Η πλαστικότητα του εγκεφάλου μας

Μία χαρακτηριστική ιδιότητα του νευρικού συστήματος είναι η απίστευτη δυνατότητα να μπορεί να προσαρμόζεται στις νέες καταστάσεις που δημιουργούν οι αλλαγές του περιβάλλοντας, να αυξάνει την αποτελεσματικότητα των βιωμάτων και να εγκαθιστά ή να αναπροσαρμόζει τις λειτουργίες του κατά την διάρκεια του χρόνου. Το χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτό ονομάζεται πλαστικότητα. Επειδή τα ερεθίσματα που δίνει το περιβάλλον σχεδόν ποτέ δεν σταματούν και συχνά διαρκούν για μακρά διαστήματα, είναι αναμενόμενο ότι η πλαστικότητα επηρεάζει και αποτυπώνει εγκεφαλικές λειτουργίες όπως αυτές της μάθησης και μνήμης. Η εγκεφαλική πλαστικότητα δίνει την δυνατότητα στα βιώματα του ανθρώπου να φτιάξουν το νευρικό σύστημα σε λειτουργικό και δομικό πεδίο. Τα νευρωνικά κυκλώματα καθορίζονται από γενετικούς παράγοντες και διαρκώς προσαρμόζονται και ανασχηματίζονται από τα βιώματα του ατόμου μέσω της επιγενετικής ανάπτυξης. Ο εγκέφαλος όσες συναπτές συνδέσεις δεν χρησιμοποιεί τις καθιστά χωρίς ισχύ με αποτέλεσμα την εξαφάνισή τους. Οι συνάψεις όμως που λειτουργούν συνεχώς και ο άνθρωπός τις χρησιμοποιεί δομικά και λειτουργικά, έχουν σαν αποτέλεσμα να γίνονται ισχυρότερες και δυνατότερες. Η μάθηση δημιουργεί αλλαγές σε κυτταρικό και μοριακό επίπεδο. Αυτή η διαδικασία με τη σειρά της οδηγεί στη νευρωνική επικοινωνία που αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την αποθήκευση της μνήμης. Αν η μάθηση με τις διαρκείς αλλαγές δυναμώνει και κάνει ισχυρές τις συνάψεις τότε η επιμονή αυτών των αλλαγών καταδεικνύει την διαδικασία αποθήκευσης των πληροφοριών στη μνήμη.

Η έννοια της πλαστικότητας

Πλαστικότητα αναφέρεται η ικανότητα αλλαγής και διατήρησης της μεταβολής αυτής για μεγάλα ή και μικρότερα χρονικά διαστήματα. Η εγκεφαλική πλαστικότητα αφορά στην δυνατότητα ενός ατόμου να αλλάζει και να μεταβάλλεται «χωρίς ανάπαυση ή αποσύνθεση, δηλαδή αποδιοργάνωση» (Dudai, 2004, 2007). Η πλαστικότητα βρίσκει εφαρμογή στα πεδία οργάνωσης του κεντρικού νευρικού συστήματος και αντιπροσωπεύει το λειτουργικό και το δομικό πεδίο. Αντιπροσωπεύει δηλαδή την ικανότητα αλλαγής και μετασχηματισμού μιας φυσιολογικής-βιολογικής κατάστασης. Η τροποποίηση λαμβάνει μέρος μέσα σε φυσιολογικά όρια. Ο Dudai, (2007) αναφέρει ότι « κυμαίνεται το φαινόμενο και μπορεί να αποτελεί αλλαγή κατάστασης, δηλαδή να αποτελεί μια παραμένουσα μετατόπιση του προκαθορισμένου σημείου ενός ομοιοστατικού συστήματος. Στο ανώτερο επίπεδο λειτουργικής οργάνωσης, η πλαστικότητα μπορεί να γίνει αντιληπτή μέσω της μεταβολής στη συμπεριφορά. Στο χαμηλότερο επίπεδο λειτουργικής οργάνωσης που φέρει και μια σχετική αυτονομία και που αποτελεί την βάση του μεγαλύτερου μέρους της συμπεριφορικής πλαστικότητας, η λειτουργική πλαστικότητα συνίσταται στη συναπτική πλαστικότητα. Σε όλα τα επίπεδα οργάνωσης του νευρικού συστήματος, λειτουργική και δομική πλαστικότητα, μπορούν να συνδυάζονται μεταξύ τους και να υπάρχουν ταυτόχρονα. Αυτό εξαρτάται από τον ορισμό που δίνουμε στο δομικό και λειτουργικό» (Dudai, 2007).

