Capacitatea de adaptare a creierului, deși uimitoare, este limitată de constrângeri inerente. Studiu

 Este o noțiune atrăgătoare: creierul, ca răspuns la o leziune sau la un deficit, deblochează potențiale neexploatate, se reconectează pentru a obține noi capacități și își auto-repartizează regiunile pentru a obține noi funcții. Această idee poate fi, de asemenea, legată de mitul larg răspândit, deși în mod inerent fals, conform căruia folosim doar 10 % din creierul nostru, sugerând că avem rezerve neuronale extinse pe care ne putem sprijini în caz de nevoie.

Dar cât de exactă este această descriere a capacităților de reorganizare a creierului?, se întreabă cercetătorii. Suntem cu adevărat capabili să ne folosim de rezervele de potențial cerebral nefolosit în urma unei leziuni sau aceste povești captivante au dus la o înțelegere greșită a adevăratei naturi plastice a creierului? Într-o lucrare pe care am scris-o pentru revista eLife, am cercetat în miezul acestor întrebări, analizând studii clasice și reevaluând credințele de mult timp susținute despre reorganizarea corticală și neuroplasticitate. Ceea ce am descoperit oferă o nouă perspectivă convingătoare asupra modului în care creierul se adaptează la schimbare și contestă unele dintre noțiunile popularizate despre capacitatea sa flexibilă de recuperare.

Lucrările de pionerat

Rădăcinile acestei fascinații pot fi urmărite până la lucrările de pionierat ale neuroștiințificului Michael Merzenich și au fost popularizate prin cărți precum The Brain That Changes Itself (Creierul care se schimbă singur) a lui Norman Doidge. Perspectivele lui Merzenich au fost construite pe baza studiilor influente ale neuroștiințelor David Hubel și Torsten Wiesel, laureați ai Premiului Nobel, care au explorat dominanța oculară la pisoi. Experimentele lor au implicat suturarea unei pleoape a unui pisoi, apoi observarea schimbărilor rezultate în cortexul vizual.

Aceștia au descoperit că neuronii din cortexul vizual, care în mod normal ar fi trebuit să răspundă la datele provenite de la ochiul închis, au început să răspundă mai mult la ochiul deschis. Această schimbare în dominanța oculară a fost considerată un indiciu clar al capacității creierului de a-și reorganiza căile de procesare senzorială ca răspuns la experiențele senzoriale modificate la începutul vieții. Cu toate acestea, atunci când Hubel și Wiesel au testat pisici adulte, nu au reușit să reproducă aceste schimbări profunde în preferința oculară, sugerând că creierul adult este mult mai puțin plastic.

Creierul adult

Lucrarea lui Merzenich a demonstrat că nici măcar creierul adult nu este structura imuabilă despre care se credea cândva că este. În experimentele sale, el a observat cu meticulozitate modul în care, atunci când degetele unei maimuțe au fost amputate, hărțile senzoriale corticale care reprezentau inițial aceste degete au devenit sensibile la degetele vecine.

În relatarea sa, Merzenich a descris modul în care zonele din cortex s-au extins pentru a ocupa, sau „prelua”, spațiul cortical care reprezentase anterior degetele amputate. Aceste constatări au fost interpretate ca o dovadă că creierul adult își poate într-adevăr reconfigura structura ca răspuns la schimbările de intrare senzorială, un concept care era atât emoționant, cât și plin de potențial pentru îmbunătățirea proceselor de recuperare a creierului.

Remapping cerebral

Aceste studii fundamentale, împreună cu multe altele care se concentrează pe privarea senzorială și leziunile cerebrale, au subliniat un proces numit remapping cerebral, în care creierul poate realoca o zonă cerebrală – aparținând unui anumit deget sau ochi, de exemplu – pentru a susține un alt deget sau ochi. În contextul orbirii, s-a presupus că cortexul vizual este reamenajat pentru a susține abilitățile sporite de auz, atingere și miros, care sunt adesea manifestate de persoanele cu orbire. Această idee depășește simpla adaptare, sau plasticitate, într-o zonă a creierului existentă alocată unei funcții specifice; ea implică o reconfigurare totală a regiunilor creierului. Cercetările noastre relevă însă o poveste diferită.

Conduși de un amestec de curiozitate și scepticism, am ales 10 dintre cele mai chintesențiale exemple de reorganizare din domeniul neuroștiințelor și am reevaluat dovezile publicate dintr-o perspectivă nouă. Susținem că ceea ce se observă adesea în cazurile de reabilitare de succes nu este creierul care creează noi funcții în zone care anterior nu aveau nicio legătură. În schimb, este vorba mai degrabă de utilizarea unor capacități latente care au fost prezente încă de la naștere. Această distincție este crucială.

