CogniFit - Neuroplastisitas

"Plastisitas otak mengacu pada kapasitas sistem saraf untuk mengubah struktur dan fungsinya sepanjang hidup, sebagai reaksi terhadap keragaman lingkungan. Meskipun istilah ini sekarang umum digunakan dalam psikologi dan ilmu saraf, istilah ini tidak mudah didefinisikan dan digunakan untuk merujuk pada perubahan pada berbagai tingkatan dalam sistem saraf mulai dari peristiwa molekuler, seperti perubahan ekspresi gen, hingga perilaku."

Neuroplastisitas, atau plastisitas saraf, memungkinkan neuron untuk beregenerasi baik secara anatomis maupun fungsional, dan untuk membentuk koneksi sinaptik baru. Plastisitas otak, atau neuroplastisitas, adalah kemampuan otak untuk memulihkan dan merestrukturisasi dirinya sendiri. Potensi adaptif sistem saraf ini memungkinkan otak untuk pulih setelah gangguan atau cedera dan untuk mengurangi efek dari struktur yang berubah karena patologi seperti Multiple Sclerosis, penyakit Parkinson, penurunan kognitif, Alzheimer, disleksia, ADHD, insomnia, dll.

Jaringan saraf sebelum pelatihan Jaringan saraf 2 minggu setelah stimulasi Jaringan saraf 2 bulan setelah stimulasi

Plastisitas sinaptik

Ketika terlibat dalam pengalaman dan pembelajaran baru, otak membentuk serangkaian jalur saraf. Jalur saraf, atau sirkuit, ini adalah rute yang terbuat dari neuron yang saling terhubung. Rute ini dibuat di otak melalui penggunaan dan latihan sehari-hari; seperti jalur pegunungan yang dibuat oleh penggunaan sehari-hari seorang penggembala dan kawanannya. Neuron dalam jalur saraf berkomunikasi satu sama lain melalui koneksi yang disebut sinapsis, dan jalur komunikasi ini dapat beregenerasi sepanjang hidup Anda. Setiap kali kita memperoleh pengetahuan baru (melalui latihan berulang), komunikasi sinaptik antara neuron diperkuat. Koneksi yang lebih baik antara neuron berarti bahwa sinyal listrik berjalan lebih efisien saat membuat atau menggunakan jalur baru. Misalnya, ketika mencoba mengenali burung baru, koneksi baru dibuat di antara neuron tertentu. Neuron di korteks visual menentukan warnanya, korteks pendengaran mengidentifikasi nyanyiannya, dan yang lainnya, nama burung. Untuk mengetahui burung apa itu, atributnya, warnanya, nyanyiannya, dan namanya diulang berkali-kali. Meninjau kembali sirkuit saraf dan membangun kembali transmisi saraf antara neuron yang terlibat pada setiap upaya baru meningkatkan efisiensi transmisi sinaptik. Komunikasi antara neuron yang relevan difasilitasi, kognisi menjadi semakin cepat. Plastisitas sinaptik mungkin merupakan pilar yang menopang kelenturan otak yang menakjubkan.

Neurogenesis

Sementara plastisitas sinaptik dicapai melalui peningkatan komunikasi di lokasi sinaptik antara neuron yang ada, neurogenesis mengacu pada kelahiran dan proliferasi neuron baru di otak. Untuk waktu yang sangat lama, gagasan tentang kelahiran neuron yang berkelanjutan di otak orang dewasa dianggap sesat. Para ilmuwan percaya bahwa neuron mati dan tidak pernah digantikan oleh yang baru. Sejak tahun 1944, tetapi sebagian besar dalam beberapa tahun terakhir, keberadaan neurogenesis telah ditetapkan secara ilmiah dan kita tahu bahwa itu terjadi ketika sel punca, jenis sel khusus yang terletak di girus dentata, hipokampus dan mungkin di korteks prefrontal, terbagi menjadi dua sel: sel punca dan sel yang akan menjadi neuron yang sepenuhnya dilengkapi dengan akson dan dentrit. Neuron baru tersebut kemudian akan bermigrasi ke area otak yang jauh di mana mereka dibutuhkan, dan dengan demikian memiliki potensi untuk memungkinkan otak mengisi kembali pasokan neuronnya. Dari penelitian hewan dan manusia diketahui bahwa kematian neuron yang tiba-tiba (misalnya setelah stroke) merupakan pemicu yang kuat untuk neurogenesis.

