Per neuroplasticità s'intende la capacità del Sistema Nervoso di andare incontro a modificazioni strutturali e funzionali in risposta ad eventi fisiologici (durante lo sviluppo del Sistema Nervoso la plasticità è massima), in risposta a stimoli ambientali (ad esempio l'apprendimento), e ad eventi patologici (nei pazienti con lesioni del Sistema Nervoso i fenomeni di neuroplasticità rappresentano uno dei meccanismi alla base del recupero spontaneo, ma, sottoposti ad adeguati stimoli ambientali, tali fenomeni di neuroplasticità possono essere particolarmente stimolati, con ulteriori possibili vantaggi).
Molti studi hanno avvalorato l'idea di un cervello plastico anche in età avanzata.
Il risultato di questi studi suggeriscono che il training dopo una lesione può rilanciare la plasticità ed il recupero funzionale. La terapia riabilitativa abolisce la perdita e stimola il tessuto intatto, nella corteccia adiacente, a prelevare la funzione danneggiata.
Il cervello ha, dunque, la possibilità di compensare le lesioni cerebrali con meccanismi specifici e la "neuroplasticità" è il substrato biologico che più soddisfa le esigenze di collegamento tra recupero e premesse fisiologiche.
Tale fenomeno poggia fondamentalmente su due processi: la riorganizzazione funzionale dei circuiti neuronali e il riarrangiamento strutturale dei circuiti stessi. Nel caso della riorganizzazione funzionale il recupero è da attribuire a strutture integre che assolvono a nuove funzioni normalmente non di loro pertinenza senza che per questo esse siano costrette ad abbandonare le funzioni che fino a quel momento avevano normalmente svolto. Il riarrangiamento strutturale consiste, invece, in quei processi di ricostituzione anatomica dei circuiti stessi nei punti in cui essi erano stati interrotti dalla causa lesiva.
Tali meccanismi si identificano in una serie di processi essenzialmente a carico delle cellule nervose integre situate in aree topograficamente adiacenti all'area cerebrale lesa.
La rigenerazione vera e propria degli assoni lesi è stata osservata solo sporadicamente, mentre un ruolo fondamentale è da attribuire alla neoformazione di terminali sinaptici per effetto di uno sprouting assonale che tende ad occupare i siti rimasti vacanti.
Secondo il concetto di ridondanza il nostro cervello ha molti più neuroni di quanti ne usa effettivamente che se una parte va distrutta, altre ne vicariano le funzioni.
I neuroni, dal terzo al sesto mese di gravidanza crescono al ritmo di 250 mila al minuto. Qualche settimana prima della nascita la loro moltiplicazione si blocca e comincia quello che sarà il compito ininterrotto del cervello: creare connessioni tra una cellula e l'altra.
La ridondanza potrebbe essere responsabile dell'apparente mantenimento delle nostre abilità nel corso della vita. E' dimostrato che dall'età di trent'anni si perdono 100.000 neuroni al giorno, quindi, partendo da un patrimonio di 30 miliardi di cellule, è calcolato che un uomo di norma nel corso della sua vita perda circa il 18% dei neuroni di cui dispone.
Le varie ipotesi teoriche avanzate a sostegno del recupero funzionale del Sistema Nervoso Centrale possono essere schematicamente raccolte in due gruppi che identificano due tipi generali di recupero.
Il primo tipo è definito dal termine recupero compensatorio o adattivo, secondo il quale la funzione non è sostituita, ma solo compensata. I cambiamenti comportamentali dopo un danno cerebrale, quindi, includono non solo le difficoltà ridotte dal danno, ma anche i cambiamenti nel comportamento che un individuo sviluppa allo scopo di compensare tali difficoltà.
Le varie tecniche terapeutiche utilizzate mirano ad addestrare ed a far acquisire una serie di abilità e di competenze, in grado di compensare le menomazioni causate dalla lesione.
