NEUROPLASTICIDAD

PLASTICIDAD SINÁPTICA EN LA ADICCIÓN A LA COCAÍNA

  • Este es un tema nuevo y por tanto complejo, que se irá cumplimentando y ampliando en breve

ÍNDICE

CONCEPTO

NEUROPLASTICIDAD: UN CAMBIO EN DOS ETAPAS

NEUROPLASTICIDAD EN LAS FUNCIONES SENSORIALES Y MOTORAS

Adquisición de nuevas habilidades motoras

Funciones sensoriales

EL RIESGO DEL CAMBIO Y UNA OPORTUNIDAD PARA LA INTERVENCIÓN

NEUROPLASTICIDAD EN EL CAMPO DE LA PSICOLOGÍA Y LA PSIQUIATRÍA

PLASTICIDAD SINÁPTICA EN LA ADICCIÓN

BIBLIOGRAFÍA

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CONCEPTO

La plasticidad sináptica es una propiedad intrínseca de la células cerebrales que hace posible que el sistema nervioso supere las restricciones que la genética le impone y pueda adaptarse a las experiencias ambientales y a las demandas fisiológicas a lo largo de la vida.  

Aunque los cambios neuroplásticos se producen con mayor facilidad en el SNC en desarrollo, estas modificaciones están también bien descritas y documentadas en el adulto. 

Diversos trabajos de investigación realizados en modelos animales y estudios neurofisiológicos y de neuroimagen en humanos, apoyan la idea de que el sistema nervioso central (SNC) es capaz de cambio (neuroplasticidad) a lo largo de toda la vida (Cohen et al., 1993 Adv Neurol). Es decir, la neuroplasciticidad no es un mecanismo que se activa en un momento concreto, por ejemplo, en el momento que se produce una lesión por traumatismo, tumor o trombosis, sino que es una propiedad intrínseca del SNC que se está en marcha durante toda la vida.

La palabra y concepto "plástico" deriva del griego "plastós"  (plastos) que significa moldeado. 

William James fue el primero en introducir el concepto de plasticidad en la psicología y la neurociencia en 1890 con la publicación de su libro "The Principles of Psychology", haciendo referencia a la capacidad del ser humano de experimentar cambios.

La imagen del SN que va emergiendo en la actualidad se acerca a la descrita con gran intuición por Santiago Ramón y Cajal en su obra "Textura del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados", publicada en 1904:

"....el trabajo de un pianista.....es inaccesible para un individuo no entrenado, ya que la adquisición de nuevas habilidades requiere muchos años de práctica mental y física. Con el objetivo de entender los complicados mecanismos que entran en juego en estas habilidades, es necesario admitir que, además del fortalecimiento de las vías orgánicas previas, se establecen otras nuevas a través de ramificaciones y crecimiento progresivo de arborizaciones dendríticas y terminales nerviosos..... Este desarrollo tiene lugar en respuesta al ejercicio y se detiene e, incluso puede invertirse, en cerebros no cultivados".    

(Imagen_1)

El reto que en la actualidad se le plantea a la neurociencia es aprender acerca de mecanismos intrínsecos de la

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neuroplasticidad y sus efectos sobre la circuitería cerebral, tanto cortical como subcortical, así como sus efectos sobre las funciones y capacidad del cerebro. Todo ello con el objetivo de ser capaces de utilizar estos conocimientos en beneficio de la conducta saludable evitando que los riesgos intrínsecos de la plasticidad sean causa de patología de la conducta y las emociones. 

 

 

NEUROPLASTICIDAD: UN CAMBIO EN DOS ETAPAS

Cajal, en 1904, predijo que durante la adquisición de nuevas habilidades, el cerebro cambiaría a lo largo de un proceso en dos etapas:

  1. En la primera, se produciría un refuerzo rápido de las conexiones previamente existentes 

  2. En la segunda, se produciría la formación de nuevas vías

Actualmente, se propone que el primer paso es un requerimiento necesario para que se de el segundo. Es decir, la formación de nuevas vías es posible solo después del refuerzo inicial de las conexiones preexistentes (Pascual-Leone et al., 2005).

Por tanto, el alcance de los cambios neuroplásticos viene dado por las conexiones pre-existentes, que son el resultado del desarrollo neural, genéticamente controlado de cada individuo. El refuerzo de las conexiones pre-existentes es la consecuencia de las influencias ambientales, inputs entradas sensoriales y demandas de respuesta.

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NEUROPLASTICIDAD EN LAS FUNCIONES SENSORIALES Y MOTORAS

La adquisición de nuevas habilidades motoras  requiere de la reorganización de los circuitos corticales y de las vías nerviosas motoras, que dan la orden para la ejecución de los movimientos en cuestión.  

Las técnicas de neuroimagen nos han permitido poner de manifiesto estos cambios en la circuitería cerebral que ya había intuido previamente Ramón y Cajal. 

Con el objetivo de evidenciar estos cambios en la circuitería cerebral, se ha combinado la realización de un ejercicio motor con la aplicación de la técnica de la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS). 

