La neuroplasticidad como base biológica de la rehabilitación cognitiva.

La neuroplasticidad como base biológica de la rehabilitación cognitiva.
Autor: Msc. Yurelis Ginarte Arias.
Lic. Psicología.
Centro de Investigaciones sobre Envejecimiento, Longevidad y Salud (CITED).
Calle G y 27, Vedado, Municipio Plaza de la Revolución.
CP 10400.
geroinfo@infomed.sld.cu
RESUMEN
Se describen los diferentes tipos de neuroplasticidad y se enfatiza en el papel que
desempeñan los factores ambientales como moduladores de la misma, dentro de los
cuales forma parte la rehabilitación de funciones cognitivas, concluyéndose que la
plasticidad cerebral permite la adaptación del organismo a circunstancias cambiantes.
Actualmente es considerada la base biológica en la que se fundamenta la rehabilitación
de funciones cognitivas alteradas debido a daños que existen en el cerebro (estructurales
o funcionales). La neuroplasticidad no puede reducirse a la capacidad de adaptación del
individuo ante una situación lesional, sino que además debe ser comprendida la
posibilidad que ofrece para la optimización del rendimiento intelectual y de las
capacidades del individuo.
Palabras claves: Rehabilitación cognitiva, neuroplasticidad, plasticidad cerebral, neurorehabilitación
, neurobiología, rehabilitación neuropsicológica.
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Introducción.
Durante siglos, el SNC fue considerado como una estructura inmutable e irreparable
desde el punto de vista funcional y anatómico, así como un sistema terminado y
definitivo posteriormente al desarrollo embrionario. Hoy en día estas concepciones han
cambiado y las nuevas ideas sólo pueden ser entendidas a través de una adecuada
comprensión del concepto de neuroplasticidad.
Si bien, como plantea Waddington [1] en su concepto de canalización, todo sistema
orgánico tiende a seguir determinadas pautas de desarrollo en vez de otras, se ha
demostrado que otra característica del desarrollo biológico es la plasticidad y
flexibilidad en el crecimiento humano [2,3].
El sistema nervioso crece en forma sincronizada y está genéticamente programado pero
a su vez posee enormes potencialidades para el cambio. Esta plasticidad, gobernada por
restricciones genéticas que guían el desarrollo en determinada dirección, se observa de
manera especial en las posibilidades de recuperación que expresa un organismo en
casos de privación o daños significativos.
La neuroplasticidad fue definida por Gollin[4] como el potencial para el cambio, la
capacidad de modificar nuestra conducta y adaptarse a las demandas de un contexto
particular. Para Kaplan[5] es una habilidad para modificar sistemas orgánicos y
patrones conductuales. Por su parte, Bergado[6] considera que el SNC es un producto
nunca terminado y el resultado siempre cambiante y cambiable de la interacción de
factores genéticos y epigenéticos.
Esta potencialidad para el cambio que posee el SNC a lo largo de todo el desarrollo
ontogenético del hombre se observa principalmente durante la infancia. En esta etapa es
que tiene lugar la maduración intensiva del organismo, y en particular del cerebro, ya
que durante los seis primeros años la masa encefálica aumenta 3,5 veces lo cual quiere
decir que se transforma, multiplica y perfecciona en sus funciones [6].
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La extraordinaria plasticidad del cerebro humano se estudia como "período sensible o
crítico del desarrollo" ocurren los mayores cambios en el proceso de maduración del
SNC. [6].
Según refiere Gardner[7] en los inicios del desarrollo el SN produce un considerable
exceso de fibras neuronales; una parte significativa del proceso de desarrollo
comprende el podado o atrofiado de conexiones excesivas que no parecen ser del todo
necesarias y que, de hecho, pueden ser dañinas para la función normal. Al respecto se
especula que el excesivo "retoñar" temprano refleja la plasticidad durante el período de
crecimiento. Este rasgo normal del desarrollo tiene ventajas de adaptación, pues si
ocurre algún daño durante el tiempo en el que hay disponibles excesivas conexiones,
hay más posibilidades de que el organismo sobreviva a pesar del daño ya que el SN
puede diseñar una ruta o conexión alterna que puede ser adecuada.
