Accidentul vascular cerebral ischemic reprezintă o leziune sau o modificare patologică localizată cerebral la nivelul căreia fluxul de sânge este insuficient pentru a satisface cererea metabolică ducând la privarea de oxigen (hipoxie cerebrală).
Una dintre multele consecinţe potenţiale ale acestuia presupune compromiterea plasticităţii a două paradigme vizuale diferite: învăţarea senzorială şi plasticitatea dominanţei oculare (DO). Învăţarea senzorială presupune creşterea acuităţii vizuale şi a sensibilităţii de contrast a ochiului neafectat ca o consecinţă a pierderii acuităţii vizuale a unui ochi sau a degenerării maculare care conduce la compromiterea vizibilităţii. Plasticitatea dominanţei oculare presupune inversarea dominanţei oculare prin modificări produse la nivelul neuronilor contralaterali ai cortexului vizual, ochiul dominant devenind cel neafectat. O părere standard, susţine că modificarea conducerii căilor aferente majore talamocorticale la cortexul vizual (căile aferente de la ochiul stâng şi drept) este suficientă pentru a induce plasticitatea ochiului dominant.
Localizarea, mărimea, şi delimitarea leziunii fototrombotice (PT), localizată în cortexul şoricelului. (A) În imaginea de sus se decelează o leziune PT la nivelul emisferei stângi (cercul roşu punctat). (scala de 1 mm) (B) Schema ilustrează localizarea leziunii la nivelul cortexului primitiv stâng somato-senzitiv şi dimensiunea medie: centrul leziunii a fost localizat la nivelul cortexului primitiv stâng somato-senzorial (S1), la 1,3 mm anterior de cortexul vizual primar (V1) şi la 1,8 mm lateral de linia mediană. Am suprapus schema cu o hartă retinotopică înregistrată de la nivelul părţii binoculare a V1 cu ajutorul unui sistem optic, pentru a ilustra în mod direct relaţia spaţială a leziunii PT şi V1. (C) Secţiune frontală colorată Nissl printr-o leziune având centrul cu un diametru de 7 mm după producerea leziunii. Este ilustrată emisfera cerebrală stângă a creierului care prezintă o leziune limitată la cortex fără a afecta substanţa albă subiacentă sau regiunile subcorticale (scală de 500 de microni). (D) Imaginea mărită a limitei leziunii (zona delimitată de dreptunghiul negru în imaginea C indică ţesutul intact şi stratificarea corticală în zona perilezională. (Scala de 500 microni).
Cu toate acestea, recent, cercetările efectuate la Bernstein Fokus Neurotechnologie (BFNT) şi Institutul de Zoologie şi Antropologie Johann-Friedrich-Blumenbach al Universităţii Göttingen din Germania au evidenţiat că în urma unui accident vascular cerebral indus fototrombotic în afara sistemului vizual (o leziune indusă la nivelul cortexului somato-senzorial al şoricelului prin injectarea intravenoasă de substanţă de contrast fotosensibilă care în urma iradierii provoacă ocluzie fotochimică a vaselor iradiate cu ischemie consecutivă a ţesuturilor), nu s-a decelat nici o intensificare a acuităţii vizuale, nici o schimbare a dominanţei optice în urma degenerării maculare, plasticitatea dominanţei optice fiind prezentă în emisfera contralaterală leziunii.
Mai mult, tratamentul anti-inflamator a recreat memoria senzorială, dar nu a influenţat plasticitatea dominanţei oculare. Aceleaşi rezultate au fost obţinute atunci când între fototromboză şi dominanţa oculară există un interval de două săptămâni. Cercetătorii au putut astfel ajunge la concluzia că atât învăţarea senzorială cât şi plasticitatea dominanţei oculare sunt compromise în zonele din jurul unei leziuni corticale şi că inflamaţia tranzitorie este responsabilă pentru afectarea învăţării senzoriale - sugerând că tratamentul anti-inflamator poate fi util în tratamentul adjuvant de reabilitare post accident vascular cerebral. Mai mult decât atât, într-o constatare semnificativă pentru cercetătorii care modelează sistemul vizual, studiul demonstrează în mod cert că influenţele nonlocale - adică, factori preveniţi din exteriorul cortexului vizual sau a sistemului vizual - pot modifica sensibilitatea cortexului vizual la schimbările datorate activităţii aferente şi sunt, astfel, mai importante pentru plasticitatea dominanţei oculare decât s-a crezut anterior.
