Понятие феномена нейропластичности

Нейропластичность — это способность нервной системы человека к изменению и адаптации в результате получения опыта, а кроме того, к восстановлению разрушенных нейронных связей после травмы или в качестве ответа на внешние влияния. Явление нейропластичности было обнаружено относительно недавно. До этого считалось, функционально-анатомические характеристики головного мозга являются постоянными и не подвержены изменениям, после окончательного формирования в детском возрасте [23].
Структуры головного мозга образованы связанными между собой нервными клетками (нейронами) и глиальными клетками. Процесс научения (приобретения навыков, опыта) может осуществляться за счет увеличения прочности межнейронных связей, их формирования или разрыва, а также процесса нейрогенеза. Таким образом, в основе нейропластичности лежат процессы образования/деструкции связей между нервными клетками и нейрогенеза [24].
На протяжении всего XX века среди ученых распространена была позиция, что структура ствола мозга и неокортекса окончательно формируется в детском возрасте, после чего не подвергается изменениям. Из этого следовало, что процессы научения могут осуществляться лишь за счет изменения прочности межнейронных связей, и только участки головного мозга, обеспечивающие запоминание (гиппокамп и зубчатая извилина) сохраняют способность к нейрогенезу в течение всей жизни, то есть обладают значительной пластичностью. В ходе получения новых научных данных такое представление изменилось, и на данный момент считается, что мозг остается в той или иной степени пластичным на протяжении всей жизни [24].
Рис. 1. Изменение нейропластичности в течение жизни
Проявления нейропластичности отмечаются на различных уровнях, как уровне трансформации нервной клетки, так и значительных изменений со сменой функций определенных участков коры головного мозга в виде ответной реакции на траматизацию тех или иных мозговых структур. Значение нейропластичности принимается во внимание в клинической практике в настоящее время, а кроме того, этот феномен применяется в развитии памяти, обучении, реабилитации после травм мозга [24].
Нейропластичность заключается в комплексе разнообразных процессов ремоделирования синаптических связей с целью оптимизации работы нейронных сетей и имеет большое значение в процессах филогенеза и онтогенеза (при образовании новых синаптических связей, формирующиеся в ходе обучения, при сохранении функции уже имеющихся нейронных сетей — первичная (естественная) нейропластичность); после травм различных анатомических структур нервной системы, в процессе восстановления нарушенных функций — посттравматическая или постинсультная нейропластичность. При этом все данные динамические процессы должны находиться в равновесии для оптимальной жизнедеятельности организма в целом, составляя, таким образом, гомеостатическую нейропластичность [24].
Существует ряд теорий, объясняющих явление нейропластичности на различных уровнях организации нервной системы

. На ультраструктурном уровне процесс первичной (естественной) нейропластичности осуществляется на нескольких стадиях онтогенеза: во время цито- и гистогенеза в процессе пролиферации и дифференцировки дендритов и аксонов; во время миграции клеток, дифференцировки и образования синапсов; при образовании окончательных нейронных цепей, которому сопутствует апоптоз, аксональная регрессия, клеточная и синаптическая дегенерация. На последней стадии удаляются избыточные нейронные комплексы, благодаря чему увеличивается специфичность каждой отдельной нейронной цепи [24].
Согласно последним научным данным, полученным в ряде работ, синапс является не статической, а динамической структурой, нейропластический потенциал которой обусловливает функциональные изменения на макроскопическом уровне. Обнаружено, что многократная активация пресинаптической мембраны вызывает изменение в большую или меньшую сторону воздействия на постсинаптический нейрон. Благодаря такому процессу обеспечивается динамическая регуляция потока информации в нейронных системах и объясняется ряд явлений в нервной системе [24].
Рис. 2. Основные молекулярные и структурные изменения нейрона, происходящие в ходе обучения
Долговременная потенциация — продолжительное усиление синаптической активности после краткосрочной сильной стимуляции. Иногда подобная стимуляция ведет к выраженному увеличению синаптической активности с дальнейшим резким падением до начального уровня [24].
Рис. 3. Схема механизмов кратковременной и долговременной потенциации в глутаматергических синапсах
Долговременная депрессия — противоположный процесс, имеющий большое значение в механизмах обучения и памяти. Кроме того, выяснено, что рыд синапсов обладает способностью к самрегуляции. Данный феномен называют «метанейропластичностью» [24].
Гомеостатическая нейропластичность, играющая существенную роль в регуляции процесса пластичности, основана на механизмах стабилизации синапсов за счет изменения активности рецепторов альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолепропионовой кислоты (АМРА) [24].
Нейропластичность можно рассматривать как изменение биоэлектрической активности отдельных нейронов и синапсов в системе взаимодействующих центров. При этом одним из ключевых факторов, обеспечивающих наилучшее моделирование нейронных сетей, служит одновременная активация ряда их компонентов [24].
Стабильность работы корковых систем головного мозга, взаимодействующих благодаря динамическим функциональным связям, поддерживается работой ингибиторных вставочных ГАМК-нейронов. В норме данные нервные клетки ингибируют горизонтальные связи, особенно между пирамидными клетками. Но во время сенсорной депривации или обучения блокирование останавливается, и внутрикорковые связи становятся функционально активными, что составляет основу кратковременных нейропластических изменений