En los seres humanos la densidad de las sinapsis aumenta en grado notable en los
primeros meses de vida, alcanza un máximo a las edades de 1 a 2 años (cerca del 50%
por encima de la densidad media para los adultos), declina entre las edades de 2 y 16
años y luego se mantiene relativamente constante hasta la edad de 72 años.
Muchos científicos han especulado que el aprendizaje extremadamente rápido del
infante pequeño, en especial durante determinados períodos críticos, puede reflejar una
explotación del gran número de sinapsis disponibles en ese tiempo, algunas de las
cuales pronto serán podadas o eliminadas. Cuando se hayan eliminado las células
excedentes y se haya ajustado el número de neuronas para que corresponda al tamaño
del campo que se ha planeado que deben inervar, entonces la flexibilidad y la
plasticidad de esa etapa temprana de la vida parece declinar [7].
Gardner[7] plantea que existen diferentes principios en los cuales se sustenta la
plasticidad durante la vida temprana:
· En etapas tempranas de la vida existe una máxima flexibilidad o plasticidad.
· Existen períodos críticos en el proceso de desarrollo. Estos períodos críticos o
sensitivos constituyen la etapa más vulnerable de un organismo. Si durante este
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período se dan condiciones apropiadas puede obtenerse como resultado un
desarrollo rápido, pero si, por el contrario, ocurren restricciones o daños puede
causar efectos negativos irreversibles al SNC.
· El grado de flexibilidad difiere de una región del cerebro a otra. Las regiones
que se desarrollan más tarde en la infancia, como los lóbulos frontales o el
cuerpo calloso, resultan ser más maleables que las que se desarrollan en los
primeros días y semanas de vida, como la corteza sensorial primaria.
Durante el desarrollo, gracias a esta capacidad plástica, adaptativa y potencial de
aprendizaje del cerebro, se van dando cambios cada vez más especializados y
diferenciados.
Las capacidades que va adquiriendo el niño durante su desarrollo no son producto
solamente de la maduración a nivel neurológico, sino que en gran medida son el
resultado de la interacción del niño con el medio, de su estimulación y educación.
Cuanto mayor sea la estimulación que recibe más completa será su organización
neurológica y mejores expectativas al nivel de capacidades y habilidades. En este
sentido cobra especial importancia la estimulación precoz en la primera infancia,
fundamentalmente decisiva después de la evaluación diagnóstica de un retraso o déficit.
Por todo ello, al abordar la neuroplasticidad no sólo debemos referirnos a la
recuperación de funciones perdidas, sino también a la posibilidad de mejorar u
optimizar el rendimiento y las capacidades a través de la estimulación ambiental
temprana.
· Desarrollo.
Una vez comprendida la neuroplasticidad como una propiedad del SNC que se observa
a lo largo de toda la vida, pasaremos a explicar sus diferentes tipos. Una de las formas
utilizadas para clasificarla toma en cuenta los mecanismos a través de los cuales ésta se
produce. Estos mecanismos son muy diversos y pueden abarcar desde modificaciones
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morfológicas extensas, como las que se observan en la regeneración de axones y
formación de nuevas sinapsis, hasta sutiles cambios moleculares que alteran la respuesta
celular de los neurotransmisores [6].
En este sentido existen dos tipos fundamentales de neuroplasticidad con sus
correspondientes formas de expresión [6]:
Plasticidad por crecimiento:
· Regeneración axonal
· Colateralización o gemación colateral
· Sinaptogénesis reactiva
· Neurogénesis
Plasticidad funcional:
· Plasticidad sináptica
Plasticidad por crecimiento:
Regeneración axonal: desde hace muchos años se conoce que los axones del sistema
nervioso periférico pueden regenerarse por crecimiento a partir del cabo proximal, pero
esto no ocurre en el SNC. Al parecer, no se debe a una incapacidad esencial de las
neuronas centrales, pues cerca de las neuronas dañadas se encuentran signos de
regeneración abortiva llamada gemación regenerativa.