Ο LeDoux, (2002) θεωρεί την πλαστικότητα ως ένα άθροισμα βιολογικών, φυσιολογικών και χημικών μετατροπών, που λαμβάνουν χώρα στις συναπτικές συνδέσεις του εγκεφάλου, που αυτή η διαδικασία είναι η σύνδεση ανάμεσα στα παρελθόντα βιώματα και στην επιρροή τους στην φέρουσα συμπεριφορά κάθε οντότητας. Ο εγκέφαλος, αποτελεί ένα όργανο με μεγάλη πολυπλοκότητα που οργανώνεται μόνο του και είναι το πηλίκο των επιδράσεων σώματος και περιβάλλοντος. Σημαντική είναι η συσχέτισή του μεταξύ διαφόρων πεδίων της οργάνωσής του, από το μοριακό σε εκείνο της συμπεριφοράς. Μάλιστα η διαδικασία της μάθησης στηρίζεται στην πλαστικότητα των συνάψεων ανάμεσα στους νευρώνες του εγκεφάλου (LeDoux, 2002).

Ο εγκέφαλος και η αυτοοργάνωσή του

Βασική δυνατότητα του εγκεφάλου είναι να αντιληφθεί τι χρειάζεται να γνωρίζει ένας οργανισμός για να ανταποκριθεί σε ένα περιβάλλον που αλλάζει και μεταβάλλεται συνεχώς. Έτσι ο εγκέφαλος αυτοοργανώνεται και τα άτομα μαθαίνουν να προσαρμόζονται και να εκπαιδεύονται (LeDoux, 2002).

Ο εγκέφαλος σύμφωνα με επιστημονικούς υπολογισμούς φέρει ένα τρισεκατομμύριο νευρώνες που κάνουν συνδέσεις κατ’ επιλογή ανάμεσά τους, με το απιστευτο ποσο των 10 τετρακις εκατομμυριων συναψεων.

Ο εγκέφαλος κάνει μια ειδικευμένη λειτουργία που επεξεργάζεται τα σήματα που του στέλνονται από το περιβάλλον και αυτή η διαδικασία έχει βάση στο ότι οι νευρώνες συνδέονται με κάποιους άλλους νευρώνες επιλεκτικά, δημιουργώντας νευρωνικά κυκλώματα (neural circuits). Στα νευρωνικά κυκλώματα πραγματοποιείται η ανάλυση των περιβαλλοντικών πληροφοριών, πού στην συνέχεια μετατρέπονται σε γεγονότα αντίληψης, η αποθήκευσή τους σε γεγονότα μνήμης, η επαναφορά τους για τη δημιουργία σκέψεων και δράσεων, όπως και οποιαδήποτε άλλη διαδικασία που ορίζεται ως συμπεριφορά, συμπεριλαμβανομένων της συνείδησης, των αισθημάτων, των ονείρων.

Ο εγκέφαλος για να λειτουργήσει σωστά χρειάζεται ως προϋπόθεση τόσο την καταλληλότητα του λειτουργικού και δομικού πεδίου δομικών κάθε νευρώνα όσο και τη κατάλληλη συνδεσμολογία των νευρώνων κάθε νευρωνικού κυκλώματος. Η μηχανική αποτύπωση του κάθε νευρώνα (το πρότυπο δενδριτικών και αξονικών κλάδων στον χώρο) και των νευρωνικών κυκλωμάτων (το πρότυπο σύνδεσης νευρώνων μεταξύ τους) παρότι αποτελεί μια βιολογικά καθορισμένη διαδικασία ωστόσο επηρεάζεται καθοριστικά από το περιβάλλον και παρόλο που εγκαθίσταται στη διάρκεια ανάπτυξης του εγκεφάλου, εξελίσσεται να επαναδομείται στη ζωή του ανθρώπου. Αυτή η εγγενής ικανότητα του νευρικού ιστού αναδόμησης κλάδων, συνάψεων και νευρωνικών κυκλωμάτων κατά τη διάρκεια της μάθησης και της δημιουργίας μνήμης ονομάζεται νευροπλαστικότητα.

