ประสาทวิทยาพัฒนาการและประสาทวิทยาความยืดหยุ่น
ประสาทวิทยาพัฒนาการและประสาทวิทยาความยืดหยุ่นเป็นการศึกษาว่าระบบประสาทถูกสร้างขึ้นอย่างไรในระหว่างการพัฒนา และเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตลอดชีวิตเพื่อตอบสนองต่อประสบการณ์ การบาดเจ็บ และความชราภาพอย่างไร โดยเชื่อมโยงการกำเนิดและการแยกตัวของเซลล์ประสาท การเชื่อมต่อของวงจรประสาท และความสามารถของวงจรเหล่านั้นในการปรับเปลี่ยนโดยกิจกรรม โดยถือว่าสมองเป็นโครงสร้างที่ถูกประกอบขึ้นและปรับปรุงใหม่อย่างต่อเนื่องมากกว่าที่จะเป็นโครงสร้างที่ตายตัว
Definition
ประสาทวิทยาพัฒนาการและประสาทวิทยาความยืดหยุ่นคือการศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการที่สร้างระบบประสาทและที่ช่วยให้วงจรประสาทสามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยกิจกรรมและประสบการณ์ตลอดช่วงการพัฒนา วัยผู้ใหญ่ วัยชรา และการฟื้นตัวจากการบาดเจ็บ
Scope
สาขาวิชานี้จะนำผู้อ่านไปสู่เนื้อเยื่อประสาทตลอดช่วงชีวิต: เซลล์ประสาทถูกสร้างและกำหนดคุณสมบัติอย่างไร ช่วงเวลาวิกฤตที่จำกัดเวลาเปิดและปิดอย่างไร ประสบการณ์ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงวงจรที่ยั่งยืนอย่างไร สมองที่แก่ชราเสื่อมถอยและได้รับการปกป้องอย่างไร และการทำงานสามารถฟื้นตัวได้อย่างไรหลังความเสียหาย นี่คือภาพรวมอ้างอิงของสาขาวิชาวิทยาศาสตร์พื้นฐานในประสาทวิทยา และไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- เซลล์ประสาทถูกสร้าง กำหนดคุณสมบัติ และประกอบเข้าเป็นวงจรการทำงานได้อย่างไร?
- เหตุใดการเรียนรู้บางรูปแบบและการปรับปรุงวงจรจึงจำกัดอยู่ในช่วงเวลาวิกฤตที่จำกัดเวลา?
- ประสบการณ์ทิ้งการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการทำงานที่ยั่งยืนในวงจรประสาทได้อย่างไร?
- อะไรคือสาเหตุของการเสื่อมถอยของสมองที่แก่ชรา และกระบวนการใดที่ปกป้องสมอง?
- ระบบประสาทฟื้นตัวจากการบาดเจ็บได้อย่างไร?
Key concepts
- การสร้างเซลล์ประสาทและการแยกตัวของเซลล์ประสาท
- การปรับปรุงวงจรที่ขึ้นกับกิจกรรม
- ช่วงเวลาวิกฤตและช่วงเวลาที่อ่อนไหว
- ความยืดหยุ่นที่ขึ้นกับประสบการณ์
- ความยืดหยุ่นของไซแนปส์
- ความชราของสมองและลักษณะเฉพาะของความชรา
- การฟื้นตัวของการทำงานและการฟื้นฟูระบบประสาท
Mechanisms
ตลอดช่วงชีวิต ตรรกะเดียวกันนี้เกิดขึ้นซ้ำๆ: วงจรประสาทถูกกำหนดโดยกิจกรรมที่มีรูปแบบ ในระหว่างการพัฒนา เซลล์ประสาทถูกสร้างและแยกตัว จากนั้นจะขยายแอกซอนและสร้างไซแนปส์ที่ถูกตัดแต่งและปรับปรุงตามกิจกรรมทางไฟฟ้า เพื่อให้โครงสร้างเริ่มต้นถูกหล่อหลอมโดยการใช้งาน (Katz & Shatz, 1996) ภายในช่วงเวลาที่กำหนด ความยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นและถูกจำกัดเมื่อวงจรยับยั้งเจริญเติบโตเต็มที่และมีการสะสมของตัวยับยั้งระดับโมเลกุล ทำให้เกิดช่วงเวลาวิกฤต (Hensch, 2005) ในสมองที่เจริญเต็มที่ ประสบการณ์ยังคงปรับเปลี่ยนความแข็งแรงของไซแนปส์และการเชื่อมต่อ ในขณะที่ความชราภาพนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงของเซลล์และโมเลกุลที่ก้าวหน้าซึ่งกัดกร่อนความสามารถนี้ (Lopez-Otin et al., 2013) หลังการบาดเจ็บ ความยืดหยุ่นที่เหลืออยู่จะสนับสนุนการฟื้นตัวของการทำงานบางส่วน ซึ่งเป็นพื้นฐานที่การฟื้นฟูระบบประสาทดำเนินการ (Langhorne et al., 2009)
