¿Porqué es necesaria la plasticidad cerebral?

 

El desarrollo cerebral está basado en información de tipo genético y por un mecanismo de adaptación del entorno. Sin embargo, durante el periodo de gestación, puesto que el entorno uterino es muy similar en la mayoría de los individuos, el cerebro parece formarse basado en la información genética, es decir, va desarrollando las bases de los mecanismos que le harán funcionar posteriormente y que le permitirán la interacción con el mundo externo. Los genes que determinan esta polaridad, se denominan genes organizadores y se expresan no solo en el sistema nervioso, sino en otros tejidos y órganos. Mientras que los genes que dirigen la diferenciación especifica de las estructuras se conocen como genes reguladores pues no solo rigen la estructura anatómica sino la función de las células (Poch, 2001)

Las razones por las que la distribución de estructuras y el orden de desarrollo están prefijados no son muy claras, pero una teoría es que la naturaleza o complejidad de las funciones y la programación genética puede tal vez obedecer a leyes físicas que rigen a otros procesos naturales. En este sentido Walsh y Diller (1981) explican que la madurez cerebral es una progresión del desarrollo neuronal, que está determinada por  dos tipos de neuronas que construyen el tipo de conexiones que se establecen entre estructuras. Por un lado, las neuronas piramidales (llamadas macro neuronas) se diferencian de las neuronas de tipo local, por que las primeras se desarrollan mucho antes, estableciendo conexiones tempranas que luego serán difíciles de restaurar después de una lesión cerebral, ya que al parecer estas neuronas están prediseñadas genéticamente y se encuentran funcionando cuando se nace y se encargarán de establecer las funciones de orden menor, por ejemplo en el caso del lenguaje, el análisis de los sonidos y su representación fonológica; mientras que las neuronas de tipo local, disfrutarán de un periodo más largo de libertad o plasticidad y serán las encargadas de establecer nuevas conexiones en periodos de desarrollo más avanzados. Este tipo de neuronas estarán implicadas en los procesos de orden mayor, que se van consolidando de manera más progresiva y que participan en funciones como el procesamiento semántico (Tubino, 2004).

De este modo, los mecanismos de la plasticidad cerebral pueden incluir cambios neuroquímicos, de placa terminal, de receptores o de estructuras. Así mismo, la plasticidad funcional está acompañada por plasticidad estructural, pues entre los mecanismos de reorganización funcional más importantes están el desenmascaramiento, el retoño sináptico, la arborización dendrítica, la inhibición, facilitación y modificación de neurotransmisores, entre otros, por lo que se admite la posibilidad de que existen varios tipos de plasticidad neuronal, en los que se consideran a) plasticidad del cerebro en desarrollo; b) plasticidad del cerebro en periodo de aprendizaje y  c) plasticidad del cerebro adulto (Aguilar, 2003).

Plasticidad del cerebro en desarrollo

Con respecto a la plasticidad del cerebro en desarrollo,  Deacon (2002) explica que durante el periodo de embriogénesis los genes son los que van a determinar la distribución de los distintos tejidos cerebrales y van a ser responsables también de la coordinación de los procesos que después tendrán lugar en la formación del embrión, incluidas las estructuras básicas del cerebro; pero después del nacimiento la genética ira dando paso a otros mecanismos de estructuración cerebral que dependerán en gran medida del entorno, tanto interno como externo.

Es así que en los inicios del desarrollo del sistema nervioso, se produce un exceso de fibras neuronales, y una parte importante del proceso de desarrollo comprende el podado neuronal de conexiones excesivas que no son necesarias y que de hecho pueden ser pueden ser dañinas para el funcionamiento normal.

De hecho se piensa que esa explosión de conexiones tan tempranas es parte del proceso de plasticidad durante el desarrollo, y esto tiene ventajas de adaptación. Sin embargo si ocurre algún daño durante el periodo en el que hay conexiones excesivas y disponibles, hay más posibilidades de que el sistema sobreviva a pesar del daño ya que puede diseñar una ruta de conexiones alternas que puede ser adecuada para la reparación del daño (Avaria, 2005).

Es así que se acepta que existen momentos o períodos críticos en los que cada una de las distintas áreas del sistema nervioso central presenta sensibilidad especial y capacidad de respuesta para la modificación inducida por las diversas influencias. Por lo que se tiene suficiente evidencia que la influencia de la experiencia afecta más a la organización final de los circuitos locales que a las vías principales, porque para entonces ya se ha completado la organización topográfica de los grandes circuitos.