Στο επιστημονικό περιοδικό ‘Nature’ οι Chklovski, Mel και Svoboda (από το Cold Spring Harbour Laboratory, το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας και το Howard Huges Medical Institute) τον Οκτωβρίου του 2004 έκαναν μια καινούργια σκέψη για τη μνήμη που σχετίζεται με την μεγάλη διάρκεια. Η νέα υπόθεση αναφέρει πως ταυτόχρονα με την ανωτέρω εξελικτική πορεία, η δημιουργία μακρόχρονης μνήμης πιθανόν να συνδέεται με περίπλοκες καταστάσεις. Είναι πιθανόν να περικλείει την συνδεσιμότητα νευρώνων που δεν υπήρχαν συνδεμένοι ανάμεσά τους , αλλά και την αποσύνδεση συνδεδεμένων νευρώνων που στο παρελθόν ήταν συνδεδεμένοι μεταξύ τους. Η νέα αυτή σκέψη των ερευνητών εξηγεί ότι στη διάρκεια της κατασκευής της μακρόχρονης μνήμης είναι πιθανόν να μεταλλάσσεται το αρχικό σχέδιο του νευρωνικού κυκλώματος. Εάν πάρουμε ως δεδομένο ότι οι νευρώνες του εγκεφαλικού φλοιού έχουν μια αδύναμη συνδεσιμότητα, είναι πολύ πιθανόν να υπάρξει αύξηση της αναδόμησης ή λειτουργία νέων νευρωνικών κυκλωμάτων, πράγμα που αυξάνει τη χωρητικότητα από μνήμες στον εγκέφαλο με συνέπεια να μπορούμε να δώσουμε εξηγήσεις για τον μεγάλο όγκο πληροφοριών που μπορούμε να ενθυμούμαστε και να αποθηκεύουμε (Chklovski, Mel , Svoboda, 2004).

Η συμβολή της φυσικής άσκησης και του χορού στην πλαστικότητα του εγκεφάλου

Η εκπαίδευση αποτελεί βασικό πυλώνα στην δημιουργία της πλαστικότητας του εγκεφάλου. Συγκεκριμένα έχει παρατηρηθεί ότι ανάλογα με την ηλικία έχουμε σημαντικές διαφορές στην εκμάθηση των αλλαγών της νευροπλαστικότητας. Ένα αναλυτικό εκπαιδευτικό πρόγραμμα είναι πιθανό να βελτιώσει και να αναπτύσσει, ανάλογα με την ηλικία, τις ικανότητες και δεξιότητες έχοντας αξιοποιήσει την μεγαλύτερη δυνατή πλαστικότητα των συστημάτων του εγκεφάλου σύμφωνα με τους Thomas & Knowland (2009).