Il secondo tipo di recupero, definito come intrinseco, è caratterizzato dalla possibilità di restaurazione della funzione,
non utilizzando gli stessi circuiti neuronali, ma attraverso strutture diverse, alternative.
Per realizzarsi entrambi i tipi di recupero indicati necessitano di modificazioni all'interno del Sistema Nervoso Centrale e dell'attivazione dei processi di apprendimento.
Il modello più studiato e documentato di riorganizzazione strutturale è rappresentato dalla neoformazione di connessioni sinaptiche per effetto di uno sprouting assonale che tende ad occupare i siti rimasti vacanti.
Sprouting (letteralmente "germogliare") significa, dunque, che i neuroni perilesionali sopravvissuti all'insulto iniziano ad emettere dei "germogli".
Il risultato è una crescita di fibre nervose che raggiungono nuove terminazioni cellulari, comportando, così, un'espansione territoriale di innervazione dal neurone di origine.
100 anni fa il fisiologo di Oxford, Charles Sherrington, ha scoperto che il flusso del sangue aumenta quando il cervello svolge un lavoro. Piccoli cambiamenti del segnale dimostrano una alterazione dell´ossigenazione permettendo di creare un tracciato dell´attivazione del cervello.
Le variazioni che si manifestano sono in corrispondenza con il recupero dei malati.
In un paziente che ha recuperato bene, l’attività cerebrale per la mano sofferente risulta aumentata dopo la terapia.
La Risonanza Magnetica Funzionale è in grado di localizzare la comparsa di nuove zone di attività cerebrale operanti per compensare quella perduta in seguito ad una lesione.
Nei paesi anglosassoni la chiamano Adaptive Reorganisation of the Brain.
La Risonanza Magnetica Funzionale è in grado anche di segnare con precisione come si realizza il recupero funzionale.
Cambiamenti funzionali del cervello in pazienti affetti da Sclerosi Multipla, ritengono gli scienziati, precedono la presentazione dei deficit cosicché la plasticità adattabile del cervello ha come esito un ritardo della manifestazione clinica della malattia.
La riorganizzazione della corteccia nella sclerosi a placche è una realtà:
“Da molti anni gli scienziati si sono resi conto che a volte i neuroni collaborano fra di loro, infatti parti diverse del cervello coordinano periodicamente la propria attività”. (studio pubblicato sulla rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences” Vanderbilt University Nashville, Tennessee)
” …Avvengono dei processi di integrazione tra le varie aree cerebrali, e si creano nuovi circuiti di integrazione tra sensi, sensazioni e cognizioni.
In uno studio condotto dal Dott. Vatev su pazienti affetti da Sclerosi Multipla (età tra 25 e 57 anni) ha dimostrato che:
La gravità della sintomatologia neurologica non corrisponde alla dimensione della lesione evidenziata dalla RMN;
La gravità della sintomatologia neurologica non dipende dall’età del paziente o dalla durata della malattia;
Nella maggior parte dei casi si è rilevato un miglioramento della sintomatologia, nonostante la RMN continuasse ad evidenziare le stesse o anche nuove placche.
La metà dei pazienti con neurite ottica “idiopatica” presenta, alla RMN, lesione cerebrali “silenti”.
Il cervello umano contiene qualcosa come 100 miliardi di neuroni, unità funzionali impiegate nella trasmissione e nella elaborazione dei segnali elettrici e chimici all’interno del nostro organismo. Queste cellule neuronali sono interconnesse tra di loro grazie alla presenza di un’infinità di sinapsi il cui numero viene stimato dai 100 ai 1000 trilioni di unità.
Fino a poco tempo fa si riteneva che il cervello fosse un organo “rigido” le cui cellule non fossero più in grado di riprodursi dopo la nascita. Ora, invece, si è visto che le cellule dell’ippocampo, area decisiva per l’apprendimento e per la memoria, si rigenerano e che il sistema nervoso centrale è notevolmente plastico, “progettato per risolvere i suoi problemi”.
