Rolul intervențiilor de reabilitare în promovarea neuroplasticității

Neuroplasticitatea stă la baza științifică a reabilitării neurologice și constă în adaptabilitatea sistemului nervos ca răspuns la cerințele de mediu sau ca reacție de adaptare la diverse leziuni, rezultând reorganizarea substanței albe și cenușii. Presupune formarea de noi terminații dendritice, formarea de noi conexiuni și ștergerea celor vechi.

Vorbim de o plasticitate funcțională care presupune o remodelare sinaptică. Astfel, la nivel celular apare o depresie și dar și o potențare pe termen lung. La nivel molecular există rețele complexe de semnalizare, ionii de calciu controlând modificările sinaptice, mesagerii secundari și protein kinazele. Plasticitatea structurală reprezintă abilitatea creierului de a-și modifica fizic structura datorită învățării și experienței (Tabel 1) [1].

Modificările neuroplastice pot fi imediate prin mecanisme de adaptare rapidă sau care apar după o leziune cerebrală sau tardive, adaptarea și reorganizarea putând continua pentru o perioadă considerabilă de timp după lezare [2].
Neuroplasticitatea poate fi evaluată prin tehnici ca tomografie cu emisie de pozitroni, rezonanță magnetică funcțională, electroencefalografie care evidențiază activarea și recrutarea regiunilor implicate în diferite funcții.
La nivel celular neuroplasticitatea poate fi evaluată prin determinarea nivelurilor factorului neurotrofic derivat din creier (BDNF central și periferic), la oameni fiind în general detectat nivelul periferic. Această neurotrofină reglează dezvoltarea, întreținerea și funcționarea sistemului nervos, hipocampusul fiind locul principal de acțiune.
Se consideră că plasticitatea neuronală stă atât la baza învățării în creierul intact cât și la baza reînvățării în creierul deteriorat care are loc prin reabilitare fizică. Multe studii au raportat că plasticitatea creierului poate ameliora funcționarea prin antrenament și reabilitare. Astfel, neuroreabilitarea poate fi definită ca „facilitarea învățării adaptive“. Plasticitatea poate fi îmbunătățită, facilitată și/sau consolidată, experiența și învățarea fiind esențiale [3].
Modificările „dependente de utilizare“ la nivelul rețelelor neuronale pot fi de tip structural sau funcțional. În cazul modificărilor structurale creierul are abilitatea de a-și modifica fizic structura datorită învățării și experienței. Neuroplasticitatea funcțională constă în remodelare sinaptică în urma unei disfuncții cerebrale sau unei injurii.
Studiile neuroimagistice funcționale au demonstrat că antrenamentul activ îmbunătățește neuroplasticitatea și are ca rezultat reorganizarea hărților corticale în jurul cortexului lezat, fiind evidentă comparativ cu cazurile neantrenate [4].
Intervențiile de reabilitare valorifică mecanismele de neuroplasticitate și susțin formarea comportamentelor adaptative [5].
Reabilitarea eficientă necesită echilibrarea compensării deficitelor și restabilirea conexiunilor sănătoase ale creierului (Tabel 2) [6].

