Nöroplastisite, beynin değişme ve uyum sağlama yeteneğini tanımlar. Beyin son derece şekillendirilebilir bir organdır. Büyüdükçe ve öğrendikçe, deneyimlerimiz çoğalır ve beyin hücrelerimiz gelişir. Bu yapısal değişiklikler, geçmişte öğrendiklerimizi yeni zorluklara uygulamamıza olanak tanıyan sinirsel yollar oluşturur.
İnsan beyni en şaşırtıcı iyileşme yolculuklarından bazılarını gerçekleştirebilir. İnme geçiren hastaların okuma ve yazmayı yeniden öğrendikleri ve sporcuların travmatik beyin yaralanmalarının ardından ince motor becerilerini yeniden kazandıkları hikayelerini duyuyoruz. Bu başarılar sinir sistemimizin güçlü plastisitesi sayesinde mümkün olmaktadır.
Merkezi sinir sistemi (beyin ve omurilik) tüm düşünce, hareket, duygu ve hafızanın, yani özünde insan deneyiminin temelidir. Nöroplastisiteyi anlamak, beynimizin ve sinir sisteminin geri kalanının dinamik doğasını kavramak demektir. Buradan hareketle, bu potansiyeli nasıl kullanabileceğimizi görmeye başlayabiliriz.
"Nöroplastisite, sinir sisteminin işlevini, yapısını veya bağlantılarını yeniden düzenleyerek dışsal veya içsel uyaranlara yanıt verme yeteneği olarak tanımlanır. Sağlıkta olduğu kadar beyin hastalıklarında da önemli bir işlevsel ve aynı zamanda terapötik role sahiptir." Sinirbilim Dergisi.
Nöronlar veya sinir hücreleri, dinamik ortamlara yanıt olarak gen ifade kalıplarını düzenleyebilir. Bu değişiklikler, nöronların birbirleriyle iletişim kurduğu sinapslarda değişikliklere yol açar. Nöronlar ateşlendiğinde, aksonlarından sinaptik yarığa nörotransmitter salgılarlar. Nörotransmitterler diğer nöronların dendritleri üzerindeki reseptörlere bağlanır, bu da onların hareketlerini aktive eder veya inhibe eder. Nörotransmitterleri salan nöron presinaptik nöron, nörotransmitterleri alan nöron ise postsinaptik nörondur.
Nöroplastisite yapısal ve işlevsel olabilir. Yapısal plastisite, beyin maddesi hacmi ve dendrit sayısı gibi sinir sistemindeki fiziksel değişiklikleri ifade eder. İşlevsel plastisite ise sinir yollarının gücü gibi nöronlar arasındaki etkileşimlerdeki değişiklikleri ifade eder.
Yaşadığımız deneyimler, aktiviteye bağlı plastisite adı verilen sinaptik değişiklikler üretir. İşlevsel veya yapısal olabilen aktiviteye bağlı plastisite, nöroplastisitenin merkezinde yer alır ve öğrenme, hafıza, iyileşme ve adaptif davranış gibi daha üst düzey işlevler için gereklidir. Bu değişiklikler akut (kısa süreli) veya uzun süreli olabilir.
Nöroplastisite ayrıca hastalık durumlarına ve duyusal eksikliklere adaptasyonda da önemli bir rol oynar. Beyin plastisitesindeki değişiklikler Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, anksiyete, depresyon, travma sonrası stres bozukluğu ve uyuşturucu bağımlılığı gibi çok sayıda hastalıkla ilişkilidir.
Beynin işlevsel uyum yeteneğinin ne kadar inanılmaz olduğunu göstermek için, Parkinson hastalığı olan hastalar üzerinde yapılan çalışmalar, motor semptomların substantia nigra (SN) dopamin nöronlarının önemli bir kısmı kaybedilene kadar ortaya çıkmadığını tahmin etmektedir. Muhafazakar tahminler eşiği nöronların %30'u olarak belirlemiştir, ancak çalışmalar semptomların başlamasından önce %70'e varan nöron kaybı bulmuştur.
