Plasticidad neuronal

La plasticidad neuronal es uno de los temas centrales de la neuropsicología del desarrollo o neurología infantil.

La plasticidad neuronal existe durante toda la vida, es el estado normal o habitual del sistema nervioso (Junqué y Barroso, 2009 en Manual de Neuropsicología, Ed. Síntesis).

 El cerebro humano es extraordinariamente plástico, pudiéndose adaptar su actividad y cambiar su estructura de forma significativa a lo largo de la vida, aunque es más eficiente en los primeros años de desarrollo (periodos sensibles para el aprendizaje). La experiencia modifica nuestro cerebro continuamente fortaleciendo o debilitando las sinapsis que conectan las neuronas, generando así el aprendizaje que es favorecido por el proceso de regeneración neuronal llamado neurogénesis. Desde la perspectiva educativa, esta plasticidad cerebral resulta trascendental porque posibilita la mejora de cualquier alumno y, en concreto, puede actuar como mecanismo compensatorio en trastornos del aprendizaje como la dislexia y el TDAH.

El sistema nervioso experimenta cambios estructurales y funcionales, los cuales se manifiestan en el número de contactos sinápticos que forman circuitos nuevos como resultado de la experiencia o como resultado de la reparación de algún daño, a través de factores tróficos u hormonales. A este proceso que es una de las propiedades fundamentales del sistema nervioso se le conoce como plasticidad neuronal.

El término “plasticidad del cerebro o plasticidad cognitiva” hace referencia a la capacidad para aprender y mejorar nuestras habilidades cognitivas, como cuando aprendemos a resolver problemas o cuando recordamos cualquier detalle o evento. La plasticidad es la capacidad del cerebro para remodelar las conexiones entre sus neuronas. Está en la base de los procesos de memoria y de aprendizaje, pero a veces también interviene para compensar los efectos de lesiones cerebrales estableciendo nuevas redes. Estas modificaciones locales de la estructura del cerebro dependen del entorno y permiten al cerebro adaptarse.

Durante años se pensó que una vez que morían neuronas (tras un accidente cerebro vascular ACV por ejemplo) éstas se perdían para siempre. Sin embargo, recientes investigaciones han demostrado que el cerebro es mucho más plástico de lo que se creía, y que las secuelas de un accidente, son en cierta forma reversibles. Tal plasticidad se refiere a su capacidad para renovar o reconectar sus circuitos neuronales para así realizar nuevas tareas.

En definitiva la “plasticidad cognitiva” es la capacidad del Sistema Nervioso Central para adaptarse; sea para recuperar funciones perdidas después de un accidente, o de una lesión de médula espinal, o para adaptarse a nuevos requerimientos ambientales; o sea, para aprender. Esta plasticidad quiere decir que nuestro cerebro está permanentemente cambiando. Cambia en función de su actividad.

La plasticidad de las estructuradas nerviosas es un hecho evidente y es la base teórica que respalda la intervención precoz con programas de atención temprana. Es evidente que muchos niños afectados por patologías neurológicas logran un desarrollo aceptable a pesar de la existencia de factores de riesgo y mal pronóstico asociados a su patología. En muchas ocasiones, el daño estructural apreciable en la neuroimagen o los resultados de los tests predictivos iniciales no necesariamente se relacionan con el resultado y pronóstico final. Existe evidencia acerca de la influencia que sobre la plasticidad cerebral tiene la estimulación.

La neuroplasticidad es un proceso mediante el cual las neuronas consiguen aumentar sus conexiones con otras neuronas y estas hacerlas estables como consecuencia de la experiencia, el aprendizaje y la estimulación sensorial y cognitiva.

La actividad regular y sistemática, así como un ambiente enriquecido estimula el crecimiento de nuevas conexiones nerviosas a lo largo de toda la vida.

Las conexiones nerviosas.

Las conexiones interneuronales o sinápticas, en el cerebro humano se han calculado en aproximadamente cien trillones. Estas conexiones están agrupadas en serie y en paralelo, en ellas se establecen las bases físicas de la velocidad y sutileza de operación del cerebro y hacen posible las diferentes funciones del sistema nervioso, entre ellas la capacidad de agregar información a los programas mentales a lo cual denominamos aprendizaje.