La prueba consiste en realizar un movimiento armónico y continuado de los cinco dedos de la mano tal como a continuación se describe.

Adquisición de nuevas habilidades motoras

La adquisición de nuevas habilidades motoras, como por ejemplo la realización de un ejercicio que consiste en el movimiento armónico y continuado de los cinco dedos, requiere la reorganización de los circuitos corticales y de las vías nerviosas motoras, que dan la orden para la ejecución de los movimientos en cuestión.  

Se instruyó a los sujetos para realizar una secuencia con los 5 dedos, presionando sucesivamente sobre las teclas de piano. Los dedos debían fluir sin pausas sobre las teclas, sin saltarse ninguna tecla y prestando especial atención en mantener constante el intervalo entre las teclas y la presión sobre cada tecla. Un metrónomo daba un tempo de 60 golpes por minuto a la vez que se instruía a los sujetos a seguir el ritmo del metrónomo.

El test incluía la ejecución de 20 repeticiones del ejercicio continuado con los 5 dedos, que se realizaba a lo largo de 4 horas de práctica seguidos por una prueba a lo largo de 5 días.

La precisión y la variabilidad de los intervalo de presión disminuía progresivamente a lo largo de los 5 días de práctica (de acuerdo con el ritmo marcado por el metrónomo), a la vez que disminuían los errores.

Paralelamente, se utilizó la técnica de la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS) con el objetivo de realizar un mapa cortical de las regiones que estaban activas durante la realización del ejercicio. 

  1. A medida que la realización del ejercicio mejoraba, disminuía el umbral de activación de forma progresiva y el tamaño de la representación cortical de los músculos de la mano utilizada para realizar el ejercicio aumentaba (Imagen_2).

Sin embargo, este aumento en la representación cortical solo se ponía de manifiesto de 20 a 30 minutos después de la realización del ejercicio práctico (Pascual-Leone, 1996), pero no se observaba al cabo de unas horas, es decir, antes de la realización de los ejercicios prácticos diarios.

  1. Posteriormente, los sujetos se dividieron en dos grupos.  El grupo 1 continuó con la misma práctica a lo largo de 4 semanas más completando un ciclo de 5 semanas de práctica diaria.  Los sujetos del grupo 2 interrumpieron la práctica después de la primera semana. A lo largo de estas 5 semanas se obtuvieron los mapas corticales mediante TMS antes de la primera sesión del lunes y después de la última sesión de práctica cada viernes (Imagen_3).  

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El grupo 1, que continuó con la práctica, la representación cortical de las regiones activas obtenidas los viernes después de la sesión, experimentó un aumento significativo al principio y después un ligero descenso en la actividad a pesar de continuar con la práctica. Sin embargo, los mapas de representación cortical obtenidos los lunes antes de las sesiones de práctica semanal, mostraron una tendencia de aumento constante a lo largo de las 5 semanas del estudio.

En el grupo 2, los mapas corticales volvieron a la línea de base después de la primera semana de entrenamiento.

Este experimento muestra que la adquisición de nuevas habilidades motoras para realizar correctamente esta tarea se asocia con una reorganización de los mapas cerebrales que representan a los músculos involucrados en la tarea.  

  • Práctica mental

Es importante destacar también que la práctica mental produce una reorganización similar de las estructuras corticales que dan soporte a los músculos de la mano que realizan los movimientos (Roland et al., 1987; Decety and Ingvar, 1990). 

Efectivamente, la realización de la práctica mental promueve cambios plásticos en los circuitos neurales implicados en la realización de la tarea motora, de modo que posteriormente la tarea se aprende con mucha mayor facilidad.  La obtención de los mapas corticales mediante TMS muestra que efectivamente, se producen reorganizaciones corticales equivalentes a las obtenidas mediante la práctica motora, que dan soporte neural real a la facilitación del aprendizaje mediante la práctica mental (Imagen_4) 

Funciones sensoriales

Se han estudiado también los cambios neuroplásticos que se producen en las regiones sensoriales como consecuencia de la práctica.

En este campo se han realizado estudios en individuos con limitaciones sensoriales de pérdida de visión.

Individuos ciegos, a menudo desarrollan capacidades sensoriales superiores a las normales en el uso de sus otros sentidos (teoría de la compensación). Sin embargo, la ceguera también puede ser causa de desadaptaciones.  Por ejemplo, la pérdida de la visión puede tener efectos perjudiciales sobre la capacidad de percepción o sobre el procesamiento de la información espacial, mediada por el resto de los sentidos, ya que el sentido de la vista tiene un peso muy importante en la formación de la representación espacial.

Se han realizado  importantes avances en este campo de la mano de la técnica TMS que permite la visualización de las regiones corticales implicadas en las distintas tareas sensoriales (Pascual-Leone and Torres, 1993). (Imagen_5)  

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EL RIESGO DEL CAMBIO Y UNA OPORTUNIDAD PARA LA INTERVENCIÓN

Un sistema que es capaz de una reorganización flexible de sus árboles neuronales como lo es el SNC, tiene también un riesgo elevado de incorporar cambios no deseados.

