1. osa: struktuuri ja organisatsiooni teema

„Aju plastilisus viitab närvisüsteemi võimele muuta oma struktuuri ja funktsiooni eluea jooksul reaktsioonina keskkonna mitmekesisusele. Kuigi seda terminit kasutatakse nüüdseks laialdaselt psühholoogias ja neuroteaduses, pole seda lihtne defineerida ja seda kasutatakse närvisüsteemi muutuste tähistamiseks mitmel tasandil, alates molekulaarsetest sündmustest, näiteks geeniekspressiooni muutustest, kuni käitumiseni.“ ^[1] Allpool kirjeldatakse kolme peamist plastilisuse vormi: sünaptiline plastilisus, neurogenees ja funktsionaalne kompenseeriv töötlemine.

Sünaptiline plastilisus

Uute teadmiste ja kogemuste omandamisel loob aju närviteid. Neuraalsed rajad ehk ahelad on omavahel ühendatud neuronitest koosnevad marsruudid. Need marsruudid luuakse ajus õppimise ja harjutamise kaudu; sarnaselt sellele, kuidas mägirada luuakse karjase ja tema karja igapäevase sama marsruudi kasutamise kaudu. Neuraalse raja suhtlevad omavahel kohtumispunktis, sünapsis. Iga kord, kui omandatakse uusi teadmisi (korduva harjutamise kaudu), paraneb sünaptiline kommunikatsioon või ülekanne seotud neuronite vahel. Parem neuronitevaheline kommunikatsioon tähendab, et elektrilised signaalid liiguvad uuel rajal tõhusamalt. Näiteks uue linnu äratundmisel tekivad teatud neuronite vahel uued ühendused. Nägemiskoorte neuronid panevad tähele tema kurgu värvi, teised kuulmiskoorte neuronid aga tema konkreetset hüüdu ja veel teised linnu nime. Linnu tundmaõppimiseks pööratakse korduvalt tähelepanu tema nimele ja omadustele, värvile, laulule ja nimele. Neuraalse ahela uuesti läbivaatamine ja neuronite vahelise ülekande taastamine seotud neuronite vahel iga uue katse korral suurendab sünaptilise ülekande efektiivsust. Asjaomaste neuronite vaheline suhtlus on hõlbustatud, tunnetus on muutunud kiiremaks ja kiiremaks. Sünaptiline plastilisus on ehk see sammas, millele aju hämmastav painduvus toetub.

Neurogenees

Kui sünaptiline plastilisus saavutatakse olemasolevate neuronite vahelise sünaptilise saidi kommunikatsiooni parandamise kaudu, siis neurogenees viitab uute neuronite sünnile ja vohamisele . Väga pikka aega peeti neuronite jätkuva sünni ideed täiskasvanu ajus ketserlikuks. Teadlased uskusid, et neuronid surevad ja neid ei asendu kunagi uutega. Alates 1944. aastast, kuid peamiselt viimastel aastatel, on neurogeneesi olemasolu teaduslikult tõestatud ja me teame, et see toimub siis, kui tüvirakud, spetsiaalne rakutüüp, mis asub dentate gyrus'es, hipokampuses ja võimalik, et ka prefrontaalses korteksis, jagunevad kaheks rakuks: tüvirakuks ja rakuks, millest saab täielikult aksoni ja dentriitidega varustatud neuron. Need uued neuronid migreeruvad seejärel isegi aju kaugematesse piirkondadesse, kus neid vajatakse, ja neil on seega potentsiaal võimaldada ajul oma neuronite varu täiendada. Loomkatsetest ja inimestest on teada, et neuronite äkksurm (näiteks pärast insulti) on neurogeneesi tugev käivitaja.

Funktsionaalne kompenseeriv plastilisus

Vananemisega kaasnev neurobioloogiline langus on teaduskirjanduses hästi dokumenteeritud ja selgitab, miks vanemad täiskasvanud saavutavad neurokognitiivse soorituse testides halvemaid tulemusi kui noored täiskasvanud. Üllataval kombel ei ole kõik vanemad täiskasvanud madalama sooritusega. Mõned saavutavad sama häid tulemusi kui nende nooremad kolleegid. Seda ootamatut käitumuslikku eelist vananevate inimeste alarühma jaoks on teaduslikult uuritud ja leiti, et uue teabe töötlemisel värbavad kõrgema sooritusega vanemad täiskasvanud samu ajupiirkondi kui nooremad täiskasvanud, kuid lisaks värbavad nad täiendavaid ajupiirkondi, mida noored ja madalama sooritusega vanemad täiskasvanud ei aktiveeri. Teadlased on mõtisklenud selle ajupiirkondade ülekoormamise üle kõrge sooritusega vanematel täiskasvanutel ja on üldiselt jõudnud järeldusele, et täiendavate kognitiivsete ressursside värbamine peegeldab kompenseerivat strateegiat. Vanusega seotud defitsiidi ja vananemisega kaasneva sünaptilise plastilisuse vähenemise korral avaldub aju taas oma mitmeallikalises plastilisuses, korraldades ümber oma neurokognitiivseid võrgustikke. Uuringud näitavad, et aju jõuab selle funktsionaalse lahenduseni alternatiivsete närviradade aktiveerimise kaudu, mis aktiveerivad enamasti piirkondi mõlemas poolkeras (kui noorematel täiskasvanutel on aktiveeritud ainult üks).