Funcionamiento y comportamiento del cerebro

Los cambios en el cerebro se modifican siguiendo un recorrido paralelo. En los últimos años hemos aprendido que las alteraciones cerebrales en los niveles genéticos o sinápticos son provocados tanto por la experiencia como por una gran variedad de factores ambientales. Los nuevos conocimientos adquiridos están en el corazón de la plasticidad, siendo las alteraciones cerebrales probablemente la manifestación más tangible de que se ha producido el aprendizaje, que a su vez ha sido puesto a disposición del cerebro por el entorno. El nuevo aprendizaje se produce de muchas formas, por muchas razones y en cualquier momento, a lo largo de nuestra vida. Por ejemplo, los niños adquieren nuevos conocimientos en grandes cantidades, produciéndose cambios cerebrales significativos en esos momentos de aprendizaje intensivo. Un nuevo aprendizaje también puede surgir por la presencia de un daño neurológico sobrevenido, por ejemplo a través de lesiones o de un accidente cerebrovascular, cuando las funciones soportadas por un área cerebral dañada se deterioran, y se deben aprender otra vez.

La multiplicidad de las circunstancias por las que se ocasiona un nuevo aprendizaje, nos hace preguntarnos si el cerebro va a cambiar cada vez que se aprende algo nuevo. La investigación sugiere que esto es así.

Los últimos descubrimientos sugieren que el cerebro adquirirá nuevos conocimientos, y por lo tanto actualizará su potencial para la plasticidad, si el nuevo aprendizaje conlleva una mejora de comportamiento. Con el fin de aprender a marcar fisiológicamente el cerebro, el aprendizaje debe conllevar cambios en el comportamiento. En otras palabras, el nuevo aprendizaje tiene que ser un comportamiento pertinente y necesario. Por ejemplo, si el nuevo aprendizaje asegura la supervivencia será integrado por el organismo y adoptado como una conducta apropiada. Como resultado de ello, el cerebro se habrá modificado.

Tal vez lo más importante para potenciar la plasticidad cerebral sea el grado en que una experiencia de aprendizaje resulta gratificante. Por ejemplo, aprender utilizando juegos interactivos es especialmente útil para potenciar la plasticidad cerebral.

Las neuronas son capaces de adaptarse a los cambios

Entendemos por plasticidad cerebral la capacidad de las células nerviosas para regenerarse anatómica y funcionalmente, como consecuencia de estimulaciones ambientales. El objetivo es conseguir una mejorar adaptación funcional al medio ambiente. El cerebro produce respuestas más complejas en cuanto los estímulos ambientales son más exigentes. Para ello, el cerebro tiene una reserva numérica de neuronas considerable para modular tanto la entrada de la información como la complejidad de las respuestas.

 Esto acarrea el desarrollo de una intrincada red de circuitos neuronales que necesitan de grandes concentraciones de neuronas capaces de ajustar las nuevas entradas de la información y reajustar sus conexiones sinápticas (enlaces neuronales). También, de almacenar los recuerdos, interpretar y emitir respuestas eficientes ante cualquier estímulo o generar nuevos aprendizajes.

La plasticidad no depende sólo de los genes.

Desde hace algunos años se conoce que la plasticidad neuronal no depende estrictamente hablando de la información hereditaria, los genes no determinan el número de conexiones sinápticas, ni la cantidad de receptores para hormonas o neurotransmisores ni el sitio de expresión de los ligandos celulares para estas sustancias, esto hace posible que no existan dos cerebros iguales, aun en gemelos idénticos.

Neuroplasticidad positiva y negativa

La neuroplasticidad positiva crea y amplia las redes con información ya existente

La Neuroplasticidad negativa elimina aquellas que no se utilizan.

Esta propiedad natural de nuestro sistema nervioso puede jugar en nuestro favor o en nuestra contra, dependiendo de nuestras acciones.Pongamos un ejemplo: un joven muy inteligente, con enormes posibilidades de desarrollo profesional egresa de la secundaria. Esto es lo que naturalmente se le dio, con estas capacidades vino al mundo, y hasta salir de la secundaria fueron desarrolladas y aprovechadas de manera adecuada. Para decirlo de forma extremadamente simplificada, a este joven se le dan dos caminos extremos:

1) Desarrolla sus capacidades: por ejemplo, ingresa a una universidad y aprovecha esta etapa de su vida, con lo cual su sistema nervioso se fortalecerá y adquirirá habilidades nuevas y más complejas para desenvolverse en ámbitos especializados y de alto rendimiento.

2) Desaprovecha sus capacidades y las pierde con el tiempo: por ejemplo, adquiriendo una adicción que le impida especializarse, haciéndose expulsar de la universidad o repitiendo los ciclos y los cursos constantemente, drogándose y/o emborrachándose sistemáticamente con los amigos sin hacer nada más a conciencia.