Bir başka örnek de doğuştan kör olan ya da hayatının çok erken dönemlerinde kör olan kişiler üzerinde yapılan bir çalışmadan gelmektedir. Çalışma, Braille alfabesi okumanın bu hastaların görsel korteksindeki nöronları aktive ettiğini ortaya koymuş, bu da sinir ağlarının "dokunsal görme" sinyallerini iletmeye adapte olduğunu düşündürmüştür. Diğer çalışmalar, kör hastalarda işitsel işlemenin görsel korteksi benzer şekilde aktive ettiğini bulmuştur.
Birçoğumuz doğumda belirli sayıda nörona sahip olduğumuzu ve hasar gören her nöronun tahtadan silinen bir nöron olduğunu duymuşuzdur. Bu görüş yetişkin beynindeki nispeten sabit nöron sayısını yansıtıyor olsa da, yine de modası geçmiş bir görüştür.
Nörogenez yeni nöronların üretilmesidir. Nörogenez oranı fetal gelişim ve erken çocukluk döneminde yüksektir ancak ergenliğin sonlarında ve yetişkinlikte keskin bir düşüş yaşar. Nörogenezin açıkça görüldüğü tek yetişkin beyin yapısı, öğrenme ve hafıza için kritik bir beyin bölgesi olan hipokampusun dentat girusudur (DG).
Hayvan ve insan modellerinde yapılan çalışmalar, hipokampal nörogenezin bilişsel ve ruh haliyle ilgili birçok işlevde de rol oynadığını göstermektedir. Yeni üretilen bu nöronlar korku, kaygı, stres, örüntü tanıma, uzamsal hafıza, dikkat vb. konularda rol oynayabilir.
Hipokampustan daha az yerleşmiş olsa da, çalışmalar düşük seviyelerde yetişkin nörogenezinin beynin diğer bazı bölgelerinde de meydana gelebileceğini göstermektedir. Spesifik olarak, yetişkin nörogenezi serebral korteksin neokorteksinde (üst düzey işlevler), striatumda (hareket ve ödül yolları) ve koku ampulünde (koku işleme) meydana gelebilir.
Nörogenez, yaşam boyunca bilişsel yeteneklerin sürdürülmesinde ve bazı nörolojik koşullara uyum sağlamada çok önemlidir. Bununla birlikte, insan beynindeki nörojenez kapasitesi yaşla birlikte azalır ve yetişkin nörojenezi beynin yalnızca belirli bölgelerinde gerçekleşir. Beyin plastisitesinin beygir gücü, yeni nöronların üretilmesi değil, beyin devrelerinin yeniden kablolanmasıdır.
Kanadalı psikolog Donald Hebb, presinaptik bir nöronun postsinaptik bir nöronu tekrar tekrar aktive ettiğinde aralarındaki bağlantının güçlendiğini öne sürmüştür. Diğer bilim insanları bu Hebbian öğrenme teorisine "birlikte ateşle, birlikte bağla" adını verdiler. Bu harika bir anımsatıcıdır, ancak zamanlamanın nöral bağlantılar üzerindeki etkilerini aşırı basitleştirdiğini unutmamalıyız.
Hebbian öğrenme, iki nöron arasındaki uyarımın zamanlamasının sonucu belirlemede kritik öneme sahip olduğunu belirten sivri uç zamanlamasına bağlı plastisite (STDP) anlayışımızın temelini oluşturur. Eğer presinaptik nöron postsinaptik nörondan hemen önce ateşlenirse, bağlantı güçlenir, yani postsinaptik nöron artık presinaptik uyarımla daha kolay aktive edilebilir.
Ancak, presinaptik nöron postsinaptik nörondan hemen sonra ateşlenirse, bağlantı zayıflar, yani postsinaptik nöronun aktive edilmesi zorlaşır. Eğer iki nöron gerçekten aynı anda "birlikte ateşlenirse", bağlantılarının gücü değişmez.
