Nöral Plastisitenin Prensipleri Nelerdir?

Nöroplastisite ile beyninizi yenilemek mümkün mü?

Son birkaç dekatta nörobilim alanında yapılan çalışmalar, nöronların diğer beyin hücreleri arasında, iç ve dış uyaranlara karşı davranışsal tekrarlarlar sayesinde yapı ve fonksiyonlarını değiştirebilmek gibi müthiş bir kabiliyete (nöral plastisiteye) sahip olduğunu göstermiştir. Nöroplastisite, beynin kişinin deneyimlerini ve yeni davranışlarını kodlama mekanizmasıdır. Aynı zamanda hasarlı beynin rehabilitasyon sürecine cevap olarak, kaybedilmiş davranışı yeniden öğrenmesine de aracılık etmektedir.

Nöral plastisitenin temel prensiplerini anlayabiliyor olmak, intakt ve hasarlı beyin hakkında öğrenmenin gelişmesini ve iyileşmeyi sağlayan, davranışsal ve nörobiyolojik işaretleri tanımlayabilmemize kolaylaştırırken, rehabilitasyon sürecinin optimizasyonuna da rehberlik edecektir.

Beyin hasarı, nöronlar ve nöronal olmayan beyin hücrelerinde birçok değişime sebep olarak öğrenme sürecini etkilemektedir. Ek olarak, öncelikli yaralanma sırasındaki doku kaybı ve beyin hasarı, bağlantılı beyin sahalarında da major nörodejenereatif ve nöroplastik değişikliklere sebep olabilir. Bir beyin belirli bir sahasını kaybettiğinde bu sahanın bağlantılarıyla ilgili olarak “reaktif sinaptogenezis” denen bir dizi değişiklik geçirir. Bu değişiklikler dejenere olan debrisin temizlenmesi, nöral süreçlerin yeniden modellenmesi ve kalan girdiler aracılığıyla yeni sinirsel bağlantıların üretilmesi şeklinde bir yol izler. Beyin hasarı geçirmiş kişilerin durumları ele alınırken tüm bu süreçler göz önünde bulundurulmalıdır.

Nöral Plastisite ve Hasarlı Beyine Uyarlanması



Prensip 1: Kullan ya da kaybet
Görevleri yerine getirme durumunda aktif olarak rol oynamayan sinirsel devreler belli bir süre sonra bozunmaya başlar. Bu ilke sistematik olarak ilk defa Hubel ve Wiesel tarafından 1960 yılında yapılan görsel yoksunluk deneyinde gösterilmiştir.. Deneyde, ışıktan yoksun bırakılan kedi yavrusunun visüel korteksinde, ışığa cevap veren nöron sayısının azaldığını bildirmişlerdir. 

Birçok olgudan çıkarılabilecek önemli sonuç duyusal yoksunluğun tam olarak kortikal fonksiyon kaybına yol açmayacağı ancak kortikal sahanın belirgin bir şekilde tekrardan organize olacağıdır. Bu ilkenin rehabilitasyon araştırmaları açısından önemli olmasının iki temel sebebi vardır:

Kortikal temsilde belli sistemlerin kullanımının kısıtlı olması nedeniyle, işlevlerde daha da ileri bozulmalar görülebilir.
İşlevsel iyileşme kalan beyin sahaları tarafından desteklenebilir. Beyin hasarından sonra gerçekleşen davranışsal deneyimler, nöronlar ve bağlantılarını korur.

Prensip 2: Kullan ve Geliştir
Beyin üzerine yapılan hayvan çalışmalarında genişletilmiş eğitimlerin spesifik beyin sahalarında plastisiteye sebep olacağını göstermiştir. Örneğin, maymunlara ince motor becerilerini kullanmaları için küçük gıda paletlerini kuyudan çıkartmaları öğretildiğinde motor kortekslerindeki parmak temsilinin büyüdüğü görülmüştür. Dahası, literatürdeki birçok çalışma da, beyin hasarından sonra deneyimsel davranışların davranışsal performansı düzenleyip beynin plastisite sürecinin yeniden yapılanmasını sağlayacağını göstermektedir.

Bununla birlikte, direkt eğitim deneyimi üzerine odaklanan çalışmalar da mevcuttur. Unilateral kortikal hasar sonrası motor beceri eğitimleri hem motor fonksiyonları geliştirmekte hem de diğer kortikal sahalardaki nöral plastisite sürecini düzenlemektedir. 

Sonuç olarak hem deneyimsel davranışlar, hem de hedef odaklı rehabilitasyon programları beyin hasarından etkilenmiş tarafın kullanımını artırmamıza olanak sağlamaktadır.

Prensip 3: Özgünlük
Öğrenme ve hafıza ile ilgili nörobiyoloji alanındaki araştırmalarında tanımlanan en önemli ayrım, hafızanın beyinde değişiklikler oluştururken, öğrenmenin bu değişikliklerin gücünü modüle etmesidir. Motor becerilerin öğrenilmesi, motor korteks ve serebellumdaki gen ekspresyon değişikliklerine, dentritik büyümeye, sinaps ilavesine ve nöronal aktivitelerle ilgilidir.

