La plasticità neurale, nota anche come neuroplasticità e con una varietà di altri nomi, è il cambiamento della struttura, della funzione e dell’organizzazione dei neuroni, o cellule nervose, in risposta a nuove esperienze. Si riferisce specificamente al rafforzamento o all’indebolimento delle connessioni nervose o all’aggiunta di nuove cellule nervose in base a stimoli esterni. Questi processi sono responsabili dell’apprendimento, della formazione di risposte adeguate agli eventi esterni e, in alcuni casi, del recupero da lesioni cerebrali. La plasticità neurale è tra gli aspetti più importanti del campo delle moderne neuroscienze e il suo studio sta portando, tra le altre cose, a una migliore comprensione dello sviluppo cerebrale, dell’apprendimento e della riabilitazione dei pazienti con lesioni cerebrali.
meccanismi
I neuroni sono costituiti da un corpo cellulare, con una o più strutture ramificate note come dendriti e una lunga estensione simile a una fibra, nota come assone. I dendriti ricevono principalmente segnali dagli organi sensoriali e da altri neuroni. L’assone invia segnali ai dendriti delle cellule nervose vicine tramite minuscole lacune chiamate sinapsi. La comunicazione attraverso queste lacune è resa possibile da sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori. Ci sono tre ampi meccanismi attraverso i quali può verificarsi la plasticità neurale.
I cambiamenti anatomici comportano alterazioni fisiche dei neuroni, come la germinazione assonale, in cui gli assoni producono nuove terminazioni nervose che si collegano ad altri percorsi nel sistema nervoso. Questo può rafforzare le connessioni esistenti o aiutare a riparare parti del sistema nervoso ripristinando i percorsi neurali danneggiati alla piena funzionalità. I cambiamenti neurochimici possono comportare, ad esempio, l’aumento o la diminuzione della produzione di neurotrasmettitori. I cambiamenti metabolici potrebbero comportare fluttuazioni nella velocità con cui i nutrienti vengono consumati da parti del cervello.
La plasticità può anche comportare la rimozione delle connessioni. I vecchi percorsi neurali che non sono stati utilizzati per un po’ di tempo possono estinguersi. Questo processo è noto come potatura sinaptica e consente di rimuovere le connessioni neurali che non servono più a nessuno scopo, mentre quelle più utili vengono rafforzate.
Memoria, sviluppo e apprendimento
La plasticità neurale è fondamentale per lo sviluppo del cervello, la formazione dei ricordi e la capacità di apprendere dall’esperienza. Il cervello ha bisogno della capacità di cambiare e riorganizzarsi per immagazzinare informazioni e per arrivare alle migliori risposte agli eventi esterni. Soprattutto nei primissimi anni, ciò comporta la formazione di molte nuove connessioni e percorsi. In un neonato, ci sono circa 2,500 sinapsi per ogni neurone nella corteccia cerebrale, lo strato più esterno del cervello. Durante i primi due o tre anni di vita, questo aumenta drammaticamente fino a circa 15,000, ma nell’età adulta il numero è diminuito a circa la metà a causa della potatura sinaptica, poiché i percorsi inutilizzati vengono rimossi.
Nel corso della vita, le connessioni tra gli assoni che inviano segnali e i dendriti che li ricevono vengono rafforzate e indebolite. Se una particolare connessione viene utilizzata molto, verrà rafforzata. Eventualmente l’area superficiale del dendrite sarà aumentata o saranno prodotti più neurotrasmettitori. Al contrario, se una connessione non viene utilizzata molto, potrebbe essere indebolita. In questo modo vengono potenziati i percorsi più importanti.
Una volta si credeva che la plasticità neurale esistesse solo in individui molto giovani e che una volta formati i percorsi neurali, questi fossero impostati e non potessero essere modificati. I moderni studi sul cervello, tuttavia, hanno rivelato che i nervi si riorganizzano continuamente nel corso della vita. Questo è ciò che rende gli esseri umani in grado di adattarsi a una vasta gamma di circostanze; la stessa fisiologia del cervello cambia in risposta alle esperienze. Nuove connessioni possono formarsi in qualsiasi fase della vita, parallelamente alla potatura di quelle vecchie e inutilizzate, consentendo alle persone di acquisire conoscenze e acquisire nuove competenze anche in età avanzata.
Recupero da danni e applicazioni mediche
A causa della capacità delle cellule nervose di ristrutturarsi e riorganizzarsi, il danno al cervello o ad altri aspetti del sistema nervoso non è sempre permanente. Aree di neuroni sani a volte possono assumere le funzioni di parti danneggiate. In tal modo, le vittime di lesioni cerebrali o ictus sono riuscite, in alcuni casi, a recuperare almeno parte della funzionalità perduta.
A partire dal 2013, una grande quantità di ricerca si sta concentrando sull’uso della plasticità neurale per scopi medici. Esistono molte diverse malattie del cervello e dei nervi che compromettono notevolmente la cognizione, la memoria, la mobilità o altre facoltà di coloro che ne soffrono. I recuperi naturali parziali sperimentati da alcune vittime di ictus e lesioni cerebrali potrebbero essere estesi e migliorati dall’intervento medico per guidare la riorganizzazione dei neuroni. La paralisi cerebrale e il morbo di Alzheimer sono esempi di disturbi cerebrali che potrebbero essere potenzialmente trattati attraverso la plasticità neurale guidata. Una possibile area di sviluppo futuro è l’uso di cellule staminali neurali per generare nuove cellule e percorsi nervosi, una tecnica che potrebbe portare a trattamenti di successo per una varietà di disturbi e lesioni cerebrali.