Plasticidad neuronal: guardián del cerebro
2011/04/01 Echeazarra Escudero, Leyre - Farmazian lizentziatua eta Fisiologia arloko ikertzaileaEHU Iturria: Elhuyar aldizkaria
Tras una lesión mueren varias neuronas. Durante mucho tiempo se ha considerado que la muerte de estas neuronas era definitiva. Desde este punto de vista, las neuronas afectadas estaban perdidas para siempre y, además, una vez alcanzada la madurez, el desarrollo cerebral estaba definitivamente interrumpido. Después de la adolescencia, el mapa topográfico del cerebro estaba completamente formado y cada función estaba situada en un único lugar del cerebro. El sistema estaba completamente terminado. De este modo, el sistema nervioso central era considerado como un órgano inmutable e irreparable.
Este enfoque era muy pesimista, el cerebro no podía adaptarse, el rendimiento no era mejorable y las nuevas funciones o habilidades no se podían conseguir. Además, tras una lesión no había posibilidad de curarse ni de actuar contra el deterioro cognitivo derivado de la vejez.
Según esta teoría, las neuronas de los adultos sólo hacían degenerar y la muerte de las células hacía que el cerebro cada vez fuera menos eficiente. La teoría explicaba que el deterioro del funcionamiento del cerebro era inevitable e irreversible.
Enfoque actual: el cerebro no es estático, sino flexible
Hace tiempo que había alguna evidencia en contra de la teoría del cerebro inmutable. De hecho, el neuroanatomista Santiago Ramón y Cajal propuso una serie de mecanismos intrínsecos para mejorar el funcionamiento del cerebro, cuya función era mantener las estructuras nerviosas y posibilitar los cambios morfológicos para crear nuevas capacidades cognitivas. Tras las investigaciones de Ramón y Cajal se generaron más evidencias y se confirmaron las sospechas del investigador. Con el paso del tiempo, el cerebro empieza a considerarse una "estructura plástica". Y en los últimos años, las investigaciones en neurociencia y neuropsicología han dejado claro que el cerebro es flexible aunque sea adulto. En 2004 un grupo de investigadores suecos demostró que el entrenamiento cognitivo altera la anatomía y la actividad del cerebro. En Alemania, otros estudios demostraron que el entrenamiento ayuda mucho a mejorar la actividad cerebral y a recuperar las capacidades cognitivas tras una lesión. De hecho, en las personas que participaron en las investigaciones el rendimiento cognitivo era mucho mejor y las áreas cerebrales afectadas fueron reactivadas y en algunos casos restauradas completamente. En la misma línea, un estudio realizado en Estados Unidos en 2006 concluyó que el entrenamiento cognitivo rejuvenece el cerebro durante diez años y que, además, una vez finalizado el entrenamiento, el nivel de rendimiento alcanzado se mantiene durante cinco años. Por otro lado, está claro que las neuronas de las personas mayores aumentan sus ramas y simapsis a través del mecanismo de compensación de la muerte neuronal por envejecimiento. De hecho, las ramas de las neuronas piramidales que se sitúan en la superficie cerebral tienen un 25% más largas en las personas de 80 años que en los 50.
Todos estos resultados demuestran que, tanto en niños como en adultos, el cerebro es flexible y plástico. Por ello, la anterior teoría pesimista es falsa; el sistema nervioso está programado genéticamente y se desarrolla de forma sincronizada, pero el cerebro tiene una enorme capacidad de cambio. Aunque de joven la plasticidad neuronal es mayor, se puede cambiar y adaptar a todas las edades. La perspectiva actual es mucho más esperanzadora, tenemos un cerebro plástico.
Principales mecanismos implicados en la plasticidad neuronal
Para comprender cómo se moldea y se reorganiza el cerebro, debemos analizar tres puntos principales: primero los mecanismos neuronales de la plasticidad cerebral; segundo, los sistemas neurotransmisores que intervienen en la plasticidad; y tercero, los factores de mantenimiento y interrupción de la plasticidad.
