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Rev Med IMSS 2003; 41 (1): 55-64 55 Recibido:: 10 de enero de 2002 Aceptado: 13 de junio 2002 Francisco Aguilar Rebolledo Neurólogo clínico, investigador asociado, Unidad de Investigación en Epidemiología Clínica y Neurología, Hospital de Pediatría, Centro MØdico Nacional Siglo XXI, Instituto Mexicano del Seguro Social, Distrito Federal, MØxico Correspondencia Francisco Aguilar Rebolledo. Tel: 5627 6900, extensiones 3072 y 3312. Dirección electrónica: Palabras clave ü plasticidad neuronal Key words ü neuronal plasticity Plasticidad cerebral. Parte 1 SUMMARY Evidence of functional recovery after brain dam- age has been known empirically from many centu- ries ago. Neuronal plasticity can refer to adaptative adjustments of the central nervous system (CNS) and brain capacity to diminish effects of lesions by means of modifying structural and functional changes in its internal or external milieu. In addi- tion, plastic events cannot include changes in structure, distribution, and number of synapses suggested to underlie long-term memory forma- tion. Knowledge of neural bases of function and dysfunction facilitates understanding changes in the brain-damaged patient has made possible the development of effective rehabilitation pro- cedures. The end of the 20th century promises to introduce important insights into the mecha- nism of secondary neuronal damage, and at same time we will be able to understand this pro- cess to prevent or reverse cell death. In addition this article revises postulated mechanisms of re- organization of function, such as unmasking the development of extra synaptic receptors, sprout- ing, trophy factors, synapsins, neurotransmitters, etc. Damage and brain plasticity are observed mainly in childhood. In adulthood, neural resto- ration is not comparative with children; never- theless, these plastic changes are found at any age, and functional gains occur years after the lesion. RESUMEN El daño neurológico se observa principalmente después de los periodos prenatal y neonatal y en la niñez. La evidencia de recuperación funcio- nal después de daño cerebral se conoce empíri- camente desde hace varios siglos. La plasticidad cerebral se refiere a la capacidad adaptativa del sistema nervioso central para disminuir los efec- tos de lesiones, a través de cambios que modifi- can la estructura y la función, tanto en el medio interno como en el externo. En los adultos la plas- ticidad cerebral es menor comparada con la de los niños, sin embargo, los cambios plásticos ocurren a cualquier edad y las ganancias fun- cionales continúan por años después de la le- sión. La plasticidad incluye también cambios en la estructura, distribución y número de sinapsis, mecanismo donde yace la formación de la me- moria a largo plazo. El conocimiento de las ba- ses neurológicas funcionales y disfuncionales facilita la comprensión del daño neuronal, lo cual ha hecho posible desarrollar nueva tecnología y procedimientos efectivos de rehabilitación. En este artículo se revisan los mecanismos que se postulan en la reorganización de la función ce- rebral después del daño, tales como el desen- mascaramiento, el desarrollo de receptores extrasinápticos, la sinaptogénesis reactiva, los factores tróficos, las sinapsinas, los neurotrans- misores, entre otros. Introducción El tØrmino plasticidad cerebral expresa la ca- pacidad adaptativa del sistema nervioso para minimizar los efectos de las lesiones a travØs de modificar su propia organización estructural y funcional. 1 Se han observado cambios en la estructura sinÆptica sugestivos de que la memoria a largo plazo subyace en la región septal del hipocampo dorsal, lo cual apoya la apreciación de que la región anterior es importante para la memoria espacial. 2 La memoria y el aprendizaje resultan de la representación del estímulo mediante pro- cesos plÆsticos que modifican las vías neuro- nales que se comunican con otras. Los even- tos plÆsticos pueden incluir cambios en la es- tructura, distribución y nœmero de sinapsis, y se ha sugerido que en estos cambios morfo- lógicos subyace la formación de la memoria. 2-4 Las estructuras hipocÆmpicas son particular- mente plÆsticas, donde los cambios morfológicos tales como sinaptogØnesis y neurogØnesis ocu- rren en el cerebro del adulto. 2-5 Los fenómenos de plasticidad han sido estu- diados mayormente en lesiones neurológicas. El motivo de esta comunicación es analizar los me- canismos subyacentes de los fenómenos de plas- ticidad ante una lesión del sistema nervioso. [email protected]

