Plasticidade neuronal: características e tipos
O termo plasticidade neuronal faz referência à capacidade que o sistema nervoso tem de se modificar, tanto funcional quanto estruturalmente, em resposta ao passar do tempo ou a lesões. De maneira coloquial, a plasticidade é conhecida como a propriedade que um material tem de ser fisicamente maleável.
De um modo mais científico, podemos dizer que a neuroplasticidade é a ‘capacidade do sistema nervoso de responder a estímulos intrínsecos ou extrínsecos ao reorganizar sua estrutura, suas conexões e seu funcionamento’ (1).
Assim, a plasticidade é um conceito-chave no desenvolvimento neuronal e no funcionamento normal do sistema nervoso. Também é uma resposta ao ambiente mutável, ao envelhecimento e às patologias que podemos contrair.
Desse modo, a plasticidade neuronal é necessária tanto para que as redes neuronais adquiram novas propriedades funcionais quanto para que continuem produzindo conexões cerebrais suficientes.
O cérebro é, por necessidade, uma estrutura plástica. Isso foi demonstrado por várias pesquisas científicas.
Além disso, sabemos que a plasticidade está presente em vários níveis organizativos do sistema nervoso. Podemos falar de plasticidade tecido nervoso, plasticidade neuronal ou glial, plasticidade sináptica, etc.
Como as redes neuronais funcionam?
A plasticidade neuronal ocorre especialmente em resposta a demandas fisiológicas, mudanças na atividade neural ou lesões do tecido nervoso.
Além disso, a plasticidade participa da formação da rede neuronal durante o desenvolvimento e a aquisição de novos comportamentos motores ou as aprendizagens que acumulamos durante a vida. São muitos os processos biológicos envolvidos na plasticidade:
- A neurogênese.
- A migração celular.
- As mudanças na excitabilidade neuronal.
- A neurotransmissão.
- A geração de novas conexões.
- A modificação das conexões existentes.
Plasticidade neuronal estrutural e funcional
A plasticidade da eficácia de transmissão entre neurônios pode depender de mudanças adaptativas em moléculas pré-sinápticas, extracelulares ou pós-sinápticas.
Isso significa que a plasticidade pode ocorrer sem modificação de número, local, distribuição, densidade ou área total de sinapses.
A potenciação precoce de longa duração e as mudanças nas propriedades eletrônicas devido às mudanças geométricas dos dendritos são exemplos claros desse tipo de plasticidade.
Por outro lado, as mudanças na conectividade do circuito que envolvem formação, eliminação ou ampliação de sinapse, como a potenciação tardia de longa duração, são englobadas na “plasticidade estrutural ou arquitetônica”.
Plasticidade neuronal hebbiana e plasticidade homeostática
A plasticidade da eficácia da transmissão e a plasticidade estrutural podem ser classificadas como plasticidade hebbiana e plasticidade homeostática, respectivamente (2).
A plasticidade hebbiana implica uma mudança da força sináptica, seja aumentando ou diminuindo de acordo com o nível de atividade neuronal, em uma escala de tempo de segundos ou minutos depois do início da estimulação.
A potenciação precoce de longa duração é um exemplo típico da plasticidade hebbiana. No início, um estímulo tetânico impulsiona a ativação prévia e pós-sináptica coincidentes, o que induz o aumento da eficácia sináptica.
Esse aumento vai melhorar a potenciação. Assim, a plasticidade hebbiana produz um circuito de retroalimentação positiva.
Por sua vez, os processos homeostáticos são mais lentos, ocorrem em horas e até dias. Assim, podem incluir modificações na densidade do canal iônico, a liberação do transmissor ou a sensibilidade do receptor pós-sináptico.
Em contraste com a plasticidade hebbiana, a plasticidade homeostática constitui um circuito de retroalimentação negativa. A dinâmica homeostática diminui a conectividade em resposta a uma alta atividade neuronal e aumenta a conectividade quando a atividade diminui.
Foi proposto que as plasticidades homeostáticas e hebbianas têm diferentes papéis em termos de funções de rede neuronal. A plasticidade hebbiana está envolvida nas mudanças que ocorrem durante toda a vida, a capacidade de armazenamento e a robustez da memória.
Já a plasticidade homeostática auto-organiza a conectividade da rede neuronal para evitar a instabilidade da rede.
Além disso, esse tipo de plasticidade implica mecanismos sinápticos e extra-sinápticos, como a regulação da excitabilidade neuronal, a regulação da formação de sinapses e a estabilização da força sináptica total e a arborização dendrítica.
A plasticidade neuronal é um processo que pode ser observado durante o desenvolvimento do sistema nervoso. Surge como um atributo essencial que outorga ao cérebro a capacidade de modificar sua estrutura e funcionamento em resposta às mudanças na atividade neuronal.
Também é responsável por adquirir novas capacidades como substratos para a aprendizagem e a memória ou a recuperação da funcionalidade depois de uma lesão.
Em resumo, é um processo que permite ao cérebro continuar sendo flexível para proporcionar uma melhor adaptação às condições do meio.
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Cramer, S. C., Sur, M., Dobkin, B. H., O’brien, C., Sanger, T. D., Trojanowski, J. Q., … & Chen, W. G. (2011). Harnessing neuroplasticity for clinical applications. Brain, 134(6), 1591-1609.
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Fauth, M., & Tetzlaff, C. (2016). Opposing effects of neuronal activity on structural plasticity. Frontiers in neuroanatomy, 10, 75.
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Lisman, J. (2017). Glutamatergic synapses are structurally and biochemically complex because of multiple plasticity processes: long-term potentiation, long-term depression, short-term potentiation and scaling. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1715), 20160260.