Neuroplasticita a

V tomhle videu chci mluvit o neuroplasticitě. Neuroplasticita je schopnost nervového systému měnit se v odpovědi na zkušenost. Nervový systém není přísně rigidní. Neustále se mění, například když se zaznamenávají nové vzpomínky nebo když se učíme novým věcem. Podrobnosti tohoto procesu nám však stále unikají. Na úrovni buněk nervového systému máme povědomí o určitých procesech, které se pojí s neuroplasticitou. Jedním ze způsobu, jak interpretovat tento pojem, je dívat se na něj jako na změny na úrovni synpasí a/nebo jiných částí neuronů, které ovlivňují zpracování a přenos informace v nervovém systému. Neuroplasticita funguje v obou směrech. Síla informace přenášené určitou částí nervového systému se může zvýšit, což nazýváme potenciace. Síla informace proudící částí nervového systému se může také snížit, což nazýváme deprese. Deprese. Použití tohoto slova v tomto kontextu nesmíme zaměňovat s depresivním emocionálním stavem nebo s psychiatrickou diagnózou deprese. V tomhle kontextu to znamená tlumení odpovědi buněk na aktivitu jiných buněk nervového systému v kontrastu s její potenciací. Neuroplasticita je nejintenzivnější v době vývoje nervového systému a méně intenzivní později. Ale stále je funkční během života. Přechodně se zintenzivní po úrazu zahrnujícím nervový systém. Části samotných neuronů a jejich vzájemných propojení v síti, která jsou často využívána, se stávají silnějšími, lépe vybavenými pro přenos informace a každý další akční potenciál bude mít na cílovou buňku větší účinek, tento proces pak nazýváme potenciace. Naopak ty části neuronů a jejich sítí, které jsou zřídkakdy využívány, se stanou slabšími, což nazýváme deprese. Neuroplastický proces se může dít na synapsi, pak ho nazýváme synaptická neuroplasticita. Synaptická neuroplasticita. Nebo se neuroplastický proces může odehrávat na úrovni buněk, kdy se mění celkový počet synapsí mezi neuronem a cílovou buňkou. To bychom mohli nazývat strukturální neuroplasticita. Strukturální. Projďeme si nějaké příklady těchto změn, o kterých víme, že charakterizují neuroplasticitu. Když se nejprve podíváme na synaptickou neuroplasticitu, na úroveň jednotlivých synapsí, těch, které jsou velmi aktivní a zase jiných, které příliš aktivity nevykazují. Zelenou zde nakreslím terminální část axonu těchto neuronů. Světle modrou nakreslím membránu cílové buňky, která je ovlivněná příslušnou úrovní aktivity terminální části axonu, se kterou vytváří synapsi. Pro tuto synapsi, která je velmi aktivní, tady nakreslím linku představující čas a spousty malých hrotů reprezentujících akční potenciály. Řekněme, že tohle všechno jsou akční potenciály. Tímto axonem prochází spousta akčních potenciálů. Tohle zakončení axonu pravidelně uvolňuje neurotransmitery do synaptické štěrbiny a často tím stimuluje cílovou buňku tím, že se neurotransmitery váží na jejich receptory na membráně cílové buňky, postsynpatické membráně. Na úrovni této synapse se může odehrát několik neuroplastických změn, které považujeme za potenciaci, tedy proces, při kterém každý jednotlivý následující akční potenciál vyvolá větší odpověď v cílové buňce. Jedna ze změn, které se dějí, je to, že každý akční potenciál, který dorazí na zakončení neuronu, zvyšuje množství neurotransmiteru uvolňovaného do synaptické štěrbiny, takže v cílové buňce pozorujeme stoupající odpověď na zvyšující se množství neurotransmiteru uvolňovaného ze synaptického zakončení s každým dalším akčním potenciálem. Nebo se změna může odehrát na úrovni postsynaptické membrány. Může dojít ke zvýšení množství neurotransmiterových receptorů v postsynpatické membráně nebo změny typů neurotransmiterových receptorů nebo odpovědí zprostředkovaných druhými posly tak, že pro určité dané množství neurotransmiteru, které je uvolněno ze synaptického zakončení v odpovědi na jeden akční potenciál, je pozorována stoupající odpověď v cílové buňce prostě proto, že je mnohem více citlivá na uvolňované neurotransmitery. Ať už se změní množství neurotransmiteru uvolňovaného z nervového zakončení nebo se postsynaptická membrána stane citlivější, budeme pozorovat zvýšenou odpověď cílové buňky vztaženou k jednomu akčnímu potenciálu, který dorazí na zakončení axonu. Mluvili jsme teď o synaptické potenciaci. Zkoumání podstaty těchto změn se věnuje velké množství pozornosti ve vědecké komunitě. Zdá se, že komunikace probíhá oběma směry, od zakončení axonu směrem k postsynaptické membráně a zpět. Všechny procesy, které se dějí během této oboustranné komunikace, ještě nebyly objasněny. Nyní