Plastyczność dorosłej kory mózgowej

• Authors: Krystyna Rymarczyk , Iwona Makowska , Katarzyna Pałka-Szafraniec

Title variants

EN

The plasticity of the adult human brain cortex

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

The human brain is characterized by high plasticity, a feature well-illustrated by many examples described in medical literature. Over the last decades, there has been a significant increase in our knowledge concerning the above, made possible by the appearance of new diagnostic tools, such as functional magnetic resonance imaging, or molecular biology. These methods allow to follow the changes taking place at various levels, including behaviour, anatomy, physiology, and especially at the cellular and subcellular level. Some studies confirm the important role of neuroplasticity, not only in childhood, when the potential is the greatest, and the central nervous system is still developing, but also at later stages of human life. It has now been established that the brain remains plastic at any age, also senile. Understanding the role of brain plasticity in the pathogenesis of diseases has the potential to develop new therapeutic techniques. Based on the latest scientific reports, it can be concluded that neuroplasticity is increasingly becoming the target of novel therapeutic techniques, which make use of the brain’s natural ability to regenerate or compensate lost function. An example would be the use of transcranial magnetic stimulation in neurorehabilitation of patients with structural brain damage, e.g. after stroke, or the targeted use of pharmacotherapy in selected mental illnesses. The purpose of this review is to present the available results of the research on the basic characteristics of brain plasticity, also in adulthood, and the potential influence of drugs on neuroplasticity

PL

Ludzki mózg cechuje się znaczną plastycznością, co doskonale obrazują przykłady opisywane w literaturze fachowej. W ostatnich kilkudziesięciu latach doszło do istotnego poszerzenia wiedzy na temat mechanizmów plastyczności mózgowej – było to możliwe dzięki pojawieniu się nowych narzędzi badawczych, w tym technik obrazowania mózgu i metod biologii molekularnej. Pozwalają one na śledzenie zmian zachodzących na różnych poziomach, m.in. zachowania, anatomii i fizjologii, a także na poziomie komórkowym. Część badań potwierdza ważną rolę neuroplastyczności nie tylko w dzieciństwie, kiedy ośrodkowy układ nerwowy wykazuje największy potencjał plastyczny, lecz także w późniejszych okresach życia. Ludzki mózg pozostaje plastyczny w każdym wieku, nawet podeszłym. Poznanie mechanizmów plastyczności pozwala na opracowanie nowych technik terapeutycznych. Kierunki najnowszych badań naukowych nad neuroplastycznością wskazują na potencjał wykorzystania nowoczesnych technik terapeutycznych w celu wspierania naturalnych zdolności regeneracyjnych czy kompensacyjnych mózgu. Przykładem może być wykorzystanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (transcranial magnetic stimulation) w rehabilitacji pacjentów z uszkodzeniami ośrodkowego układu nerwowego bądź też celowane stosowanie farmakoterapii w wybranych chorobach psychicznych. W niniejszej pracy poglądowej przedstawiono wybrane zagadnienia związane z mechanizmami plastyczności mózgowej, plastycznością w okresie dorosłości i zmianami plastycznymi w przebiegu farmakoterapii.

Keywords

EN

farmakoterapia; learning processes; neural plasticity; neural transmission; neuroplasticity; neuroplastyczność; pharmacotherapy; plastyczność neuronalna; przekaźnictwo synaptyczne; uczenie się

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Aktualności Neurologiczne
• Year: 2015
• Volume: 15
• Issue: 2
• Pages: 80–87

Contributors

author

Krystyna Rymarczyk

• Instytut Biologii Doświadczalnej, Instytut Biologii Doświadczalnej im. N. Nenckiego, Polska Akademia Nauk, Warszawa. Uniwersytet Humanistyczno-Społeczny SWPS, Warszawa

author

Iwona Makowska

• Klinika Psychiatrii Młodzieżowej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi

author

Katarzyna Pałka-Szafraniec

• Oddział Psychiatrii Młodzieżowej, Centralny Szpital Kliniczny Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