Şimdiye kadar bu mekanizmanın en çok kabul gören modeli, uzun vadeli güçlenme (LTP) olarak bilinen bir olguyu içermektedir. LTP'de merkezi nörotransmitter, klasik uyarıcı nörotransmitter olan glutamattır. Postsinaptik membranda bulunan NMDA glutamat reseptörleri LTP'ye aracılık eder. Magnezyum iyonları NMDA reseptörlerini başlangıçta bloke eder.
Postsinaptik hücre zarı aktive olurken NMDA reseptörü magnezyum iyonunu dışarı atar. Bu da kalsiyum iyonlarının NMDA reseptörlerinden geçişine izin verir. Kalsiyum iyonları daha sonra arketipik glutamat reseptörleri olan AMPA reseptörlerinin dağılımını değiştirerek membran ekspresyonlarını artırır. Böylece postsinaptik nöronlar glutamata karşı daha duyarlı hale gelir ve daha kolay aktive olur.
LTP, ilgili uzun süreli depresyon (LTD) kavramı ile birlikte çalışır. LTD, presinaptik nöron postsinaptik nöronu aktive edemeyecek kadar zayıf ateşlendiğinde veya postsinaptik nöron presinaptik nörondan önce ateşlenmeye başladığında ortaya çıkar.
LTD'nin akut stres tepkisinde rol oynadığı ve nörodejeneratif hastalıklarda meydana gelen sinapsların ortadan kaldırılmasının altında yatan neden olabileceği öne sürülmektedir. Örneğin, Alzheimer hastalığının patogenezinde LTP'nin azalması ve LTD'nin artması söz konusudur. Ancak LTP her zaman iyi, LTD ise her zaman kötü değildir. Kokain gibi ilaçlar LTP/LTD yolunun belirleyicilerini değiştirir, öyle ki kullanımları LTP'yi anormal şekilde uyarır ve LTD'yi inhibe ederek bağımlılığa yol açar.
LTP/LTD'ye bağlı nöroplastik yol sinapsları yeniden yapılandırır. Sinaptik plastisite, anı oluşturma, öğrenme ve geçmiş deneyimlere dayanarak gelecekteki davranışlarımızı uyarlama yeteneğimizin temelini oluşturur.
Hafıza engramları, hücre altı değişikliklerle davranışsal değişiklikler arasında bir köprü görevi görür. Hafıza engramlarına ilişkin en sağlam kanıtlardan bazıları, bir organizmanın nötr bir uyarıcı ile tiksindirici bir uyarıcının eşleştirilmesine verdiği öğrenilmiş tepkiyi ifade eden korku koşullanmasına ilişkin çalışmalardan elde edilmiştir.
Örneğin, araştırmacılar farelere işitsel bir uyaran, örneğin belirli bir melodi dinletmiş, ardından farelerin donmasına neden olan bir ayak şoku uygulamıştır. Sonunda, fareler ayak şoku olmadan işitsel uyarana tepki olarak dondular çünkü melodiyi acıyla ilişkilendirmeyi öğrendiler. Çalışma ayrıca ayak şokunun amigdaladaki nöronları aktive ettiğini ve aynı nöronların işitsel uyarana yanıt olarak aktive olmaya başladığını buldu. Dolayısıyla, nöral yollardaki hücre düzeyindeki bir değişiklik davranış değişikliğini açıklıyordu. Diğer koşullandırma çalışmaları hipokampus, amigdala ve serebral korteksi içeren benzer hafıza engramları bulmuştur.
Diğer araştırmacılar, farelerdeki belirli beyin bölgelerinde LTP ve LTD sürecini açmak ve kapatmak için optogenetik teknikler kullandılar. Sinaptik plastisitenin optogenetik manipülasyonu amigdalayı hedef aldığında, belirli korku koşullandırma tepkileri için sinir ağlarını devre dışı bırakabildiklerini ve ardından yeniden etkinleştirebildiklerini buldular. Başka bir deyişle, sinaptik plastisite ile öğrenme arasında doğrudan bir bağlantı sağladılar.
