Què és la neuroplasticitat? La sorprenent flexibilitat del cervell humà

El cervell és un dels sistemes més complexos coneguts per la ciència. La seva complexitat es deu a l’enorme diversitat i nombre de cèl·lules que el componen, així com a la seva extraordinària capacitat de formar, reforçar i modificar connexions entre les neurones al llarg de la vida. És a dir, que té una gran neuroplasticitat.

El Dr. Raffaele Cacciaglia ens ofereix en aquest article una valuosíssima explicació d’aquest fascinant fenomen. Raffaele és doctor en Neurociències i investigador del Barcelonaβeta Research Center (BBRC), centre de recerca de la Fundació Pasqual Maragall. Les seves línies de recerca estan relacionades amb la connectivitat cerebral estructural i funcional i la seva relació amb els biomarcadors de la malaltia d’Alzheimer. A més, és docent del Grup de Recerca en Neurociència Cognitiva (BrainLab) de la Universitat de Barcelona.

La neuroplasticitat: una propietat fonamental del cervell

Ja des de finals del segle XIX, amb els primers estudis neuroanatòmics detallats, es va començar a reconèixer que el cervell està compost per múltiples àrees distingibles per les seves propietats estructurals, i amb el temps s’han anat associant també a funcions específiques.

Una propietat fonamental i comuna a totes les regions del cervell és la neuroplasticitat o plasticitat neuronal. La neuroplasticitat és la capacitat del sistema nerviós per modificar la seva activitat en resposta a estímuls interns o externs, mitjançant la reorganització de la seva estructura, funcions o connexions sinàptiques.

Per entendre plenament el concepte de neuroplasticitat, per tant, és fonamental conèixer què és una sinapsi, sense les quals no seria possible la connectivitat cerebral:

• Les sinapsis són punts de contacte funcional entre neurones, on es transmet informació mitjançant senyals bioquímics.
• Aquestes connexions no són estàtiques: les neurones les generen, reforcen o eliminen de forma contínua en funció de l’experiència i l’activitat.
• Cada sinapsi implica un tipus específic de comunicació química, mediada per neurotransmissors —els missatgers químics del sistema nerviós— que permeten la transmissió de l’impuls nerviós a través de veritables "autopistes neuronals".
• Les sinapsis poden ser excitadores, cosa que facilita l’activació d’altres neurones, o inhibidores, suprimint la transmissió de l’impuls.

Les sinapsis poden formar-se i desaparèixer en lapses breus, cosa que es coneix com a plasticitat sinàptica a curt termini, o bé consolidar-se de manera duradora, donant lloc a canvis estructurals en les xarxes neuronals: això s’anomena plasticitat sinàptica a llarg termini.

La neuroplasticitat s’expressa de diferents formes

El fet que el cervell sigui un òrgan plàstic, modelable, està avalat per diversos mecanismes neurobiològics. Vegem-ne alguns exemples.

La potenciació a llarg termini: el substrat biològic de l’aprenentatge

La neuroplasticitat constitueix el substrat biològic essencial per a pràcticament totes les funcions cognitives i, en particular, per a l’aprenentatge. Perquè puguem adquirir i consolidar una nova habilitat, és necessari un remodelatge sinàptic, és a dir, un canvi en les connexions entre neurones.

Existeixen diferents tipus de neuroplasticitat, depenent tant de l’escala temporal com espacial en què s’observi. A nivell cel·lular, la forma més coneguda i estudiada és la potenciació a llarg termini (Long-Term Potentiation, LTP)

La potenciació a llarg termini és un fenomen neurobiològic pel qual la comunicació entre dues neurones s’enforteix de forma duradora després d’una estimulació repetida o intensa. És a dir, quan una neurona activa repetidament una altra, la connexió entre ambdues es torna més eficient, facilitant la transmissió de l’impuls nerviós en el futur.

Aquest procés ocorre principalment a l’hipocamp, una regió cerebral clau per a l’aprenentatge i la memòria, tot i que també s’observa en altres àrees del cervell. La LTP es considera un dels principals mecanismes cel·lulars que expliquen com el cervell emmagatzema informació, aprèn noves habilitats i forma records.

La neurogènesi

La neurogènesi constitueix un altre exemple de neuroplasticitat. És el procés mitjançant el qual es generen noves neurones a partir de cèl·lules mare neurals o cèl·lules progenitores. Aquest fenomen forma part de la plasticitat estructural del cervell i exerceix un paper clau en l’aprenentatge, la memòria i l’adaptació a noves experiències.

La neurogènesi pot observar-se clarament durant el desenvolupament embrionari, però també —encara que en menor grau— persisteix al llarg de tota la vida en regions específiques del cervell.

Evidència de neuroplasticitat des de la neuroimatge

En els éssers humans, la neuroplasticitat ha estat documentada utilitzant diverses tècniques de neuroimatge funcional i estructural. Per exemple:

• Estudis amb ressonància magnètica estructural (MRI) han demostrat que l’aprenentatge intensiu de noves habilitats, com tocar un instrument musical o aprendre un nou idioma, pot induir canvis en el volum de matèria grisa en àrees cerebrals específiques.
• Amb ressonància magnètica funcional (fMRI), s’han observat canvis en els patrons d’activació cerebral després d’intervencions com l’entrenament cognitiu o la meditació.
• A més, l’estimulació magnètica transcranial (TMS) ha permès identificar modificacions en l’excitabilitat cortical associades amb processos d’aprenentatge motor.

