Czym jest neuroplastyczność mózgu?

Neuroplastyczność mózgu, znana również jako plastyczność neuronalna lub plastyczność mózgowa, to zdolność mózgu do zmiany i adaptacji w odpowiedzi na doświadczenia, naukę, percepcję oraz uszkodzenia. Obejmuje ona zmiany w organizacji i liczbie połączeń między neuronami, które mogą zachodzić na różnych poziomach, od mikroskopijnych zmian w pojedynczych neuronach do większych zmian obejmujących systemy mózgowe.

M. Kossut “Neuroplastyczność” 2018

Czym jest neuroplastyczność mózgu?

Neuroplastyczność jest kluczowym odkryciem, które obala wcześniejsze przekonanie, że mózg dorosłego człowieka jest statyczny i niezdolny do zmian. Obecnie wiadomo, że może on się adaptować i ewoluować przez całe życie, co ma znaczące implikacje dla nauki, zdrowia psychicznego, rehabilitacji po urazach oraz ogólnego rozwoju ludzkiego.

Istnieją dwa główne typy neuroplastyczności:

• Plastyczność funkcjonalna: Zdolność  do przesuwania funkcji z uszkodzonego obszaru mózgu do nienaruszonych obszarów. To pozwala na rekompensowanie uszkodzeń lub chorób i jest podstawą dla niektórych terapii rehabilitacyjnych.
• Plastyczność strukturalna: Zmiana w organizacji i liczbie połączeń, szczególnie w synapsach, które są punktami kontaktu między neuronami. To może obejmować wzrost nowych połączeń, wzmocnienie istniejących połączeń, a także eliminację słabych lub niepotrzebnych synaps.

Jak plastyczność mózgu na nas wpływa?

Neuroplastyczność ma szeroki wpływ na nasze życie, umożliwiając naukę i pamięć poprzez tworzenie nowych połączeń neuronalnych. Jest kluczowa w odzyskiwaniu funkcji po urazach mózgu, adaptując się do nowych doświadczeń i zmieniającego się środowiska. Neuroplastyczność pomaga w leczeniu i utrzymaniu dobrego samopoczucia, a w procesie starzenia się zachęca do aktywności, wspierając zdrowie mózgu. Pokazuje też, że nasze umiejętności i zdolności mogą być rozwijane przez całe życie, co ma znaczenie dla ciągłego rozwoju osobistego i profesjonalnego.

Rodzaje neuroplastyczności

Neuroplastyczność można podzielić na kilka rodzajów, z których każdy opisuje różne sposoby, w jakie mózg może się zmieniać i adaptować:

Plastyczność synaptyczna: Dotyczy zmian w siłach synaptycznych między neuronami. Jest to mechanizm leżący u podstaw uczenia się i pamięci, gdzie powtarzające się aktywacje określonych ścieżek neuronalnych prowadzą do zwiększenia lub zmniejszenia efektywności synaptycznej.

Badania nad wczesną plastycznością kory wzrokowej powstającą po zasłonięciu jednego oka (kota lub małpy) pozwoliły zrozumieć wpływ spójnej aktywacji aksonów dochodzących do jednego neuronu na zmianę siły ich synaps (Singer 1995).

Plastyczność strukturalna: Odnosi się do fizycznych zmian w strukturze mózgu, w tym do wzrostu nowych neuronów (neurogeneza) lub do zmian w liczbie i strukturze połączeń między neuronami, takich jak dendryty i aksony. Plastyczność strukturalna jest ważna w adaptacji do nowych doświadczeń i w procesie zdrowienia po urazie. Jak informuje Małgorzata Kossut polska neurobiolożka specjalizująca się w neuroplastyczności układu nerwowego, plastyczność synaptyczna pociąga za sobą plastyczność strukturalną – zmienia się kształt synaps, ich liczba, wielkość zagęszczenia postsynaptycznego, a także kształt kolca dendrytycznego, na którym znajduje się synapsa.