Colateralización o gemación: se diferencia de la regeneración en que aquí el
crecimiento ocurre a expensas de axones sanos, que pueden provenir de neuronas no
afectadas por la lesión o de ramas colaterales de los mismos axones dañados que la
lesión no llegó a afectar. El proceso de colateralización normalmente concluye con la
formación de nuevas sinapsis, lo cual puede desempeñar un papel importante en la
recuperación de funciones perdidas como consecuencia de lesión o para retrasar la
aparición de trastornos manifiestos en las enfermedades neurodegenerativas [6,8].
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Sinaptogénesis reactiva: Como planteamos anteriormente, el brote y extensión de
nuevas ramas axónicas culmina con la formación de nuevos contactos sinápticos, es
decir, la sinaptogénesis reactiva es parte indisoluble de un solo proceso que comienza
con la colateralización y concluye con la formación de nuevos contactos funcionales. Se
le denomina reactiva para diferenciarla de la sinaptogénesis que normalmente sucede
en las etapas intermedias del desarrollo embrionario; no obstante, no parece existir
diferencia entre los mecanismos de una y otra [6].
Al parecer, la regeneración de colaterales en los axones intactos y la producción de
nuevas sinapsis constituyen las bases de los mecanismos neurofisiológicos de la
recuperación de las funciones tras lesiones cerebrales. Uno de los problemas
fundamentales de estos procesos de regeneración es conocer si las nuevas conexiones
son fisiológicamente funcionales, y si lo son, qué efecto tienen en la organización de las
actividades mentales superiores [8].
Neurogénesis : Estudios realizados en todas clases de vertebrados han demostrado la
producción de nuevas células nerviosas en el cerebro adulto. En roedores se conocen
dos áreas donde la neurogénesis se mantiene activa hasta edades muy avanzadas de la
vida: la zona subventricular de los ventrículos laterales y el giro dentado del hipocampo.
Las células nerviosas recién formadas pueden migrar a regiones distantes lo que añade
un posible valor terapéutico a este importante mecanismo [6].
En un estudio reciente se propone que neuronas ya diferenciadas pueden recuperar sus
capacidades mitóticas si se colocan en un ambiente adecuado [6]. Un grupo de
investigadores demostró la capacidad de regeneración neuronal en cultivos de células
de sujetos muertos años antes a causa de enfermedades no neurológicas, abriendo un
gigantesco signo de interrogación a la tradicional convicción de la incapacidad de
regeneración del SNC [9].
Aunque no está resuelta la controversia sobre si existe neurogénesis en el cerebro
adulto de los primates es indudable que poder modular la formación de nuevas células
nerviosas es una promesa de enormes potencialidades para la Neurología restaurativa,
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tanto para la recuperación in situ de neuronas perdidas como para el trasplante de
células precursoras en zonas dañadas [6].
Plasticidad Funcional:
Plasticidad sináptica: inicialmente las sinapsis eran consideradas inmutable s en sus
propiedades funcionales como puntos de soldadura entre los componentes de un circuito
eléctrico. Estudios realizados posteriormente han ido demostrando las propiedades
plásticas de las sinapsis [10]. Estas capacidades plásticas de las conexiones sinápticas
pueden expresarse de diversas formas según su duración y los mecanismos implicados,
por ejemplo, existen mecanismos que conducen a cambios transitorios de la eficacia
sináptica en el orden de milisegundos a minutos y otras formas más duraderas como la
llamada potenciación a largo plazo (LTP) [11] la cual es considerada el mejor modelo
de cambio funcional en la conectividad sináptica dependiente de la actividad. Desde su
descubrimiento se le vinculó a los procesos de memoria pero en la actualidad se
propone como un mecanismo importante en la maduración funcional de las sinapsis y
en los procesos de remodelación que conducen a la recuperación de funciones perdidas
como consecuencias de lesiones o trastornos degenerativos.