Açık hafıza oluşumu gibi daha üst düzey öğrenme süreçleri daha karmaşık mekanizmalar içerir. Bununla birlikte, sinaptik plastisite veya beynin yeni bağlantılar ekleyerek ve gereksiz olanları budayarak kendini yeniden bağlama yeteneği, öğrenme ve büyüme yeteneğimizin merkezinde yer alır.
Stres, vücut genelinde geniş sonuçları olan fizyolojik bir durumdur. Kronik stres altında nöronların morfolojisi değişir. Bu fenomen hipokampüste belirgindir. Öğrenme ve hafıza işlevlerine ek olarak, hipokampus stres tepkisini modüle eden hipotalamik-hipofiz-adrenal (HPA) ekseni ile etkileşim halindedir.
Kronik stres altında, hipokampüsteki piramidal hücreler dendritlerini geri çeker. Postsinaptik nöronlar dendritleri aracılığıyla uyarım aldığından, dendritlerin geri çekilmesi sinaptik iletimin etkinliğini azaltır ve hipokampal hacimde azalmaya yol açar. Medial prefrontal korteksteki nöronlar da strese karşı benzer tepkiler gösterir. Amigdaladaki nöronlar kronik stres altında tam tersi değişikliklere uğrayarak hipokampal hasarı artırır.
Ancak nöronal morfolojideki bu zararlı değişim tersine çevrilebilir. Beynin plastik doğasının açık bir göstergesi olarak, stres etkeni hafifletilir hafifletilmez yeni sinapslar stres nedeniyle kaybedilenlerin yerini alır. Nöroplastisiteyi teşvik etmeyi amaçlayan ilaçlar dendritik retraksiyonu önleyebilir ve nörogenezi artırabilir. Stres kaynaklı nöroinflamasyon da sinaps dejenerasyonuna katkıda bulunur, ancak bazı anti-inflamatuar ilaçların nörogenezi geri kazandırdığı görülmektedir.
Daha önce tartışıldığı gibi, nörotransmitterler nöronlar arasında haberci görevi gören moleküllerdir. Serotonin, ruh halinin düzenlenmesinde önemli bir nörotransmitterdir. Seçici serotonin geri alım inhibitörleri (SSRI'lar) serotonin reseptörlerini hedef alan bir antidepresan sınıfıdır. Bu ilaçlar serotoninin sinapslardan uzaklaştırılmasını önleyerek daha uzun süre etkili kalmalarını sağlar. Çalışmalar, SSRI'ların depresyonla ilişkili beyin gri maddesindeki azalmaları tersine çevirdiğini ve sinaptik plastisite ve nörogenezi artırabileceğini göstermiştir.
Serotonin aracılı nöroplastisite artışı, beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) adı verilen bir molekülle bağlantılıdır. BDNF, uyarıcı ve engelleyici sinaptik sinyalleri düzenlediğinden nöral plastisite için hayati önem taşımaktadır. Antidepresanlar BDNF ifadesini aktive ederek beyin plastisitesini artırır. Ek olarak, çalışmalar hipokampusa doğrudan BDNF infüzyonlarının antidepresan etkiler ürettiğini, serotonerjik nörogenezi teşvik ettiğini ve dendritik büyümeyi artırdığını bulmuştur.
İnsanlarda yapılan görüntüleme çalışmaları, depresyon hastalarının hipokampus da dahil olmak üzere çeşitli beyin yapılarında hacim azalması olduğunu göstermektedir. Duygudurum düzensizliğine ek olarak, bu durum bilişsel yetenekleri de etkileyebilir. Antidepresanlar, muhtemelen nörogeneze bağlı mekanizmalar yoluyla hipokampüsün tükenmesini kurtarabilir. Fiziksel egzersiz, meditasyon, nefes çalışması ve öğrenme gibi depresyona yönelik ilaç dışı müdahalelerin de nöral plastisiteyi etkilediği gösterilmiştir.