Gracias a la plasticidad neuronal, las ramas de las neuronas (dendritas y axones) crecen, facilitando la comunicación entre las neuronas, generando más contactos sinápticos y receptores de alta sensibilidad. Este cambio es físico y funcional, es decir, se reorganiza la morfología del cerebro para adaptarse al estado patológico y recuperar la función perdida.
Para poner en marcha la comunicación, es decir, tener conexiones entre neuronas, son necesarios los neurotransmisores. Los neurotransmisores son los mensajeros químicos que fluyen en las sinapsis y permiten el transporte celular del impulso nervioso. Los principales sistemas neurotransmisores implicados en la plasticidad neuronal son: Sistema N-metil-D-aspartato (NMDA) y sistema gabergico (GABA). El sistema NMDA utiliza glutamato neurotransmisor y excita neuronas. El sistema GABA funciona como inhibidor. Junto a la plasticidad anatómica, se modifica la síntesis y el proceso de secreción de los neurotransmisores, generando más señales químicas en las sinapsis. Por ello, cambia el estado de las neuronas (grado de excitación o inhibición).
Por último, son varios los factores que intervienen en el mantenimiento, regulación y finalización de la plasticidad neuronal, que son factores neurotróficos. Estos factores permiten la supervivencia de las neuronas, evitan la muerte de las neuronas y son muy importantes en el desarrollo y funcionamiento de las neuronas. Existen numerosas familias de factores neurotróficos, cada una para un grupo concreto de neuronas. Las más importantes en plasticidad neuronal son las neurotrofinas. Destacan la neurotrofina NFG, la Neurotrofina 3 (NT3) y el BDNF.
Cambios después de una lesión
Ahora lo sabemos. El cerebro puede cambiar y adaptarse a todas las edades, incluso en caso de lesión. Por tanto, existen posibilidades de mejora (y curación). El grado de curación depende del área afectada, la cantidad de tejido, la rapidez del tratamiento médico, los programas de rehabilitación y otras características del medio.
Tras una lesión, el tejido nervioso responde con rapidez para eliminar el edema y el tejido necrótico producido tras la lesión y crear nuevos vasos sanguíneos. De esta forma se puede irrigar el área isquémica, pudiendo llegar al área afectada el oxígeno y los alimentos. Tras esta rápida respuesta inicial se ponen en marcha nuevos mecanismos. La recuperación posterior se debe a la plasticidad neuronal. Los mecanismos plásticos pueden ser rápidos o tardíos. La plasticidad que aparece rápidamente genera cambios en la piel del cerebro y consiste en activar las sinapsis de poca actividad. Los ejercicios de rehabilitación ayudan a este proceso, ya que el entrenamiento enciende estas sinapsis. La plasticidad que aparece más tarde provoca cambios permanentes en la superficie del cerebro, en los que intervienen mecanismos como el crecimiento de las endritas y axones, la revitalización de las sinapsis, la síntesis de neurotransmisores o factores neurotróficos, entre otros.
Plasticidad adecuada e inadecuada: importancia del seguimiento
Como ya se ha indicado, se ponen en marcha diferentes mecanismos para responder a la lesión, adaptándola a la nueva situación. Como consecuencia de ello, el cerebro se reorganiza y algunas áreas cerebrales cambian para ocuparse de las funciones perdidas. Los cambios producidos por la plasticidad neuronal son neuroanatómicos, neuroquímicos y funcionales. En algunos casos, los cambios son adecuados y mejoran el funcionamiento del cerebro, que es la plasticidad fisiológica. En otros casos, sin embargo, la plasticidad es patológica y produce diversos daños y molestias. Por ello, es muy importante que las conexiones entre neuronas --las sinapsis debidas a la plasticidad - sean adecuadas para realizar una determinada función, ya que las conexiones inadecuadas son peores que la falta de conexión. Por otro lado, los pacientes desarrollan una serie de estrategias y respuestas para compensar la pérdida, dejando a menudo al margen las funciones perdidas. Hay que evitar este proceso porque de esta manera no se soluciona nada. Por todo ello, es evidente que el tratamiento fisioterapeútico precoz es fundamental para evitar el desarrollo de patrones patológicos. El crecimiento de axones y dendritas debe guiar bien para crear sinapsis adecuadas y funcionales.