Plast cerebral

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Rev Med IMSS 2003; 41 (1): 55-64 55

Recibido:: 10 de enero de 2002Aceptado: 13 de junio 2002

Francisco AguilarRebolledo

Neurólogo clínico,investigador asociado,

Unidad deInvestigación en

Epidemiología Clínicay Neurología,

Hospital de Pediatría,Centro Médico

Nacional Siglo XXI,Instituto Mexicano del

Seguro Social,Distrito Federal,

México

CorrespondenciaFrancisco Aguilar

Rebolledo.Tel: 5627 6900,

extensiones 3072 y 3312.Dirección electrónica:

Palabras claveü plasticidad

neuronal

Key wordsü neuronal plasticity

Plasticidad cerebral.Parte 1

SUMMARYEvidence of functional recovery after brain dam-age has been known empirically from many centu-ries ago. Neuronal plasticity can refer to adaptativeadjustments of the central nervous system (CNS)and brain capacity to diminish effects of lesionsby means of modifying structural and functionalchanges in its internal or external milieu. In addi-tion, plastic events cannot include changes instructure, distribution, and number of synapsessuggested to underlie long-term memory forma-tion. Knowledge of neural bases of function anddysfunction facilitates understanding changes inthe brain-damaged patient has made possiblethe development of effective rehabilitation pro-cedures. The end of the 20th century promisesto introduce important insights into the mecha-nism of secondary neuronal damage, and atsame time we will be able to understand this pro-cess to prevent or reverse cell death. In additionthis article revises postulated mechanisms of re-organization of function, such as unmasking thedevelopment of extra synaptic receptors, sprout-ing, trophy factors, synapsins, neurotransmitters,etc. Damage and brain plasticity are observedmainly in childhood. In adulthood, neural resto-ration is not comparative with children; never-theless, these plastic changes are found at anyage, and functional gains occur years after thelesion.

RESUMENEl daño neurológico se observa principalmentedespués de los periodos prenatal y neonatal yen la niñez. La evidencia de recuperación funcio-nal después de daño cerebral se conoce empíri-camente desde hace varios siglos. La plasticidadcerebral se refiere a la capacidad adaptativa delsistema nervioso central para disminuir los efec-tos de lesiones, a través de cambios que modifi-can la estructura y la función, tanto en el mediointerno como en el externo. En los adultos la plas-ticidad cerebral es menor comparada con la delos niños, sin embargo, los cambios plásticosocurren a cualquier edad y las ganancias fun-cionales continúan por años después de la le-sión. La plasticidad incluye también cambios enla estructura, distribución y número de sinapsis,mecanismo donde yace la formación de la me-moria a largo plazo. El conocimiento de las ba-ses neurológicas funcionales y disfuncionalesfacilita la comprensión del daño neuronal, lo cualha hecho posible desarrollar nueva tecnologíay procedimientos efectivos de rehabilitación. Eneste artículo se revisan los mecanismos que sepostulan en la reorganización de la función ce-rebral después del daño, tales como el desen-mascaramiento, el desarrollo de receptoresextrasinápticos, la sinaptogénesis reactiva, losfactores tróficos, las sinapsinas, los neurotrans-misores, entre otros.

Introducción

El término plasticidad cerebral expresa la ca-pacidad adaptativa del sistema nervioso paraminimizar los efectos de las lesiones a travésde modificar su propia organización estructuraly funcional.1

Se han observado cambios en la estructurasináptica sugestivos de que la memoria a largoplazo subyace en la región septal del hipocampodorsal, lo cual apoya la apreciación de que laregión anterior es importante para la memoriaespacial.2 La memoria y el aprendizaje resultande la representación del estímulo mediante pro-cesos plásticos que modifican las vías neuro-

nales que se comunican con otras. Los even-tos plásticos pueden incluir cambios en la es-tructura, distribución y número de sinapsis, yse ha sugerido que en estos cambios morfo-lógicos subyace la formación de la memoria.2-4

Las estructuras hipocámpicas son particular-mente plásticas, donde los cambios morfológicostales como sinaptogénesis y neurogénesis ocu-rren en el cerebro del adulto.2-5

Los fenómenos de plasticidad han sido estu-diados mayormente en lesiones neurológicas. Elmotivo de esta comunicación es analizar los me-canismos subyacentes de los fenómenos de plas-ticidad ante una lesión del sistema nervioso.