Daha önce de tartışıldığı gibi, stres nöroplastisitede önemli bir rol oynar. Stresi azaltan zihinsel ve fiziksel egzersizler nöroplastisitenin gücünden yararlanmaya yardımcı olabilir. Örneğin, çeşitli çalışmalar yoga, tai chi ve derin nefes egzersizlerinin stresi ve nöroinflamasyon belirteçlerini azalttığını ortaya koymuştur. Bu egzersizler akut ve kronik stresin etkilerini tamponlayabilir, ağrıyı azaltabilir ve uyku kalitesini artırabilir.
Araştırmalar, farkındalık eğitimi ve meditasyonun gri ve beyaz madde yoğunluğunu artırabileceğini göstermektedir. Ayrıca, genel öğrenme ve zenginleştirme, yetişkin nörogenezinin birincil bölgesi olan hipokampüsün DG bölgesinde nörogenezi artırabilir.
Farkındalık, bütünsel faydalar sağlamak için beyni yapısal düzeyde yeniden düzenleyebilir. Buna ek olarak, farkındalık eğitimi konsantrasyonu ve odaklanmayı geliştirir, bu da aktiviteye bağlı beyin plastisitesini destekler. Başka bir deyişle, fiziksel ve rehberli zihinsel egzersizler stres kaynaklı nöroinflamasyonu azaltır ve konsantrasyonu artırarak nöroplastisiteyi sinerjik olarak geliştirir.
Birçok doğal bileşiğin ve şifalı bitkinin nörolojik faydaları olduğu görülmektedir. Takviye formunda yaygın olarak bulunanlardan biri, hipokampüste nörogenezi ve sinaps oluşumunu destekleyen ve BDNF üretimini artıran ginkgo biloba'dır.
Antioksidanlar ayrıca anti-enflamatuar ve nöroprotektif etkilere sahiptir. Antioksidanlar sinir sistemini oksidatif stresten, yani oksijen metabolizmasının doğal yan ürünlerinin neden olduğu hasardan korur. Vücut tipik olarak yeterli antioksidan seviyeleri üretir, ancak bunu yaban mersini, kızılcık, bitter çikolata ve antep fıstığı gibi resveratrol içeren gıdalarla destekleyebiliriz.
Egzersiz de nöroplastisiteyi destekler. Yüksek yoğunluklu fiziksel aktivite hipokampal nörogenezi indükleyebilirken, orta ve düşük yoğunluklu aktivite nöron sağkalımını ve hafızayı geliştirebilir. Araştırmalar, fiziksel aktivitenin beyne giden kan akışını artırarak hipokampal nörojenezi de desteklediğini göstermektedir.
Yüksek yoğunluklu veya yorucu fiziksel egzersizin oksijen metabolizmasını, vücudun doğal antioksidanlarının oksidatif strese yeterince karşı koyamayacağı noktaya kadar artırabileceği konusunda bir uyarı vardır. Çalışmalar, maraton koşusu gibi egzersizlerin oksidatif stresi ve enflamasyonu artırabildiğini ve bağışıklık fonksiyonunu baskılayabildiğini göstermiştir. Ancak, yüksek yoğunluklu egzersizden önce ve sonra antioksidan ve multivitamin takviyesi bu sakıncaları önleyebilir.
Nöroplastisite, merkezi sinir sistemimizin belirli bir uyarım üzerine kendini değiştirme potansiyelini tanımlar. Nöroplastisite için iki ana yol nörogenez ve aktiviteye bağlı sinaptik plastisitedir. Nöroplastisite öğrenme, hafıza ve ruh halinin düzenlenmesi için çok önemlidir. Azalmış veya değişmiş nöroplastisite, birçok nörodejeneratif ve nöropsikolojik bozukluğun patogenezinde rol oynar. Nöroplastisite strese karşı hassas olduğundan, fiziksel ve zihinsel stres azaltma egzersizleri nöroplastisiteyi teşvik etmeye ve daha sağlıklı bir beyne sahip olmamıza yardımcı olabilir.
