thumb|350px|Microscopía de una neurona piramidal.
La plasticidad neuronal, también llamada neuroplasticidad, plasticidad neural, plasticidad sináptica o plasticidad cerebral, se refiere a la capacidad del cerebro para reorganizarse y adaptarse a nuevas experiencias y estímulos. Es decir que el cerebro no es un órgano estático sino dinámico gracias ya que vive y se adapta a constantes cambios. Implica la modulación y el establecimiento de nuevas conexiones entre las neuronas, lo que permite una mejor comunicación y percepción de los estímulos del medio, tanto internos como externos.Morris, R.G.M. et al., the role of activity dependents synaptic plasticity in memory", Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, N.º 358, 2003, pp. 773-786. Esta dinámica deja una huella al tiempo que modifica la eficacia de la transferencia de la información a nivel de los elementos más finos del sistema.Kandel, E.R., Psychotherapy and the single synapse: the impact of psychiatric thought on neurobiological research, J.Neuropsychiatry Clin. Neurosci, 13: 2, 2001, pp. 290-300. Dichas huellas son los elementos de construcción de la cosmovisión, François Ansermet & Pierre Magistretti: A cada cual su cerebro. Plasticidad neuronal e inconsciente. Discusiones. pp. 47. en donde lo anterior modifica la percepción de lo siguiente.Blake, D.T., Byl, N.N., Mercenich, M., Representation of the hand in the cerebral cortex, Behavioral Brain Research, Nº135, 2002, pp. 179-184.
thumb|350px|Esquema con los principales elementos en una sinapsis modelo. La sinapsis permite a las células nerviosas comunicarse con otras a través de los axones y dendritas, transformando una señal eléctrica en otra química.
Generalidad Toda célula posee propiedades electrolíticas, reguladas por iones comunes al ambiente y la zona de su localización dentro del sistema homeostático.Mechanisms and genes of cellular suicide. H Steller Science 10 March 1995 267: 1445-1449 (DOI: 10.1126/science.7878463) La diferencia de potencial que aparece entre el medio y el interior celular se compensa por la precipitación de ciertas moléculas que se acoplan en la membrana plasmática. La interacción entre estas moléculas y la membrana tiene como efecto la emergencia de la propiedad denominada permeabilidad selectiva, creando una apertura llamada canal. Dependiendo de la molécula que se acople a ese receptor, junto con otras variables del medio, la célula recibirá un tipo de información concreta que le indicará el tipo de proteína a codificar. Este tipo de información se denomina señal de pervivencia.From AIDS to Parasite Infection: Pathogen-mediated Subversion of Programed Cell Death as a Mechanism for Inmune Dysregulation. J.-C-. Ameisen, J. estaquier y T. Idziorek en Immunological Reviews, vol. 142, pags. 9-51, 1994 Sin estas señales, un programa genético sano codificará la información que provocará la muerte celular.Apopotosis in a Unicellular Eukaryote, J.-C. Ameisen et al. en Cell Death and Differentiation, vol.2, pags. 185-300, 1995.
Transmisión de la señal en la sinapsis química
miniaturadeimagen|350px|Interacción neurotranmisora. miniaturadeimagen|350px|A. Vista esquemática de un potencial de acción ideal, mostrando sus distintas fases. B. Registro real de un potencial de acción, normalmente deformado, comparado con el esquema debido a las técnicas electrofisiológicas utilizadas en la medición.
Las propiedades electrolíticas de la neurona vienen dadas por la existencia de calcio y sodio en el líquido cefalorraquídeo, solución que envuelve a todo el sistema nervioso central y que por ende pone en contacto la parte externa de la célula con el resto del sistema homeostático. El potasio se encuentra en el citoplasma y es el resultado de la actividad metabólica de la célula. El potasio forma iones positivos, mientras que el calcio y el sodio lo hacen de forma negativa con respecto al potasio.Bliss, T.V., Collingridge, G.L., Morris, R. G. M., Long-term potentiation: enhancing neyrosciencie for 30 years, philosophical Transaction of the Royal Society, N.º 1432, 2003 Cuando un impulso presináptico alcanza el umbral mínimo de disparo, una gran cantidad de iones de calcio difunden a través de los canales de la membrana celular presináptica. Esto a su vez provoca un cambio de potencial entre el interior de la célula y el espacio sináptico, lo cual provoca que las vesículas sinápticas difundan a la membrana liberando moléculas en el espacio sináptico, denominadas neurotransmisores. En la membrana existen ciertas estructuras proteicas denominadas canales iónicos. La llave es la molécula que se acopla a ese receptor. Finalmente, la célula postsináptica recibirá un tipo de información concreta que le indicará el tipo de tarea metabólica a realizar. Según los mecanismos disparados por esta acción, pueden producirse cambios metabólicos y estructurales a corto o largo plazo, que modifiquen la fuerza de conexión de las dos neuronas.
Acción Ionotrópica
En rasgos generales, el efecto que se induce en el axón de la neurona como resultado de la despolarización de la membrana plasmática, se denomina potencial de acción, que recorre todo el axón hasta llegar a la vesícula presináptica; y la respuesta hiperpolarizante se denomina potencial sináptico.
Potencial Excitador Postsináptico (PEPS)
El potencial excitador postsináptico ocurre debido a un potencial de acción en la neurona presináptica, la cual libera neurotransmisores en el espacio sináptico. Estos se acoplan a los receptores iónicos, los cuales actúan como canales, modificando el gradiente electroquímico. Entonces el canal permite el paso de iones de sodio, haciendo más positivo el potencial de membrana, lo cual genera un impulso nervioso que se transmite a lo largo de la célula y del axón.