En el primer camino, la neuroplasticidad en el sistema nervioso de la persona juega a su favor: sus células se unen entre sí en nuevas conexiones, arman nuevos circuitos, se generan nuevas neuronas, adquiriendo de esa forma nuevas capacidades y habilidades.

En el segundo camino, la neuroplasticidad juega en su contra. Sus redes neuronales se desconectan por el desuso, no se desarrollan las vías que anteriormente se habían aprovechado, las redes neuronales se debilitan, la persona no gana capacidades, sino que las pierde día tras día, sintiéndose a sí mismo cada vez más torpe, incapaz y poco inteligente.

Naturalmente, en la vida real las cosas no son tan simples. En la mayoría de casos veremos que las personas toman un camino intermedio entre estos dos extremos, pero de todas formas lo dicho puede servir para entender la idea esquemáticamente.

-          Factores que fortalecen la neuroplasticidad positiva: Actualmente se sabe que hay algunos factores que definitivamente fortalecen la neuroplasticidad positiva, animando a que nuestro sistema nervioso juegue a nuestro favor. Algunos de estos son: Actividad física, Educación, Nutrición adecuada,Interacción social

-          Factores que fortalecen la neuroplasticidad negativa: También se sabe algunos factores que más bien animan a nuestro sistema nervioso a jugar en nuestra contra. Algunos de estos son: Poca actividad física,  Mala o pobre educación,  Mala nutrición, Mal estado de salud, Pocas horas de sueño

Factor de crecimiento neuronal.

Uno de los factores tróficos, que hacen posible la estructuración de las uniones interneuronales y el que determina si es en serie o paralelo el circuito, la longitud de las fibras que forman el circuito y si son aisladas (mielinizadas) o no mielinizadas es el factor de crecimiento neural que fue identificado por Rita Levi-Montalcini y Víktor Hamburger. Recientemente se han aislado y caracterizado otros muchos factores tróficos neuronales que participan en los procesos de plasticidad-aprendizaje que son liberados como respuesta a influencias ambientales y mentales. De acuerdo a estos hallazgos es posible que uno mismo sea capaz de determinar su propia plasticidad neural y que cada quien decida cuanto aprende.

Efecto de la estimulación sensorial

 Otro de los factores que participa en los cambios estructurales del cerebro es la función sináptica que es resultado de los eventos químicos y eléctricos que generan los potenciales de acción, estos potenciales de acción pueden aumentarse o disminuirse dependiendo de la frecuencia y de la magnitud de los estímulos a los que el individuo se exponga, es decir, la experiencia y la actividad mental son muy importantes en los procesos de plasticidad neuronal. Estos procesos son de gran interés en las neurociencias, ya que representan los mecanismos mediante los cuales se llevan a cabo el aprendizaje y la memoria. Uno de los cambios más significativos que establece la repetición de eventos y la actividad cognitiva es la generación de potenciales eléctricos en la membrana postsináptica, como resultado del aumento en la duración de la respuesta de la neurona presináptica a estímulos sensoriales. La estimulación sensorial repetida logra que los transmisores nerviosos se liberen en forma considerable, como respuesta a cambios en las concentraciones de iones que se encuentran dentro y fuera de la célula, entre los iones de mayor importancia para inducir esta liberación, se encuentran el calcio, potasio, sodio y cloro entre otros. Sin embargo, a pesar de que la repetición es fundamental para el aprendizaje, este debe de ser siempre novedoso y producir una excitación rápida, ya que cuando un estímulo se repite constantemente, genera excitaciones lentas y la respuesta neuronal desaparece en forma gradual, produciéndose lo que se conoce como habituación.

Iones y habituación.

El fenómeno de habituación, se relaciona con una disminución en la liberación de los neurotransmisores en las neuronas presinápticas debido a una menor concentración y permeabilidad de iones, particularmente del calcio. Las concentraciones celulares de calcio normalmente disminuyen por un bloqueo de los canales que regulan su entrada a la célula. La inactivación de los canales de calcio pueden ser a corto plazo o prolongarse si el mismo estímulo se repite, traduciéndose en la generación de un reforzamiento negativo.