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Francisco Aguilar Rebolledo.Plasticidad cerebral

Conceptos fundamentales

Después de un daño cerebral no fatal por logeneral ocurre una recuperación de funcio-nes que puede continuar por años. El gradode recuperación depende de muchos factores

que incluyen edad, área comprometida, can-tidad de tejido dañado, rapidez con la que seproduce el daño, programas de rehabilitacióny factores ambientales y psicosociales.1,6

Si bien desde hace años se tiene evidenciade la capacidad del cerebro para modificar fun-ciones y para compensar daños, la importanciade esta capacidad ha venido a ser apreciada sólorecientemente.

La identificación por Broca (figura 1) a me-diados del siglo pasado de un área específica enel lóbulo frontal izquierdo relacionada con ellenguaje (figura 2), fue el punto de partida paraque las neurociencias se centraran en un con-cepto estrictamente localizacionista. Desde en-tonces se siguen describiendo áreas específicasde localización de funciones cerebrales. En aque-lla época el momento histórico era apropiadoy florecían excitantes descubrimientos en física,química y biología, revelando más y más porme-nores de la naturaleza y la ciencia descriptiva.

A medida que mejoraban las técnicas mor-fológicas, fisiológicas y neuroquímicas, se des-cubrían más detalles de la estructura cerebral ysus conexiones funcionales. La enorme com-plejidad del cerebro pudo haber contribuido ala rigidez conceptual que se desarrolló. Para or-ganizar lo conocido dentro de un todo, losanatomistas tuvieron que sectorizar �tal cono-cimiento permitió a Broadmann dividir la cor-teza en 52 regiones (figura 3)� y las descripcionese ilustraciones de los componentes los mostra-ban separados, dando lugar al concepto de uncerebro rígido, rigurosamente dividido.7-9 Ello,aunado a los estudios de conectividad y a laausencia de una significativa regeneración en elcerebro (en contraste con órganos como el hí-gado que tiene la capacidad de duplicaciónmitótica), dio lugar a creer que era un órganodividido en compartimientos, no maleable (noplástico) y con poca capacidad de recuperacióndespués de un daño. Pocos anatomistas, fisió-logos o clínicos proyectaron un concepto deadaptabilidad dinámica.

Así, casi nunca se esperaba o buscaba una re-cuperación significativa (a pesar de los anhelan-tes y bien fundados programas de rehabilitación),dado que pocas personas la evidenciaban, con locual se favoreció el concepto de la rigidez delcerebro. Los programas de rehabilitación se de-sarrollaban con el apoyo de individuos no pro-

Figura 2. El encéfalo que convenció a Broca de la localización del lenguaje.La lesión que produjo trastornos en esa área se encuentra señalada con uncírculo.

Figura 1. Paul Broca(1824-1880),

eminente médico yantropólogo francés

quien inició la eralocalizacionista de

las funcionesneurológicas.

Surco central

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Francisco Aguilar Rebolledo.Plasticidad cerebral

fesionales (familiares del paciente), quienes alno estar prejuiciados por los principios teóricostenían más posibilidades de éxito debido a supropia ignorancia. Estos individuos descono-cían que la recuperación más importante ocu-rría dentro de un cierto periodo de tiempo (seismeses), y por lo mismo continuaban trabajan-do más tiempo hasta obtenerla, lo cual la ha-cía parecer más lenta.

