AK SA TI ČLÁNOK BUDE PÁČIŤ NEVÁHAJ A PODPOR DETSKÚ ONKOLÓGIU DOBROVOĽNÝM PRÍSPEVKOM:
SVETIELKO NÁDEJE, o.z.
Detská fakultná nemocnica s poliklinikou
Nám. L. Svobodu 4
974 09 Banská Bystrica
www.svetielkonadeje.sk
IČO: 3788 9346
DIČ: 2021703200
Registrácia: Ministerstvo vnútra SR, č. spisu VVS/1- 900/90-16888 z 24.5.2002
Platobné údaje pre záujemcov o podporu našej činnosti:
IBAN: SK83 1100 0000 0026 2075 6262
Špecifický symbol: 45000
Obrázok 1 Mozog uložený v lebke (Zdroj: Anatomy 3D Atlas)
Podľa Orela (2021) je základom vývinu mozgu a všetkých buniek, tkanív a orgánov genetická informácia uložená v dvojvláknovej molekule DNA. Počas vývinu a diferenciácie sa cielene a selektívne aktivujú len vybrané gény z celej škály génov v DNA bunkových jadier. Genetický základ teda vytvára akési rámce, v ktorých sa vývin uskutočňuje. Na tento genetický základ však vplývajú aj mnohé vonkajšie a vnútorné faktory, ktoré významne ovplyvňujú vývin a funkciu nervových buniek, ako aj expresiu genetickej informácie.
Odhaduje sa, že v mozgu je približne 100 miliárd neurónov. Keď zoberieme do úvahy, že jeden neurón môže mať tisíce synaptických spojení, možnosti kombinácií neurálnej siete sú ohromné. Mnohé synapsie vznikajú prostredníctvom učenia a získavania skúseností; je známe, že gény samy o sebe nestačia na vytvorenie zdravého a funkčného mozgu.
Funkčnosť neurónov ovplyvňuje nielen ich činnosť, ale aj ich vzhľad a štruktúru. Hoci zrelé neuróny už nemajú schopnosť množiť sa, dokážu rozvetvovať a predlžovať svoje výbežky, vytvárať nové vlákna a zapájať sa prostredníctvom nových synapsií. Novovytvorené neurálne siete sa napojujú na existujúce, čím sa neustále rozširujú možnosti kombinácií. Tvorba nových synapsií prebieha veľmi rýchlo, často počas niekoľkých desiatok sekúnd až minút.
Hustota trojrozmernej neurálnej siete sa počas života významne mení v závislosti od kvality a kvantity stimulov a rôznych vplyvov, ktoré na neuróny pôsobia. Negatívne faktory, ako niektoré choroby, môžu tento proces ovplyvniť. Opakovane sa ukazuje, že štruktúra nervových buniek ovplyvňuje ich funkciu a naopak, funkcie nervových buniek majú vplyv na ich stavbu a prepojenia. Vzťah medzi stavbou a funkciou mozgu je teda obojsmerný, pričom najvýraznejšie sa prejavuje v mozgu.
Geneticky daná hustota a kapacita neurálnej siete sú len základom, ktorý sa neustále dynamicky mení a prispôsobuje na základe vlastnej aktivity a vonkajších podnetov. Práve táto schopnosť transformovať a modifikovať zložitú sieť mozgových neurónov — a tým aj svoju štruktúru, funkciu a variabilitu — je známa ako mozgová plasticita.
Plasticita mozgu a jej dopady sa prejavujú na troch rôznych úrovniach:
- Neurálna a synaptická úroveň: Týka sa jednotlivých neurónov a ich komunikácie.
- Modulárna úroveň: Zahrňuje neurálne okruhy, čiastočné funkcie alebo subsystémy.
- Multimodulárna úroveň: Najzložitejšia úroveň, ktorá sa rozširuje medzi rôznymi funkčnými systémami mozgu.
Mozgová plasticita je kľúčovým predpokladom učenia vo všetkých jeho aspektoch, ako aj pamäti, prežívania, správania a emocionálneho a osobného života. Ovplyvňuje takmer všetky psychické funkcie. Neustále mení a prispôsobuje neurálne siete, pričom nezasahuje do ich základnej štruktúry.
Tento fenomén je dôvodom, prečo môže byť ťažké presne lokalizovať určité funkcie v mozgu, prečo sa u rôznych jedincov vyskytujú odlišnosti v štruktúre a funkciách neurónových sietí, a prečo neexistuje priamy vzťah medzi rozsahom poškodenia mozgu a klinickými prejavmi. Dôležitým faktorom je aj čas — ak sa v mozgu formuje defekt pomaly, neurónové siete môžu vďaka plasticite kompenzovať aj rozsiahlejšie poškodenia.
Základné typy mozgovej plasticity
Mozgová plasticita je komplexný fenomén, ktorý môžeme rozdeliť do troch hlavných kategórií:
- Ontogenetická plasticita: Týka sa vývinu mozgu a jeho neurálnych sietí počas života, od prvých týždňov vnútromaternicového vývinu až po dospelosť. Je to základný predpoklad rozvoja neurónových sietí pred a po narodení.
- Plasticita podmieňená stimuláciou: Existuje v dvoch formách — krátkodobá stimulácia vedie k reaktívnej plasticite, zatiaľ čo dlhodobá stimulácia podporuje adaptívnu plasticitu. Všetky skúsenosti a situácie priamo ovplyvňujú mozgové okruhy. Dôležité sú nielen pasívne podnety, ktoré dieťa prijíma (napr. pozorovanie), ale aj aktívne interakcie, ktoré vznikajú v reakcii na akcie dieťaťa. Interakcia je kľúčovým aspektom vývinu a plasticity mozgu.