Esperimenti condotti su svariati animali hanno dimostrato che la forza delle sinapsi può modificarsi nell’arco di periodi compresi tra alcuni millisecondi e vari mesi. I meccanismi cellulari alla base di questi cambiamenti sono verosimilmente costituiti da modificazioni transitorie dei processi di neurotrasmissione sinaptica. E’ possibile che la maggior parte di queste modificazioni sia dovuta a fenomeni di rafforzamento o di indebolimento delle sinapsi già presenti piuttosto che a una radicale riorganizzazione dei circuiti e delle connessioni della corteccia cerebrale.
Benché il numero dei neuroni sia già definitivamente stabilito fin dalla prima infanzia, il cervello continua a presentare fin dall’adolescenza un fenomeno chiamato plasticità neuronale. Esso consiste nella produzione o eliminazione di sinapsi, nella progressiva mielinizzazione di fibre nervose, nelle variazioni della concentrazione di neurotrasmettitori e dei sistemi della loro neutralizzazione, infine nella variazione del numero dei recettori dei differenti neurotrasmettitori. Questi processi di plasticità neuronale sono controllati, in parte, dagli stessi neurotrasmettitori. Ad esempio, variazioni nelle concentrazioni della dopamina nelle sinapsi possono modificare in più o in meno il numero dei recettori di questo neurotrasmettitore. Un ruolo particolarmente importante nei processi di sinaptogenesi svolge l’acido glutammico. Questo neurotrasmettitore eccitatorio agendo in particolari recettori chiamati NMDA decide sul “destino” di certi neuroni e di certe connessioni neuronali.
Neuroscienziati del Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, in California, e dell’Università di Cambridge, in Gran Bretagna, stanno mettendo a punto, utilizzando nuove tecniche di “brain imaging”, un modello per poter spiegare i processi funzionali del nostro cervello. Il modello finora messo a punto suggerisce che il cervello è una rete dinamica mutabile. Peculiarità che gli permette di aggiornarsi continuamente in funzione alle necessità comunicative e computazionali. Il modello è stato descritto in un articolo apparso sul periodico “Science”.
In modelli sperimentali di Sclerosi Multipla è stata osservata un'alterazione dell’omeostasi del glutammato. Lo studio compiuto da Ricercatori del Dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Perugia ha valutato se l’insulto eccitotossico contribuisce al processo patologico della Sclerosi Multipla. Sono stati misurati i livelli di glutammato e di aspartato nel liquido cerebrospinale dei pazienti con Sclerosi Multipla ed in 20 soggetti senza malattia del sistema nervoso centrale o periferico. Hanno preso parte allo studio 80 pazienti con Sclerosi Multipla di cui 25 con sclerosi multipla recidivante-remittente in fase stabile, 30 con sclerosi multipla recidivante-remittente durante recidiva e 25 con sclerosi multipla secondaria progressiva. I livelli di glutammato sono risultati più alti nei pazienti con sclerosi multipla recidivante-remittente in fase di recidiva che in quelli in fase stabile e nei controlli (p<0.001). Significativamente più alti livelli di glutammato sono stati trovati nei pazienti con sclerosi multipla secondaria progressiva e con un aumento di uno o più punti alla scala EDSS rispetto ai pazienti con forma stabile di sclerosi multipla secondaria progressiva e nei soggetti di controllo (p<0.001). (Sarchielli P et al, Arch Neurol 2003).