Los mecanismos que explican la LTP en términos de modificaciones moleculares
conducen a cambios funcionales pero existen evidencias de que además pueden
aparecer cambios detectables en la morfología de la sinapsis que también podrían estar
implicados en la LTP. Lo cual nos demuestra que los mecanismos neuroplásticos
pueden comenzar por cambios en el área funcional y culminar con procesos de
crecimiento.
Por otra parte, dentro de la plasticidad sináptica no debemos dejar de mencionar las
teorías sobre la desinhibición de sinapsis latentes desarrolladas por Wall y Egger [12].
Estudios realizados en animales han demostrado la existencia de sinapsis latentes o
silentes pre- existentes a la lesión, las cuales representan una reserva funcional que
puede ser importante para la expresión de fenómenos neuroplásticos. Al respecto
Moreno Guea [13] refiere que estas sinapsis inactivas o de reserva pueden entrar en
actividad por desrepresión. Se ha planteado [8] que es importante considerar el papel
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que podrían desempeñar los fenómenos de desinhibición de sinapsis latentes en la
recuperación de alteraciones neuropsicológicas.
Existe otra forma para clasificar los diferentes tipos de neuroplasticidad y es la referida
por Castroviejo [14]:
Por edades:
· Plasticidad del cerebro en desarrollo.
· Plasticidad del cerebro en período de aprendizaje.
· Plasticidad del cerebro adulto.
· Por patologías:
· Plasticidad del cerebro malformado.
· Plasticidad del cerebro con enfermedad adquirida.
· Plasticidad neuronal en las enfermedades metabóloicas
Por sistemas afectados:
· Plasticidad en las lesiones motrices.
· Plasticidad en las lesiones que afectan cualquiera de los sistemas sensitivos.
· Plasticidad en la afectación del lenguaje.
· Plasticidad en las lesiones que afectan la inteligencia.
Factores moduladores de la neuroplasticidad.
Los diferentes mecanismos de neuroplasticidad explicados pueden contribuir
notablemente a la recuperación de funciones nerviosas. Esto se pone especialmente en
evidencia durante el proceso de recuperación espontánea que se observa posterior a una
lesión cerebral. Esta recuperación se debe a mecanismos adaptativos que desarrolla el
cerebro días después de dicha lesión y va a depender de la edad del paciente, la
dominancia cerebral, el nivel intelectual premórbido, la etiología de la lesión (vascular,
traumática, tumoral, degenerativa), el tiempo transcurrido desde su aparición, magnitud
y extensión de la lesión, entre otras variables [14,15,16].
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Si bien, el SNC es capaz, espontáneamente, de poner en marcha los procesos
neuroplásticos, esta recuperación espontánea tiene sus límites [16] por lo que nosotros
podemos estimular, modular y controlar estos procesos. Existe una variada gama de
agentes que pueden modificar, de alguna manera, los procesos de neuroplasticidad,
entre los que podemos mencionar: los factores neurotróficos, los relacionados con el
soporte metabólico y los factores de tipo ambiental, por lo que aprender a utilizarlos
adecuadamente es una de las tareas más importantes de la Neurología restaurativa [6].
En la actualidad se conoce que existen moléculas proteicas de origen natural, capaces de
estimular y promover la supervivencia y desarrollo de las células nerviosas Además de
las neurotrofinas hoy se conocen otras moléculas con capacidades neurotróficas. En la
actualidad el uso de los factores neurotróficos ha sido propuesto para el tratamiento de
enfermedades como el Parkinson, la demencia de Alzheimer , la Corea de Huntington,
entre otras.