Nöroplastisite veya nöral plastisite, beynin yeni deneyimlere uyum sağlamak için yapısını ve işlevlerini değiştirme yeteneğidir. Öğrenme, hafıza oluşumu ve nörolojik hastalıklar ve yaralanmalardan iyileşmede rol oynar.
Yeni deneyimler yaşadığımızda, öğrendiklerimizi genellikle gelecekteki davranışlarımızı uyarlamak için kullanırız. Bu değişiklikler sadece davranışsal değildir; beyin aynı zamanda yapısını ve sinyal yollarını da değiştirir. Beynin plastisitesi, kesilen bir uzuvdaki sinir kaybına beyin uyum sağladığından, fantom uzuv ağrısının ortaya çıkmasının da nedenidir.
Nöral plastisite yapısal veya işlevsel olabilir. Yapısal nöral plastisite, beynin ve nöronların fiziksel olarak değiştiği durumdur. Örneğin, nörogenez yoluyla yeni nöronlar büyür veya mevcut nöronlar yeni dendritler büyütür. İşlevsel nöral plastisite, işlevsel sonuçlar yaratmak veya değiştirmek için beynin sinir ağlarını değiştirir.
Sinir sistemi plastisitesi doğrudan ve stres ve enflamasyonu azaltan yaklaşımlar yoluyla korunabilir ve geliştirilebilir. Örnekler arasında yoga, öğrenme, farkındalık uygulamaları, antioksidanlar ve fiziksel egzersiz yer almaktadır.
Nöroplastisite, beynin deneyimlere ve öğrenmeye dayalı olarak yeniden şekillenme ve evrilme konusundaki olağanüstü yeteneğini vurgular. Bu uyarlanabilir fenomen, daha geniş nörobiyoloji çalışması içinde özel bir konudur. Ayrıca, beynin kimyasal kuryeleri olan nörotransmiterler, nöroplastisitenin kapsadığı değişiklikleri ve ayarlamaları kolaylaştırmada hayati öneme sahiptir.
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0896-6273(13)00932-X
Parkinson Hastalığında Klinik İlerleme ve Aksonların Nörobiyolojisi - PMC
(PDF) Kör deneklerde Braille alfabesi okuması ile birincil görsel korteksin aktivasyonu
Yetişkin Nörogenezinin Öneminin Yeniden Kalibre Edilmesi - ScienceDirect
NMDA Reseptörüne Bağlı Uzun Süreli Potansiyasyon ve Uzun Süreli Depresyon (LTP/LTD)
Hafıza engramları: Geçmişi hatırlamak ve geleceği hayal etmek - PMC
Yetişkin Nöroplastisitesi: 40 Yılı Aşkın Araştırma - PMC
BDNF - antidepresan etkilerinin önemli bir dönüştürücüsü - PMC
(PDF) Nöroplastisiteden Yararlanma: Modern Yaklaşımlar ve Klinik Gelecek
Nöroplastisite Potansiyelinin Geliştirilmesi | Sinirbilim Dergisi
Bu makalenin içeriği yalnızca bilgilendirme amaçlıdır ve profesyonel tıbbi tavsiye, teşhis veya tedavi yerine geçmesi amaçlanmamıştır. Sağlıkla ilgili herhangi bir değişiklik yapmadan önce veya sağlığınızla ilgili herhangi bir sorunuz veya endişeniz varsa, her zaman kalifiye bir sağlık uzmanına danışmanız önerilir. Anahana, sağlanan bilgilerin kullanımından kaynaklanabilecek herhangi bir hata, eksiklik veya sonuçtan sorumlu değildir.