La plasticidad cerebral es la adaptación fun-cional del sistema nervioso central para minimi-zar los efectos de las alteraciones estructurales ofisiológicas, sin importar la causa originaria. Elloes posible gracias a la capacidad que tiene el siste-ma nervioso para experimentar cambios estruc-turales-funcionales detonados por influenciasendógenas o exógenas, las cuales pueden ocurriren cualquier momento de la vida.10-16

La capacidad del cerebro para adaptarse ycompensar los efectos de la lesión, aunque sólosea de forma parcial, es mayor en los primerosaños de la vida que en la etapa adulta. Los meca-nismos por los que se llevan a cabo los fenóme-nos de plasticidad son histológicos, bioquímicosy fisiológicos, tras los cuales el sujeto va expe-rimentando una mejoría funcional-clínica, obser-vándose recuperación paulatina de las funcionesperdidas.17 Estudios clínicos y experimentalespermiten localizar las estructuras cerebrales queasumen la función que se realizaba antes dela lesión. La voluntad del paciente por recu-perarse y el buen criterio y conocimiento delneurólogo y del médico rehabilitador puedenconseguir resultados espectaculares ante lesionescerebrales no masivas y que no tengan carácterdegenerativo. Pese a la mayor capacidad de plas-ticidad en el tejido cerebral joven, es necesarioreconocer que en todas las edades hay probabi-lidades de recuperación.10-12

Plasticidad sináptica

El concepto de plasticidad sináptica se ha desa-rrollado principalmente en estudios relaciona-dos con la memoria y el aprendizaje. Los cambiosde duración variable en la función sináptica ycon origen en estímulos externos que condicio-nan aprendizaje, son denominados plasticidadneuronal. A través de la historia se han formula-do varias hipótesis para explicar este fenómeno,

las mejor fundamentadas son aquellas que invo-lucran cambios plásticos y cambios dinámicos:

1. Lugaro y Ramón y Cajal (figura 4). Con di-versas variaciones, ambos expusieron que elaprendizaje involucra cambios plásticos fun-cionales en las propiedades de las neuronaso en sus interconexiones. Así, el aprendi-zaje podría ser el resultado de una modifi-cación morfológica entre las interconexionesde las neuronas, similar a los fenómenos queocurren durante la formación de sinapsis enla vida embrionaria.

Figura 3. Áreas anatómicas de división del cerebro según Broadmann.

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Francisco Aguilar Rebolledo.Plasticidad cerebral

2. J. Kornoski (1948) y D. Hebb (1949) pos-tularon que aun cuando los circuitos inter-neuronales se establecen genéticamente, lafuerza o la eficiencia de ciertas conexionesno está determinada totalmente; de ello infi-rieron que dichos circuitos son capaces demodificar sus propiedades como resultadode cambios en su actividad.

3. La hipótesis de los cambios dinámicos fuepropuesta desde 1922 por Forbes, refirién-dose a que el aprendizaje implica una persis-tencia de actividad en cadena de neuronasinterconectadas. En 1938, Lorente de Nosostuvo la idea de que los circuitos reverbe-rantes mantienen actividad neuronal soste-nida por impulsos en una cadena cerrada.Esta idea fue seguida por Hebb, quien agre-gó que esta actividad reverberante podría darlugar a los cambios neuronales que llevan lamemoria a largo plazo.

4. En los últimos años, dentro de los procesosplásticos y los fenómenos de aprendizajecircunscritos al nivel sináptico se incluyenla facilitación, la potenciación, la depresiónsináptica, habituación, deshabituación, sen-sibilización y las formas asociativas com-plejas, como el condicionamiento clásico yel condicionamiento instrumental.

Plasticidad cerebral

Los efectos de los cambios en el medio externosobre la estructura y función del sistema ner-vioso en desarrollo tienden a ser prominentesen el sistema sensorial. Tales efectos han sidodelineados claramente en los trabajos de Wiesely Hubel sobre el desarrollo del sistema visual.Para entender esto es importante conocer con-ceptos elementales sobre la sinapsis en el con-texto de la plasticidad cerebral.

Una sinapsis puede ser considerada una en-tidad morfológica y fisiológica, aunque tam-bién es un concepto en evolución. Si bien enmenor medida que la sinapsis, la plasticidadcerebral está bien fundamentada en la literatu-ra científica específica. Los conceptos que sehan desarrollado frecuentemente se tomancomo hechos, los cuales están influidos signifi-cativamente por el contexto social, el nivel detecnología y las tendencias científicas prevale-cientes en el momento:

Después de todo, los conceptos no son sistemas

lógicos... Ellos son unidades especializadas que o

se desarrollan o se atrofian o bien pueden sumer-

girse con sus argumentos dentro de otros....