Rozsah zmien spôsobených mozgovou plasticitou je ovplyvnený intenzitou a frekvenciou pôsobiacich faktorov, tréningom a učením, a ich biologicky individuálnym významom. Rôzne podnety môžu mať rôzne účinky na jednotlivcov a viesť k odlišným výsledkom. Negatívne skúsenosti, najmä spojené so stresom, môžu ovplyvniť mozog prostredníctvom hormónov uvoľňovaných počas stresových situácií, ako sú kortikoidy (kortizol, kortikosterón). Tieto hormóny môžu viesť k poruchám pamäti a kognitívneho výkonu, a dlhodobá nadprodukcia môže spôsobiť atrofiu mozgového tkaniva. Tým pádom nadprodukcia kortikoidov ovplyvňuje plasticitu mozgu negatívne.
Plasticita reparačná: Tento proces sa týka schopnosti mozgového tkaniva kompenzovať alebo obnoviť poškodenie. Dochádza k štrukturálnej a funkčnej obnove poškodených neurónových sietí, čo umožňuje kompenzáciu určitých deficitov. Dôležitú úlohu zohráva interakcia neurónov s podpornými bunkami.
Mozgová plasticita tiež zahŕňa vznik nervových buniek, ich diferenciáciu a migráciu, čo sa prioritne realizuje počas vnútromaternicového vývinu. Bežnou zmenou v priebehu života je aj zánik synapsií, nervových výbežkov a odumieranie nervových buniek. Dôležitým predpokladom plasticity je, že funkcie v mozgovej kôre sú do určitej miery lokalizované (priradené k určitým oblastiam) a distribuované (zdieľané medzi viacerými oblasťami). Miera lokalizácie a distribúcie sa líši podľa funkcií.
Hoci zrelé neuróny sa nedelia, v dospelom mozgu existujú kmeňové bunky, ktoré po delení a diferenciácii môžu vytvárať nové neuroblasty a neuróny. Mozog má teda kapacitu nahradiť stratené neuróny, napríklad po úraze. Zložitá trojrozmerná sieť neurónov sa vyvíja od prvého mesiaca vnútromaternicového života a pokračuje vo vzájomnej súčinnosti a previazanosti jednotlivých prvkov.
Podmienky vývinu mozgových okruhov v embryonálnom a fetálnom období, ako aj v ranom detstve, sú jedinečné a nikdy sa nezopakujú. Aj keď v dospelom mozgu vznikne nový neurón, nikdy sa nezapojí tak, ako neurón vytvorený počas vnútromaternicového vývinu, čo limituje prínos kmeňových buniek v náhrade poškodeného mozgového tkaniva.
Regenerácia nervových vlákien
Ak reparačná plasticita predstavuje kompenzačné reakcie na poškodené nervové tkanivá, je dôležité a užitočné zoznámiť sa aspoň s základnými mechanizmami a procesmi, ktoré súvisia s reparáciou poškodených nervových vlákien.
Regenerácia poškodených nervových vlákien v periférnych nervoch
Poškodenie senzitívneho alebo motorického neurónu na periférii spúšťa charakteristickú postupnosť procesov a zmien. Distálna časť poraneného nervového vlákna rýchlo stráca schopnosť viesť vzruchy, čo vedie k jej odumretiu a rozpadaniu. Schwannove bunky, ktoré obklopujú nervové vlákna, začínajú meniť svoju štruktúru. Množia sa spoločne s makrofágmi, ktoré prenikajú do oblasti poškodenia a odstraňujú zvyšky poškodeného vlákna a jeho obalov. Tento komplexný proces sa nazýva Wallerova degenerácia.
Telo a jadro poškodeného neurónu mení niektoré svoje vlastnosti, ako napríklad farbu, a výrazne sa zvyšuje novotvorba bielkovín (proteosyntéza). Už po niekoľkých hodinách od poškodenia začínajú z miesta poranenia vyrastať nové axonálne výhonky, čo spúšťa regeneračný proces. Rastúce vlákna sa rozvetvujú a postupne získavajú funkčné myelínové pošvy vytvorené Schwannovými bunkami. Tento proces sa označuje ako Wallerova regenerácia; ak však regenerácia neprebehne, môže dôjsť aj k odumretiu neurónu. Schwannove bunky v poškodených periférnych nervoch vytvárajú ideálne podmienky, ktoré podporujú regeneráciu a rast nervových vlákien. Rastúce nervové vlákno môže nakoniec obnoviť funkčné spojenie s perifériou.
Regenerácia poškodených nervových vlákien v centrálnom nervovom systéme
Na rozdiel od výraznej schopnosti regenerácie poškodených nervových vlákien na periférii vykazuje centrálny nervový systém, konkrétne mozog a miecha dospelých cicavcov, značné obmedzenia. Hoci existuje možnosť novotvorby synapsií, poškodené axóny zvyčajne nedosahujú ani neobnovujú svoju funkciu tak, ako je to možné na periférii. V mieste poranenia mozgového alebo miechového tkaniva sa hromadia gliové bunky (predovšetkým mikroglie, ale aj oligodendroglie a astrocyty), čím vytvárajú gliovú jazvu.
Na rozdiel od Schwannových buniek, ktoré podporujú rast nových nervových vlákien v periférnych nervoch, glie prítomné v mozgu a mieche rast axónov aktívne inhibujú. Aj keď mnohé mozgové neuróny si zachovávajú schopnosť rásť, vrátane dendritov a axónov, a vytvárať nové synaptické spojenia, aktivita glií značne obmedzuje možnosti regenerácie poškodeného mozgového a miechového tkaniva.
Literatúra
PROCHÁZKA, R. – OREL, M. (2021). Vývojová neuropsychologie. Praha: Grada, 223 s. ISBN 978-80-271-3080-1.