Neuroplastizität – oder Gehirnplastizität – ist die Fähigkeit des Gehirns, seine Verbindungen zu modifizieren oder sich selbst neu zu verdrahten. Ohne diese Fähigkeit wäre jedes Gehirn, nicht nur das menschliche Gehirn, nicht in der Lage, sich vom Säuglingsalter bis zum Erwachsenenalter zu entwickeln oder sich von einer Hirnverletzung zu erholen.

Das Besondere am Gehirn ist, dass es im Gegensatz zu einem Computer sensorische und motorische Signale parallel verarbeitet. Es hat viele Nervenbahnen, die die Funktion eines anderen replizieren können, so dass kleine Entwicklungsfehler oder vorübergehender Funktionsverlust durch Beschädigung leicht korrigiert werden können, indem Signale entlang eines anderen Pfades umgeleitet werden. Das Problem wird schwerwiegend, wenn Fehler in der Entwicklung groß sind, wie die Auswirkungen des Zika-Virus auf die Entwicklung des Gehirns im Mutterleib oder als Folge von Schäden durch einen Schlag auf den Kopf oder nach einem Schlaganfall. Doch selbst in diesen Beispielen kann das Gehirn unter den richtigen Bedingungen Widrigkeiten überwinden, so dass eine gewisse Funktion wiederhergestellt wird. Die Anatomie des Gehirns stellt sicher, dass bestimmte Bereiche des Gehirns bestimmte Funktionen haben. Dies ist etwas, das durch Ihre Gene vorbestimmt ist. Zum Beispiel gibt es einen Bereich des Gehirns, der der Bewegung des rechten Arms gewidmet ist. Schäden an diesem Teil des Gehirns beeinträchtigen die Bewegung des rechten Arms. Aber da ein anderer Teil des Gehirns Empfindungen vom Arm verarbeitet, können Sie den Arm fühlen, aber nicht bewegen. Diese „modulare“ Anordnung bedeutet, dass eine Region des Gehirns, die nichts mit Empfindung oder motorischer Funktion zu tun hat, keine neue Rolle übernehmen kann. Mit anderen Worten, Neuroplastizität ist nicht gleichbedeutend damit, dass das Gehirn unendlich formbar ist.Ein Teil der Fähigkeit des Körpers, sich nach einer Schädigung des Gehirns zu erholen, kann dadurch erklärt werden, dass der geschädigte Bereich des Gehirns besser wird, aber der größte Teil ist das Ergebnis der Neuroplastizität – der Bildung neuer neuronaler Verbindungen. In einer Studie an Caenorhabditis elegans, einer Art Fadenwurm, der in der Forschung als Modellorganismus verwendet wird, wurde festgestellt, dass der Verlust des Tastsinns den Geruchssinn verstärkt. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust eines Sinnes andere neu verdrahtet. Es ist bekannt, dass beim Menschen der Verlust des Sehvermögens früh im Leben andere Sinne, insbesondere das Gehör, verstärken kann. Wie beim sich entwickelnden Säugling ist der Schlüssel zur Entwicklung neuer Verbindungen die Bereicherung der Umwelt, die auf sensorischen (visuellen, auditiven, taktilen, geruchlichen) und motorischen Reizen beruht. Je mehr sensorische und motorische Stimulation eine Person erhält, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sich von einem Hirntrauma erholt. Zu den Arten der sensorischen Stimulation, die zur Behandlung von Schlaganfallpatienten eingesetzt werden, gehören beispielsweise das Training in virtuellen Umgebungen, Musiktherapie und das mentale Üben körperlicher Bewegungen.

Die Grundstruktur des Gehirns wird vor der Geburt durch Ihre Gene festgelegt. Aber seine weitere Entwicklung beruht stark auf einem Prozess namens Entwicklungsplastizität, bei dem Entwicklungsprozesse Neuronen und synaptische Verbindungen verändern. Im unreifen Gehirn umfasst dies die Herstellung oder den Verlust von Synapsen, die Migration von Neuronen durch das sich entwickelnde Gehirn oder die Umleitung und das Keimen von Neuronen.

Es gibt nur sehr wenige Stellen im reifen Gehirn, an denen neue Neuronen gebildet werden. Ausnahmen sind der Gyrus dentatus des Hippocampus (ein Bereich, der an Gedächtnis und Emotionen beteiligt ist) und die subventrikuläre Zone des Seitenventrikels, in der neue Neuronen erzeugt werden, die dann zum Riechkolben wandern (ein Bereich, der an der Verarbeitung des Geruchssinns beteiligt ist). Obwohl die Bildung neuer Neuronen auf diese Weise nicht als Beispiel für Neuroplastizität angesehen wird, könnte sie dazu beitragen, dass sich das Gehirn von Schäden erholt.

Wachsen und dann beschneiden

Wenn das Gehirn wächst, reifen einzelne Neuronen, indem sie zuerst mehrere Zweige aussenden (Axone, die Informationen vom Neuron übertragen, und Dendriten, die Informationen empfangen) und dann die Anzahl der synaptischen Kontakte mit bestimmten Verbindungen erhöhen.

Bei der Geburt hat jedes Säuglingsneuron in der Großhirnrinde etwa 2.500 Synapsen. Im Alter von zwei oder drei Jahren steigt die Anzahl der Synapsen pro Neuron auf etwa 15.000, wenn das Kind seine Welt erkundet und neue Fähigkeiten erlernt – ein Prozess, der als Synaptogenese bezeichnet wird. Aber im Erwachsenenalter halbiert sich die Anzahl der Synapsen, das sogenannte synaptische Beschneiden.

Ob das Gehirn die Fähigkeit behält, die Synaptogenese zu erhöhen, ist umstritten, aber es könnte erklären, warum eine aggressive Behandlung nach einem Schlaganfall den Schaden umzukehren scheint, der durch die mangelnde Blutversorgung eines Bereichs des Gehirns verursacht wird, indem die Funktion unbeschädigter Verbindungen verstärkt wird.

Neue Wege gehen

Wir haben auch bis ins hohe Alter die Fähigkeit, neue Tätigkeiten, Fertigkeiten oder Sprachen zu erlernen. Diese beibehaltene Fähigkeit erfordert, dass das Gehirn einen Mechanismus zur Verfügung hat, um sich zu erinnern, so dass das Wissen im Laufe der Zeit für den zukünftigen Rückruf erhalten bleibt. Dies ist ein weiteres Beispiel für Neuroplastizität und beinhaltet höchstwahrscheinlich strukturelle und biochemische Veränderungen auf der Ebene der Synapse.Verstärkung oder sich wiederholende Aktivitäten führen schließlich dazu, dass sich das erwachsene Gehirn an die neue Aktivität erinnert. Durch den gleichen Mechanismus wird die angereicherte und stimulierende Umgebung, die dem geschädigten Gehirn angeboten wird, schließlich zur Genesung führen. Wenn also das Gehirn so plastisch ist, warum erholt sich dann nicht jeder, der einen Schlaganfall hat, von seiner vollen Funktion? Die Antwort ist, dass es von Ihrem Alter abhängt (jüngere Gehirne haben eine bessere Heilungschance), von der Größe des beschädigten Bereichs und, was noch wichtiger ist, von den Behandlungen, die während der Rehabilitation angeboten werden.