Sensibilización

 Este proceso fisiológico de la célula o de un individuo, es el resultado de la ocurrencia prolongada de respuestas aumentadas en la neurona postsináptica después de un estímulo. Los estímulos dolorosos son particularmente efectivos para este fin, la sensibilización puede ocurrir como respuesta transitoria a una estimulación o puede reforzarse mediante la utilización de un estímulo nocivo o doloroso. Este tipo de estímulos inducen descargas muy importantes de neuronas que liberan serotonina y que finalizan en neuronas presinápticas que inducen memoria de corto y largo plazo, dependiendo de la magnitud y frecuencia del estímulo. Los estímulos de baja frecuencia y magnitud, inducen cambios iónicos y la activación de sistemas de segundos mensajeros como el AMPcíclico y son capaces de generar aprendizajes y memorias a corto plazo, en cambio, estímulos de más frecuencia y magnitud inducen síntesis de proteínas, aumento y crecimiento de las neuronas pre y postsinápticas y longitud de sus fibras y circuitos. Estos eventos se pueden aumentar mediante la inducción de potenciales rápidos y persistentes, o mediante una estimulación breve y repetida con rapidez. Este tipo de potenciación dura varios días y es consecuencia del aumento del calcio y de la liberación de transmisores, aparentemente este fenómeno ocurre con mayor frecuencia en el hipocampo donde radican los procesos de memoria y aprendizaje.

Parte de los síntomas que manifiesta un paciente se deben a la lesión producida, y parte de los síntomas son una manifestación del shock que ha recibido el cerebro al ser lesionado. Estas manifestaciones o síntomas que responden al estado de shock cerebral van desapareciendo y pueden recuperarse ya que esas regiones no presentan lesión, representan un parón o una reorganización funcional que precisa de un tiempo determinado, para recuperarse del efecto del trauma neuronal y poder seguir produciendo la conducta con sistemas neuronales diferentes al dañado.

 Dicho de otro modo, cuando se sufre una lesión en el cerebro, existe una parte del sistema que ha sido dañada, recuperable o no, y otra parte que no ha sido dañada,  pero ha recibido los efectos de la zona dañada que participaba en la producción de una conducta y esa zona ya no participa, no responde por estar lesionada. Ese efecto de shock, es lo que se traduce en síntomas, parte de los síntomas desaparecen por sí mismos ya que pertenecen a una región cerebral no dañada. Ahora bien, para compensar la pérdida de las funciones que realizaba la parte dañada, es necesario que el sistema cerebral establezca nuevos circuitos de aprendizaje o reaprendizaje para compensar o suplir la zona lesionada.

La plasticidad neuronal es el mecanismo de:

 - Crecimiento y desarrollo madurativo guiado por la educación y aprendizaje y con una base genética que determina una parte del aprendizaje, otra parte del aprendizaje está determinado por la educación. 

 - La plasticidad neuronal también hace referencia a los cambios que se producen  en la arquitectura cerebral en un sistema lesionado, reorganizando los circuitos neuronales para intentar evitar que se pierdan las respuestas aprendidas.

- Las lesiones que se producen en el cerebro en desarrollo, en el cerebro infantil, tienen efectos diferentes según el momento, o etapa de desarrollo en la que se ha producido la lesión, y la amplitud e intensidad de dicha lesión son aspectos fundamentales en la posible recuperación de las funciones que las zonas dañadas iban a realizar. La plasticidad neuronal forma circuitos nuevos que se encarguen de esas funciones, pero la recuperación depende de la intensidad y edad de desarrollo en la que se produce una lesión.

- La neuroplasticidad, o plasticidad neuronal, favorece nuevos aprendizajes en sistemas dañados o en síndromes, pero no cura el déficit, o el síndrome, ni es capaz de modificar las bases genéticas de los síndromes. Es capaz de reorganizar funciones y guiar circuitos neuronales mediante estimulación ambiental, reeducación y rehabilitación.

- La recuperación y reorganización del sistema cerebral depende de la intensidad de la lesión y el momento evolutivo de la lesión. La recuperación no depende tanto de la edad como de la gravedad de la lesión y de las zonas afectadas.

PREGUNTAS:

1. Defina con sus propias palabras el término Plasticidad Neuronal. Considere sus características más relevantes

2. Explique con sus propias palabras el término de que el cerebro es “plástico”

3. Relacione y argumente su respuesta sobre cuál es la relación existente entre plasticidad cerebral, aprendizaje y lesión.

4. Defina Aprendizaje desde la visión biológica del cerebro.

5. Identifique los mecanismos neurobiológicos de la plasticidad cerebral para explicar los procesos de aprendizaje

6. ¿Cuál es el efecto de la estimulación sensorial con respecto al aprendizaje? Fundamente su respuesta.

7. Defina habituación y sensibilización

8. ¿Cuál es la relación entre lesión cerebral y aprendizaje?

9. Analice los factores que influyen en la neuroplasticidad y su repercusión en el desarrollo humano

10. Proponga sugerencias para favorecer los procesos de neuroplasticidad positiva

11. De su opinión con argumentos sobre la valoración de la plasticidad neuronal como fundamento biológico de los procesos de aprendizaje.