Plastisitas Kompensasi Fungsional

Penurunan neurobiologis yang menyertai penuaan didokumentasikan dengan baik dalam literatur penelitian dan menjelaskan mengapa orang dewasa yang lebih tua berkinerja lebih buruk daripada orang dewasa muda pada tes kinerja neurokognitif. Anehnya, tidak semua orang dewasa yang lebih tua menunjukkan kinerja yang lebih rendah. Beberapa melakukannya dengan baik seperti rekan-rekan mereka yang lebih muda. Keuntungan perilaku yang tidak terduga ini untuk subkelompok individu yang menua telah diselidiki secara ilmiah dan ditemukan bahwa, ketika memproses informasi baru, orang dewasa yang lebih tua dengan kinerja lebih tinggi merekrut daerah otak yang sama seperti orang dewasa yang lebih muda, tetapi, juga merekrut daerah otak tambahan yang tidak diaktifkan oleh orang dewasa yang lebih tua muda dan berkinerja rendah. Para peneliti telah merenungkan perekrutan berlebihan daerah otak ini pada orang dewasa yang lebih tua dengan kinerja tinggi dan secara umum mencapai kesimpulan bahwa perekrutan sumber daya kognitif tambahan mencerminkan strategi kompensasi. Di hadapan defisit terkait usia dan penurunan plastisitas sinaptik yang menyertai penuaan, otak, sekali lagi memanifestasikan plastisitas multi-sumbernya dengan mengatur ulang jaringan neurokognitifnya. Penelitian menunjukkan bahwa otak mencapai solusi fungsional ini melalui aktivasi jalur saraf alternatif, yang paling sering mengaktifkan wilayah di kedua belahan otak (sementara pada orang dewasa muda, hanya satu yang diaktifkan).

Fungsi dan perilaku: Pembelajaran, pengalaman dan lingkungan

Kita telah melihat bahwa plastisitas adalah sifat otak yang memungkinkannya mengubah sifat biologis, kimia, dan fisiknya. Namun, saat otak berubah, fungsi dan perilakunya pun berubah secara paralel. Dalam beberapa tahun terakhir, kita telah mempelajari bahwa perubahan otak pada tingkat genetik atau sinaptik disebabkan oleh berbagai faktor lingkungan dan pengalaman. Pembelajaran baru merupakan inti dari plastisitas dan otak yang berubah mungkin merupakan manifestasi paling nyata bahwa pembelajaran baru telah terjadi, yang disediakan oleh lingkungan. Pembelajaran baru terjadi dalam berbagai bentuk dan karena berbagai alasan dan kapan saja selama hidup kita. Misalnya, anak-anak memperoleh pengetahuan baru dalam jumlah besar dan otak mereka berubah secara signifikan pada saat-saat pembelajaran baru yang intensif ini. Pembelajaran baru mungkin juga diperlukan jika terjadi kerusakan neurologis yang disebabkan, misalnya melalui lesi atau stroke, ketika fungsi yang didukung oleh area otak yang rusak terganggu, dan harus dipelajari lagi. Pembelajaran baru dapat bersifat intrinsik bagi individu dan dipandu oleh rasa haus akan pengetahuan. Banyaknya keadaan untuk terjadinya pembelajaran baru menimbulkan pertanyaan apakah otak akan berubah setiap kali mempelajari sesuatu. Penelitian menunjukkan bahwa ini bukanlah masalahnya. Tampaknya otak akan memperoleh pengetahuan baru, dan dengan demikian mengaktualisasikan potensinya untuk plastisitas, jika pembelajaran baru tersebut sesuai dengan perilaku. Agar pembelajaran dapat menandai otak secara fisiologis, pembelajaran tersebut harus mengarah pada perubahan perilaku. Dengan kata lain, pembelajaran baru harus relevan dan diperlukan secara perilaku. Misalnya, pembelajaran baru yang memastikan kelangsungan hidup akan diintegrasikan oleh organisme dan diadopsi sebagai perilaku dan, sebagai hasilnya, otak akan berubah. Mungkin yang lebih penting adalah sejauh mana pengalaman belajar itu bermanfaat. Misalnya, pembelajaran baru dalam bentuk permainan interaktif sangat mendukung plastisitas otak dan ditemukan dapat meningkatkan aktivitas PFC. Selain itu, dalam konteks pemberian insentif ini, kita akan mencatat tradisi lama dalam memberikan penguatan dan penghargaan kepada anak-anak saat mereka terlibat dalam pembelajaran.

