neuroplasticitet – eller hjärnplasticitet – är hjärnans förmåga att modifiera sina anslutningar eller återkoppla sig själv. Utan denna förmåga skulle någon hjärna, inte bara den mänskliga hjärnan, inte kunna utvecklas från spädbarn till vuxen ålder eller återhämta sig från hjärnskada.

det som gör hjärnan speciell är att den, till skillnad från en dator, bearbetar sensoriska och motoriska signaler parallellt. Det har många neurala vägar som kan replikera andras funktion så att små fel i utveckling eller tillfällig förlust av funktion genom skador lätt kan korrigeras genom att omdirigera signaler längs en annan väg.

problemet blir allvarligt när utvecklingsfel är stora, såsom effekterna av Zika-viruset på hjärnans utveckling i livmodern, eller som ett resultat av skador från ett slag mot huvudet eller efter en stroke. Men även i dessa exempel, med tanke på de rätta förhållandena, kan hjärnan övervinna motgångar så att någon funktion återvinns.

hjärnans anatomi säkerställer att vissa delar av hjärnan har vissa funktioner. Detta är något som är förutbestämt av dina gener. Till exempel finns det ett område i hjärnan som ägnas åt rörelse av höger arm. Skador på denna del av hjärnan kommer att försämra rörelsen i höger arm. Men eftersom en annan del av hjärnan bearbetar känslan från armen, kan du känna armen men kan inte röra den. Detta ”modulära” arrangemang innebär att en region i hjärnan som inte är relaterad till sensation eller motorisk funktion inte kan ta en ny roll. Med andra ord är neuroplasticitet inte synonymt med att hjärnan är oändligt formbar.

en del av kroppens förmåga att återhämta sig efter skador på hjärnan kan förklaras av att det skadade området i hjärnan blir bättre, men de flesta är resultatet av neuroplasticitetsbildande nya neurala anslutningar. I en studie av Caenorhabditis elegans, en typ av nematod som används som modellorganism i forskning, visade det sig att förlora känslan av beröring förbättrade luktsansen. Detta tyder på att förlora en känsla rewires andra. Det är välkänt att hos människor kan man förlora synen tidigt i livet öka andra sinnen, särskilt hörsel.

som hos det utvecklande spädbarnet är nyckeln till att utveckla nya anslutningar miljöberikning som bygger på sensorisk (visuell, auditiv, taktil, lukt) och motoriska stimuli. Ju mer sensorisk och motorisk stimulering en person får, desto mer sannolikt kommer de att återhämta sig från hjärntrauma. Till exempel inkluderar några av de typer av sensorisk stimulering som används för att behandla strokepatienter träning i virtuella miljöer, musikterapi och mentalt öva fysiska rörelser.

hjärnans grundläggande struktur fastställs före födseln av dina gener. Men dess fortsatta utveckling är starkt beroende av en process som kallas utvecklingsplasticitet, där utvecklingsprocesser förändrar neuroner och synaptiska anslutningar. I den omogna hjärnan inkluderar detta att göra eller förlora synapser, migrering av neuroner genom den utvecklande hjärnan eller genom omdirigering och spridning av neuroner.

det finns väldigt få platser i den mogna hjärnan där nya neuroner bildas. Undantagen är hippocampus dentate gyrus (ett område som är involverat i minne och känslor) och den subventrikulära zonen i lateral ventrikel, där nya neuroner genereras och sedan migrerar till luktlampan (ett område som är involverat i bearbetning av luktsinne). Även om bildandet av nya neuroner på detta sätt inte anses vara ett exempel på neuroplasticitet kan det bidra till hur hjärnan återhämtar sig från skador.

växer sedan beskärning

När hjärnan växer mognar enskilda neuroner, först genom att skicka ut flera grenar (axoner, som överför information från neuronen och dendriter, som tar emot information) och sedan genom att öka antalet synaptiska kontakter med specifika anslutningar.

vid födseln har varje spädbarnsneuron i hjärnbarken cirka 2500 synapser. Vid två eller tre år ökar antalet synapser per neuron till cirka 15 000 när barnet utforskar sin värld och lär sig nya färdigheter – en process som kallas synaptogenes. Men vid vuxen ålder antalet synapser halvor, så kallad synaptisk beskärning.

huruvida hjärnan behåller förmågan att öka synaptogenesen är diskutabelt, men det kan förklara varför aggressiv behandling efter en stroke kan tyckas vända skadorna orsakade av brist på blodtillförsel till ett område i hjärnan genom att förstärka funktionen av oskadade anslutningar.

smide nya vägar

vi fortsätter att ha förmågan att lära oss nya aktiviteter, färdigheter eller språk även i ålderdom. Denna behållna förmåga kräver att hjärnan har en mekanism tillgänglig att komma ihåg så att kunskap behålls över tiden för framtida återkallelse. Detta är ett annat exempel på neuroplasticitet och är mest sannolikt att involvera strukturella och biokemiska förändringar vid synapsnivån.

förstärkning eller repetitiva aktiviteter kommer så småningom att leda den vuxna hjärnan att komma ihåg den nya aktiviteten. Med samma mekanism kommer den berikade och stimulerande miljön som erbjuds den skadade hjärnan så småningom att leda till återhämtning. Så om hjärnan är så plastisk, varför återställer inte alla som har stroke full funktion? Svaret är att det beror på din ålder (yngre hjärnor har en bättre chans att återhämta sig), storleken på det skadade området och, ännu viktigare, de behandlingar som erbjuds under rehabilitering.