Plastyczność funkcjonalna: Związana jest z możliwością do przekierowywania funkcji z uszkodzonych obszarów mózgu do nienaruszonych. Jest to szczególnie ważne w kontekście odzyskiwania umiejętności po urazach mózgowych lub w chorobach neurodegeneracyjnych.

Plastyczność kompensacyjna: Odnosi się do zdolności mózgu do kompensowania uszkodzeń lub niedoborów, często przez rozwijanie nowych umiejętności lub strategii. Jest to forma adaptacji, która pozwala na utrzymanie funkcjonowania pomimo deficytów.

Plastyczność doświadczalna: Jest to zmiana w mózgu wywołana przez specyficzne doświadczenia życiowe, takie jak nauka, trening czy ekspozycja na nowe środowiska. To pokazuje, jak elastyczny i adaptacyjny jest on w odpowiedzi na środowisko.

Jak możemy wpływać na neuroplastyczność?

Możemy aktywnie wpływać na neuroplastyczność poprzez różnorodne działania i strategie, które wspierają zdrowie neuronalne i promują tworzenie nowych połączeń. Ciągła nauka np. nowego języka, gry na instrumencie czy rozwiązywanie zagadek może znacząco stymulować mózg. Równie ważna jest regularna aktywność fizyczna, która zwiększając przepływ krwi, wspiera zdrowie neuronów. Zdrowa dieta, bogata w omega-3, przeciwutleniacze i inne składniki odżywcze, również odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu zdrowia, nie tylko naszego głównego narządu w ciele.

W kontekście wsparcia pracy mózgu ważne jest też zarządzanie stresem, dobrej jakości sen oraz interakcje społeczne. Ochrona przed substancjami toksycznymi, takimi jak alkohol, narkotyki i długotrwałe narażenie na toksyny, jest równie istotna dla zachowania zdolności adaptacyjnych . Natomiast w przypadku urazów lub zaburzeń neurologicznych kluczowe w stymulacji mózgu są specjalistyczne terapie, takie jak terapia mowy czy fizjoterapia,

Wpływ na proces uczenia się i pamięć

Neuroplastyczność ma fundamentalne znaczenie dla procesu uczenia się i pamięci, ponieważ jest to mechanizm, dzięki któremu mózg adaptuje się i zmienia w odpowiedzi na nowe informacje, doświadczenia i umiejętności. Gdy uczymy się czegoś nowego, nasze neurony komunikują się ze sobą poprzez synapsy. Powtarzające się aktywności lub informacje prowadzą do wzmacniania tych połączeń, procesu znanego jako potencjacja długotrwała (LTP). To wzmacnianie sprawia, że przekazywanie informacji między tymi neuronami staje się efektywniejsze, co ułatwia i przyspiesza przyszłe przekazywanie tych samych informacji.

Wpływ aktywności fizycznej na neuroplastyczność mózgu

Regularna aktywność fizyczna poprawia przepływ krwi do mózgu, co zwiększa dostarczanie tlenu i składników odżywczych niezbędnych dla zdrowia i funkcjonowania neuronów. Lepsze ukrwienie wspiera ogólną kondycję i może przyczyniać się do lepszej wydajności poznawczej.

Ćwiczenia, szczególnie aerobowe, mogą stymulować produkcję nowych neuronów w obszarach mózgu odpowiedzialnych za pamięć i uczenie się, takich jak hipokamp. Proces ten, znany jako neurogeneza, jest kluczowy dla utrzymania i poprawy funkcji poznawczych.

Aktywność fizyczna zwiększa produkcję czynników wzrostu, takich jak czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego (BDNF), który wspiera przetrwanie istniejących neuronów i promuje wzrost i różnicowanie nowych neuronów i synaps. BDNF odgrywa również rolę we wzmacnianiu połączeń synaptycznych i plastyczności synaptycznej.