Grupul Sistemelor de Neuroştiinţă (Systems Neuroscience Group), condus de Franziska Greifzu, o studentă absolventă a Prof. Siegrid Löwel, împreună cu Silvio Schmidt, Karl-Friedrich Schmidt, Otto W. Witte, şi Kreikemeier Klaus dezbăteau în principal modelul de leziune cel mai potrivit care poate fi ales pentru a putea afla răspunsul la întrebările lor şi pentru a putea totodată controla mărimea şi localizarea leziunii reproductibile.
Löwel susţine că: "Nu este necesară dezvoltarea unor tehnici complet noi, pentru a rezolva aceste probleme, ci utilizarea unor modalităţi bine stabilite de a răspunde la o întrebare care este foarte des abordată folosind dominanţa oculară doar folosind tehnici in vitro. Scopul abordării noastre a fost de a îmbina la aceleaşi animale rezultatele analizelor comportamentale cu vizualizarea in vivo a activităţii creierului prin intermediul imagisticii".
Rezultatele au fost surprinzătoare având în vedere concluziile studiilor anterioare realizate in vitro: Unul dintre cele mai cunoscute sisteme de modele care studiază plasticitatea creierului este plasticitatea dominanţei oculare a cortexului vizual, iniţial introdusă în 1960 de către mai târziu laureaţi ai premiului Nobel, David Hubel şi Torsten Wiesel1. Löwel explică: "Exista convingerea că se poate induce plasticitatea ochiului dominant la nivelul cortexului vizual, prin acoperirea ochiului unui animal" - de exemplu, privarea monooculară. "În consecinţă, cortexul animalului afectat de degenerare maculară va fi mai intens activat în urma stimulării vizuale a ochiului neacoperit în timp ce acuitatea vizuală la nivelul ochiul nefuncţional slăbeşte. Datele noastre arată în mod cert faptul că această plasticitate nu depinde doar de modificările căilor aferente majore talamocorticale de la ochi la cortexul vizual, ci de fapt necesită modulare prin intermediul influenţelor non-locale. "
În ciuda rezultatelor convingătoare, Löwel este precaută când vine vorba de speculaţii cu privire la modul în care constatările sale ar putea avea un impact asupra medicaţiei curative şi profilactice post-accident vascular cerebral. "Mai întâi de toate, până acum am analizat dominanţa oculară la şoareci şi trebuie să fim foarte atenţi să nu creştem speranţele pacienţilor în mod nejustificat. Cu toate acestea, faptul că tratamentul anti-inflamator s-a dovedit a fi o terapie eficientă asupra paradigmei învăţării investigate ar putea reprezenta punctul de plecare pentru investigaţii suplimentare”, adaugă ea.
Legat de cercetările viitoare, Löwel constată că echipa intenţionează să analizeze mecanismele celulare care stau la baza acestor modificări ale plasticităţii utilizând microscopia in vivo cu doi fotoni, care va permite apoi vizualizarea celulelor nervoase individuale, precum şi modificările lor în urma unui accident vascular cerebral. Cu toate acestea, în ceea ce priveşte modelarea prin simulare pe calculator, ea afirmă că "Dacă se urmăreşte analizarea procesului de învăţare în urma unui accident vascular, este necesară analizarea creierului vital. Nu există nici o altă soluţie. Noi nu cunoaştem încă suficient de multe despre mecanismele creierului pentru a realiza trecerea la protocoalele de simulare." Ea subliniază faptul că "Noi utilizăm într-adevăr tehnici neuroştiinţifice de calcul adecvate de analizare a datelor şi pentru a crea ipoteze legate de mecanismele creierului."
Löwel adaugă faptul că rolul neuronilor gaba-ergici în plasticitatea dominanţei oculare în urma lezării precum şi analizarea modificărilor reţelelor inhibitoare şi a interacţiunilor interemisferice urmează să fie cercetate în viitor.
Aplicarea tehnicilor de investigare a altor forme de plasticitate neurală este promiţătoare, concluzionează Löwel. „Cred că o combinaţie de analize comportamentale cu imagistica activităţii neuronale la aceleaşi animale - posibil chiar o monitorizare mai îndelungată a aceeaşi persoane în cadrul unui experiment de învăţare - este foarte utilă. Se pot efectua chiar şi aşa-numitele experimente extinse de imagistică cu calciu cu doi fotoni pentru a urmării neuroni unici de-a lungul timpului. Prin urmare, este posibil să urmărim activitatea unor ansambluri mai mari de celule nervoase sau chiar celulele nervoase individuale în creierul persoanelor în timpul unui experiment de învăţare. "
Traducere după anti-inflammatory-treatment-reverses-stroke-induced-compromise
Traducerea: Ecaterina Pavel