El glutamato es un neurotransmisor que provoca la apertura de canales glutamatérgicos, los cuales solo permiten el paso de iones de sodio. Por ello, se clasifica al glutamato como neurotransmisor excitatorio.
Potencial Inhibidor PostSináptico (PIPS) Contrariamente a los potenciales de acción, los potenciales sinápticos son de escasa amplitud y alcanzan tan solo algunos mV.
El GABA, provoca la apertura de canales de cloruro, y estos se difunden hacia el espacio sináptico, provocando un disminución en el potencial sináptico y "apagando" la neurona.
Acción Metabotrópica
En las mismas condiciones iniciales que la interacción ionotrópica, la combinación de ciertos neurotransmisores con estos receptores (receptores metabotrópicos) activan unas enzimas presentes en la membrana y responsables de la formación de nuevas moléculas denominadas segundos mensajeros.
Dependiendo con cual se combinen, pueden manifestar dos propiedades distintas:François Ansermet & Pierre Magistretti: A cada cual su cerebro. Plasticidad neuronal e inconsciente. Discusiones. pp. 35-43. Pueden modificar la actividad de los receptores ionotrópicos, aumentando el tiempo de apertura de los canales, creados a partir de la interacción ionotrópica. Pueden 'movilizar' otros receptores ionotrópicos a una zona concreta de la membrana, aumentando de esa manera la probabilidad de éxito en la sinapsis neuronal.
Neurotransmisión primaria y secundaria
La neurotransmisión primaria está regulada por los receptores ionotrópicos, que tienen la propiedad de volver a una neurona más o menos excitable.
La neurotransmisión secundaria está regulada por los receptores metabotrópicos, que tienen la propiedad de interaccionar con los mismos neurotransmisores ya excitados, pero modifican la intensidad del estímulo o aumentan las probabilidades de éxito de los neurotransmisores.
La dinámica de la neurotransmisión primaria y secundaria da forma a la plasticidad neuronal y sináptica.
Integración de la información thumb|350px|Disposición base de una neurona motora. Es el proceso en cuya virtud las neuronas, gracias a las propiedades intrínsecas a su membrana, se hallan capacitadas para sumar distintas entradas excitadoras e inhibidoras y elaborar una respuesta en función de ellas.<ref>Dinamic Signaling between Astrocytes and neurons. A. Araque, G. Carmignoto, P. G. Haydon en annual Review of physiology, vol. 63, pags. 795-813; 2001</ref>
Una sola neurona puede integrar entre 10.000 y 15.000 conexiones, todas procedentes de otras neuronas y/o células gliales. Si todo el cerebro cuenta con 100.000 millones de neuronas promedio, el promedio de sinapsis existente en un cerebro humano es de una simple regla de tres, cuyo número deja de tener significado en la escala humana.Bear, M. F., Connors, B. W., Paradiso, M. A., Neuroscience, exploring the brain 2ª ed., Baltimore, Lippincott Williams & Wilkins, 2001. Un total de: 1.000 billones de sinapsis (100.000 millones de neuronas promedio por 10.000 conexiones), un uno seguido de quince ceros.
Según cuanto dure un impulso y cuanto se repita, en ciertos periodos de tiempo, las acciones combinadas de los primeros y segundos mensajeros tenderán a cambiar la estructura y facilidad de apertura de canales e inducirán (o no) cambios en el metabolismo y la estructura de la membrana celular. La proximidad entre dendritas y axones también depende de la frecuencia con la que la sinapsis se realice.
Las sinapsis que forman las dendritas y los axones no tienen una programación genética predeterminada, de hecho, el nivel de expresión de un gen dado puede estar determinado por las particularidades de la experiencia.Kandell, E.R., The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses, Science, N.º 294, 2001, pp. 1030-1038 La disposición genética predispone ciertas tendencias a la interconexión.Cheung, V.G., Spielman, R. S., The genetics of variation in gene expression, Nature Genetics Supplement, N.º 32, 2002, pp. 522-525 Se puede decir que la genética nos predispone para adaptarnos a la dinámica determinista del medio.François Ansermet & Pierre Magistretti: A cada cual su cerebro. Plasticidad neuronal e inconsciente. Discusiones. pp. 26.
Durante la maduración del feto, las células nerviosas experimentan la misma dinámica plástica basada en la neurotransmisión primaria y secundaria ya descrita, no obstante, al ir madurando aquellas partes de la red que dependen de factores internos principalmente repetitivos (latidos del corazón, respiración, temperatura del cuerpo, etc.) estas redes establecen enlaces desde el feto, conectando los órganos según van estimulando la red nerviosa de la cual dependen, haciendo perdurable dicha conexión por estos ciclos.
Suma espacial
right|thumb|180px|Resultado de una suma en el tiempo de distintos impulsos sinápticos ionotrópicos. Supongamos que, de entre las 10.000 sinapsis posibles, 3.000 están recibiendo señales de excitación y otras tantas de inhibición. La suma espacial es el proceso que hace la neurona al elaborar todas esas señales en un mismo ciclo de proceso y producir una respuesta, tanto a niveles de potencial de acción como de metabolización de proteínas, neurotransmisores o cualquier otra molécula capaz de portar información.Por citar
Suma temporal
Partiendo del mismo supuesto que en el caso de la suma espacial, tomamos como ejemplo una dendrita, en donde se establece sinapsis con una terminación axónica de una neurona. Dicha neurona produce una ráfaga de estímulos muy seguidos en el tiempo, los cuales la neurona que los recibe ha de sumarlos en el tiempo, aplicando un proceso mediante el cual la neurona establece un resultado a ese estímulo.
Aprendizaje y memoria