Plasticidade neuronal é a capacidade do sistema nervoso em alterar sua
forma e função no decorrer da vida em função das exigências
adaptativas ambientais. O conceito mostra-se muito amplo: vai desde uma
alteração muito extensa, por exemplo, após um traumatismo
cranioencefálico ou mesmo após um grande acidente vascular encefálico,
até alterações sutis, tais como o aprendizado de um novo conceito.
Dizemos plasticidade ontogenética a interação entre as informações do genoma das diferentes espécies e suas interações com as
influências ambientais. Inicialmente, na vida embrionária e nos primeiros anos de vida, possuímos uma neuroplasticidade muito
ativa, com o intuito de maturar o sistema nervoso, preparando-o para a
vida adulta. Após este período inicial do desenvolvimento,
a plasticidade continua, porém, de uma forma muito mais sutil, sendo percebida nas sinapses, no processamento das informações,
na memória, resultando assim na capacidade cognitiva individual de cada
ser humano. O entendimento desse processo mostra-se muito
útil para novos alvos farmacológicos, para novas terapias comportamentais, para políticas educacionais e psicoterapêuticas. A
plasticidade manifesta-se de três maneiras durante a vida: morfológica
(anatômica), funcional (alterações da fisiologia neuronal
e sináptica) e comportamental (aprendizagem e memória).
Conceitos do Século XXI – O sistema nervoso se regenera...
Hoje em dia sabemos que dependendo do insulto, da disponibilidade de
células tronco na região acometida, poderemos ver a chamada
neurogênese. Algumas regiões cerebrais mantêm a capacidade de
neurogênese durante a vida adulta, no entanto, não apenas os neurônios
podem se regenerar mas também as células da glia, formando assim, novos
circuitos neuronais. Antigamente acreditávamos apenas na
capacidade de regeneração de axônios periféricos, no entanto, hoje
sabemos da capacidade de regeneração também dos axônios centrais;
no entanto, estes axônios centrais são alvos de fatores de inibição do
crescimento imediatamente após sua solicitação de regeneração.
Podemos imaginar esse mecanismo como um fator protetor às conexões do
sistema nervoso central, já que este possui complexas redes de
integração e, sua regeneração, poderia ser errônea devida sua complexidade.
Ontogenética. Na fase precoce do desenvolvimento, na vida intrauterina,
parece que o genoma é capaz de direcionar a migração dos neurônios
e das células da glia no intuito do crescimento e maturação do sistema
nervoso. Pouquíssimas regiões mantêm essa neurogênese na vida
adulta, sendo elas: bulbo olfatório, substância cinzenta periventricular
e hipocampo – giro denteado. Estas regiões, só conseguem realizar
neurogênese devido a permanência de uma população de células tronco neuronais.
Neurogênese do hipocampo adulto.
Regeneração Axônica no Sistema Nervoso Periférico –
Após uma lesão traumática da fibra nervosa periférica haverá, em pouco
tempo, reconstrução dessa fibra. Isso é visto na prática diária, quando
sofremos uma lesão na pele, um corte, e percebemos alterações da
sensibilidade daquela região por algum período de tempo. Nesses tipos de
lesões,
houve uma ruptura de filetes nervosos que, com o tempo, se regenerarão.
Não só os nervos sensitivos mas também os motores e os viscerais
possuem
essa mesma capacidade de regeneração. Quando há uma ruptura de um nervo
periférico há imediata ativação de genes do desenvolvimento gerando a
reorganização do citoesqueleto do coto proximal seccionado, formando um
cone de crescimento; há síntese de diversas proteínas de crescimento
para a
reabilitação funcional daquela região. Há síntese de neurotransmissores,
canais iônicos e receptores moleculares no intuito de se restabelecer a
função daquela fibra nervosa periférica (isso também vale para as fibras
do sistema nervoso autônomo). Quanto ao coto distal do nervo lesionado,
este sofrerá fragmentação e decomposição da mielina (degeneração
Walleriana). As novas células de Schwann proporcionarão o direcionamento
das fibras novas.