Al referirnos a los factores relacionados con el soporte metabólico debemos plantear
que todos los procesos de neuroplasticidad descritos, tanto los que implican crecimiento
como aquellos que tienen un carácter más funcional, implican procesos de remodelación
que demandan síntesis de nuevas macromoléculas: proteínas, glicoproteínas y
glicolípidos. Existen evidencias de que algunos precursores biosintéticos como el ácido
orótico, gangliósidos y esteroides pueden ser potenciadores de neuroplasticidad.
Con respecto a la neuroplasticidad a partir de factores ambientales comenzaremos
diciendo que los primeros estudios experimentales desde esta perspectiva fueron los
realizados por Rosengweig y Bennet alrededor de los años 60 [17]. En lo s experimentos
desarrollados por estos autores se pudo evidenciar como ratas criadas en ambientes
enriquecidos (cajas grandes, laberintos, escaleras y objetos) mostraron tener una corteza
cerebral más gruesa, más contactos sinápticos y mayor número de dendritas y espinas
dendríticas.
Gazzaniga [18] en un experimento realizado indujo adipsia a ratas al producirles
grandes lesiones en el hipotálamo lateral. Tales animales no beberían agua
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espontáneamente a menos que se le suministrase por intubación, sin embargo, las ratas
con estas lesiones trataban de correr en una rueda de actividad. Aprovechando esto,
Gazzaniga hizo, a través de la manipulación ambiental por medio del moldeamiento
conductual, que el correr de las ratas dependiera de beber agua primero por tiempos
cada vez mayores. Es decir, las ratas adípsicas aprendieron a beber agua para así poder
correr. Si ella no hubiera manipulado el ambiente, hubiera obtenido el síndrome clásico
de que el hipotálamo lateral controla la ingesta de agua y comida.
Greenough y Chang [19] realizaron estudios con ratas a las que expusieron a ambientes
aislados (solas) y otras a ambientes enriquecidos en las que existían otros ejemplares y
estaban expuestas a muchos objetos que eran cambiados todos los días. Después de un
tiempo prolongado de exposición se les realizaron exámenes para determinar la
longitud de las ramas dendríticas de las neuronas y el número de espinas sinápticas,
demostrándose que la exposición a un ambiente enriquecido complejo puede
incrementar la longitud de los campos dendríticos y el número de vesículas sinápticas,
o sea, la manipulación ambiental puede ejercer cambios directos en la morfología del
cerebro, ya que el ambiente o el entrenamiento contribuyen a la reorganización
dinámica de la morfología y función del SNC.
Al respecto Gollin [4] refiere que la actividad conductual puede utilizarse para
promover actividad neuronal que estimula el crecimiento de dendritas y sinapsis, es
decir, la manera en que un organismo responde a su medio ambiente puede tener efectos
estructurales (morfológicos, bioquímicos) en el SNC. Con relación a esta idea Finger y
Stein [4] también refieren que los estudios realizados en animales demuestran la
capacidad de las neuronas de modificar su bioquímica, morfología y electrofisiología a
través del desarrollo, la experiencia o el aprendizaje.
Por otra parte, se ha planteado que la estimulación ambiental puede producir los
fenómenos de desinhibición de sinapsis latentes [12] mecanismo de plasticidad
sináptica que describimos con anterioridad. Recientemente también se ha demostrado
que vivir en ambientes enriquecidos estimula la neurogénesis en ratas viejas [6].
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Otros estudios realizados en animales han demostrado que la vida en ambientes
enriquecidos incrementa la talla de las neuronas, la ramificación de sus dendritas y la
densidad de las espinas dendríticas, el número de sinapsis por neurona, el tamaño de los
contactos sinápticos, la vascularización tisular y la talla de astrocitos, oligodendrocitos
y mitocondrias. Es interesante destacar que cambios similares a los que provoca el
ambiente enriquecido también se han demostrado en animales sometidos a
entrenamiento cognitivo [6].