2. osa: funktsioon ja käitumine

Õppimine, kogemused ja keskkond

Oleme näinud, et plastilisus on aju omadus, mis võimaldab tal muuta oma bioloogilisi, keemilisi ja füüsikalisi omadusi. Kuid aju muutudes muutuvad paralleelselt ka funktsioon ja käitumine. Viimastel aastatel oleme õppinud, et aju muutusi geneetilisel või sünaptilisel tasandil põhjustavad mitmesugused keskkonna- ja kogemuslikud tegurid. Uus õppimine on plastilisuse keskmes ja muutunud aju on ehk kõige käegakatsutavam ilming sellest, et keskkond on uue õppimise kättesaadavaks teinud. Uus õppimine toimub mitmel kujul ja mitmel põhjusel ning igal ajal meie elu jooksul. Näiteks omandavad lapsed uusi teadmisi tohutul hulgal ja nende aju muutub intensiivse uue õppimise ajal oluliselt. Uut õppimist võib vaja minna ka neuroloogilise kahjustuse korral, mis on põhjustatud näiteks kahjustustest või insuldist, kui kahjustatud ajupiirkonna toetatavad funktsioonid on häiritud ja neid tuleb uuesti õppida. Uus õppimine võib olla indiviidile omane ja juhitud teadmisjanust. Uue õppimise asjaolude mitmekesisus tõstatab küsimuse, kas aju muutub iga kord, kui ta midagi õpib. Uuringud näitavad, et see nii ei ole. Näib, et aju omandab uusi teadmisi ja seeläbi realiseerib oma plastilisuse potentsiaali, kui uus õppimine on käitumuslikult sobiv. Selleks, et õppimine aju füsioloogiliselt märgistaks, peab see õppimine viima käitumise muutusteni. Teisisõnu, uus õppimine peab olema käitumuslikult asjakohane ja vajalik. Näiteks uus õppimine, mis tagab ellujäämise, integreeritakse organismi ja omaks võetakse käitumisena ning selle tulemusena on aju muutunud. Võib-olla olulisem on see, mil määral õpikogemus on rahuldust pakkuv. Näiteks uus õppimine interaktiivse mängu vormis on eriti soodustav aju plastilisusele ja leiti, et see suurendab PFC aktiivsust. Samuti märgime selles stiimulite pakkumise kontekstis ära iidse traditsiooni pakkuda lastele õppimise ajal tuge ja tasu.

Plastilisuse tekitamise tingimuste mõistmine

Millal eluea jooksul muutub aju kõige tõenäolisemalt keskkonna stimulatsioonile allutades? Näib, et plastilisuse mustrid on eri vanuses erinevad ja plastilisust tekitava tegevuse tüübi ja subjekti vanuse vahelise koostoime kohta on veel palju teadmata. Sellest hoolimata teame, et intellektuaalne ja vaimne tegevus kutsub esile aju plastilisust, kui seda rakendada tervetele eakatele või neurodegeneratiivse häirega eakatele. Veelgi olulisem on see, et aju on vastuvõtlik nii positiivsetele kui ka negatiivsetele muutustele juba enne organismi sündi. Loomkatsed näitavad, et kui rasedad emad paigutatakse rikastatud ja stimuleerivasse keskkonda, suureneb järglaste sünapside arv teatud ajupiirkondades. Seevastu, kui rasedatele emadele rakendatakse kerget stressi, ilmnes tema järglastel hiljem PFC neuronite arvu vähenemine. Lisaks näib, et PFC reageerib keskkonnamõjudele paremini kui ülejäänud aju. Need leiud omavad olulist mõju "loodus" vs "kasvatus" arutelule, kuna näib, et "kasvatus" võib esile kutsuda muutusi neuronite geeniekspressioonis. Kuidas aju plastilisus areneb ja milline on keskkonna stimulatsiooni rakendamise aja mõju? See on terapeutiliste probleemide seisukohast väga oluline küsimus ning geneetilised loomauuringud pakuvad murrangulisi vastuseid, et mõned geenid on mõjutatud isegi lühima stimulatsiooniperioodi jooksul, teised geenid jäävad mõjutatuks ka pikema stimulatsiooniperioodi jooksul, samas kui teised ei muutu üldse või pööravad muutumistrendi ümber. Kuigi sõna "plastilisus" tavakasutusel on positiivne varjund, viitab plastilisus kõigile viisidele, kuidas aju muutub, ja mõned muutused võivad esineda koos funktsiooni ja käitumise häiretega. treening tundub ideaalne aju plastilisuse esilekutsumiseks. See pakub süstemaatilist harjutamist, mis on vajalik uute närviahelate loomiseks ja neuronite vaheliste sünaptiliste ühenduste tugevdamiseks ahelas. Nagu aga oleme näinud, ei õpi aju käegakatsutava käitumusliku kasu puudumisel tõhusalt. Seega ei saa üle tähtsustada isikupärastatud ja asjakohaste eesmärkide integreerimise olulisust treeninguga.

^[1]Definitsioon on võetud allikast: Kolb, B., Muhammad, A. ja Gibb, R., Aju plastilisuse aluseks olevate tegurite otsimine normaalses ja vigastatud ajus, Journal of Communication Disorders (2010), doi:10.1016/j.jcomdis.2011.04.007

See osa pärineb Kolb, B., Muhammad, A. ja Gibb, R. tööst „Otsides aju plastilisust mõjutavaid tegureid normaalses ja vigastatud ajus“, Journal of Communication Disorders (2010), doi:10.1016/j.jcomdis.2011.04.007.