Memahami kondisi untuk menginduksi plastisitas

Kapan, dalam rentang hidup, otak paling mungkin berubah saat terpapar rangsangan di lingkungan? Tampaknya pola neuroplastisitas berbeda pada usia yang berbeda dan masih banyak yang belum diketahui mengenai interaksi antara jenis aktivitas pemicu plastisitas dan usia subjek. Meskipun demikian, kita tahu bahwa aktivitas intelektual dan mental memicu plastisitas otak saat diterapkan pada orang dewasa tua yang sehat atau pada orang dewasa tua dengan gangguan neurodegeneratif. Yang lebih penting, tampaknya otak dapat menerima perubahan positif dan negatif bahkan sebelum organisme tersebut lahir. Studi pada hewan menunjukkan bahwa saat ibu hamil ditempatkan di lingkungan yang diperkaya dan merangsang, jumlah sinaps keturunannya meningkat di wilayah otak tertentu. Sebaliknya, saat stres ringan diterapkan pada ibu hamil, keturunannya kemudian menunjukkan jumlah neuron PFC yang berkurang. Selain itu, tampaknya PFC lebih responsif terhadap pengaruh lingkungan daripada bagian otak lainnya. Temuan ini memiliki implikasi penting untuk perdebatan "alam" vs. "pengasuhan", karena tampaknya "pengasuhan" dapat memicu perubahan dalam ekspresi gen neuron. Bagaimana plastisitas otak berevolusi dan apa pengaruh dari lamanya waktu stimulasi lingkungan diterapkan? Ini adalah pertanyaan yang sangat penting untuk masalah terapeutik dan penelitian genetik pada hewan menawarkan jawaban yang sangat mendasar bahwa beberapa gen terpengaruh bahkan pada rentang stimulasi terpendek, gen tambahan terus terpengaruh dengan rentang stimulasi yang lebih panjang, sementara yang lain tidak mengalami perubahan sama sekali atau membalikkan tren perubahan. Meskipun penggunaan umum kata plastisitas mengandung konotasi positif, plastisitas mengacu pada semua cara otak berubah, dan beberapa perubahan dapat terjadi bersamaan dengan gangguan fungsi dan perilaku. Pelatihan kognitif tampaknya ideal untuk mendorong plastisitas serebral. Ini memberikan praktik sistematis yang diperlukan untuk membangun sirkuit saraf baru dan untuk memperkuat koneksi sinaptik di antara neuron di sirkuit tersebut. Namun, seperti yang telah kita lihat, tanpa adanya manfaat perilaku yang nyata, otak tidak akan belajar secara efektif. Dengan demikian, pentingnya mengintegrasikan tujuan yang sangat personal dan relevan dengan pelatihan tidak dapat dilebih-lebihkan.

[1]Definisi diadopsi dari: Kolb, B., Muhammad, A., & Gibb, R., Mencari faktor-faktor yang mendasari plastisitas serebral pada otak normal dan cedera, Journal of Communication Disorders (2010), doi:10.1016/j.jcomdis.2011.04.007