นิวโรพลาสติ ซิตี้ หรือที่รู้จักกันในชื่อความยืดหยุ่นของระบบประสาทหรือเรียกสั้นๆ ว่า พลาสติ ซิตี้คือ กลไกที่เครือข่ายประสาทในสมองสามารถเปลี่ยนแปลงได้ผ่านการเจริญเติบโตและการจัดระเบียบใหม่ นิวโรพลาสติซิตี้หมายถึงความสามารถของสมองในการจัดระเบียบและเชื่อมต่อระบบประสาทใหม่ ทำให้สามารถปรับตัวและทำงานในรูปแบบที่แตกต่างจากสภาพก่อนหน้า กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้เพื่อตอบสนองต่อการเรียนรู้ทักษะใหม่ การประสบกับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม การฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บ หรือการปรับตัวให้เข้ากับความบกพร่องทางประสาทสัมผัสหรือการรับรู้ ความสามารถในการปรับตัวดังกล่าวเน้นให้เห็นถึงลักษณะที่เป็นพลวัตและวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องของสมอง แม้กระทั่งในวัยผู้ใหญ่^{[ 1 ]}การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีตั้งแต่เส้นทางของเซลล์ประสาท แต่ละเส้น ที่สร้างการเชื่อมต่อใหม่ ไปจนถึงการปรับเปลี่ยนอย่างเป็นระบบ เช่นการทำแผนที่เปลือกสมอง ใหม่ หรือการสั่นของระบบประสาทรูปแบบอื่นๆ ของนิวโรพลาสติซิตี้ ได้แก่ การปรับตัวของพื้นที่ที่คล้ายคลึงกัน การจัดสรรใหม่ข้ามรูปแบบ การขยายแผนที่ และการปลอมแปลงเพื่อชดเชย^{[ 2 ]}ตัวอย่างของความยืดหยุ่นของระบบประสาท ได้แก่ การเปลี่ยนแปลง วงจรและเครือข่ายที่เกิดจากการเรียนรู้ความสามารถใหม่การรับข้อมูล^{[ 3 ]}อิทธิพลทางสังคมและสิ่งแวดล้อม^{[ 4 ] [ 5 ]} การ ตั้ง ครรภ์^{[ 6 ] การบริโภคแคลอรี่ [ 7 ]}การฝึกฝน^{[ 8 ]}และความเครียดทางจิตใจ^{[ 9 ] [ 10 ]}

ในอดีต นักประสาทวิทยาคิดว่าความยืดหยุ่นของระบบประสาทจะเกิดขึ้นเฉพาะในวัยเด็กเท่านั้น^{[ 11 ] [ 12 ]}แต่การวิจัยในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 แสดงให้เห็นว่าสมองหลายด้านแสดงความยืดหยุ่นได้ตลอดช่วงวัยผู้ใหญ่^{[ 13 ]}สมองที่กำลังพัฒนาแสดงความยืดหยุ่นในระดับที่สูงกว่าสมองของผู้ใหญ่^{[ 14 ]}ความยืดหยุ่นที่ขึ้นอยู่กับกิจกรรมสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการพัฒนาที่ดี การเรียนรู้ความจำและการฟื้นตัวจาก ความเสียหาย ของสมอง^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

คำว่า"ความยืดหยุ่น"ถูกนำมาใช้กับพฤติกรรมครั้งแรกในปี พ.ศ. 2433 โดยวิลเลียม เจมส์ในหนังสือ "หลักการของจิตวิทยา"โดยใช้คำนี้เพื่ออธิบาย "โครงสร้างที่อ่อนแอพอที่จะยอมจำนนต่ออิทธิพล แต่แข็งแรงพอที่จะไม่ยอมจำนนในคราวเดียว" ^{[ 18 ] [ 19 ]}บุคคลแรกที่ใช้คำว่า " ความยืดหยุ่นของระบบประสาท"ดูเหมือนจะเป็นนักประสาทวิทยาชาวโปแลนด์ชื่อเจอร์ซี โคนอร์สกี^{[ 13 ] [ 20 ]}