Per la seva banda, tècniques com l’electroencefalograma (EEG) han mostrat que l’entrenament cognitiu pot induir canvis en la sincronització de les oscil·lacions neuronals, reflectint una reorganització funcional de les xarxes cerebrals. Aquestes observacions confirmen que el cervell humà adult conserva una notable capacitat d’adaptació estructural i funcional.

La poda sinàptica

Un dels esdeveniments més notables del neurodesenvolupament, i un exemple clar de neuroplasticitat, és la poda sinàptica. Aquest procés consisteix en l’eliminació selectiva de connexions sinàptiques que no resulten funcionalment útils per al cervell en desenvolupament.

En néixer, els éssers humans posseïm un nombre extraordinàriament alt de sinapsis, moltes més de les que es conservaran en l’edat adulta. Aquesta “superproducció” inicial permet al cervell una enorme capacitat d’adaptació i refinament segons les experiències primerenques.

Durant la infància i l’adolescència, el cervell travessa una fase intensa de reorganització, en què es reforcen les sinapsis que s’utilitzen amb freqüència i s’eliminen aquelles menys actives o redundants. Aquest mecanisme d’“ús o desús” permet optimitzar les xarxes neuronals i millorar l’eficiència del processament cerebral. La poda sinàptica segueix una lògica funcional: les connexions que es mantenen són les que aporten més a les necessitats cognitives, emocionals i sensorials de la persona en el seu context.

Estudis recents han demostrat que aquest procés no és exclusiu dels mamífers, sinó que està present en moltes espècies —incloent-hi aus, amfibis i insectes—, cosa que suggereix que es tracta d’un mecanisme evolutivament conservat. A més, la poda sinàptica continua fins ben entrada la tercera dècada de vida, especialment en regions com l’escorça prefrontal, que és responsable del judici, la presa de decisions i el control emocional. Aquest fenomen explica, en part, per què l’adolescència és un període tan sensible a les influències de l’entorn.

Tot i que sovint es pensa en la neuroplasticitat com a construcció i enfortiment, la poda sinàptica demostra que també és necessari desconnectar per afinar. Tal com expliquen Diniz i Crestani, hem d’entendre la plasticitat com un equilibri entre dues direccions complementàries: una que construeix (upward plasticity) i una altra que desmunta (downward plasticity). En aquest sentit, la poda sinàptica és una eina fonamental per a l’optimització de circuits neuronals, i no una pèrdua patològica, sinó una forma natural d’adaptació.

La neuroplasticitat induïda per la música

L’entrenament musical constitueix un dels paradigmes més potents i complexos per estudiar la neuroplasticitat en humans. Tocar un instrument musical implica la integració de múltiples funcions: coordinació sensoriomotora fina, discriminació auditiva precisa, lectura simbòlica, memòria, regulació emocional i control atencional. Per aquesta raó, el cervell dels músics mostra reorganitzacions funcionals i estructurals mesurables mitjançant tècniques de neuroimatge. A més dels efectes de la pràctica activa, s’ha observat que l’escolta musical prolongada també pot induir adaptacions funcionals en xarxes cerebrals relacionades amb la percepció, l’emoció i la memòria.

Els efectes de la música en el cervell són innombrables i, entre ells, és destacable la seva contribució a la neuroplasticitat. Curiosament, aquesta plasticitat induïda per la música pot fins i tot modular processos desadaptatius en pacients amb dolor crònic, suggerint fenòmens de “metaplasticitat” que podrien tenir valor terapèutic.

Quan la neuroplasticitat és maladaptativa

Tot i que la neuroplasticitat és una capacitat fonamental del cervell humà, no tota forma de plasticitat és necessàriament beneficiosa. En determinades condicions, especialment sota estrès crònic o trauma, els canvis neuroplàstics poden donar lloc a adaptacions disfuncionals. Aquest fenomen es coneix com a plasticitat maladaptativa, i un exemple clar d’això és el trastorn d’estrès posttraumàtic (TEPT).

Diversos estudis han demostrat que l’exposició repetida a esdeveniments traumàtics pot induir canvis estructurals i funcionals persistents en el cervell d’algunes persones. En particular, s’ha observat una hiperreactivitat de l’amígdala, el centre neural del processament emocional de la por, juntament amb una reducció del volum de l’hipocamp, implicat en la memòria contextual i la inhibició de la por. Aquest desequilibri afavoreix una consolidació excessiva dels records traumàtics, cosa que es tradueix en una hipermemòria de la por i una marcada incapacitat per extingir o modular aquestes memòries, dos dels símptomes centrals del TEPT.