Pero aun cuando exista un periodo de particular sensibilidad para recibir la información sensorial que en último término va a condicionar y dirigir el aprendizaje, por lo que aunque existe una cierta predisposición estructural que se establece desde el principio y que favorece el que una conexión previamente establecida se mantenga, esta conexión  depende de la fuerza de las señales neuronales, ya que  no importa de donde provengan esas señales sino que se conserven y finalmente se establezcan. Sin embargo,  cabe  destacar que la edad en la que ha ocurrido la lesión es uno de los factores cruciales a tener en cuenta para pronosticar el curso de las lesiones cerebrales, pues se ha encontrado en diversas investigaciones que lesiones focales antes de un año de edad tendrán peor pronóstico de la función intelectual que lesiones del mismo tipo después de dicha edad (Riva & Cazzaniga 1986; Woods, 1980; Tubino, 2004).

En este sentido, dado que la plasticidad es mayor en los primeros años de vida, para la mayoría de las lesiones y disminuye gradualmente con la edad, el aprendizaje y la recuperación se verán potenciados si se proporcionan experiencias o estímulos precoces al individuo, especialmente en los niños, ya que las estructuras nerviosas en los primeros años de vida se encuentran en un proceso madurativo en el que continuamente se establecen nuevas conexiones sinápticas y tiene lugar la mielinización creciente de sus estructuras, de modo que en respuesta a los estímulos procedentes de la experiencia, y mediante procesos bioquímicos internos, va conformándose el cerebro del infante.

Durante este periodo crítico, los circuitos de la corteza cerebral poseen, como ya se mencionó,  gran capacidad de plasticidad, por lo que la ausencia de un adecuado aporte de estímulos, experiencias o nutrientes tiene importantes consecuencias funcionales futuras (Wash y Diller, 1981; Deacon, 2000; Hernández-Muela, Mulas, Mattos 2004; Avaria, 2005).

Aun  cuando se sabe poco de los factores que controlan la duración y el momento en que se establecen estos periodos de especial sensibilidad, se ha descrito que guardan particular relación con la sinaptogénesis,  es decir, la fase en la que existe hiperproducción de sinapsis en la corteza cerebral,  pero, como ya se explicó,  muchas de estas sinapsis se van a perder, ya que las neuronas que no establecen ninguna conexión relevante mueren y son finalmente eliminadas por el sistema, dando origen a un fenómeno de remodelación del entramado cerebral, por lo que se dice que el programa de desarrollo genéticamente preestablecido configura las fases de producción o estallido sináptico (Wash y Diller, 1981).

Sin embargo, existe evidencia de que no todas las áreas cerebrales presentan periodos de sinaptogénesis y de pérdida sináptica al mismo tiempo. En la corteza visual primaria, por ejemplo hay un brote de sinaptogénesis hacia los 3-4 meses de edad con una densidad máxima a los 4 meses. Pero en la corteza pre frontal tarda más tiempo y alcanza el máximo de densidad sináptica a los 3-5 años. El curso temporal de la eliminación de sinapsis se prolonga también más en la corteza frontal (hasta los 20 años) que en la corteza visual (4 años); por lo que es posible afirmar que son distintos los tiempos de maduración para las diversas estructuras cerebrales, y que las áreas primarias corticales senso-motoras se desarrollan antes que las grandes áreas de asociación.

En este sentido, el hecho de que sean necesarias distintas etapas para que la actividad neuronal para completar el desarrollo, implica que la maduración cerebral se modifica a través de su propia estimulación y de la experiencia, proporcionando al cerebro la adaptabilidad necesaria. Este esquema resulta probablemente más económico desde el punto de vista biológico, ya que un modelo en el que se necesitara el control genético para la formación de todas las sinapsis exigiría un  número increíble de marcadores moleculares específicos y de sus respectivos genes, lo que lo haría un sistema rígido y dependiente. Esto se explica debido, la extremada inmadurez del cerebro del recién nacido, cuya fragilidad justifica la total dependencia paterna del neonato humano. Esto acentúa la total diferencia del hombre con respecto de la mayoría de los animales, que aún recién nacidos, ya son capaces de ejecutar muchas de sus funciones básicas (Tubino, 2004). 

También se conoce que la capacidad para analizar y sintetizar múltiples fuentes de información y generar respuestas diferentes por parte del cerebro, lo que ilustra la organización centralizada y la función cerebral, ya que existe una jerarquía en la organización de forma que los segmentos inferiores llevan a cabo funciones específicas sometidas al control y modulación de los segmentos superiores, por lo que la complejidad del procesamiento de la información aumenta progresivamente a medida que el nivel llega a hasta la corteza. Pero, desde la periferia pueden provocarse, con determinados estímulos, respuestas en niveles superiores que fuercen la organización o la adquisición de determinadas funciones.