Le proprietà dei campi recettivi sono state in genere considerate caratteristiche immutabili di ogni neurone dell’adulto, ma diverse ricerche hanno ormai dimostrato che per quanto concerne scimmie e gatti adulti anche i campi recettivi dei neuroni corticali e la stessa mappa retinotopica della corteccia visiva sono capaci di andare incontro ad un certo grado di riorganizzazione. Se si produce una piccola lesione in punti corrispondenti delle due retine, il risultato è il venire meno delle due risposte in una regione chiaramente distinguibile dalla corteccia striata. Immediatamente dopo che si è prodotta la lesione i neuroni dell’area lesa diventano “muti” perché non ricevono più stimoli da nessuno dei due occhi; nel giro di qualche ora, però, questi neuroni iniziano a reagire alla stimolazione delle regioni della retina vicine a quella dalla lesione. In seguito al prodursi della lesione le dimensioni della zona muta del talamo rimangono invariate, il che sta a significare che la sede di questa plasticità è corticale.
La spiegazione più plausibile di questi risultati relativi alla corteccia visiva e alla corteccia somatosensoriale è che i neuroni della corteccia cerebrale, benché normalmente rispondano nel modo più efficace alla stimolazione di una piccola parte della relativa superficie sensoriale, ricevono connessioni sinaptiche, sia pure più deboli ma pur sempre rilevanti, anche da altre regioni vicine. Allorquando venga soppressa la fonte principale degli stimoli che giungono ad un gruppo di neuroni, come avviene nel caso di lesioni a carico della retina o nel caso dell’amputazione di un dito, gli stimoli provenienti da tali regioni vicine iniziano a manifestarsi apertamente e vengono a trovarsi rafforzati, sicché sono ora questi ultimi a fornire la fonte principale di eccitamento ai neuroni privati della loro fonte di stimolazione abituale.
Conclusioni:
E’ risaputo che la perdita di mielina non interrompe la conduzione, ma la rallenta e che la velocità di conduzione dipende anche da altri fattori. Si sa inoltre che la maggior parte dei pazienti affetti da SM dopo la “poussé” presentano lieve miglioramento, al quale non corrisponde trasformazione positiva della lesione evidenziata alla RMN. La spiegazione è da ricercare nella plasticità neurocerebrale. I processi di plasticità neuronale sono controllati, in parte, dagli stessi neurotrasmettitori. Parte delle sostanze attualmente conosciute ed identificate come tali sono anche ipotizzati come neuromodulatori.
Le vecchie nozioni sul cervello suggerivano che questo è un organo provvisto con un numero fisso di neuroni, i quali tendono progressivamente a diminuire durante l’invecchiamento. Oggi il cervello è considerato un organo dinamico con immense capacità organizzative.
Secondo il Prof. Richard Frackowiak dell’University College London il cervello è un organo capace di produrre nuovi neuroni, dalle proprie cellule staminali. Adesso sappiamo che dopo il danno cerebrale il recupero funzionale può avvenire spontaneamente. Questo è dovuto alle grandi capacità di riorganizzazione intrinseche al cervello. La riorganizzazione cerebrale fornisce un secondo livello di protezione e capacità di recupero.
A sostegno di quanto sopra riferito, il Prof. Paolo Rossini del Dipartimento di Neuroscience AFaR-Ospedale San Giovanni Calamita Fatebenefratelli di Roma, sostiene che alla plasticità è legata l’attitudine del sistema nervoso centrale a riorganizzarsi dopo una lesione, con conseguente recupero funzionale, parziale o totale.
Per plasticità cerebrale s’intende la capacità dinamica del cervello di cambiare e di riorganizzarsi in seguito all’instaurarsi di una lesione che alteri i circuiti nervosi deputati al controllo di una determinata funzione. La plasticità cerebrale permette di creare nuovi collegamenti nella corteccia visiva in disuso.
La capacità del sistema nervoso di modificarsi o plasticità del sistema nervoso, è particolarmente marcata nel corso del periodo dello sviluppo. Ancora scarse, tuttavia, sono le conoscenze relative ai meccanismi di riorganizzazione e compenso. Purtroppo non vengono quasi condotti studi sui processi autorigenerativi del cervello, processi che aprono speranze per i trattamenti terapeutici di tutte quelle patologie che comportano la lesione più o meno estesa di aree cerebrali.