se podívejme na opak. Zabývejme se synaptickou depresí. Řekněme, že tady nakreslím linku, která reprezentuje čas. Řekněme, že akčních potenciálů je málo, že akční potenciál dorazí pouze občas. Znázorním ho tady jako malý hrot. Zrovna se toho moc neděje. Příliš mnoho akčních potenciálů na synaptické zakončení nedorazí. V podstatě dochází k opačným odpovědím než u synaptické potenciace, u synaptické deprese se snižuje množství neurotransmiteru uvolněného ze synaptického zakončení vztaženo k jednomu akčnímu potenciálu. Na každý akční potenciál připadá méně uvolněných molekul neurotransmiteru do synaptické štěrbiny. Odpověď cílové buňky bude nižší a můžeme si povšimnout, že se sníží počet neurotransmiterových receptorů. Některé neurotransmiterové receptory zmizí z postsynaptické membrány. Máme tedy menší množství receptorů nebo změnu typu receptoru na méně citlivý nebo změnu v systému druhých poslů ve smyslu snížení odpovědi buňky na určité množství uvolňovaného neurotransmiteru. Ať už by se projevila jakákoliv z jmenovaných změn, pozorovali bychom nižší odpověď cílové buňky na jeden akční potenciál, který dorazí na synaptické zakončení. V návaznosti na změny na úrovni jednotlivých synapsí v rámci synaptické neuroplasticity, můžeme také pozorovat změny v celkovém množství synapsí mezi neuronem a cílovou buňkou, což nazýváme strukturální neuroplasticita. Například si představme neurony zapojené v síti. Nakreslím tady skupinu neuronů v řadě pro každý z těchto jevů, potenciace i deprese. Řekněme, že začnou na přibližně stejné úrovni. Mají přibližně stejný počet dendritických výběžků a jejich délka je přibližně stejná. Na tenhle už ty dendrity kreslit nebudu. Řekněme, že máme přibližně stejný počet zakončení axonů vycházejících z neuronů a tvořících synapse mezi tímto neuronem a tímhle neuronem, který je v téhle situaci cílovou buňkou. Nakreslím tu axon a cílovou buňku. Pokud tyto dva neurony pálí často společně; pokud tento neuron vysílající množství akčních potenciálů a tento neuron v reakci na stimulaci předchozím vysílá též mnoho akčních potenciálů, můžeme pozorovat zvýšení počtu synapsí mezi těmito dvěma neurony. Pozná se to na dendritech. Můžeme pozorovat prodlužování dendritů nebo jejich zvýšené větvení, které vytvoří komplexní stromovitá větvení. Také bychom si mohli všimnout, že tento presynaptický neuron může začít vysílat větší množství axonů, aby došlo k vytvoření více synaptických spojení s dendritickým větvením zde. Při této strukturní potenciaci dochází tedy k tomu, že tyto neurony tvoří velké množství drobných větvení - synaptických zakončení nebo dendritických výběžků. Napíšu to sem, že dochází k tvorbě "výhonků". Přesně tak, jak to dělají rostliny, které vytváří výhonky na jaře. Zde se však může dít i opačný děj. Pokud tento neuron nepálí příliš mnoho akčních potenciálů nebo tento a hlavně pokud nepálí synchronně, zároveň, můžeme pozorovat opak, kdy dochází ke zkracování dendritů a ztrátě komplexity dendritických větví. Dendritická stromovitá větvení se strukturálně zjednoduší a zkrátí. Může dojít k redukci počtu axonů. Můžeme zjednodušit celý komplex zakončení axonu. Pokud tento neuron nepálí příliš často, můžeme o něj dokonce přijít. Může zahynout. Tento typ strukturální deprese, kdy ztrácíme části neuronů nebo celé neurony, protože nejsou příliš aktivní, nazýváme "prořezávání". Úplně stejně jako rostliny, když prořezáváte rostliny, aby měly méně větví, je to to samé. Potenciace i deprese jsou jevy, které se dějí v rámci velmi široké časové škály. Obvykle je rozdělujeme na změny krátkodobé v řádech sekund či minut nebo dlouhodobé, které trvají měsíce, roky nebo i celá desetiletí. Synaptická neuroplasticita přispívá jak ke krátkodobé tak k dlouhodobé potenciaci či depresi. Strukturní změny se však více pojí s dlouhodobou potenciací či depresí. Dokážete si představit, jak může změnou síly toku informací skrze jednotlivé synapse nebo změnou celkového počtu synapsí mezi buňkami neuroplasticita hrát velmi důležitou roli ve vývoji nervového systému během jeho síťování v závislosti na zkušenosti, kterou prochází nervový systém během formativních let. Také hraje velkou roli v paměti a učení a zotavení ze zranění nervového systému, kdy se snaží obnovit propojení poté, co byl poškozen. Tohle je těch pár věcí, které o neuroplasticitě víme. Je toho mnoho, čemu stále nerozumíme. Stále probíhá intenzivní výzkum v oblasti porozumění tomu, jak tyto procesy probíhají a jak přispívají ke všem úžasným vlastnostem nervového systému, které se mohou v čase měnit.