 Cabe destacar sin embargo, que han sido estudiadas particularmente las lesiones tempranas que se producen en  las  áreas lingüísticas, las cuales logran en general  una buena recuperación de dicha función, pero en la actualidad, existe una amplia evidencia de que el proceso de recuperación de funciones no es capaz de eliminar por completo los efectos de las lesiones focales tempranas pues en el caso del lenguaje, a lo largo del desarrollo posterior del infante, se pueden observar dificultades de lectura, escritura, comprensión, articulación, fluidez y/o sintaxis (Verger y Junqué, 2000)

Una posible explicación de este efecto,  es que todas las regiones sensoriales y motoras primarias del cerebro se encuentran relacionadas desde un punto de vista funcional, por fibras de asociación. Las áreas de asociación cortical, por ejemplo, están directamente conectadas entre sí, mientras que las áreas corticales primarias se hallan conectadas entre sí indirectamente a través de las áreas de asociación. Las áreas homólogas de ambos hemisferios se conectan a través de fibras inter hemisféricas, principalmente por el cuerpo calloso. Esta interconectividad cerebral permite una interacción constante dentro de cada hemisferio y entre ambos hemisferios, y  de esa forma se busca adecuar las respuestas de forma global y dinámica (Hernández-Muela, Mulas y Mattos 2004; Poch, 2001).

Es así que el cerebro trabaja de manera coordinada y analiza el mundo de manera global, por ello, cuando se lee algo se comprender las letras que forman cada palabra, se entiende el significado de cada una de las palabras de una frase, sin embargo estos procesos no se sintetizan de manera independiente, sino que se da un sentido general a cada frase, esto es posible gracias a la coordinación entre cada uno de los lóbulos cerebrales, esta es la ingeniería del cerebro, la cual que permite interpretar al mundo y lo mismo diseñar una nave espacial que aprender el abc. Este el instrumento de trabajo cuando se habla de aprendizaje, y modificar sus conexiones, es el triunfo final de la enseñanza.

Se ha encontrado al mismo tiempo, otro aspecto importante que es modificable durante los periodos críticos: la lateralidad cerebral, esta se expresa en tres aspectos: simetría anatómica, diferencias funcionales unilaterales (como la localización del lenguaje, el habla y el procesamiento analítico en el hemisferio izquierdo, y las habilidades temporo-espaciales, como las relacionadas con la música y el repertorio emocional y humorístico, en el derecho) y control sensorio-motor contralateral, de este modo, comprender la funcionalidad del cerebro en estos tres aspectos es básico para entender los procesos que tienen lugar en la reorganización del cerebro durante el proceso de aprendizaje pues es una fuente muy rica de experiencias que pueden beneficiar la enseñanza (Maciques, 2004).

Referencias:

Aguilar, F. (2003) Plasticidad cerebral: parte 1. Rev Med IMSS. 41(1) 55-64.

Avaria, M. A. (2005)  Aspectos biológicos del desarrollo psicomotor.  Rev. Ped. Elec. [en línea] Vol 2, N° 1.

Deacon, T. (2000) Evolutionary perspectivas on language and brain plasticity. Cognitive science. 28 (1) 34- 39.

Hernández-Muela, S., Mulas, F. y  Mattos, L. (2004) Plasticidad neuronal funcional Rev Neurol. 38 (Supl 1): S58-S68.

Maciques (2004)  Plasticidad Neuronal. Revista de neurología. 2 (3) 13-17.

Poch, M.L. (2001) Neurobiología del desarrollo temprano. Contextos educativos. 4. 79-94.

Tubino, M. (2004) Plasticidad y evolución: papel de la interacción cerebro – entorno. Revista de estudios neurolingüsticos. Vol. 2, número 1. 21-39

Verquer, K. & Junqué, C. (2000) Recuperación de las lesiones cerebrales en la infancia: polémica en torno a la plasticidad cerebral. Rev Logop Fon Audiol. XX(3):151-157.

Walsh, T. M. & Diller, K. C. (1981) Neurolinguistic considerations on the optimum age of second language learning. En. K.C. Diller (Ed) Universal in language learning aptitude USA. Rowley: Newbury House Publishers.

Woods, B. (1980) The restricted effects of right hemisphere lesions after age one: Wechsler test data. Neuropsychology. 18: 65-70.