หนึ่งในการทดลองแรกๆ ที่ให้หลักฐานเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของระบบประสาทนั้น ดำเนินการในปี 1793 โดยนักกายวิภาคศาสตร์ชาวอิตาลีMichele Vincenzo Malacarneซึ่งได้อธิบายการทดลองที่เขาจับคู่สัตว์ ฝึกสัตว์ตัวหนึ่งในคู่นั้นอย่างกว้างขวางเป็นเวลาหลายปี แล้วจึงผ่าสัตว์ทั้งสองตัว Malacarne ค้นพบว่าสมองส่วนซีรีเบลลัมของสัตว์ที่ได้รับการฝึกฝนนั้นมีขนาดใหญ่กว่าสมองส่วนซีรีเบลลัมของสัตว์ที่ไม่ได้รับการฝึกฝนอย่างมาก อย่างไรก็ตาม แม้ว่าผลการค้นพบเหล่านี้จะมีความสำคัญ แต่ในที่สุดก็ถูกลืมไป^{[ 21 ]}ในปี 1890 แนวคิดที่ว่าสมองและการทำงานของสมองไม่ได้คงที่ตลอดช่วงวัยผู้ใหญ่ได้รับการเสนอโดยWilliam JamesในหนังสือThe Principles of Psychologyแม้ว่าแนวคิดนี้จะถูกละเลยเป็นส่วนใหญ่^{[ 19 ]}จนกระทั่งถึงทศวรรษ 1970 นักประสาทวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโครงสร้างและการทำงานของสมองนั้นคงที่ตลอดช่วงวัยผู้ใหญ่^{[ 22 ]}

ในขณะที่สมองเป็นที่เข้าใจกันโดยทั่วไปว่าเป็นอวัยวะที่ไม่สามารถสร้างใหม่ได้ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 นักประสาทวิทยาผู้บุกเบิกSantiago Ramón y Cajalได้ใช้คำว่าความยืดหยุ่นของเซลล์ประสาท (neuronal plasticity) เพื่ออธิบายการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ใช่พยาธิสภาพในโครงสร้างของสมองผู้ใหญ่ โดยอิงจากหลักคำสอนเกี่ยวกับเซลล์ประสาท อันโด่งดังของเขา Cajal ได้อธิบายเซลล์ประสาทเป็นครั้งแรกว่าเป็นหน่วยพื้นฐานของระบบประสาท ซึ่งต่อมาได้ทำหน้าที่เป็นรากฐานที่สำคัญในการพัฒนาแนวคิดเรื่องความยืดหยุ่นของเซลล์ประสาท^{[ 23 ]}นักประสาทวิทยาหลายคนใช้คำว่าความยืดหยุ่นเพื่ออธิบายความสามารถในการสร้างใหม่ของระบบประสาทส่วนปลายเท่านั้น อย่างไรก็ตาม Cajal ใช้คำว่าความยืดหยุ่นเพื่ออ้างอิงถึงการค้นพบของเขาเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพและการสร้างใหม่ในสมองของผู้ใหญ่ (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทส่วนกลาง ) เรื่องนี้เป็นที่ถกเถียงกัน โดยบางคนเช่นWalther SpielmeyerและMax Bielschowskyโต้แย้งว่าระบบประสาทส่วนกลางไม่สามารถสร้างเซลล์ใหม่ได้^{[ 24 ] [ 25 ]}

ตั้งแต่นั้นมา คำนี้จึงถูกนำไปใช้ในวงกว้าง:

เนื่องจากความสำคัญอย่างยิ่งของความยืดหยุ่นของระบบประสาท บุคคลภายนอกอาจเข้าใจผิดคิดว่ามันได้รับการกำหนดไว้อย่างดี และมีกรอบพื้นฐานและสากลที่ใช้เป็นแนวทางสำหรับสมมติฐานและการทดลองในปัจจุบันและอนาคต แต่น่าเสียดายที่ความจริงไม่ใช่เช่นนั้น แม้ว่านักประสาทวิทยาหลายคนจะใช้คำว่าความยืดหยุ่นของระบบประสาทเป็นคำที่ครอบคลุม แต่สำหรับนักวิจัยในสาขาย่อยต่างๆ มันมีความหมายที่แตกต่างกัน ... โดยสรุปแล้ว ดูเหมือนว่าจะไม่มีกรอบที่ตกลงกันไว้ร่วมกัน^{[ 26 ]}

