 2. Cambios dinámicos de Forbes (1922) Aprendizaje = persistencia de actividad en cadena de neuronas interconectadas.

• Hipótesis 3. Kornoski y D. Hebb (1940): “Los circuitos interneuronales se establecen genéticamente, pero no su fuerza o eficiencia”

• La modificación de los circuitos y los cambios en su actividad• Hipótesis 4. En los últimos años, dentro de los procesos plásticos y

los fenómenos de aprendizaje circunscritos al nivel sináptico se incluyen la facilitación, la potenciación, la depresión sináptica, habituación, deshabituación, sensibilización y las formas asociativas complejas,

• Papanicolaou: Representación motora puede variar de un momento a otro en un particular sitio cortical, y la función puede ser transferida de un hemisferio a otro.

• “ células que responden a la luz, lo hacen también a estímulos auditivos y dolorosos”

¿La plasticidad puede ser anómala?

• ¿Qué pasa en casos de amputación de miembros?

• ¿Es igual en hombres que en mujeres?• El papel hormonal• La edad de aparición de la lesión según las

investigaciones.

Plasticidad en niños• Posterior al nacimiento

hay sobreproducción de sinapsis

• De los 0-3 años hay el doble de sinapsis de lo que el niño requerirá en el futuro.

• Más activo que el cerebro adulto ?

• Pruning o poda sináptica o neuronal ?

• En la adolescencia

períodos críticos o ventanas de oportunidad

Fuente: M. McCain y F. Mustard.  Reserving the real brain drain: early Years Study.  Ontario, Abril de 1999: 31. Tomado de Unicef.  Estado Mundial de la Infancia 2001.

Densidad sináptica

¿Y qué pasa en una persona envejeciendo y en otra con patología

neurodegenerativa?

• Alzheimer• Plasticidad diferente que

en el envejecimiento normal.

• Aun no se sabe si ese crecimiento neurítico es benéfico o contribuye a la patogénesis del deterioro cognitivo.

¿Y el objetivo de las terapias?¿Y el objetivo de las terapias?

¿la estimulación que proporciona la rehabilitación podría ¿la estimulación que proporciona la rehabilitación podría aumentar la producción de neuronas nuevas y acelerar la aumentar la producción de neuronas nuevas y acelerar la recuperación? recuperación?

Los autores dicen que la terapia apunta a modificar mapas cerebrales (logrando que ciertas funciones puedan desarrollarse generando mapas neuronales diferentes) se pueden corregir déficits cognitivos, trastornos de aprendizaje, etc. 

Evidencias de recuperación funcional

• Hemisferectomía: el otro hemisferio retoma algunas funciones. Sensoriales y motoras.

• Sustitución sensorial: Información obtenida de manera artificial, viaje por una vía sensorial intacta. (estudios con ciegos).

Rehabilitación tardía en personas con daño cerebral

– ¿A qué edad hay mayor adaptación y compensación después de una lesión?

• Es independientemente del tiempo transcurrido después de la lesión.