M5 Neuroplastizität nach einer Verletzung (kortikale Reorganisation)

Thema

Nach einer Hirnverletzung kann sich das verbleibende Hirngewebe durch Plastizitätsmechanismen funktionell reorganisieren. Dabei werden die bereits in anderen Modellen beschriebene effektive Konnektivität des kortikalen Netzwerks und die Plastizität der effektiven Synapsengewichte direkt wiederverwendet. Die Rehabilitation fördert die Rekrutierung benachbarter kortikaler Areale durch das verbleibende Hirngewebe: Je näher ein kortikales Areal am verletzten Bereich liegt und je intensiver das Rehabilitationstraining ist, desto stärker wird dieses benachbarte Areal rekrutiert, um die verlorene Funktion zu übernehmen. Die Rehabilitation kann im verbleibenden Hirngewebe zudem vorübergehend ein Fenster der Plastizität öffnen, ähnlich dem kritischen Plastizitätsfenster, das bereits für die Entwicklung des Nervensystems beschrieben wurde. Dies erklärt, warum eine frühe Rehabilitation in der Regel effektiver ist als eine späte. Die funktionelle Erholung des verbleibenden Hirngewebes folgt einer exponentiellen Lernkurve: Sie verbessert sich zu Beginn der Rehabilitation rasch und verlangsamt sich dann allmählich, bis eine stabile Restfunktion erreicht ist. Währenddessen konkurrieren verschiedene kortikale Repräsentationen des verbleibenden Hirngewebes um den verfügbaren Raum. Die kortikale Repräsentation, die am stärksten oder häufigsten aktiviert wird, beansprucht tendenziell den größten Teil des verfügbaren Raums, auf Kosten anderer kortikaler Repräsentationen, die um denselben Bereich konkurrieren.

Bei ausgedehnten Läsionen des verbleibenden Hirngewebes kann ein Teil der verloren gegangenen Funktion in die kontralaterale Hemisphäre verlagert werden, ein Vorgang, der als homotopische Reorganisation bekannt ist. Darüber hinaus hat die Intensität der Rehabilitation einen direkten Dosis-Wirkungs-Zusammenhang mit der Erholungsrate des verbleibenden Hirngewebes: Je intensiver die Rehabilitation, desto schneller die Erholung. Insgesamt bestimmt dieses verbleibende Hirngewebe – durch die Rekrutierung benachbarter kortikaler Areale, die vorübergehende Öffnung seines Plastizitätsfensters, den Wettbewerb um Raum zwischen seinen kortikalen Repräsentationen und, in ausgedehnten Fällen, die Verlagerung von Funktionen in die kontralaterale Hemisphäre –, wie viel Funktion nach einer Hirnverletzung wiederhergestellt wird und wie schnell.

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