Análogamente a las estructuras sociales, cada

época tiene sus propios conceptos dominantes,

tanto como remanentes de épocas pasadas así

como rudimentos de los del futuro.1

Un hecho puede ser manufacturado por losconceptos dominantes en una época determi-nada. Por ejemplo, nunca se ha demostradola existencia del prion (partículas infecciosasproteináceas, estructura teórica subviral a la quese ha responsabilizado de las infecciones porvirus lentos), lo único que existe a la fecha esun avanzado concepto de un científico, en elcual éste sintetizó sus datos y los de otros in-

Figura 4. Santiago Ramón y Cajal, célebremédico e histólogo español ganador delpremio Nóbel de medicina, que compartiócon el histólogo francés Camilo Golgi.

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Francisco Aguilar Rebolledo.Plasticidad cerebral

vestigadores. Sin embargo, por su amplio usoen la literatura popular y científica, el términoprion ha llegado a ser considerado un hecho.

Definida en forma amplia, la plasticidad ce-rebral podría incluir el aprendizaje en su totali-dad; más concretamente, es la evidencia decambios morfológicos como la ramificación neu-ronal. Una posición intermedia la consideracomo la capacidad adaptativa del sistema nerviosocentral para modificar su propia organizaciónestructural y funcional.6-9

La Organización Mundial de la Salud (1982)define el término neuroplasticidad como la ca-pacidad de las células del sistema nervioso pararegenerarse anatómica y funcionalmente, des-pués de estar sujetas a influencias patológicasambientales o del desarrollo, incluyendo trau-matismos y enfermedades. Esto le permite unarespuesta adaptativa (o maladaptativa) a la de-manda funcional.

Ya desde principios del siglo XX se consi-deraba la plasticidad como una de las dos pro-piedades fundamentales del sistema nervioso:

n Capacidad de tolerar los cambios funcio-nales duraderos.

n Excitabilidad, la cual se relaciona con cam-bios rápidos que no dejan huella en el sis-tema nervioso.10,11

Los mecanismos de la plasticidad cerebralpueden incluir cambios neuroquímicos, de placaterminal, de receptores o de estructuras.10-13 Asímismo, la plasticidad funcional está acompañadapor plasticidad estructural. Entre los mecanismosde reorganización funcional más importantes es-tán el desenmascaramiento, el retoño sináptico,la arborización dendrítica, la inhibición, facili-tación y modificación de neurotransmisores, en-tre otros (cuadro I).14-16

Tipos de plasticidad cerebraly mecanismos de producción

Se admite la posibilidad de que existen variostipos de plasticidad neuronal, en los que se con-sideran fundamentalmente factores tales comoedad de los pacientes, naturaleza de la enferme-dad y sistemas afectados.17-22

Por edades

a) Plasticidad del cerebro en desarrollo.b) Plasticidad del cerebro en periodo de apren-

dizaje.c) Plasticidad del cerebro adulto.

Cuadro IMecanismos de plasticidad en el sistema nervioso en desarrollo

Periodo Mecanismo

Desarrollo temprano Sobreproducción de neuronas

(relativamente sujeto a un programa genético) Desarrollo exuberante de axones

Retoños dendríticos exuberantes

Sobreproducción de sinapsis

Desarrollo tardío (modificable por el ambiente) Muerte neuronal programada

Interrupción axonal

Proliferación de dendritas

Eliminación de sinapsis

Factores que modifican el desarrollo tardío Cambios en el tamaño del objetivo

Actividad neuronal

Factores de desarrollo neuronal

Cambios endocrinos

Cambios metabólicos

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Por patologías

a) Plasticidad del cerebro malformado.b) Plasticidad del cerebro con enfermedad ad-

quirida.c) Plasticidad neuronal en las enfermedades

metabólicas.23-27

Por sistemas afectados

a) Plasticidad en las lesiones motrices.b) Plasticidad en las lesiones que afectan cual-

quiera de los sistemas sensitivos.28

c) Plasticidad en la afectación del lenguaje.d) Plasticidad en las lesiones que alteran la

inteligencia.22-24,27,29

Naturalmente hay que estudiar todos estosfenómenos de plasticidad cerebral, comprender-los y, si es posible, buscarles una explicacióndesde el punto de vista anatómico y fisiológico.

La explicación anatómica debe buscarse enlo que se conoce como sistemas secundarios pa-ralelos del cerebro. Éstos son principalmente lasvías subcorticoespinales, tales como los tractosvestibuloespinal, reticuloespinal, tectoespinal,rubroespinal y olivoespinal, los cuales son pro-bablemente los más importantes en el huma-no durante la época neonatal. Ellos suplen lafunción de las vías corticoespinales más lar-gas, que también tienen una importante fun-ción en el neonato a término, pero muestrandiferente expresión en el cerebro con mayorgrado de madurez.19-21,29 Estas vías suplementa-rias, generalmente polisinápticas, son utilizadasen muchos casos en los que las vías fundamen-tales han sufrido perturbación de cualquier tipo.Estos sistemas paralelos pueden ponerse enmarcha por efecto de mecanismos intrínsecoso extrínsecos.

La plasticidad anatómica de las neuronasen el sistema nervioso central es un fenómenocomún en la sinapsis; tanto la estimulación fi-siológica como las condiciones del entornopueden dar origen a cambios numéricos ymorfológicos.29 La plasticidad del axón, sinembargo, difiere de la sinapsis, ya que se consi-dera como un fenómeno específico apreciadodespués de una lesión parcial, ya sea que éstahaya tenido lugar en el sistema nervioso cen-

tral o en el periférico, y la cual, como es obvio, esmás pronunciada durante la primera infancia.18,30

Estudios experimentales han podido demos-trar cambios en estructura, distribución y nú-mero de sinapsis, en axones mielinizados en eltracto corticoespinal durante un cierto tiempodespués de la ablación cortical unilateral neo-natal.31-33 El tracto corticoespinal ipsolateralneoformado está compuesto por axones cola-terales originados en las neuronas piramidalesde la corteza cerebral ipsolateral sana.33,34 Enniños con parálisis cerebral, uno de los meca-nismos de reorganización después de la lesióndel tracto corticoespinal en un lado es la com-pensación por el tracto corticoespinal contrala-teral, ipsolateral a los músculos afectados.25,31

Parece que sólo si la lesión es prenatal, el tractocorticoespinal contralateral tiene axones indivi-duales con terminaciones que se proyectan agrupos de neuronas motoras homólogas sobre am-bos lados.33-35

El mismo fenómeno, aunque en menor im-portancia, ha podido ser demostrado tambiénen épocas muy posteriores a la neonatal, e in-cluso en adultos.33 Los axones de las neuronascorticales maduras pueden atravesar grandesdistancias parenquimatosas hasta llegar a su des-tino final, y lo mismo puede ocurrir con célu-las embrionarias subcorticales. La función delepéndimo es determinante para la actividadhistológica durante la vida embrionaria y tam-bién durante la posnatal.36

Cuadro IIMedicamentos que pueden favorecer larecuperación o mejorar la función neuronal

Anfetaminas: metilfenidato, dextroanfetamina

L-dopa, pergolide, bromocriptina

Noradrenalina

Gangliósidos

Amantadina

Fisostigmina

Apomorfina

Cafeína

Fenilpropanolamina

CDP-colina

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Las conexiones progresivas y las asociativasrecíprocas son las que pueden estar tras las fun-ciones básicas de la corteza cerebral. Duranteel desarrollo, la arquitectura de ambos tipos deconexiones es susceptible de modificaciones enrelación con la experiencia, sin embargo estasmodificaciones llegan a quedar estacionadas enla edad adulta. Con el tiempo, las conexionesprogresivas también parecen perder plasticidadmientras las sinapsis de conexiones asociativasconservan una susceptibilidad mayor para lasmodificaciones dependientes de la experien-cia.37-39 La persistente adaptabilidad de las co-nexiones recíprocas es probablemente el sustratopara la adquisición de habilidades que generanpatrones perceptuales y motores a lo largo de lavida.

La plasticidad axonal y sináptica no tendríautilidad práctica si el ciclo funcional no se com-pletara por la acción de los neurotransmisoresespecíficos.40-43 Se considera que los cambios enla eficacia y liberación de los mismos repre-sentan un papel fundamental en la plasticidadsináptica. Estos cambios se realizan, en parte,mediante la regulación de vesículas disponiblespara la exocitosis.35,40 Entre las sustancias cono-cidas que pueden regular la disponibilidad de di-chas vesículas, una de las más importantes es lasinapsina 1, una fosfoproteína específica cuya víade fosforilización parece ser un componente vi-tal en los mecanismos que intervienen en la plas-ticidad sináptica y puede contribuir a la basecelular del aprendizaje y de la memoria, ademásde moléculas de adhesión celular nerviosa.44

El influjo presináptico del Ca2+ condicionaalgunas formas de plasticidad sináptica.41 El sis-tema colinérgico puede afectar la formación dela memoria mediante la inducción de un estadooscilatorio, el cual ocasiona descenso del neuro-transmisor necesario ya que el requerimientode éste para la plasticidad sináptica puede ser al-terado dramáticamente.43 Los neurotransmiso-res y los fármacos agonistas pueden influirsensiblemente en la plasticidad cortical y en losprocesos de aprendizaje necesarios para la recu-peración. Por ejemplo, los neuropéptidos pue-den hacerlo a través de su interacción con losreceptores NMDA (N-metil-D-aspartato). Losfármacos que incrementan la potenciación a lar-go plazo, como las anfetaminas �a través de víasadrenérgicas y dopaminérgicas�, favorecen la

plasticidad sináptica subyacente a los procesosmnésicos y al aprendizaje (cuadro II). Otros fár-macos, como GABA, benzodiacepinas y algu-nos anticonvulsivos, tienen el efecto contrario(cuadro III). Las anfetaminas también parecenmejorar la recuperación motora en pacientes le-sionados, que se encuentran bajo un régimen deterapia física.42

Algunos mecanismos biológicosde la plasticidad cerebral

La literatura reciente reconoce que los meca-nismos de recuperación más importantes son:

1.Ramificación o sinaptogénesis reactiva: creci-miento de un cuerpo celular hacia otro comoconsecuencia de su crecimiento normal. Unvacío en un sitio particular puede ser llenadoparcialmente con la ramificación guiada poraxones de crecimiento y proteínas como lalaminina, integrina y cadherinas, con múlti-ples sitios de acoplamiento para neuronas,factores tróficos y glucoproteínas. Las rami-ficaciones colaterales son procesos axonalesnuevos que han brotado de un axón no da-ñado y crecen hacia un sitio sináptico vacío.Se ha demostrado que esto ocurre en el siste-ma nervioso central. Sin embargo, la ramifi-cación puede ser adaptativa o maladaptativa,y su papel en la recuperación del daño cere-bral es aún incierto.22,38

Cuadro IIIMedicamentos que pueden impediro dificultar la plasticidad cerebral

n Haloperidol

n Fenotiacinas

n Prazosin

n Clonidina

n Fenoxibenzamina

n GABA

n Benzodiacepinas

n Fenitoína

n Fenobarbital

n Idazoxán

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2.Supersensibilidad de denervación: resulta deun permanente incremento de la respuestaneuronal por la disminución de las afe-rencias. El sitio receptor puede llegar a sermás sensible a un neurotransmisor o los re-ceptores aumentar en número. Este po-dría ser un factor en la reorganización desistema nervioso central.45-48

3.Compensación conductual: después de un dañocerebral pueden desarrollarse nuevas combi-naciones de conductas; un paciente puede usardiferentes grupos de músculos u otras estra-tegias cognoscitivas.23,49

4.Neurotransmisión por difusión no sináptica:Este novel mecanismo se ha demostrado enpacientes con infarto cerebral; después de ladestrucción de las vías dopaminérgicas existeincremento en la regulación de receptores demembrana extrasinápticos.50

5.Desenmascaramiento: las conexiones neuro-nales en reposo que están inhibidas en elestado normal pueden desenmascararse des-pués de un daño cerebral.34,49

6.Factores tróficos: se relacionan con recupera-ción cerebral después de una lesión, ademásdel factor de desarrollo nervioso (NGF), lasintegrinas, neurotrofinas, factor neurotróficoderivado del encéfalo, neurotrofina 3, neuro-trofina 4/5, factor neurotrófico ciliar, factorfibroblástico de desarrollo, factor neurotró-fico derivado de la glia, etc. (figura 5).27,28,38,51-53

7.Sinapsinas y neurotransmisores: las sinapsinasson fosfoproteínas que aglutinan vesículassimpáticas y las unen al citoesqueleto de lasmembranas. Los neurotransmisores ademásde mediar información transináptica pue-den inducir efectos de sinaptogénesis y rees-tructuración neuronal. En otras formas deplasticidad sináptica, el calcio y otros men-sajeros desencadenan eventos intracelulares,como la fosforilación proteica y los cam-bios en la expresión genética, que al finalpueden conducir a cambios más permanen-tes en la potencia sináptica.8,9

8.Regeneración de fibras y células nerviosas:ocurre fundamentalmente en el sistema ner-vioso periférico, donde las células de Schwannproveen un ambiente favorable para los pro-cesos de regeneración y facilitan la libera-ción de factores de desarrollo nervioso, factorneurotrófico derivado del encéfalo, neurotro-fina 3, neurotrofina 4/5.24,26,28,54-56

9.Diasquisis: es un concepto antiguo que re-laciona la recuperación de la función conla recuperación de la depresión neural des-de sitios remotos, pero conectados al sitiode la lesión.17,57,58

10. Neurotransmisores: se ha sugerido que algu-nos neurotransmisores se suman por mediode codificar información transináptica, lo cualinduce efectos sobre la arquitectura neuro-nal, favoreciendo el desarrollo de retoñosdendríticos, conexión de neuronas con in-fluencias neuromoduladoras, entre otras.42,57

11.Potenciación a largo plazo: este proceso cere-bral de aprendizaje y memoria que involu-cra la plasticidad sináptica ha centrado sucampo experimental en estudios sobre latransmisión del glutamato y del receptor N-metil-D-aspartato. Lo relevante de la infor-mación científica es que la consolidación delos códigos y procesos de memoria en lo ma-míferos están relacionados con estímulos depotenciación a largo plazo.3-5

Figura 5. El factor de desarrollo nervioso (NGF) puede influir en el crecimiento deneuritas y axones por acción local. En tres compartimientos de una placa de cultivoseparados entre sí, las células aisladas de los ganglios simpáticos de ratascolocadas en el compartimiento A pueden crecer a través del sello de grasa y en elinterior de los compartimientos B y C. El crecimiento en una cámara lateral sedesarrolla mientras el compartimiento contenga suficiente NGF. La extracción deNGF de un compartimiento produce regresión local de las neuritas, sin afectar lasupervivencia de las células o de las neuritas de los otros compartimientos(Referencia 28, con permiso de Médica Panamericana, S. A.)

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12.Potenciación a largo plazo y epilepsia: losmecanismos que sostienen la potenciacióna largo plazo también pueden contribuir acondiciones patológicas como la epilepsia.El hipocampo es muy susceptible a la acti-vidad epileptógena y con relativa frecuen-cia origina crisis epilépticas, en especialparciales complejas. Las crisis activan los re-ceptores NMDA y refuerzan las conexionesentre las neuronas excitatorias. La poten-ciación a largo plazo está relacionada conel modelo animal de crisis del lóbulo tem-poral denominado encendido (Kindling).59

Todos son mecanismos importantes en larecuperación de la función, si bien pueden tam-bién ocasionar efectos negativos: la apariciónde reflejos patológicos tales como el Babinskidespués de un daño cerebral, puede deberse aldesenmascaramiento de reflejos que fueron nor-males en la infancia pero que se inhibieron du-rante el desarrollo.

Referencias

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