References

• Amedi A, Raz N, Pianka P et al.: Early ‘visual’ cortex activation correlates with superior verbal memory performance in the blind. Nat Neurosci 2003; 6: 758–766.
• Banasr M, Soumier A, Hery M et al.: Agomelatine, a new antidepressant, induces regional changes in hippocampal neurogenesis. Biol Psychiatry 2006; 59: 1087–1096.
• Boroojerdi U, Ziemann R, Chen CM et al.: Mechanisms underlying human motor system plasticity. Muscle Nerve 2001; 24: 602–613.
• Borsook B, Becerra L, Fishman S et al.: Acute plasticity in the human somatosensory cortex following amputation. Neuroreport 1998; 9: 1013–1017.
• Burton H, Snyder AZ, Conturo TE et al.: Adaptive changes in early and late blind: a fMRI study of Braille reading. J Neurophysiol 2002; 87: 589–607.
• Cohen LG, Celnik P, Pascual-Leone A: Functional relevance of cross-modal plasticity in blind humans. Nature 1997; 389: 180–183.
• Cozolino LJ: Neuronauka w psychoterapii. Wydawnictwo Zysk i S-ka, Poznań 2004.
• Cybulska-Kłosowicz A, Kossut M: Oddziaływania międzypółkulowe w procesach neuroplastycznych. Neuropsychiatr Neuropsychol 2006; 1: 15–23.
• Dorszewska J: Neurogeneza i plastyczność synaptyczna ośrodkowego układu nerwowego. In: Kozubski W, Dorszewska J (eds.): Apoptoza w chorobach ośrodkowego układu nerwowego. Wydawnictwo Czelej, Lublin 2008: 45–64.
• Elbert T, Pantev C, Wienbruch C et al.: Increased cortical representation of the fingers of the left hand in string players. Science 1995; 270: 305–307.
• Elbert T, Sterr A, Rockstroh B et al.: Expansion of the tonotopic area in the auditory cortex of the blind. J Neurosci 2002; 22: 9941–9944.
• Eriksson PS, Perfilieva E, Björk-Eriksson T et al.: Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med 1998; 4: 1313–1317.
• Garver DL, Holcomb JA, Christensen JD: Cerebral gray expansion by atypical antipsychotics. ACNP 42nd Annual Meeting, December 7–11, 2003, San Juan, Puerto Rico, Scientific Abstracts, 112.
• Godde B, Ehrhardt J, Braun C: Behavioral significance of input-dependent plasticity of human somatosensory cortex. Neuroreport 2003; 14: 543–546.
• Grabowska A, Jaśkowski P, Seniów J: Mózgowe mechanizmy funkcji psychicznych i ich zaburzeń z perspektywy neuropsychologii i neuronauki. In: Strelau J, Doliński D (eds.): Psychologia. Podręcznik akademicki. Vol. 2, Gdańskie Wydawnictwo Psychologiczne, Gdańsk 2008: 581–642.
• Halligan PW, Marshall JC, Wade DT: Sensory disorganization and perceptual plasticity after limb amputation: a follow-up study. Neuroreport 1994; 5: 1341–1345.
• Hamilton RH, Pascual-Leone A, Schlaug G: Absolute pitch in blind musicians. Neuroreport 2004; 15: 803–806.
• Jedynak P, Jahołkowski P, Filipkowski RK: Neurogeneza dorosłych a depresja. Neuropsychiatr Neuropsychol 2007; 2: 57–65.
• Jones TA, Chu CJ, Grande LA et al.: Motor skills training enhances lesion-induced structural plasticity in the motor cortex of adult rats. J Neurosci 1999; 19: 10153–10163.
• Kandel ER: Cellular mechanisms of learning and the biological basis of individuality. In: Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM (eds.): Principles of Neural Science. McGraw-Hill, New York 2000: 1247–1257.
• Konradi C, Heckers S: Antipsychotic drugs and neuroplasticity: insights into the treatment and neurobiology of schizophrenia. Biol Psychiatry 2001; 50: 729–742.
• Kossut M: Neuroplastyczność. In: Grabowska A, Górska T, Zagrodzka J (eds.): Mózg a zachowanie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006: 590–613.
• Kossut M: Plastyczność mózgu. Encyklopedia Neuronauki (2014). Available from: http://neuropedia.org.pl.
• Kossut M: Synapsy i plastyczność mózgu. In: Polskie i światowe osiągnięcia nauki. Nauki biologiczne. Fundacja im. Wojciecha Świętosławskiego na rzecz Wspierania Nauki i Rozwoju Potencjału Naukowego w Polsce, Gliwice 2010: 285–305.
• Krawczyk M, Sidaway M: Kliniczne efekty intensywnego leczenia ruchem pacjentów po przebytym udarze mózgu. Neurol Neurochir Pol 2002; 36: 41–60.
• Kujala T, Alho K, Kekoni J et al.: Auditory and somatosensory event-related brain potentials in early blind humans. Exp Brain Res 1995; 104: 519–526.