Clinical relevance
หลักการในสาขาวิชานี้เป็นพื้นฐานที่แพทย์และนักวิทยาศาสตร์เข้าใจภาวะความผิดปกติทางระบบประสาทพัฒนาการ ภาวะสมองเสื่อมที่เกี่ยวข้องกับอายุ และการฟื้นตัวหลังโรคหลอดเลือดสมองหรือการบาดเจ็บที่สมอง บทความนี้อธิบายชีววิทยาที่เป็นข้อมูลสำหรับสาขาเหล่านี้ และการฟื้นฟูใช้ประโยชน์จากความยืดหยุ่นอย่างไร; เป็นเอกสารอ้างอิงเกี่ยวกับกลไกและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
หลักฐานในสาขาวิชานี้ครอบคลุมการศึกษาพื้นฐานในสัตว์และเซลล์เกี่ยวกับการพัฒนาและความยืดหยุ่น การศึกษาภาพถ่ายและการบาดเจ็บในมนุษย์ และการทดลองทางคลินิกของการฟื้นฟู การทบทวนอย่างเป็นระบบสรุปสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับการฟื้นตัวของการเคลื่อนไหวหลังโรคหลอดเลือดสมองและการแทรกแซงที่สนับสนุน (Langhorne et al., 2009)
History
สาขาวิชานี้เติบโตจากการทำงานในศตวรรษที่ยี่สิบที่แสดงให้เห็นว่าประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสกำหนดการพัฒนาของเปลือกสมอง ซึ่งมีชื่อเสียงที่สุดคือการศึกษาของ Hubel และ Wiesel เกี่ยวกับการขาดการมองเห็นในลูกแมว ซึ่งแสดงให้เห็นถึงช่วงเวลาที่จำกัดของความยืดหยุ่นของเปลือกสมอง การค้นพบการสร้างเซลล์ประสาทในผู้ใหญ่ การวิเคราะห์ระดับโมเลกุลของช่วงเวลาวิกฤต และการกำหนดความชราภาพว่าเป็นชุดของลักษณะเฉพาะที่สามารถระบุได้ ได้ขยายสาขาวิชานี้ให้ครอบคลุมการอธิบายตลอดช่วงชีวิตว่าระบบประสาทถูกสร้าง บำรุงรักษา และปรับปรุงใหม่อย่างไร
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
- สมองถูกกำหนดตายตัวหลังการพัฒนา หรือยังคงเปลี่ยนแปลงอยู่?
- สมองยังคงเปลี่ยนแปลงอยู่ แม้ว่าโครงสร้างหลักจะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการพัฒนา แต่วงจรประสาทก็ยังคงสามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยประสบการณ์ตลอดชีวิต และความยืดหยุ่นที่เหลืออยู่ก็สนับสนุนการเรียนรู้และการฟื้นตัวบางส่วนหลังการบาดเจ็บ แม้ว่าความสามารถในการเปลี่ยนแปลงโดยทั่วไปจะลดลงตามอายุ
- สาขาวิชานี้เกี่ยวข้องกับโรคทางระบบประสาทพัฒนาการและโรคทางระบบประสาทเสื่อมได้อย่างไร?
- สาขาวิชานี้ให้ชีววิทยาพื้นฐานว่าวงจรประสาทก่อตัว ปรับตัว และเสื่อมถอยอย่างไร ซึ่งเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจพัฒนาการที่ผิดปกติและการเสื่อมถอยที่เกี่ยวข้องกับอายุ สาขาวิชานี้เป็นเอกสารอ้างอิงเชิงกลไกมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก