علوم اعصاب رشد و انعطافپذیری
علوم اعصاب رشد و انعطافپذیری به مطالعه چگونگی ساختار سیستم عصبی در طول رشد و نحوه تغییر مداوم آن در طول زندگی در پاسخ به تجربه، آسیب و پیری میپردازد. این حوزه پیدایش و تمایز نورونها، سیمکشی مدارهای عصبی و ظرفیت این مدارها برای بازسازی توسط فعالیت را به هم پیوند میدهد و مغز را به عنوان ساختاری که مونتاژ شده و سپس به طور مداوم بازسازی میشود، نه ثابت، در نظر میگیرد.
Definition
علوم اعصاب رشد و انعطافپذیری مطالعه فرآیندهایی است که سیستم عصبی را میسازند و به مدارهای آن اجازه میدهند تا توسط فعالیت و تجربه در طول رشد، بلوغ، پیری و بهبودی از آسیب تغییر یابند.
Scope
این حوزه خواننده را در طول عمر بافت عصبی راهنمایی میکند: چگونه نورونها تولید و مشخص میشوند، چگونه دورههای بحرانی محدود به زمان باز و بسته میشوند، چگونه تجربه تغییرات مداری پایدار را هدایت میکند، چگونه مغز پیر دچار زوال میشود و محافظت میگردد، و چگونه عملکرد میتواند پس از آسیب بازیابی شود. این یک مرور کلی مرجع از یک حوزه علوم پایه در علوم اعصاب است و راهنمایی بالینی ارائه نمیدهد.
Sub-topics
Core questions
- چگونه نورونها تولید، مشخص و در مدارهای عملکردی مونتاژ میشوند؟
- چرا برخی از اشکال یادگیری و اصلاح مدار به دورههای بحرانی محدود به زمان محدود میشوند؟
- چگونه تجربه تغییرات ساختاری و عملکردی پایدار را در مدارهای عصبی بر جای میگذارد؟
- چه چیزی باعث زوال مغز پیر میشود و چه فرآیندهایی از آن محافظت میکنند؟
- سیستم عصبی با چه مکانیسمهایی عملکرد خود را پس از آسیب بازیابی میکند؟
Key concepts
- نوروژنز و تمایز نورونی
- اصلاح مدار وابسته به فعالیت
- دورههای بحرانی و حساس
- انعطافپذیری وابسته به تجربه
- انعطافپذیری سیناپسی
- پیری مغز و نشانههای پیری
- بازیابی عملکرد و توانبخشی عصبی
Mechanisms
در طول عمر، منطق مشابهی تکرار میشود: مدارهای عصبی توسط فعالیتهای الگوبرداری شده شکل میگیرند. در طول رشد، نورونها تولید و تمایز مییابند، سپس آکسونها را گسترش داده و سیناپسهایی را تشکیل میدهند که بر اساس فعالیت الکتریکی هرس و اصلاح میشوند، به طوری که ساختار اولیه توسط استفاده شکل میگیرد (Katz & Shatz, 1996). در پنجرههای تعریف شده، انعطافپذیری افزایش مییابد و سپس با بلوغ مدارهای بازدارنده و تجمع ترمزهای مولکولی محدود میشود و دورههای بحرانی را ایجاد میکند (Hensch, 2005). در مغز بالغ، تجربه همچنان قدرت و اتصال سیناپسی را تغییر میدهد، در حالی که پیری مجموعهای پیشرونده از تغییرات سلولی و مولکولی را به همراه دارد که این ظرفیت را از بین میبرد (Lopez-Otin et al., 2013). پس از آسیب، انعطافپذیری باقیمانده از بازیابی جزئی عملکرد حمایت میکند، که مبنایی است که توانبخشی عصبی بر آن عمل میکند (Langhorne et al., 2009).
Clinical relevance
اصول این حوزه زیربنای درک بالینگران و دانشمندان از شرایط رشد عصبی، زوال شناختی مرتبط با سن، و بهبودی پس از سکته مغزی یا آسیب مغزی است. این مدخل زیستشناسی را که این زمینهها را آگاه میکند و چگونگی مهار انعطافپذیری توسط توانبخشی را توصیف میکند؛ این یک ماده مرجع در مورد مکانیسمها است و مبنایی برای تشخیص یا تصمیمات درمانی فردی نیست.
Evidence & guidelines
شواهد در این زمینه شامل مطالعات بنیادی حیوانی و سلولی رشد و انعطافپذیری، مطالعات تصویربرداری انسانی و ضایعات، و کارآزماییهای بالینی توانبخشی است. مرورهای سیستماتیک آنچه را که در مورد بازیابی حرکتی پس از سکته مغزی و مداخلاتی که از آن حمایت میکنند، شناخته شده است، خلاصه میکنند (Langhorne et al., 2009).
History
این رشته از کارهای قرن بیستم نشأت گرفت که نشان میداد تجربه حسی قشر در حال رشد را شکل میدهد، که مشهورترین آنها مطالعات هوبل و ویزل در مورد محرومیت بینایی در بچه گربهها بود که پنجرههای زمانی محدود انعطافپذیری قشر مغز را نشان داد. کشف نوروژنز بزرگسالان، تجزیه و تحلیل مولکولی دورههای بحرانی، و چارچوببندی پیری به عنوان مجموعهای از ویژگیهای قابل تعریف، متعاقباً این حوزه را به یک توصیف طول عمر از چگونگی ساخت، نگهداری و بازسازی سیستم عصبی گسترش داد.
Key figures
- Carla Shatz
- Takao Hensch
- David Hubel
- Torsten Wiesel
Related topics
Seminal works
- katz-shatz-1996
- hensch-2005
- lopez-otin-2013
Frequently asked questions
- آیا مغز پس از رشد ثابت میماند یا به تغییر ادامه میدهد؟
- به تغییر ادامه میدهد. در حالی که معماری کلی در طول رشد ایجاد میشود، مدارها در طول زندگی توسط تجربه قابل تغییر باقی میمانند و انعطافپذیری باقیمانده از یادگیری و بازیابی جزئی پس از آسیب حمایت میکند، اگرچه ظرفیت تغییر معمولاً با افزایش سن کاهش مییابد.
- این حوزه چه ارتباطی با بیماریهای رشد عصبی و تخریب عصبی دارد؟
- این حوزه زیستشناسی اساسی چگونگی شکلگیری، سازگاری و زوال مدارها را فراهم میکند که زیربنای درک رشد نامنظم و تخریب مرتبط با سن است؛ خود این حوزه یک ماده مرجع مکانیکی است تا راهنمایی بالینی.