Wpływ redukcji stresu na neuroplastyczność mózgu

Kiedy stres jest minimalizowany, poziom kortyzolu, hormonu stresu, który może negatywnie wpływać na mózg, ulega obniżeniu. To z kolei sprzyja zdrowiu neuronów i połączeń między nimi. Równocześnie, w stanie relaksu wzrasta produkcja czynników neurotroficznych, takich jak BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor), które są kluczowe dla rozwoju, przetrwania i różnicowania komórek nerwowych oraz tworzenia nowych połączeń synaptycznych. Ponadto redukcja stresu sprzyja regeneracji i utrzymaniu zdrowia hipokampa, obszaru mózgu odpowiedzialnego za pamięć i uczenie się, co jest istotne dla procesów poznawczych.

Przykłady neuroplastyczności

Neuroplastyczność to zdolność do adaptacji i zmiany w odpowiedzi na doświadczenia, uczenie się i różne bodźce. Na przykład, kiedy uczymy się nowej umiejętności, jak gra na instrumencie muzycznym czy nauka nowego języka, mózg adaptuje się, tworząc nowe połączenia neuronalne. U muzyków, obszary kory mózgowej odpowiedzialne za kontrolę ruchową i przetwarzanie dźwięku są często większe lub bardziej rozwinięte.

Neuroplastycznośc odgrywa kluczową rolę w kontekście rehabilitacji po udarze mózg. Jest on w stanie przeorganizować się i przekazać pewne funkcje uszkodzonym obszarom do innych, zdrowych części mózgu. Dzięki terapii i ćwiczeniom pacjenci mogą odzyskać umiejętności, takie jak mowa czy ruch.

Carmichael ST, Kathirvelu B, Schweppe CA, Nie EH. Molecular, cellular and functional events in axonal sprouting after stroke. Exp Neurol 2017;

Ćwiczenia umysłowe, takie jak łamigłówki, gry strategiczne czy medytacja, mogą wzmacniać połączenia neuronalne i poprawiać funkcje poznawcze, takie jak pamięć, koncentracja i zdolność rozwiązywania problemów. Osoby, które tracą jeden ze zmysłów, np. wzrok czy słuch, często doświadczają zwiększenia wrażliwości i zdolności pozostałych zmysłów. Mózg adaptuje się, wzmacniając przetwarzanie bodźców z innych zmysłów, co częściowo kompensuje utratę.

Regularna praktyka medytacji może prowadzić do zmian strukturalnych i funkcjonalnych, w tym zwiększenia gęstości szarej materii w obszarach odpowiedzialnych za samokontrolę, emocje i uwagę. Ludzki mózg jest także w stanie adaptować się do doświadczeń traumatycznych i stresu, choć czasem może to prowadzić do mniej korzystnych adaptacji, takich jak nadmierna czujność w przypadku zaburzeń stresu pourazowego (PTSD).

Kiedy mózg jest najbardziej plastyczny?

Pierwsze lata życia są okresem intensywnej neuroplastyczności. W tym czasie mózg dziecka szybko rośnie i rozwija się, tworząc nowe połączenia nerwowe. To okno rozwojowe jest kluczowe dla nabycia języka, zdolności motorycznych i społecznych. Młody mózg jest niezwykle wrażliwy na doświadczenia i środowisko, co oznacza, że wczesne doświadczenia mają trwały wpływ na rozwój mózgu.

Thompson CL, Ng L, Menon V i wsp. A high-resolution spatiotemporal atlas of gene expression of the developing mouse brain. Neuron 2014;

Drugi szczyt plastyczności mózgowej występuje w okresie dojrzewania. W tym czasie przechodzi on przez znaczące zmiany strukturalne i funkcjonalne, w tym “przycinanie” (ang. pruning), które polega na redukcji nadmiarowych połączeń nerwowych, które zostały utworzone w dzieciństwie. To przycinanie jest kluczowe dla efektywności i optymalizacji funkcji mózgu.

Chociaż neuroplastyczność jest najbardziej aktywna w dzieciństwie i adolescencji, warto pamiętać, że mózg zachowuje pewien poziom plastyczności przez całe życie. Dorośli mogą nadal uczyć się nowych umiejętności, adaptować się do nowych sytuacji i zmieniać wzorce myślenia, choć proces ten może zajmować więcej czasu niż w młodości.