• Lee BH, Kim YK: Increased plasma brain-derived neurotropic factor, not nerve growth factor-beta, in schizophrenia patients with better response to risperidone treatment. Neuropsychobiology 2009; 59: 51–58.
• Lessard N, Paré M, Lepore F et al.: Early-blind human subjects localize sound sources better than sighted subjects. Nature 1998; 395: 278–280.
• Leyhe T, Eschweiler GW, Stransky E et al.: Increase of BDNF serum concentration in lithium treated patients with early Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis 2009; 16: 649–656.
• Maguire EA, Woollett K, Spiers HJ: London taxi drivers and bus drivers: a structural MRI and neuropsychological analysis. Hippocampus 2006; 16: 1091–1101.
• McEwen BS, Chattarji S: Molecular mechanisms of neuroplasticity and pharmacological implications: the example of tianeptine. Eur Neuropsychopharmacol 2004; 14: S497–S502.
• Mikołajewska E, Mikołajewski D: Plastyczność mózgu. Mag Pielęg Położ 2008; 10: 31.
• Pantev C, Engelien A, Candia V et al.: Representational cortex in musicians. Plastic alterations in response to musical practice. Ann N Y Acad Sci 2001; 930: 300–314.
• Pascual-Leone A, Hamilton R: The metamodal organization of the brain. Prog Brain Res 2001; 134: 427–445.
• Pascual-Leone A, Amedi A, Fregni F et al.: The plastic human brain cortex. Annu Rev Neurosci 2005; 28: 377–401.
• Polikowska M, Łoza B, Bednarski P: Wpływ terapii środkami przeciwdepresyjnymi i przeciwpsychotycznymi na neuroplastyczność OUN. Neuropsychiatria 2011; 3: 151–155.
• Pujol J, Roset-Llobet D, Rosinés-Cubells J et al.: Brain cortical activation during guitar-induced hand dystonia studied by functional MRI. Neuroimage 2000; 12: 257–267.
• Ramachandran VS, Rogers-Ramachandran DC, Cobb S: Touching the phantom limb. Nature 1995; 379: 489–490.
• Richardson FM, Price CJ: Structural MRI studies of language function in the undamaged brain. Brain Struct Funct 2009; 213: 511–523.
• Röder B, Stock O, Bien S et al.: Speech processing activates visual cortex in congenitally blind humans. Eur J Neurosci 2002; 16: 930–936.
• Rybakowski J: Działanie neuroprotekcyjne leków przeciwdepresyjnych i normotymicznych. Neuropsychiatr Neuropsychol 2006; 1: 49–55.
• Rybakowski J: Melatonergic concept of pathogenesis and treatment of depression. Farmakoter Psychiatr Neurol 2008; 3: 133–140.
• Sadato N, Pascual-Leone A, Grafman J et al.: Activation of the primary visual cortex by Braille reading in blind subjects. Nature 1996; 380: 526–528.
• Schaechter JD, Kraft E, Hilliard TS et al.: Motor recovery and cortical reorganization after constraint-induced movement therapy in stroke patients: a preliminary study. Neurorehabil Neural Repair 2002; 16: 326–368.
• Schmitt A, Weber S, Jatzko A et al.: Hippocampal volume and cell proliferation after acute and chronic clozapine or haloperidol treatment. J Neural Transm 2004; 111: 91–100.
• Serra-Millàs M, López-Vílchez I, NavarroV et al.: Changes in plasma and platelet BDNF levels induced by S-citalopram in major depression. Psychopharmacology (Berl) 2011; 216: 1–8.
• Spitzer M: Jak uczy się mózg. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
• Taub E, Morris DM: Constraint-induced movement therapy to enhance recovery after stroke. Curr Atheroscler Rep 2001; 3: 279–286.
• Tyc F, Boyadjian A, Devanne H: Motor cortex plasticity induced by extensive training revealed by transcranial magnetic stimulation in human. Eur J Neurosci 2005; 21: 259–266.
• Uhl F, Franzen P, Lindinger G et al.: On the functionality of the visually deprived occipital cortex in early blind persons. Neurosci Lett 1991; 124: 256–259.
• Van Boven RW, Hamilton RH, Kauffman T et al.: Tactile spatial resolution in blind braille readers. Neurology 2000; 54: 2230–2236.
• Ward NS, Brown MM, Thompson AJ et al.: Neural correlates of outcome after stroke: a cross-sectional fMRI study. Brain 2003; 126: 1430–1448.
• Weeks R, Horwitz B, Aziz-Sultan A et al.: A positron emission tomographic study of auditory localization in the congenitally blind. J Neurosci 2000; 20: 2664–2672.
• Żernicki B: Uszkodzenie mechanizmu uczenia się w wyniku wczesnej deprywacji wzrokowej. In: Górska T, Grabowska A, Zagrodzka J (eds.): Mózg a zachowanie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006: 217–231.

• Document Type: review