neuroplastisuus eli aivojen plastisuus on aivojen kyky muuttaa yhteyksiään tai uudelleenjohdattaa itseään. Ilman tätä kykyä mitkään aivot, eivät vain ihmisaivot, eivät voisi kehittyä lapsuudesta aikuisuuteen eivätkä toipua aivovammasta.

aivoista tekee erikoisen se, että toisin kuin tietokone, se käsittelee aistinvaraisia ja motorisia signaaleja rinnakkain. Sillä on monia hermoratoja, jotka voivat jäljitellä toisen toimintaa niin, että pienet kehitysvirheet tai tilapäinen toimintakyvyn menetys vaurion seurauksena voidaan helposti korjata ohjaamalla signaaleja eri reittiä pitkin.

ongelma muuttuu vakavaksi, kun kehitysvirheet ovat suuria, kuten zikaviruksen vaikutukset aivojen kehitykseen kohdussa, tai seurauksena päähän kohdistuneen iskun tai aivohalvauksen aiheuttamista vaurioista. Silti näissäkin esimerkeissä aivot pystyvät oikeissa olosuhteissa selättämään vastoinkäymiset niin, että jokin toiminta palautuu.

aivojen anatomia varmistaa, että tietyillä aivojen alueilla on tiettyjä toimintoja. Tämä on jotain, jonka geenit määräävät ennalta. Esimerkiksi aivoissa on alue, joka on omistettu oikean käden liikkumiselle. Tämän aivojen osan vaurioituminen heikentää oikean käden liikettä. Mutta koska aivojen eri osa käsittelee tunnetta käsivarresta, voit tuntea käsivarren, mutta et voi liikuttaa sitä. Tämä ”modulaarinen” järjestely tarkoittaa sitä, että aivojen alue, joka ei liity aistimuksiin tai motorisiin toimintoihin, ei pysty ottamaan uutta roolia. Toisin sanoen neuroplastisuus ei ole synonyymi sille, että aivot ovat äärettömän muokattavia.

osa elimistön kyvystä palautua aivojen vaurion jälkeen voidaan selittää sillä, että aivojen vaurioitunut alue paranee, mutta suurin osa on seurausta neuroplastisuudesta, joka muodostaa uusia hermoyhteyksiä. Tutkimuksessa malliorganismina käytetyn sukkulamadon Caenorhabditis elegansin tutkimuksessa havaittiin, että tuntoaistin menettäminen paransi hajuaistia. Tämä viittaa siihen, että yhden aistin menettäminen kostaa muille. On hyvin tunnettua, että ihmisillä näön menettäminen varhain elämässä voi voimistaa muita aisteja, erityisesti kuuloa.

kuten kehittyvällä pikkulapsellakin, avain uusien yhteyksien kehittämiseen on ympäristön viriketoiminta, joka perustuu aisteihin (näkö -, kuulo -, tunto -, haju -) ja motorisiin ärsykkeisiin. Mitä enemmän aistinvaraista ja motorista stimulaatiota ihminen saa, sitä todennäköisemmin hän toipuu aivovammasta. Esimerkiksi aivoinfarktipotilaiden hoitoon käytettäviin aististimulaatioihin kuuluu muun muassa virtuaaliympäristöissä tapahtuvaa harjoittelua, musiikkiterapiaa ja fyysisten liikkeiden psyykkistä harjoittamista.

aivojen perusrakenne muodostuu ennen syntymää geeneistä. Mutta sen jatkuva kehitys nojaa vahvasti kehitykseen nimeltä plastisuus, jossa kehitysprosessit muuttavat hermosoluja ja synaptisia yhteyksiä. Epäkypsissä aivoissa tähän sisältyy synapsien tekeminen tai häviäminen, neuronien siirtyminen kehittyvien aivojen kautta tai neuronien uudelleenreititys ja itäminen.

kypsissä aivoissa on hyvin vähän paikkoja, joissa muodostuu uusia hermosoluja. Poikkeukset ovat hammasproteesin gyrus hippokampus (alue mukana muistia ja tunteita) ja osa-kammion vyöhyke sivusuuntaisen kammion, jossa uusia neuroneja syntyy ja sitten siirtyä läpi hajuaisti (alue mukana käsittely hajuaisti). Vaikka uusien neuronien muodostumista tällä tavalla ei pidetä esimerkkinä neuroplastisuudesta, se saattaa vaikuttaa siihen, miten aivot toipuvat vaurioista.

kasvaminen ja sitten karsiminen

aivojen kasvaessa yksittäiset hermosolut kypsyvät ensin lähettämällä useita haaroja (aksonit, jotka välittävät tietoa hermosolusta, ja dendriitit, jotka vastaanottavat informaatiota) ja sitten lisäämällä synaptisten kontaktien määrää tietyillä yhteyksillä.

syntyessään jokaisella aivokuoren pienokaisneuronilla on noin 2 500 synapsia. Kahden tai kolmen vuoden iässä synapsien määrä hermosolua kohti kasvaa noin 15000: een, kun lapsi tutkii maailmaansa ja oppii uusia taitoja-tätä prosessia kutsutaan synaptogeneesiksi. Aikuisuuteen mennessä synapsien määrä kuitenkin puolittuu, niin sanottua synaptista karsimista.

se, säilyykö aivojen kyky lisätä synaptogeneesiä, on kiistanalaista, mutta se voisi selittää, miksi aggressiivinen hoito aivohalvauksen jälkeen voi näyttää kumoavan verenkierron puutteen aiheuttamat vauriot jollekin aivojen alueelle vahvistamalla vahingoittumattomien yhteyksien toimintaa.

uusien polkujen takominen

meillä on edelleen kyky oppia uutta toimintaa, taitoja tai kieliä vanhuuteen asti. Tämä säilynyt kyky vaatii aivoilta mekanismin, joka on käytettävissä muistamiseen, jotta tieto säilyy ajan myötä tulevaa muistamista varten. Tämä on toinen esimerkki neuroplastisuudesta, ja siihen liittyy todennäköisimmin rakenteellisia ja biokemiallisia muutoksia synapsin tasolla.

vahvistaminen tai toistuva toiminta saa lopulta aikuisen aivot muistamaan uuden toiminnan. Samalla mekanismilla vaurioituneille aivoille tarjottu rikastettu ja stimuloiva ympäristö johtaa lopulta toipumiseen. Jos aivot siis ovat niin muoviset, miksi kaikki aivoinfarktin saaneet eivät palautu täysin toimintakykyisiksi? Vastaus on, että se riippuu iästä (nuoremmilla aivoilla on paremmat mahdollisuudet toipua), vaurioituneen alueen koosta ja, mikä tärkeintä, kuntoutuksen aikana tarjotuista hoidoista.