ในปี ค.ศ. 1923 คาร์ล ลาชลีย์ได้ทำการทดลองกับลิงแรซัสซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในเส้นทางประสาท และเขาได้สรุปว่านี่เป็นหลักฐานของความยืดหยุ่นของระบบประสาท แม้ว่าจะมีงานวิจัยนี้และงานวิจัยอื่นๆ ที่ชี้ให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของระบบประสาท แต่นักประสาทวิทยาก็ยังไม่ยอมรับแนวคิดเรื่องความยืดหยุ่นของระบบประสาทอย่างกว้างขวาง

ได้รับแรงบันดาลใจจากงานของNicolas Rashevsky [ ^{27 ]}ในปี พ.ศ. 2486 McCullochและPittsได้เสนอเซลล์ประสาทเทียมที่มีกฎการเรียนรู้ โดยที่ไซแนปส์ใหม่จะถูกสร้างขึ้นเมื่อเซลล์ประสาททำงานพร้อมกัน^{[ 28 ]}ต่อมาได้มีการอภิปรายเรื่องนี้อย่างกว้างขวางในหนังสือ^The organization of behavior ( Hebb , 1949) และปัจจุบันเป็น ที่ รู้จักกันในชื่อการเรียนรู้แบบ Hebbian

ในปี พ.ศ. 2488 จัสโต กอนซาโลสรุปจากการวิจัยเกี่ยวกับพลวัตของสมองว่า ตรงกันข้ามกับกิจกรรมของบริเวณการฉายภาพมวลคอร์เท็กซ์ "ส่วนกลาง" (ซึ่งอยู่ห่างจากบริเวณการฉายภาพทางสายตา สัมผัส และการได้ยินในระยะที่เท่ากันโดยประมาณ) จะเป็น "มวลที่เคลื่อนไหว" ซึ่งค่อนข้างไม่เฉพาะเจาะจงหรือรับรู้หลายประสาทสัมผัส มีความสามารถในการเพิ่มความตื่นตัวของระบบประสาทและจัดระเบียบกิจกรรมใหม่โดยใช้คุณสมบัติของความยืดหยุ่น^{[ 29 ]}เขาให้ตัวอย่างแรกของการปรับตัว คือ การมองเห็นภาพตรงด้วยแว่นตากลับด้านในการทดลองของสแตรตตัน^{[ 30 ]}และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรณีการบาดเจ็บที่สมองหลายกรณีที่เขาพบเห็นโดยตรง ซึ่งเขาได้สังเกตเห็นคุณสมบัติแบบไดนามิกและการปรับตัวในความผิดปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในความผิดปกติของการรับรู้ภาพกลับหัว [เช่น ดูหน้า 260–62 เล่มที่ 1 (พ.ศ. 2488) หน้า 696 เล่มที่ 2 (พ.ศ. 2493)] ^{[ 29 ]}เขากล่าวว่าสัญญาณประสาทสัมผัสในบริเวณการฉายภาพจะเป็นเพียงโครงร่างที่กลับด้านและแคบลงซึ่งจะถูกขยายให้ใหญ่ขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของมวลสมองที่ถูกดึงมาใช้ และกลับด้านอีกครั้งเนื่องจากผลของความยืดหยุ่นของสมองในบริเวณส่วนกลางมากขึ้นตามการเติบโตแบบเกลียว^{[ 31 ]}

Marian Diamondจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ได้สร้างหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ชิ้นแรกเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของสมองตามกายวิภาค โดยตีพิมพ์งานวิจัยของเธอในปี พ.ศ. 2507 ^{[ 32 ] [ 33 ]}

หลักฐานสำคัญอื่นๆ ถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 และหลังจากนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากนักวิทยาศาสตร์ เช่นPaul Bach-y-Rita , Michael MerzenichและJon Kaasรวมถึงคนอื่นๆ อีกหลายคน^{[ 22 ] [ 34 ]} ในช่วง เวลานั้น Peter Putnam และ Robert W. Fuller ได้ พยายามอธิบายกลไกของความยืดหยุ่นของระบบประสาท ซึ่งเป็นทฤษฎีการคำนวณจิตใจ เวอร์ชันแรกๆ ที่ได้มาจากงานของ Hebb ^{[ 35 ] [ 36 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1960 Paul Bach-y-Ritaได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ได้รับการทดสอบกับคนจำนวนน้อย โดยอุปกรณ์ดังกล่าวให้คนนั่งบนเก้าอี้ที่มีปุ่มฝังอยู่ ซึ่งปุ่มเหล่านั้นจะสั่นในลักษณะที่แปลงภาพที่ได้รับจากกล้อง ทำให้เกิดการมองเห็นรูปแบบหนึ่งผ่านการทดแทนประสาทสัมผัส^{[ 37 ] [ 38 ]}

การศึกษาในผู้ที่ฟื้นตัวจากโรคหลอดเลือดสมองยังให้การสนับสนุนเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของระบบประสาท เนื่องจากบริเวณของสมองที่ยังคงแข็งแรงสามารถทำหน้าที่แทนส่วนที่ถูกทำลายได้ อย่างน้อยก็บางส่วน โดยShepherd Ivory Franzได้ทำการวิจัยในด้านนี้^{[ 39 ] [ 40 ]}

Eleanor Maguireได้บันทึกการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของฮิปโปแคมปัสที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้แผนผังของลอนดอนในกลุ่มคนขับแท็กซี่ท้องถิ่น^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}พบว่ามีการกระจายตัวของเนื้อเยื่อสีเทาในคนขับแท็กซี่ลอนดอนเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม งานวิจัยเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของฮิปโปแคมปัสนี้ไม่เพียงแต่ดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังดึงดูดความสนใจของสาธารณชนและสื่อทั่วโลกอีกด้วย

Michael Merzenichเป็นนักประสาทวิทยาศาสตร์ผู้บุกเบิกด้านประสาทพลาสติกมานานกว่าสามทศวรรษ เขาได้ทำการกล่าวอ้างที่ทะเยอทะยานที่สุดในสาขานี้ว่า การออกกำลังกายสมองอาจมีประโยชน์เทียบเท่ากับยาในการรักษาโรคร้ายแรงอย่างโรคจิตเภท ความยืดหยุ่นมีอยู่ตั้งแต่เกิดจนตาย และการปรับปรุงการทำงานของระบบการรับรู้ให้ดีขึ้นอย่างมาก เช่น วิธีที่เราเรียนรู้ คิด รับรู้ และจดจำนั้นเป็นไปได้แม้ในผู้สูงอายุ^{[ 37 ]}งานของ Merzenich ได้รับผลกระทบจากการค้นพบที่สำคัญของDavid HubelและTorsten Wieselในการทำงานกับลูกแมว การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับการเย็บปิดตาข้างหนึ่งและบันทึกแผนที่สมองส่วนคอร์เท็กซ์ Hubel และ Wiesel พบว่าส่วนของสมองลูกแมวที่เกี่ยวข้องกับตาที่ปิดอยู่นั้นไม่ได้อยู่เฉยๆ อย่างที่คาดไว้ แต่กลับประมวลผลข้อมูลภาพจากตาที่เปิดอยู่ มันเป็น "...ราวกับว่าสมองไม่ต้องการเสีย 'พื้นที่คอร์เท็กซ์' ไปโดยเปล่าประโยชน์ และได้หาวิธีที่จะปรับโครงสร้างตัวเองใหม่" ^{[ 37 ]}