Abilitatea creierului de a se adapta

Ea sugerează că abilitatea creierului de a se adapta la leziuni nu implică, de obicei, rechiziționarea de noi teritorii neuronale pentru scopuri complet diferite. De exemplu, în cazul studiilor lui Merzenich asupra maimuțelor și al lucrărilor lui Hubel și Wiesel asupra pisicuțelor, o examinare mai atentă dezvăluie o imagine mai nuanțată a adaptabilității creierului. În primul caz, regiunile corticale nu au început să proceseze tipuri de informații complet noi. Mai degrabă, capacitățile de procesare pentru celelalte degete erau gata să fie exploatate în zona cerebrală examinată chiar înainte de amputare. Doar că oamenii de știință nu le-au băgat prea mult în seamă, deoarece erau mai slabe decât cele din degetul care urma să fie amputat.

În mod similar, în experimentele lui Hubel și Wiesel, schimbarea dominanței oculare la pisoi nu a reprezentat crearea de noi capacități vizuale. În schimb, a existat o ajustare a preferinței pentru ochiul opus în cadrul cortexului vizual existent. Neuronii care erau inițial acordați ochiului închis nu au dobândit noi capacități vizuale, ci mai degrabă și-au intensificat răspunsul la informațiile primite de la ochiul deschis. De asemenea, nu am găsit dovezi convingătoare că cortexul vizual al persoanelor care s-au născut nevăzătoare sau cortexul nevătămat al supraviețuitorilor unui accident vascular cerebral au dezvoltat o nouă capacitate funcțională care nu exista de la naștere.

Capacitatea creierului de a-și rafina intrările existente

Acest lucru sugerează că ceea ce a fost adesea interpretat ca fiind capacitatea creierului de reorganizare dramatică prin recablare ar putea fi de fapt un exemplu al capacității sale de a-și rafina intrările existente. În cadrul cercetării noastre, am constatat că, mai degrabă decât să reorientăm complet regiunile pentru sarcini noi, este mai probabil ca creierul să își îmbunătățească sau să își modifice arhitectura preexistentă.

Această redefinire a neuroplasticității implică faptul că adaptabilitatea creierului este marcată nu de un potențial infinit de schimbare, ci de o utilizare strategică și eficientă a resurselor și capacităților sale existente. Deși neuroplasticitatea este într-adevăr un atribut real și puternic al creierului nostru, adevărata sa natură și amploare sunt mai limitate și mai specifice decât schimbările ample și radicale care sunt adesea descrise în narațiunile populare.

Adevăratele mecanisme ale neuroplasticității

Așadar, cum pot naviga nevăzătorii doar pe baza auzului sau persoanele care au suferit un accident vascular cerebral să își recupereze funcțiile motorii? Răspunsul, sugerează cercetările noastre, nu se află în capacitatea creierului de a suferi o reorganizare dramatică, ci în puterea antrenamentului și a învățării. Acestea sunt adevăratele mecanisme ale neuroplasticității.

Pentru ca o persoană nevăzătoare să dezvolte abilități acute de ecolocație sau pentru ca un supraviețuitor al unui accident vascular cerebral să învețe din nou funcțiile motorii, este necesară o pregătire intensivă și repetitivă. Acest proces de învățare este o mărturie a capacității remarcabile, dar limitate, de plasticitate a creierului. Este o călătorie lentă, progresivă, care necesită efort și practică perseverentă.

„Analiza noastră extinsă a multor cazuri descrise anterior ca fiind „reorganizare” sugerează că nu există scurtături sau căi rapide în această călătorie de adaptare a creierului. Ideea de a debloca rapid potențialul ascuns al creierului sau de a exploata vaste rezerve nefolosite este mai mult o iluzie decât o realitate. Înțelegerea adevăratei naturi și a limitelor plasticii cerebrale este crucială, atât pentru a stabili așteptări realiste pentru pacienți, cât și pentru a-i ghida pe practicienii clinici în abordările lor de reabilitare”, spun cercetătorii într-un articol publicat în scientificamerican.com.

Capacitatea de adaptare a creierului, deși uimitoare, este limitată de constrângeri inerente. Recunoașterea acestui lucru ne ajută să apreciem munca grea din spatele fiecărei povești de recuperare și să ne adaptăm strategiile în consecință. Departe de a fi un tărâm al transformărilor magice, calea spre neuroplasticitate este una a dedicării, a rezilienței și a progresului gradual.