Para una rata de laboratorio vivir en un ambiente enriquecido significa, sobre todo,
mayor estimulación sensorial, motora y cognitiva. Todos los experimentos que utilizan
el paradigma de ambiente enriquecido vienen a significar que la estimulación neural de
cualquier tipo, en cualquier etapa de la vida, estimula mecanismos de plasticidad
importantes para la maduración morfofuncional del sistema y su reparación en caso de
daño. Es necesario lograr un mayor conocimiento sobre cuáles son los mejores patrones
de estimulación, pues se ha constatado que ligeros cambios en el modo de estimulación
puede tener efectos muy diferentes en los procesos de plasticidad [6].
Con relación a la influencia de la experiencia temprana sobre el SNC Gardner [7]
expresa que la mayoría de los científicos han dudado sobre especular acerca de los
cambios en el tamaño del cerebro que provocarían los diversos perfiles de habilidades
en los seres humanos. Para ilustrar esta idea utiliza un ejemplo tomado de O y A Vogt
quienes estudiaron el cerebro de un pintor el cual mostró una cuarta capa muy grande de
células en su corteza visual, y un músico, con perfecta entonación desde la niñez
temprana, el cual tenía una región análogamente grande de células en la corteza
auditiva.
Como se ha demostrado, a través de los diferentes estudios realizados en animales y en
humanos, factores relacionados con el ambiente pueden modular los procesos de
neuroplasticidad. Estos resultados han sido ampliamente utilizados en la práctica
clínica para la recuperación de funciones cerebrales perdidas a causa de lesiones
cerebrales de diferentes naturalezas.
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A partir de la década de los setenta del pasado siglo comienzan a aparecer los primeros
programas de rehabilitación cognitiva dirigidos a estos tipos de pacientes. Resultados
científicamente verificables han demostrado que con la aplicación de determinados
programas de estimulación cognitiva se logran cambios favorables en los procesos
cognitivos afectados. Esto se atribuye a la propia plasticidad cerebral la cual permite
una reestructuración funcional del sistema dañado y áreas no afectadas por la lesión
pueden asumir tales funciones [16,21].
En la actualidad se han desarrollado numerosos estudios de intervención cognitiva [22,
23,24,25] y son cientos los centros que existen en el mundo dedicados a la
neurorehabilitación [26]. Todas las investigaciones realizadas en esta dirección parten
de la neuroplasticidad como basamento biológico de la rehabilitación o intervención
cognitiva y han demostrado la efectividad de estos programas, sin embargo, son muy
escasos los estudios que han logrado demostrar objetivamente la existencia de cambios
neuroplásticos a partir de la intervención cognitiva.
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Conclusiones.
La plasticidad cerebral permite la adaptación a circunstancias cambiantes incluyendo
ambientes anormales y daños producidos por agresiones al tejido cerebral. Factores
como la capacidad de aprendizaje, la exposición a ambientes complejos, la recuperación
espontánea de funciones perdidas y la neurogénesis demuestran la enorme plasticidad
que poseen las células nerviosas.
La neuroplasticidad no puede ser comprendida solamente como la capacidad del
organismo para adaptarse a una situación lesional y poder compensar, de alguna forma,
sus efectos, sino que también debe ser reconocida su importancia, ofreciendo la
posibilidad de optimizar el rendimiento y las capacidades.
En la actualidad la neuroplasticidad es considerada el fundamento biológico en el que se
sustenta la rehabilitación de funciones cognitivas perdidas causadas por daños
cerebrales. Toda esta nueva concepción neuroplástica del SNC nos conduce hacia la
búsqueda constante de formas de estimular cambios plásticos que permitan la
restauración de funciones alteradas. En este sentido Wilson [27] afirma: "En el futuro
buscaremos una combinación de neurofármacos y neurorehabilitación que puedan ser
eficaces para la recuperación de la función diaria más allá de nuestros más audaces
sueños."
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