Regeneração Axônica no Sistema Nervoso Central –
No sistema nervoso central a coisa não acontece da mesma forma quando
comparado ao sistema nervoso periférico. Após uma lesão de um axônio
central,
há estimulação dos genes de proliferação e crescimento, no entanto, não
há microambiente favorável a essa regeneração. Os oligodendrócitos são
os
considerados agentes produtores de fatores que inibem o crescimento
axonal central. Há uma gliose reativa (cicatriz glial), com inibição do
crescimento
axonal; além disso, os astrócitos e micróglia não são tão eficientes na
remoção dos restos de mielina decorrentes da lesão. Os restos de mielina
lesão
meses para serem removidos, dificultando a regeneração axonal. Apesar
dos oligodendrócitos estimularem o crescimento dos astrócitos, eles
produzem
moléculas que inibem diretamente o crescimento axonal, por exemplo,
Nogo. O desafio atual dos neurocientistas é entender e propiciar um
microambiente
que possibilite a regeneração axonal central com posterior reversão das seqüelas tão abundantes na clínica neurológica.
Neuroplasticidade Morfológica –
Esses fenômenos são bastante numerosos durante a fase de desenvolvimento
do tecido nervoso, e estão de certa forma, vinculados a
neuroplasticidade funcional.
A plasticidade axônica refere-se à capacidade dos axônios e seus
terminais de reorganizarem sua estrutura em função dos estímulos
ambientais; trata-se
de lapidações da circuitaria neuronal, são axônios sadios (íntegros) que
se modificam. Os axônios seguem “pistas”, sinais químicos que
direcionam seu
crescimento; caso esse caminho não seja seguido, os axônios formam circuitos anômalos, podendo provocar sintomas neurológicos.
Já a plasticidade dendrítica é muito abundante durante a fase
ontogenética de diferenciação, nessa fase os dendritos são mais
susceptíveis a modificações
caso haja estímulos ambientais (neonatos, lactentes, crianças e
adolescentes), reduzindo sua capacidade na vida adulta. O BDNF (fator de
crescimento
neurotrófico) é uma das principais neurotrofinas que estimulam o
crescimento dendrítico, sendo liberado por terminais axonais. Isso é
particularmente
importante já que no local de uma lesão haverá crescimento dendrítico
para o centro da mesma, fazendo o repovoamento das conexões na área
lesionada.
A exemplo dos axônios, os dendritos seguem seu crescimento em busca de
sinalizações microambientais que favoreçam sua nutrição e estímulo.
Algumas doenças
são exemplo do curso anormal da arborização dendrítica (número e
morfologia anormais): esquizofrenia, síndrome de Down, síndrome do X
frágil, dentre
outras. Um ambiente enriquecido na vida adulta forma uma maior
complexidade dendrítica na área de Wernicke, por exemplo; também há uma
complexidade
maior naquelas áreas motoras onde são utilizados músculos repetidamente:
por exemplo, um datilógrafo possui a área das mãos com maior
complexidade
dendrítica. Dessa forma, concluímos que as influências ambientais também
modulam a complexidade dendrítica. Devemos considerar também que a
presença
das espinhas dendríticas também é muito instável, isto é, se modificam
muito na medida em que influencias ambientais as exigem. O processo de
aprendizagem
e memória esta diretamente ligado ao número de espinhas dendríticas,
isto é, quanto mais estudamos, mais conseguimos aprender e mais memória
será formada.
Neuroplasticidade Funcional –
Para essas avaliações, a utilização da ressonância magnética funcional
(fMRI) foi fundamental. Comparado a área das mãos em músicos e
não-músicos,
observamos que a área era muito mais desenvolvida nos músicos comparada
aos não-músicos, e mais ainda, os músicos que aprenderam a arte na
infância
possuíam uma área cortical ainda muito mais desenvolvida do que aqueles
que aprenderam música tardiamente. Os indivíduos cegos também mostraram
neuroplasticidade funcional dependente da idade que adquiriram o
déficit: aqueles com cegueira congênita possuíam uma maior reorganização
cortical
em tarefas de discriminação tátil (braile); os indivíduos cegos
tardiamente, ainda ativavam o córtex visual (occipital) quando tinham
que realizar
discriminação tátil. Um exemplo clássico da neuroplasticidade funcional é
o fenômeno do membro fantasma: quando alguém possui uma mão amputada,
os
neurônios que recebem as informações específicas daquele membro
permanecem vivos, no entanto, como os estímulos daquele membro não serão
mais enviados,
há uma reorganização funcional das sinapses ao redor daqueles neurônios;
por exemplo, do antebraço, do braço... logo, uma leve estimulação das
regiões
vizinhas, será compreendida pelo córtex cerebral como originada daquela
mão amputada – dizemos nesses casos que houve uma neuroplasticidade
funcional
maladaptativa.