Özgünlük ilkesi altında rehabilitasyonda seçtiğimiz egzersizler kişinin fonksiyonel kapasitesini artırmaya ve motor becerileri öğrenmeye yönelik olmalıdır. Daha önce de belirtildiği gibi hasara bağlı yeniden modellenme evresi geçiren bir beynin öğrenmesi, intakt beyne göre farklılıklar gösterir. Ancak bu beyin bölgesinin yeniden şekillenmesi ve lezyona bitişik dokunun yeniden yapılanması ile rehabilitasyon açısından özel bir fırsat yakalanır. Bu fırsat, hastaların yapabilirliklerinin farkında olarak değerlendirilmelidir.

Prensip 4: Tekrar Önemlidir
Belirli hareket paternlerini yerine getirmek, plastisiteyi sürdürmek için yeterli değildir. Nöral değişikliklere sebep olarak davranışın devamlılığının sağlanabilmesi için yeni öğrenilen veya yeniden öğrenilen davranışın tekrar edilmesi gerekmektedir. Örneğin sıçanlarda beceri gerektiren bir uzanma aktivitesi gerçekleştiğinde sinaps sayısı ve harita organizasyonu artarken, sinaptik kuvvet artmamaktadır ancak eğitim birkaç gün devam ettiğinde, önemli davranışsal kazanımlar elde edildiği belirlenmiştir.

Tekrarlama yoluyla ortaya çıkan plastisite ile edinilmiş davranışlar, sinirsel devredeki değişimler sebebiyle kaybedilmeye karşı daha dirençli hale gelmektedirler. Sonuç olarak plastisite, sadece davranış edinmeyi değil, ilerleyen süreçte davranışın devam ettirilmesini de gerektirmektedir. Bu nedenle, kişinin rehabilitasyon içindeki fonksiyonel kullanım seviyesi, günlük yaşama olabildiğince adapte edilmelidir.

Prensip 5: Yoğunluk Önemlidir
Tekrara ek olarak, eğitimin ya da stimülasyonun yoğunluğu da nöral plastisite gelişimini etkileyen prensiplerdendir. Tekrar prensibinin deneylerine benzer etkiler stimülasyon deneylerinde de gözlenmiştir.Beyin hasarından sonra yoğunluğu yüksek bir eğitimin yan etkileri de olabilir. Çünkü, etkilenmiş ekstremitenin yoğun kullanımı bir yandan gerekli görünürken diğer taraftan beynin savunmasız zamanında, istemediğimiz sonuçlara yol açabilir. Sonuç olarak, yaralanmayı takiben ilk birkaç haftada sadece etkilenim olan tarafa yapılan egzersiz eğitimleri bizleri ulaşmak istediğimiz hedeften uzaklaştırabilmektedir.

Prensip 6: Zaman Önemlidir
Öğrenmenin altında yatan nöroplastisite birçok süreç içermektedir. Bu kompleks süreç moleküler, hücresel, yapısal ve fizyolojik olaylardan oluşur. Plastisite bu olayların birbirlerine göre öncelik durumlarına bağlı olarak gelişir. Örneğin, motor beceri eğitimlerinde motor harita düzenlenmesini sağlayan gen ifadeleri, sinaps bilgilerinden önce oluşmaktadır. Birbirinden bağımsız plastisite süreçleri gerçekleşmez, çünkü nöronlar yeni bir sinaptik bağlantıya yönlendikleri zaman hayatta kalabilmek adına daha çok sinyal üretirler. Ancak tüm nöronlar da davranışsal deneyimlerine göre farklı duyarlılık göstermektedirler.

Plastisite değişimlerinin kararlılığı eğitimden sonraki sürece bağlıdır. Beyin hasarını takiben aylar, hatta yıllar içinde devam eden bir dizi major nöronal reaksiyon gerçekleşmektedir. Bu bakımdan davranışsal tedavinin zamanlamasını yapabilmek, tedavinin önceliklerini, işe yarayıp yaramayacağını ve yapılandırılmasını sağlayabilmek adına oldukça önem taşımaktadır.

Yaralanmanın akut sürecini takiben, erken dönemde rehabilitasyon programının başlatılmış olması gelişebilecek kompansatuar paternlerin daha kolay aşılması açısından da önem taşımaktadır.

Prensip 7: Belirginlik Önemlidir
Bir organizmanın etkin olarak çalışabilmesi için kodlanmış tecrübelerin algılanması adına belli bir sistem olmalıdır. Örneğin sıçanlar ödül yemekleri daha lezzetli olduğunda, uzanma aktivitelerini daha kuvvetli gerçekleştirirler. Sıçan beyninde ventral tegmental alanda ödüllendirme devrelerinin uyarılmasını sağlamak, rehabilitatif uzanma performanslarının oldukça etkin bir şekilde artmasına yol açmaktadır. Bu da belirgin olan uyaranın tercih edilmesinin, deneyime bağlı plastisitenin sürmesi açısında oldukça etkin olduğunu göstermektedir.