Estrategias para conducir la plasticidad
Como ya hemos dicho, los cambios cerebrales deben ser conducidos correctamente para ayudarnos a recuperar las funciones perdidas. Por ello, los terapeutas tienen como objetivo promover cambios fisiológicos y evitar cambios patológicos. El entrenamiento permite cambiar y adaptar el cerebro de forma adecuada y acelerar la recuperación. Existen diferentes estrategias para modular la plasticidad cerebral.
Entorno rico: el entorno es un factor muy potente. En un ambiente rico la estimulación sensorial es mayor, puede ser sensorial, motor y cognitiva. De hecho, las ratas que crecen en un ambiente rico (cajas grandes, laberintos, escaleras, otras ratas...) tienen más superficie cerebral y más sinapsis entre neuronas. Puede decirse que el medio puede alterar la morfología del cerebro. Por tanto, los terapeutas pueden utilizar el factor ambiental como herramienta terapéutica.
Rehabilitación: el ejercicio físico permite estimar la plasticidad neuronal. Las investigaciones han llegado a la conclusión de que, tras repetirse un movimiento durante mucho tiempo, las áreas cerebrales correspondientes a este movimiento se incrementan. Los ejercicios programados pueden tener un efecto modulante, repitiendo ejercicios para recuperar la función motora perdida. La repetición genera conexiones entre neuronas en la piel motora y resucita las sinapsis infuncionales.
Técnicas físicas, estimulación magnética (TMS): los estímulos magnéticos de baja frecuencia parecen favorecer la superficie motora. Estos estímulos excitan a las neuronas y, por tanto, mejoran la capacidad de aprendizaje del cerebro. Parece que el posterior entrenamiento es más efectivo.
Farmacología: algunos medicamentos pueden ayudar en terapia física y rehabilitación. Por ejemplo, se utilizan anfetaminas para favorecer la plasticidad. Por otro lado, deben evitarse los fármacos que inhiben los mecanismos plásticos, como las benzodiazepinas y los anticonvultsivos. Además, cuando el número de factores neurotróficos endógenos es escaso, los factores neurotróficos sintéticos pueden ser terapéuticos. Se ha propuesto la utilización del factor NGF (Factor de Crecimiento Nervioso) para recuperar las neuronas afectadas y favorecer el crecimiento de las ramas neuronales.
Por último, para la reorganización del cerebro son necesarias nuevas macromoléculas como proteínas, glicoproteínas y glicolípidos. Por tanto, algunos precursores sintéticos pueden ser auxiliares como el ácido orótico, los gangliosidos o los esteroideos.
Plasticidad neuronal: herramienta terapéutica
Si bien los avances en neurociencia ofrecen cada vez más información sobre el cerebro (sobre el funcionamiento del cerebro y el proceso de adaptación), todavía queda mucho por saber. Sólo conocemos y aprovechamos una pequeña parte de la potencialidad del cerebro. La plasticidad neuronal nos ha proporcionado un nuevo enfoque; el cerebro no es estático, sino flexible, y podemos aprovechar esta capacidad de adaptación. A medida que conozcamos los mecanismos neuroquímicos que rige la plasticidad cerebral y los cambios neuroanatómicos, podremos desarrollar estrategias terapéuticas nuevas y más efectivas. Tras una lesión se deben aprovechar al máximo los factores para recuperar las funciones perdidas y, por tanto, minimizar la discapacidad. Los fisioterapeutas deberían intentar tener en cuenta todos los factores que intervienen en la plasticidad: un entorno rico, ejercicios de rehabilitación y medicamentos, entre otros.
BIBLIOGRAFÍA
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