Recuperação Funcional do Sistema Nervoso Lesado –
Descrevemos acima a neuroplasticidade maladaptativa, no entanto, há uma
neuroplasticidade dita compensatória, capaz de restaurar apenas
parcialmente
a função perdida por uma lesão cerebral. Essa neuroplasticidade
compensatória é bem maior nas crianças e jovens adolescentes; exemplos
interessantes
são o sucesso das hemisferectomias nas crianças epilépticas, deixando poucas seqüelas comparadas aos adultos.
Plasticidade Sináptica –
Esta é a forma prevalente de plasticidade presente no cérebro adulto
normal. Quanto maior a intensidade de um estímulo (seja ele luminoso,
auditivo,
tátil,...) maior será a freqüência de potenciais de ação que percorrem
os nervos em direção ao sistema nervoso central. Ao chegar nas sinapses,
as
informações são processadas, integradas até que uma resultante é passada
ao neurônio seguinte: a emoção poderá ser bloqueada ou amplificada; a
atenção
poderá amplificá-la para tornar-se mais discernível e assim por diante. O
caminho que a informação percorreu até chegar em um centro cortical de
interpretação, também será armazenada, constituindo-se na memória. Após
algumas repetições deste caminho, o simples gatilho da informação já
desencadeará
um comportamento, tornando-se mais rápido, mais automático.
LTP (Long-Term Potentiation). É definido como o aumento prolongado da
magnitude da resposta sináptica de um neurônio, quando o neurônio
pré-sináptico
for estimulado. A LTP é um fenômeno típico envolvendo sinapses
glutamatérgicas, presentes em todo o tecido nervoso. Um estímulo forte
“grava” seu trajeto
pelas sinapses excitatórias de forma que, posteriormente, estímulos
semelhantes, porém bem mais fracos, originarão a mesma resposta.
Neurofisiologia da
LTP: estímulos relativamente fracos produzem freqüências baixas de
potenciais de ação, e a quantidade de glutamato liberada na fenda abre
apenas os
receptores AMPA, que permitirão a entrada de íons sódio promovendo um
PPSE de amplitude proporcional. Os receptores NMDA não foram ativados
porque
permaneceram bloqueados pelo íon magnésio. No entanto, esse bloqueio
pelo magnésio poderá ser vencido caso haja níveis mais elevados de
estimulação
(potenciais de ação), maiores PPSEs. Uma vez ativados, os receptores
NMDA permitirão a entrada de sódio e cálcio para dentro da espinha
dendrítica;
a entrada do cálcio ativará uma série de sinalizações intracelulares que
resultarão em maiores expressões de receptores AMPA na membrana
pós-sináptica.
Este mecanismo explica a memória de curta duração, ou seja, aquela que
dura horas ou mesmo dias. Devemos considerar que quanto maior for a
produção
de RNA e de proteínas nestas sinapses, maior será a duração da memória.
São os dendritos que informam ao núcleo neuronal a necessidade de maior
síntese
protéica; especula-se que os dendritos ativem a síntese através de
fatores como NF-kB, cálcio ou mesmo proteínas de transportes
(importinas). Essas
proteínas sintetizadas reforçariam as espinhas dendríticas tornando-as
estáveis e permanentes, configurando assim a memória de longa duração.
Primeira Fase da LTP. Inicialmente, em A, apenas há ativação dos canais
AMPA, devido a sinais fracos. Note que o aumento da intensidade
sináptica em B,
desbloqueia o magnésio do canal NMDA.
Segunda fase da LTP. Aumento da expressão dos canais AMPA após ativação do cálcio intracelular pós-sináptico.
LTD (Long-Term Depression). Trata-se do fenômeno inverso à LTP. Ao invés
da ação das cinases, haverá ação das fosfatases: ocorrerá a retirada de
receptores
glutamatérgicos do tipo AMPA por endocitose, diminuindo assim a
sensibilidade da membrana pós-sináptica caso aquela via de memória não
seja mais utilizada.
LTD. Note que a falta de utilização de uma determinada via sináptica desencadeia a endocitose dos receptores AMPA.