Στις έρευνες των Davis C. et al. (2007) βρέθηκε πως η σωματική άσκηση είναι πιθανό να ενισχύσει και να αναπτύσσει πεδία των νοητικών λειτουργιών που παίζουν καθοριστικό ρόλο στη γνωστική ανάπτυξη. Όποιες επεμβάσεις γίνονται με τη φυσική άσκηση στοχεύουν στην ανάπτυξη της νοητικής αποκατάστασης και υγείας και θέτουν σε ενέργεια τα νευροπροστατευτικά επίπεδα και πεδία του εγκεφάλου με κατάληξη τη διατήρηση της απόδοσης των γνωστικών λειτουργιών. Οι μελέτες κατέδειξαν ότι η συνεχή σωματική άσκηση αναπτύσσει τις γνωστικές λειτουργίες γιατί ωθεί την ροή του αίματος στον εγκέφαλο μεταφέροντας περισσότερα επίπεδα οξυγόνου. Εν κατακλείδι, ένας υγιής τρόπος ζωής που προασπίζεται τη νοητική υγεία, προάγει μια ζωή με ποιότητα, με την προϋπόθεση ότι ο άνθρωπος θα προσέχει και θα είναι σε ετοιμότητα στα ζητήματα που εμπλέκονται όλες οι πτυχές της ζωής του και έχουν άμεση σχέση με τη βελτίωση φυσικής και ψυχικής υγείας του. Οι ερευνητικές μελέτες καταδεικνύουν ότι τα πολύ υψηλά επίπεδα φυσικής άσκησης ενισχύουν την αντιληπτική ικανότητα, την υψηλή δυνατότητα συγκέντρωσης και έτσι ενδυναμώνεται και η ακαδημαϊκή απόδοση. Κατά συνέπεια η φυσική άσκηση δεν είναι προς όφελος αποκλειστικά των παιδιών, αλλά ταυτόχρονα συντελεί στην επίτευξη του στόχου του εκπαιδευτικού συστήματος που είναι η ακαδημαϊκή επιτυχία (Antunes, Η., Santos, R. F., Cassilhas, R., Santos R., Bueno, O., & Tulio de Mello, M. 2006).

Παρόμοια έρευνα έχει διεξαχθεί από τους Gomez-Pinilla and Hillman (2013), οι οποίοι σε άρθρο τους αναφέρουν ότι διαπίστωσαν λειτουργική συνάρτηση μεταξύ της φυσικής άσκησης και της γνωστικής απόδοσης σε μαθητές του σχολείου, παραθέτοντας έτσι την θετική επιρροή της φυσικής άσκησης σε όλα τα επίπεδα γνωστικών δεξιοτήτων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του ανθρώπου. Επιπροσθέτως, έρευνα του Πανεπιστημίου Ιλινόις (2010), διαπίστωσε σχέση μεταξύ της άσκησης και της εξέλιξης του εγκεφάλου στην ηλικία των 9-10 ετών. Οι ερευνητές κατέληξαν ότι τα παιδιά με καλύτερη φυσική κατάσταση είχαν ιππόκαμπο μεγαλύτερο σε όγκο και σε μέγεθος και αυξημένες επιδόσεις στα τεστ μνήμης και στις γνωστικές λειτουργίες εν συγκρίσει με παιδιά μειωμένης φυσικής κατάστασης.

Στο βιβλίο που τιτλοφορείται «Spark: The Revolutionary New Science of Exercise and the Brain» αναλύεται μια μεγάλης έκτασης από στοιχεία που καταδεικνύουν ότι η σωματική ενασχόληση και μάλιστα ο χορός, μεγιστοποιεί τα γνωστικά οφέλη, όπως το πιο μεγάλο μέγεθος φαιάς ουσίας στον ιππόκαμπο του εγκεφάλου, που είναι καθοριστικής σημασίας για τη μνήμη. Ο χορός αναφέρουν οι επιστήμονες θωρακίζει τον εγκέφαλο από διάφορες ασθένειες και αυξάνει την πνευματική οξύτητα σε όλες τις ηλικίες. Μία δημοσιευμένη μελέτη (2013), στο New England Journal of Medicine αναφέρει πως ο ελεύθερος χορός συνεπάγεται πολύ γρήγορη διαδικασία λήψης απόφασης και καθιστά γρήγορο το μυαλό, γιατί έτσι απαιτούνται επανακαλωδιώσεις των νευρικών οδών. Κατά την διάρκεια του χορού, τα σήματα που δίνει ο εγκέφαλος προέρχονται από το κινητικό φλοιό, τα οποία σχετίζονται με την αρχιτεκτονική , το σχέδιο, τον έλεγχο της κίνησης και την εκτέλεσή της. 20 εκατομμύρια νευρικές ίνες του νωτιαίου μυελού σχετίζονται με την κίνηση του καρπού και του δαχτύλου του ποδιού. Εν τω μεταξύ, «τα βασικά γάγγλια, μια ομάδα των κυττάρων του εγκεφάλου, επικοινωνεί με άλλες περιοχές του εγκεφάλου για να συντονίσουν ομαλά την κίνηση. Τόσο τα βασικά γάγγλια όσο και η παρεγκεφαλίδα είναι οι βασικές δομές του εγκεφάλου για τη μνήμη, τη συνήθεια, την κίνηση. Και οι δύο περιοχές εργάζονται για την εκμάθηση μιας χορογραφίας και την εκτέλεση της κίνησης. Οι εγκέφαλος έχει την ιδιότητα της νευροπλαστικότητας που σημαίνει ότι μπορεί να δημιουργεί νέες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων (εγκεφαλικών κυττάρων). Η φαιά ουσία (εκεί που βρίσκεται η πλειονότητα των νευρικών κυττάρων) μπορεί να συρρικνωθεί ή να αυξηθεί κατά τη διάρκεια της ζωής και αυτό βέβαια επηρεάζει τις ικανότητές μας». Επομένως ο χορός απαιτεί τον συνδυασμό διαφόρων λειτουργιών του εγκεφάλου αφού ενσωματώνει τον ρυθμό και το συναίσθημα και κατά συνέπεια ενδυναμώνεται η σύνδεση όλων των πεδίων του εγκεφάλου και επηρεάζεται η νευροπλαστική διαδικασία και ικανότητα, όπως αναφέρουν σχετικά οι Gomez-Pinilla, F., & Hillman, C. (2013).