Prensip 8: Yaş Önemlidir
Nöroplastik cevapların yaşa göre değişken olduğu bilinen bir gerçektir. Deneyime bağlı sinaptik potansiyel, sinaptogenesis ve kortikal haritanın yeniden düzenlenmesi yaşla beraber azalmaktadır. Normal yaşlanma, yaygın nöral ve sinaptik atrofiyle ilişkilidir. Yaşlanma sinsi bir beyinsel süreç gibi görünse de bazı araştırmacılar beynin yaşlanmasını telafi etmek için kullanılan mekanizmanın plastisite olduğunu da savunmaktadırlar. Yaşlanan beyin genç beyne göre daha yavaş ve daha az derin olsa da deneyime karşı hala duyarlı bir yapıdadır.

Dolayısıyla yaşla ilgili olarak rehabilitasyon sürecine verilen cevaplarda farklılıklar olabilir. Bu durum hastadan ve tedaviden beklentilerimizi değiştirebilir.

Prensip 9: Aktarım
Aktarım, nöral devreler içindeki plastisitenin bir sonraki plastisite sürecini tetiklemesini temsil etmektedir. Bu fenomen daha önce insan motor korteksinde, beceri öğrenme aktiviteleri sırasındaki transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) ile gösterilmiştir. İnce parmak hareketlerinin eğitimi sırasında el kaslarını primer motor korteksteki temsili ve kortikospinal uyarılabilirlik artmaktadır. Benzer bir artış (TMS)’nin tekrarlı olarak motor kortekse uygulanması sonucunda da görülebilir. Sonuç olarak, elektrik stimülasyonu ve önceki davranışsal deneyimler bir sonraki plastisite sürecini desteklemektedir.

Prensip 10: Müdahale
Nöral plastisite, fonksiyonun iyileşmesi bağlamında tarif edildiğinde sıklıkla olumlu bir çağrışım içerir. Ancak müdahale prensibi, plastisitenin yeni veya varolan sinir devrelerini engelleyebilme özelliğini temsil etmektedir.

Müdahale prensibinin etkilerinin değerlendirilmesinin temel sebebi herhangi bir beceriye faydası dokunan bir terapinin, başka bir becerinin performansını etkileyebilecek olmasıdır. Bu noktada kişilerin bireysel hedefleri önem kazanmaktadır. Tedavi hastanın isteğine göre şekillendirilmeli ve rehabilitatif egzersizlerin seçimi bu doğrultuda gerçekleştirilmelidir.

Sonuçlar
  • Plastisite süreçleri beynin yeniden öğrenmesiyle gerçekleşir.
  • Egzersiz, plastisite süreçleri için verimli bir alan oluşturur.
  • Beyin hasarından sonra nöronal bağlantılarda devamlılığın kaybolmaması için, etkilenmiş taraf mutlaka rehabilitasyon programına dahil edilmelidir.
  • Rehabilitasyon süreci boyunca hastayı her zaman bir adım ileriye götürülecek, yapıcı hedefler seçilmelidir.
  • Daha önceden ulaşılmış hedeflerin tekrar edilmesinin, hastada fonksiyonel bir gelişim sağlamayacağının farkında olunmalıdır.
  • Hedeflere ulaşma sürecinden beceri gerektiren, özgün egzersiz seçimleri yapılmalıdır.
  • Rehabilitasyon süreci hastanın hayatına adapte edilebilmelidir. Çünkü öğrenme ve plastisite süreçleri boyunca, sonuçların devamlılığı için çok fazla tekrar gerekmektedir.
  • Hasarlı beyin dokusunun etrafındaki oksijenden yoksun sahanın akut dönemde zararlı etkiler oluşturabileceği unutulmamalıdır. Özellikle ilk birkaç hafta içinde sadece etkilenim olan tarafın sıklıkla kullanımı istenmeyen sonuçlara yol açabilir.
  • Erken dönemde rehabilitasyon sürecini başlatmak oldukça önemlidir. Bu süreç dahilinde gelişen kompansatuar davranışların gelişmesi daha kolay önlenebilir
  • Yapılan tedaviye, yaşlı beyin ve genç beyin aynı süreçlerde cevap vermeyecektir. Fizyoterapistlerin, hastalarının yapabileceklerinin farkında olması gerekmektedir.
  • Yapılan stimülasyon veya rehabilitasyon eğitimleri sırasında hastanın tam katılımı sağlanmalı, tedavi pasif olsa bile zihinsel süreç asla pasif bırakılmamalıdır.

Referans
Jeffrey A. Kleim.Theresa A. Jones.Principles of Experience-Dependent Neural Plasticity: Implications for Rehabilitation After Brain Damage.Journal of Speech, Language, and Hearing Research • Vol. 51 • S225–S239 • February 2008

Özet

Bu çalışma, nöral plastisitenin prensiplerinden ve beyin hasarından sonraki rehabilitasyon sürecine etkilerinden bahsetmektedir.

Nöral Plastisitenin Prensipleri Nelerdir?