El problema es que no nos damos cuenta de la incorporación de cambios estructurales reales en nuestro sistema nervioso por dos razones: 1) porqué no podemos visualizar en cerebro en su interior y 2) porqué resulta muy difícil  aislar una situación ambiental determinada y asociarla con una respuesta específica del SNC. 

Una manera de estudiar los cambios neuroplásticos del cerebro lo podemos encontrar en el siguiente ejemplo. Los músicos, que realizan un trabajo de práctica motora diaria muy fuerte, pueden padecer en ocasiones de distonía focal (Chamagne, 2003), que es una consecuencia la patológica de la plasticidad producida por la práctica (Imagen_6).

En el caso de las vías y centros motores, tanto la falta de movilidad como la práctica excesiva, junto con la presencia de determinados factores de predisposición puede producir reorganizaciones corticales no deseadas que conducen a la enfermedad.  

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NEUROPLASTICIDAD EN EL CAMPO DE LA PSICOLOGÍA Y LA PSIQUIATRÍA

Así como se ha avanzado en el conocimiento de la importancia de la importancia de la neuroplasticidad dentro del campo de la neurología, no se ha avanzado con la misma celeridad en las aplicaciones de esta capacidad intrínseca del sistema nervioso dentro del campo de la psicología y la psiquiatría. 

En parte ello es debido a que el sujeto de estudio de estos dos campos de la medicina es la conducta y las emociones humanas, un sujeto de estudio muchísimo más complejo que estudiar el comportamiento de un músculo o conjunto de músculos o las percepciones sensoriales.

La conducta humana es compleja. Está determinada muchas por muchos componentes no visibles directamente, fruto de aprendizajes previos de tipo procedimental, muchas veces no accesibles directamente a la conciencia. Además, en estos aprendizajes se mezclan las emociones y todo ello complica tambo la aprehensión exacta de la conducta del sujeto y su posterior modificación en una intervención psicoterapéutica.

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PLASTICIDAD SINÁPTICA EN LA ADICCIÓN

En los últimos años se han realizado grandes avances en el conocimiento de los cambios neurobiológicos que están en la base de la adicción.

Actualmente, está bien aceptado que la adicción se produce como consecuencia de cambios neuroadaptativos, de afectos a largo plazo, relacionados con los mecanismos del aprendizaje y la memoria. En otras palabra, la adicción es una usurpación patológica de los mecanismos normales del aprendizaje y la memoria.

Los modelos animales de consumo de drogas, en concreto la cocaína, podrían ser un buen método para estudiar los cambios neuroplásticos en distintas regiones cerebrales, cambios que son la base de las respuestas conductuales y emocionales que los humanos realizamos ante determinadas situaciones. 

Las modificaciones de la conducta que caracterizan la adicción se basan en cambios que afectan a la estructura de las conexiones sinápticas entre las neuronas, que incluyen crecimiento de nuevos botones terminales y arborizaciones dendríticas (Nestler, 2001) (Imagen_7), o pérdida de los mismos (Arbuthnott et al., 2000) (Imagen_8). 

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Pulsar para ampliar - Imagen_7

Pulsar para ampliar - Imagen_8

El reto para la neurociencia es demostrar la relación existente entre cada uno de los cambios conductuales relacionados con la adicción y los cambios estructurales y funcionales específicos en distintas estructuras del SNC.

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BIBLIOGRAFÍA

Arbuthnott GW, Ingham CA, Wickens JR. Dopamine and synaptic plasticity in the neostriatum. J Anat. 2000;196 ( Pt 4):587-96.

Chamagne P. Functional dystonia in musicians: rehabilitation. Hand Clin. 2003;19(2):309-16.

Cohen LG, Brasil-Neto JP, Pascual-Leone A, Hallett M. Plasticity of cortical motor output organization following deafferentation, cerebral lesions, and skill acquisition. Adv Neurol. 1993;63:187-200.

Decety J, Ingvar DH. Brain structures participating in mental simulation of motor behavior: a neuropsychological interpretation. Acta Psychol (Amst). 1990;73(1):13-34.

Nestler EJ. Molecular basis of long-term plasticity underlying addiction. Nat Rev Neurosci. 2001;2(2):119-28.

Pascual-Leone A 1996. Reorganization of cortical motor outputs in the acquisitiono of new motor skills. In Recent Advances in Clinical Neurophysiology, ed. J Kinura, H Shibasaki, pp. 304-8. Amsterdam:Elsevier Sci.

Pascual-Leone A, Torres F. Plasticity of the sensorimotor cortex representation of the reading finger in Braille readers. Brain. 1993;116 ( Pt 1):39-52.

Pascual-Leone A, Amedi A, Fregni F, Merabet LB. The plastic human brain cortex. Annu Rev Neurosci. 2005;28:377-401.

Roland PE, Eriksson L, Stone-Elander S, Widen L. Does mental activity change the oxidative metabolism of the brain? J Neurosci. 1987;7(8):2373-89.

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