Ο εγκέφαλος δεν παραμένει στάσιμος και μεταβάλλεται

Δημιουργεί νέους δενδρίτες και συνάψεις και υπάρχει επομένως η δυνατότητα να ενεργοποιούμε άλλα νευρωνικά κυκλώματα από τη νεότητά μας. Ενέργειες που δραστηριοποιούν μέγιστες εγκεφαλικές λειτουργίες ελαχιστοποιούν τις περιπτώσεις γεροντικής άνοιας και μειώνουν τον ρυθμό των νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Στην κατάσταση των εγκεφαλικών βλαβών, οι μελέτες καταδεικνύουν ότι το μέγεθος των περιπτώσεων για να ενεργοποιηθεί η πλαστικότητα, είναι πολύ πιο αυξημένο από αυτό που πιστεύαμε. Σίγουρα δεν μπορούμε να μεταβάλλουμε τη γενετική προδιάθεση σε κάποια εγκεφαλική δυσλειτουργία ή να θεραπεύσουμε εγκεφαλικές βλάβες και τις περισσότερες νευροεκφυλιστικές και νευροψυχιατρικές ασθένειες . Εκείνο που δύναται να έχουμε είναι το δυνατό σημείο που μας δίνει η ικανότητα της πλαστικότητας του εγκεφάλου. Επομένως πρέπει να απολαμβάνουμε μια ζωή με πλούσια, έντονα και σε εντατικούς ρυθμούς ερεθίσματα, ενεργοποιώντας το περιβάλλον γύρω μας για το συμφέρον των συνάψεων και των κυκλωμάτων του εγκεφάλου και της νευροπλαστικότητας.
-------------------
Βιβλιογραφία

Antunes, Η., Santos, R. F., Cassilhas, R., Santos R., Bueno, O., & Tulio de Mello, M. (2006). Reviewing on physical exercise and the cognitive function. Rev Bras Med Esporte, 12 (2).

Davis, C.L., Tomporowski, P.D., Boyle, C.A., Waller, J.L., Miller, P.H., & Naglieri,

Dudai, Y. (2007). Memory: It’s all about representations. In H. L. Roediger III, Y. Dudai & S. M. Fitzpatrick (Eds.), Science of Memory: Concepts

Gomez-Pinilla, F., & Hillman, C. (2013). The Influence of Exercise on Cognitive Abilities. Compr Physiol, 3(1), 403–428. Aνακτήθηκε από: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3951958/, στις 23 Απριλίου 2018.

Krubitzer, L. A. & Kaas, J. H. (1989) Brain Res.478, 161–165

Thomas, M. S. C. & Knowland, V. (2009). Sensitive periods in brain development: Implications for education policy. European Psychiatric Review, 2(1),17-28.