Există o serie de principii ale neuroplasticității dependentă de experiență care au implicații în reabilitarea post leziuni cerebrale. Trebuie știut că, circuitele neuronale neutilizate se degradează și că instruirea unei funcții poate duce la îmbunătățirea ei. Totodată activitatea trebuie să fie specifică, repetată suficient, intensivă, inițiată precoce și de importanță personală pentru pacient. Plasticitatea apare mai ușor la tineri, iar abilitatea antrenată poate fi generalizată sau transferată în activități din viața reală. În plus trebuie avut în vedere că plasticitatea ca răspuns la o experiență de antrenament poate interfera/ împiedica dobândirea unor comportamente similar [7].
Inițierea precoce a reabilitării este importantă deoarece pe lângă reducerea riscurilor imobilizării la pat există un potențial ridicat de activare a neuroplasticității în faza acută/post-acută și previne apariția deprinderilor maladaptative [8].
Dintre strategiile de reabilitare bazate pe neuroplasticitate pot fi amintite tehnicile kinetice specifice (terapia prin mișcare indusă prin constrângere, facilitare neuromusculară proprioceptivă, antrenamentul cu sarcini repetitive), terapia ocupațională, terapia asistată robotic, biofeedback-ul, realitatea virtuală, stimularea electrică funcțională, tehnicile de stimulare cerebrală transcraniană. În plus, combinarea terapiilor are potențialul de a amplifica efectele neuroplastice.
Exercițiile aerobice au efect benefic asupra cortexului prefrontal și hipocampusului, determinând modificări neuroplastice adaptative, îmbunătățirea fluxului sanguin cerebral, densitatea hipocampusului, nivelul factorilor de creștere și consistența volumului de substanță albă. Frecvența, intensitatea, timpul și tipul de activitate fizică au efecte diferite asupra creierului. Astfel, exercițiul aerobic și rezistiv de intensitate moderată determină cele mai profunde îmbunătățiri ale cogniției, memoriei, depresiei și controlului inhibitor în timp. Au efect neuroprotector împotriva declinului mental legat de vârstă, de bolile neurodegenerative (Parkinson, Alzheimer) și leziunile SNC, facilitând refacerea motrică și cognitivă [9]. Studiile au evidențiat creșterea nivelurilor factorului neurotrofic (BDNF) la pacienții neurologici (Parkinson și tulburări cognitive moderate) și scăderea semnificativă a nivelurilor de TNF-α și IL-6 după 6 luni de antrenament la pacienții cu tulburări cognitive moderate [10]. Rezultate mai bune s-au constatat în cazul combinării exercițiilor aerobice cu alte strategii: exerciții generale de mobilitate și terapie ocupațională, tonifiere musculară și coordonare/echilibru de intensitate moderată sau mare [11].
Terapia ocupațională include conceptul de neuroplasticitate ocupațională. Presupune o abordare bazată pe ideea că participarea la activități semnificative care au importanță personală pentru pacient poate stimula schimbări la nivelul creierului, contribuind la promovarea independenței. Cercetările au arătat că încorporarea exercițiilor repetitive cu sarcini specifice în sesiunile de terapie ocupațională poate îmbunătăți foarte mult procesul de reînvățare a abilităților după leziuni cerebrale.
În privința tehnicilor robotice, studiile clinice au demonstrat eficacitatea în inducerea neuroplasticității și îmbunătățirea rezultatelor reabilitării [12,13], cum ar fi:
• Antrenamentul de mers asistat robotic în cazul AVC;
• Antrenamentul timpuriu cu banda de alergare la pacienții cu AVC;
• Combinarea reabilitării robotizate cu stimularea neinvazivă a nervului vag pentru refacerea funcției motorii ale membrelor superioare după AVC comparativ doar cu stimularea nervului vag.
Tehnologiile de Realitate Virtuală și Augmentată promovează neuroplasticitatea prin stimulare cerebrală (au fost detectate modificări neuroplastice la nivelul cortexului senzorio-motor) și îmbunătățesc reabilitarea prin:
• simulări interactive: medii simulate unde pacienții pot exersa mișcările și activitățile într-un mod sigur și controlat.
• motivație și implicare – creșterea aderenței la programul de reabilitare [14,15].
Stimulare electrică funcțională este utilă pentru reeducarea funcțională a mâinii și a mersului, un impuls electric stimulând contracția musculară în timpul unei activități funcționale. Stimulează neuroplasticitatea prin generarea repetată a activității sinaptice a neuronilor care ar putea facilita remodelarea sinaptică, ducând la reorganizare neuronală [16].
Tehnicile de stimulare cerebrală induc neuroplasticitate prin diverse mecanisme (Tab. 3)

Terapia prin neurofeedback (biofeedback electroencefalografic) este o procedură non-invazivă care ajută la obținerea de noi deprinderi prin antrenarea neuroplasticității, regiunile sănătoase ale creierului putând învăța funcțiile afectate. Cu ajutorul unui computer performant şi a stimulilor vizuali şi auditivi, frecvenţele undelor cerebrale pot fi modificate, astfel încât activitatea bioelectrică cerebrală să fie readusă în parametrii optimi.
Concluzii: Există o legătură strânsă între neuroplasticitate și intervențiile de reabilitare. Redobândirea abilităților motorii, senzoriale și cognitive depinde de amploarea leziunilor neuronale și de eficacitatea intervențiilor de reabilitare. Stimularea optimă a neuroplasticității presupune un antrenament repetitiv orientat pe sarcini funcționale și o terapie intensivă, activă, provocativă și aplicată precoce. Rezultatele reabilitării pot fi îmbunătățite prin strategia multimodală care determină efecte neuroplastice sinergice și îmbunătățește rezultatele reabilitării.