Per exemple, en algunes persones que han viscut experiències traumàtiques repetides, el cervell pot desenvolupar respostes que no són adaptatives. En aquests casos, certes regions com l’amígdala, que regula la por, es tornen massa reactives, mentre que d’altres com l’hipocamp, que ajuda a posar en context els records, poden funcionar de manera menys eficient. Això pot fer que els records traumàtics es mantinguin molt vius i difícils de controlar, cosa que en dificulta la superació i pot generar símptomes com els que s’observen en el TEPT. No totes les persones exposades a traumes desenvolupen aquest tipus d’alteracions, cosa que suggereix que hi ha diferències individuals en com el cervell respon al patiment.

Aquest tipus de plasticitat ens recorda que el cervell no només s’adapta, sinó que *ho fa en funció de l’entorn i de la seva càrrega emocional, i que en alguns casos aquestes adaptacions poden perpetuar el patiment en lloc d’alleujar-lo.

El cervell es modela amb el que li donem per “menjar”

La neuroplasticitat és un fenomen poderós, però també neutral: el cervell no distingeix entre experiències "bones" o "dolentes" en si mateixes —simplement consolida allò que rep amb més freqüència i rellevància. En altres paraules, allò que li donem com a aliment, ho transforma en estructura i funció. Això significa que, igual que podem enfortir habilitats valuoses com la memòria, la creativitat o l’empatia, també podem consolidar hàbits poc saludables, o mecanismes no desitjables, com la distracció constant, la impulsivitat o la desconnexió emocional.

Aquest principi adquireix una importància especial avui dia, quan molts adolescents estan exposats de forma prolongada a pantalles digitals. Diversos estudis han mostrat que un ús excessiu de dispositius digitals, especialment sense supervisió i durant etapes crítiques del desenvolupament, pot afectar negativament l’atenció sostinguda, la regulació emocional i el desenvolupament de funcions superiors com l’empatia i l’autoreflexió.

En definitiva, la neuroplasticitat ens recorda que el nostre cervell està sempre canviant i que tenim un cert grau de responsabilitat (i de llibertat) per triar com el fem canviar. Tant de bo sapiguem aprofitar aquesta capacitat innata per alimentar el nostre cervell amb experiències enriquidores, significatives i humanes, que promoguin una plasticitat adaptativa, i amb ella, una vida més plena i conscient.

Com afecta l’Alzheimer els diferents tipus de memòria?

La memòria no és una cosa homogènia, sinó que existeixen diferents tipus de memòria i l’Alzheimer els va afectant de manera diferent segons la seva evolució.

Tipus de memòria

1 - Memòria a curt termini
Immediata
De treball

2 - Memòria a llarg termini
No declarativa o implícita
Per exemple, la memòria procedimental.

Declarativa o explícita

• Memòria episòdica.
• Memòria semàntica.

És un mamífer

Memòria i fases de la malaltia d'Alzheimer

Fase lleu
Principalment s'afecta la memòria episòdica i la memòria de treball.
Recordar detalls d'un viatge
Fer operacions

Fase moderada
S'hi sol afegir l'afectació de la memòria semàntica.

• Recordar el nom de les coses
• Recordar coneixements culturals

Fase avançada
Es fa evident l'afectació de la memòria procedimental.

• Tocar un instrument
• Cosir
• Anar en bicicleta
• Caminar

Jocs per estimular la memòria
Algunes activitats lúdiques poden suposar un repte mental i ajudar a estimular la memòria, per exemple:

• Jugar als escacs, dames, dòmino o parxís.
• Fer mots encreuats, sudokus o sopes de lletres.
• Fer puzles.

Juntament amb els hàbits de vida saludables, aquests i altres jocs són un aliat per a la promoció de la salut cerebral i, adaptats a les seves capacitats, una font d'estimulació cognitiva per a les persones amb Alzheimer.

Referències

• Reid Chassiakos YL, Radesky J, Christakis D, Moreno MA, Cross C, Council On C, Media (2016) Children and Adolescents and Digital Media. Pediatrics 138.
• Hoenig K, Muller C, Herrnberger B, Sim EJ, Spitzer M, Ehret G, Kiefer M (2011) Neuroplasticity of semantic representations for musical instruments in professional musicians. Neuroimage 56:1714-1725.
• Olszewska AM, Gaca M, Herman AM, Jednorog K, Marchewka A (2021) How Musical Training Shapes the Adult Brain: Predispositions and Neuroplasticity. Front Neurosci 15:630829.
• Munte TF, Altenmuller E, Jancke L (2002) The musician's brain as a model of neuroplasticity. Nat Rev Neurosci 3:473-478.
• Alexandra Kredlow M, Fenster RJ, Laurent ES, Ressler KJ, Phelps EA (2022) Prefrontal cortex, amygdala, and threat processing: implications for PTSD. Neuropsychopharmacology 47:247-259.
• Diniz C, Crestani AP (2023) The times they are a-changin': a proposal on how brain flexibility goes beyond the obvious to include the concepts of "upward" and "downward" to neuroplasticity. Mol Psychiatry 28:977-992.
• Hermans EJ, Hendler T, Kalisch R (2025) Building Resilience: The Stress Response as a Driving Force for Neuroplasticity and Adaptation. Biol Psychiatry 97:330-338.