Aivojen plastisuus: ominaisuudet ja tyypit

12 helmikuu, 2020
Plastisuus on hermoston mahtava kyky mukautua ympäristöön. Jatka lukemista oppiaksesi lisää!

“Aivojen plastisuus” tunnetaan myös neuroplastisuutena ja se liittyy hermoston kykyyn muokata itseään sekä toiminnallisesti että rakenteellisesti. Näin tapahtuu luonnollisesti ajan kuluessa, mutta myös reaktiona vammoihin.

Kirjallisessa mielessä plastisuus on fyysisen objektin kykyä tulla fyysisesti muokatuksi. Jos siis pohdit sitä aivojen kannalta, tarkoittaa se sitä, että hermostolla on kyky reagoida sisäisiin ja ulkoisiin ärsykkeisiin järjestelemällä uudestaan sen rakenteen, yhteydet ja toiminnot.

Plastisuus on avainosassa aivohermojen kehityksessä ja hermoston oikeanlaisessa toiminnassa. Se reagoi myös muuttuvaan ympäristöön, ikääntymiseen sekä kaikkiin sairauksiin. Se auttaa neuroneita ottamaan uusia ominaisuuksia, mutta myös varmistaa, että sinulla on aina riittävästi hermoyhteyksiä.

Aivot ovat “plastisia” rakenteita. Sen ovat osoittaneet useat tieteelliset tukimukset. Tiedämme myös, että aivojen plastisuutta esiintyy useilla hermoston alueilla. Plastisuutta on hermokudoksessa, neuroneissa, gliasoluissa, synapseissa ja niin edelleen.

Aivojen plastisuus pitää mielen nuorena.

Kuinka hermoverkko toimii?

Aivojen plastisuus tapahtuu yleensä reaktiona fysiologisiin tarpeisiin, hermoaktiivisuuden muutoksiin tai hermokudoksen vaurioihin.

Plastisuus osallistuu myös hermoverkon muodostumiseen kun vanhenet, opit uusia motorisia taitoja tai muita asioita, joita käyt läpi elämäsi aikana. Plastisuus on merkittävässä roolissa monissa biologisissa prosesseissa, kuten:

  • Neurogenetiikassa
  • Solumigraatiossa
  • Hermoston herkkyyden muutoksissa
  • Uusien yhteyksien luomisessa
  • Olemassa olevien yhteyksien muokkaamisessa

Rakenteellinen ja toiminnallinen aivojen plastisuus

Neuronien välisen siirtymisen tehokkuus ja plastisuus riippuvat adaptiivisista muutoksista presynaptisissa, solunulkoisissa tai postsynaptisissa molekyyleissä. Tämä tarkoittaa sitä, että plastisuutta voi esiintyä ilman tarvetta vaihtaa synapsien määrää, paikkaa, asettelua, tiheyttä tai aluetta.

Varhaisen vaiheen pitkäaikainen voimistuminen sekä dendriittien geometrisistä muutoksista sähköisiin ominaisuuksiin muuttuminen ovat selviä esimerkkejä tällaisesta plastisuudesta. Yhteyden muodostavan piirin muutoksiin kuuluu synapsien muodostumista, poistamista tai laajentamista.

Hebbinen ja homeostaattinen aivojen plastisuus

Neuronien välisen siirtymisen tehokkuuden plastisuus ja rakenteellinen plastisuus voidaan myös luokitella hebbiseksi ja homeostaattiseksi aivojen plastisuudeksi.

Hebbisessä plastisuudessa tapahtuu muutos synapsin voimakkuudessa. Tämä voi tarkoittaa joko voiman lisääntymistä tai vähentymistä ja se voi tapahtua sekunteja tai minuutteja ärsykkeen jälkeen.

Varhaisen vaiheen pitkäaikainen voimistuminen on tyypillinen esimerkki hebbisestä plastisuudesta. Se alkaa silloin, kun ärsyke aktivoituu sitä vastaavissa presynaptisissa ja postsynaptisissa impulsseissa, mikä puolestaan tehostaa synaptista tehokkuutta. Se auttaa myös lisäämään voimistumista. Toisin sanoen, hebbinen plastisuus luo siis positiivisen palautesilmukan.

Homeostaattiset prosessit ovat puolestaan paljon hitaampia. Ne voivat kestää tunteja tai päiviä. Ne voivat myös muokata ionikanavien tiheyttä, aivojen välittäjäaineen vapautumista tai postsynaptisten reseptorien herkkyyttä.

Toisin kuin hebbinen plastisuus, homeostaattinen plastisuus luo negatiivisen palautesilmukan. Homeostaattinen muoto vähentää yhteyttä reaktiona suureen hermoaktiivisuuteen. Sitten se tuo yhteyden takaisin, kun kyseinen aktiivisuus on jo menetetty.

Aivojen plastisuus on ihmeellinen asia.

Hebbinen ja homeostaattinen plastisuus: kaksi eri roolia

Sanotaan, että hebbisellä ja homeostaattisella plastisuudella on eri rooleja hermoverkon toiminnan suhteen. Hebbinen plastisuus on merkittävässä roolissa elämän aikana tapahtuvissa muutoksissa, kyvyssämme säilyttää muistoja sekä muistin kestävyydessä.

Homeoplastisuus puolestaan osallistuu hermoverkon järjestelemiseen itse. Se tekee niin pitääkseen verkon vakaana. Tällainen plastisuus hyödyntää myös synaptisia mekanismeja, kuten hermostoherkkyyden säätelyä, synapsien muokkaamista, synaptisen voimakkuuden vakauttamista sekä dendriittistä haarautumista.

Plastisuutta voi tapahtua silloin, kun hermosto kehittyy. Se on pääominaisuus, joka saa aivot muokkaamaan omia rakenteitaan ja toimintojaan reaktiona hermoaktiivisuuden muutoksiin. Se auttaa myös saamaan uusia kykyjä perustana oppimiselle, muistille tai jonkin asian uudelleenoppimiselle loukkaantumisen jälkeen.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että kyseessä on prosessi, joka mahdollistaa aivojen pysymisen joustavina. Joustavuus tarkoittaa parempaa kykyä sopeutua ympäristöön ja siten myös selviytyä.

  1. Cramer, S. C., Sur, M., Dobkin, B. H., O’brien, C., Sanger, T. D., Trojanowski, J. Q., … & Chen, W. G. (2011). Harnessing neuroplasticity for clinical applications. Brain, 134(6), 1591-1609.
  2. Fauth, M., & Tetzlaff, C. (2016). Opposing effects of neuronal activity on structural plasticity. Frontiers in neuroanatomy, 10, 75.
  3. Lisman, J. (2017). Glutamatergic synapses are structurally and biochemically complex because of multiple plasticity processes: long-term potentiation, long-term depression, short-term potentiation and scaling. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1715), 20160260.