Bibliografie:
1. Holtmaat A, Svoboda K. Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain. Nat Rev Neurosci. 2009;10:647–658.
2. Voss P, Thomas M.E, Cisneros-Franco J.M, de Villers-Sidani É. Dynamic Brains and the Changing Rules of Neuroplasticity: Implications for Learning and Recovery. Front. Psychol. 2017, 8, 1657, doi:10.3389/fpsyg.2017.01657.
3. Zotey V, Andhale A, Shegekar T, Juganavar A. Adaptive Neuroplasticity in Brain Injury Recovery: Strategies and Insights. Cureus 2023 15(9): e45873, doi: 10.7759/cureus.45873.
4. Chen H, Epstein J, Stern E. Neural plasticity after acquired brain injury: evidence from functional neuroimaging. PM R. 2010 Dec;2(12 Suppl 2):S306-12.
5. Keci A, Tani K, Xhema J. Role of Rehabilitation in Neural Plasticity. Open Access Maced J Med Sci. 2019; 7(9): 1540–1547, doi: 10.3889/oamjms.2019.295.
6. Torrealba E, Aguilar-Zerpa N, Garcia-Morales P, Díaz M. Compensatory mechanisms in early Alzheimer’s disease and clinical setting: the need for novel neuropsychological strategies. J Alzheimers Dis Rep. 2023;7:513–525.
7. Kleim JA, Jones TA. Principles of Experience-Dependent Neural Plasticity: Implications for Rehabilitation After Brain Damage. JSLHR 2008; 51(1): S225-S239, https://doi.org/10.1044/1092-4388.
8. AVERT Trial Collaboration Group, Bernhardt J, et al. Eficacy and safety of very early mobilisation within 24 h of stroke onset: a randomised controlled trial. Lancet. 2015;386:46–55.
9. de Sousa Fernandes MS, Ordônio TF, Santos GCJ, Santos LER, Calazans CT, Gomes DA. Effects of physical exercise on neuroplasticity and brain function: A systematic review in human and animal studies. Neural Plast 2020: 1-21.
10. Szuhany KL, Bugatti M, Otto MW. A meta-analytic review of the effects of exercise on brain-derived neurotrophic factor. J Psychiatr Res 2015, 60: 56-64.
11. Zhao JL, Jiang WT, Wang X, Cai ZD, Liu ZH, Liu GR. Exercise, brain plasticity, and depression. CNS Neuroscience & Therapeutics 2020, 26(9), pp. 885-895.
12. Kim H, Park G, Shin JH, You JH. Neuroplastic effects of end-effector robotic gait training for hemiparetic stroke: a randomised controlled trial. Scientific Reports, 2020, 10(1), pp. 1-9.
13. Wang Q, Wills M, Han Z, Geng X, Ding Y. Mini review (Part I): An experimental concept on exercise and ischemic conditioning in stroke rehabilitation, Brain Circulation, 2020, 6(4), pp. 242.
14. Laver KE, George S, Thomas S, Deutsch JE, Crotty M. Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database of Systematic Reviews 2011, Issue 9.
15. Maier M, Rubio Ballester B, Duff A, Duarte Oller E, Verschure PF. Effect of Specific Over Nonspecific VR-Based Rehabilitation on Poststroke Motor Recovery: A Systematic Meta-analysis. Neurorehabil Neural Repair 2019;33:112–29.
16. S Dey, A Arya, AJ Raut, S Katta, P Sharma. Exploring the Role of Neuroplasticity in Stroke Rehabilitation: Mechanisms, Interventions and Clinical Implications. IJFMR 2024, 6(2):1-19.