Kandel ER, Dudai Y, Mayford MR. The molecular and systems biology of memory. Cell 2014;

Czy da się odbudować neurony?

Odbudowa neuronów, znana jako neurogeneza, odnosi się do procesu tworzenia nowych komórek nerwowych (neuronów) w mózgu. Choć kiedyś uważano, że dorośli ludzie nie są w stanie tworzyć nowych neuronów, obecne badania naukowe pokazują inny obraz.

U dorosłych ludzi neurogeneza zachodzi w pewnych obszarach mózgu, przede wszystkim w hipokampie, który jest kluczowy dla uczenia się, pamięci i regulacji emocji. Mimo że tempo produkcji nowych neuronów w wieku dorosłym jest znacznie niższe niż w dzieciństwie, proces ten wciąż ma miejsce.

Produkcję nowych neuronów może stymulować aktywność fizyczna, zrównoważona dieta, odpowiednia ilość snu, uczenie się, medytacja i unikanie chronicznego stresu są uznawane za korzystne dla neurogenezy. Z drugiej strony, czynniki takie jak chroniczny stres, brak snu, nadmierne spożycie alkoholu i niektóre choroby mogą negatywnie wpływać na ten proces.

Chociaż neurogeneza w dorosłym mózgu oferuje pewien potencjał do regeneracji i adaptacji, istnieją ograniczenia. Nowe neurony powstają tylko w określonych obszarach i nie zawsze są w stanie zastąpić uszkodzone komórki nerwowe w innych częściach mózgu.

Jak stworzyć nowe połączenia nerwowe?

Tworzenie nowych połączeń nerwowych w mózgu jest wspierane przez różnorodne działania i nawyki. Nauka nowych umiejętności i wiedzy, takie jak języki obce czy granie na instrumencie, jest jednym z kluczowych stymulatorów. Regularne ćwiczenia fizyczne zwiększają produkcję czynników wspierających wzrost neuronów. Praktyki redukujące stres, jak medytacja i mindfulness, mają pozytywny wpływ na neuroplastyczność. Zdrowa dieta, bogata w antyoksydanty i zdrowe tłuszcze, wspiera zdrowie mózgu. Wystarczająca ilość snu jest niezbędna dla procesów kognitywnych. Angażowanie się w społeczne interakcje i nowe doświadczenia, a także aktywności twórcze, takie jak muzyka i sztuka, również przyczyniają się do tworzenia nowych połączeń nerwowych. Dodatkowo, ćwiczenia kognitywne, takie jak łamigłówki czy gry pamięciowe, mogą wspierać zdolności poznawcze i neuroplastyczność.

Co ogranicza neuroplastyczność?

Istnieje kilka czynników, które mogą ograniczać neuroplastyczność. Do najważniejszych z nich należą:

• Chroniczny stres
• Niedobór snu
• Niewłaściwa dieta
• Brak aktywności fizycznej
• Wiek
• Ekspozycja na substancje toksyczne
• Izolacja społeczna i brak stymulacji
• Choroby i urazy mózgu

Co na regenerację mózgu?

Regeneracja mózgu, czyli proces odnowy komórek nerwowych i poprawy funkcji mózgowych, może być wspierana przez różne działania i nawyki zdrowotne takie jak:  zdrowa dieta, dostateczna ilość snu, aktywność ruchowa, unikanie stresu i substancji toksycznych. Regenerację mózgu wspierają też określone suplementy diety m.in.

• Kwasy tłuszczowe Omega-3: DHA i EPA,
• Kurkumina z piperyną
• Witaminy z grupy B:
• Acetyl-L-karnityna
• Witamina D:
• Antyoksydanty
• Lion’s Mane (Grzyb Hericium erinaceus)
• Magnez
• Fosfatydyloseryna:
• Kwas alfa-liponowy
• Noopept lub inne nootropyki
• Ashwagandha:
• L-teanina: