Церебральная пластичность: окна возможностей в развивающемся мозге

Введение: Нейропластичность — это присущая центральной нервной системе (ЦНС) динамическая биологическая способность к созреванию, структурным и функциональным изменениям в ответ на опыт и к адаптации после повреждения. Эта изменчивость обеспечивается модуляцией определённых генетических, молекулярных и клеточных механизмов, влияющих на динамику синаптических связей и формирование нейронных сетей, что в конечном счёте приводит к появлению либо утрате поведения или функции. Нейропластичность в здоровом развивающемся мозге имеет гетерохронный, специфичный для разных отделов коры профиль развития и усиливается в течение «критических и чувствительных периодов» пре- и постнатального развития мозга, которые обеспечивают формирование и закрепление зависящих от опыта структурных и функциональных связей мозга.

Цель: В этом обзоре наша основная задача — подчеркнуть ключевую роль нейропластичности в развитии мозга и обратить внимание на сложную взаимосвязь между различными уровнями развивающейся нервной системы, подверженными пластичности в норме и при заболеваниях. Другая цель обзора — изучить связь между пластическими ответами развивающегося мозга и тем, как на них влияют критические и чувствительные периоды развития мозга. Наконец, мы стремимся побудить исследователей в области педиатрической нейромодуляции опираться на современные знания о нормальной и патологической нейропластичности, особенно синаптической пластичности, и об их зависимости от «критических или чувствительных периодов» нейронального развития, чтобы учитывать это при разработке, выборе времени и последовательности нейромодуляторных вмешательств для улучшения и оптимизации их трансляционного применения при детских заболеваниях мозга.

Методы: обзор литературы.

Результаты: Подробно обсуждаются пять вариантов нейропластичности, характерных для развивающегося мозга: 1) пластичность развития, которую далее подразделяют на нормальную и нарушенную пластичность развития, как это наблюдается при синдромальных расстройствах аутистического спектра; 2) адаптивная (зависящая от опыта) пластичность после интенсивной тренировки двигательных навыков; 3) реактивная пластичность после пре- и постнатального повреждения ЦНС или сенсорной депривации; 4) избыточная пластичность (утрата гомеостатической регуляции), как при дистонии и рефрактерной эпилепсии; 6) и, наконец, пластичность как «ахиллесова пята» мозга, обусловливающая его уязвимость при определённых состояниях, таких как гипоксически-ишемическая энцефалопатия и синдромы эпилептической энцефалопатии. Затем рассматривается уникальная особенность «временнó чувствительных усиленных пластических ответов» развивающегося мозга в контексте нейромодуляции.

Выводы: Различные варианты нейропластичности и уникальная особенность усиленной пластичности в критические и чувствительные периоды — важные понятия для исследователей и клиницистов в области детской неврологии и нарушений нейроразвития. Эти понятия необходимо систематически изучать в контексте педиатрической нейромодуляции. Мы полагаем, что критические и чувствительные периоды развития мозга в норме и при заболеваниях могут создавать «окна возможностей» для нейромодуляторных вмешательств, которые обычно не наблюдаются у взрослого мозга, и, вероятно, усиливать пластические ответы и улучшать клинические исходы.