สิ่งนี้บ่งชี้ถึงความยืดหยุ่นของระบบประสาทในช่วงระยะเวลาวิกฤตอย่างไรก็ตาม เมอร์เซนิชแย้งว่าความยืดหยุ่นของระบบประสาทสามารถเกิดขึ้นได้เกินกว่าช่วงระยะเวลาวิกฤต การเผชิญหน้าครั้งแรกของเขากับความยืดหยุ่นในผู้ใหญ่เกิดขึ้นเมื่อเขามีส่วนร่วมในการศึกษาหลังปริญญาเอกกับคลินตัน วูสลีย์ การทดลองนี้อิงจากการสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นในสมองเมื่อเส้นประสาทส่วนปลายถูกตัดและงอกใหม่ นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองทำไมโครแมปแผนที่มือของสมองลิงก่อนและหลังการตัดเส้นประสาทส่วนปลายและเย็บปลายเข้าด้วยกัน หลังจากนั้น แผนที่มือในสมองที่พวกเขาคาดว่าจะยุ่งเหยิงกลับเกือบเป็นปกติ นี่เป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ เมอร์เซนิชยืนยันว่า "ถ้าแผนที่สมองสามารถปรับโครงสร้างให้เป็นปกติเพื่อตอบสนองต่อข้อมูลเข้าที่ผิดปกติ มุมมองที่แพร่หลายว่าเราเกิดมาพร้อมกับระบบที่ถูกกำหนดไว้แล้วจะต้องผิด สมองต้องมีความยืดหยุ่น" ^{[ 37 ]}เมอร์เซนิชได้รับรางวัล Kavli Prizeสาขาประสาทวิทยาศาสตร์ประจำปี 2016 "สำหรับการค้นพบกลไกที่ช่วยให้ประสบการณ์และกิจกรรมทางประสาทสามารถปรับเปลี่ยนการทำงานของสมองได้" ^{[ 44 ]}

มีแนวคิดและทฤษฎีที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกระบวนการทางชีวภาพที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของระบบประสาท (neuroplasticity) แก่นแท้ของปรากฏการณ์นี้ขึ้นอยู่กับไซแนปส์และการเชื่อมต่อระหว่างไซแนปส์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามการทำงานของเซลล์ประสาท เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของระบบประสาทมีหลายรูปแบบ เนื่องจากเป็นผลมาจากหลายเส้นทาง เส้นทางเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นกระบวนการส่งสัญญาณแบบต่อเนื่อง ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ประสาท และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของระบบประสาทในที่สุด

มีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการที่เชื่อว่ามีบทบาทในกระบวนการทางชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงของเครือข่ายประสาทในสมอง ปัจจัยเหล่านี้บางส่วนได้แก่ การควบคุมไซแนปส์ผ่านการฟอสโฟรีเลชันบทบาทของการอักเสบและไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบ โปรตีน เช่น โปรตีน Bcl-2 และนิวโทรฟอริน การผลิตพลังงานผ่านไมโตคอนเดรีย [ ^{45 ] และ}อะเซทิลโคลีน^{[ 46 ]}

JT Wall และ J Xu ได้ติดตามกลไกที่อยู่เบื้องหลังความยืดหยุ่นของระบบประสาท การจัดระเบียบใหม่ไม่ได้เกิดขึ้น จากเปลือกสมอง แต่เกิดขึ้นในทุกระดับของลำดับชั้นการประมวลผล ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแผนที่ที่สังเกตได้ในเปลือกสมอง^{[ 47 ]}

Christopher Shaw และ Jill McEachern (บรรณาธิการ) ใน "Toward a theory of Neuroplasticity" ระบุว่าไม่มีทฤษฎีที่ครอบคลุมทุกกรอบและระบบต่างๆ ในการศึกษาเกี่ยวกับ neuroplasticity อย่างไรก็ตาม นักวิจัยมักอธิบาย neuroplasticity ว่าเป็น "ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงที่ปรับตัวได้ซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงสร้างและหน้าที่ของระบบประสาท" ^{[ 48 ]}ในทำนองเดียวกัน มักมีการกล่าวถึง neuroplasticity สองประเภท ได้แก่ neuroplasticity เชิงโครงสร้างและ neuroplasticity เชิงหน้าที่

ความยืดหยุ่นเชิงโครงสร้างของระบบประสาท (หรือเรียกอีกอย่างว่า ความยืดหยุ่นเชิงโครงสร้าง) สามารถนิยามได้ว่าเป็นความสามารถของสมองในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางกายวิภาคผ่านการเปลี่ยนแปลงและ/หรือการพัฒนาใหม่ๆ อันเป็นผลมาจากสิ่งเร้าภายนอกหรือความเสียหาย ปรากฏการณ์ทางชีวภาพนี้มักเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นกับวงจรประสาทที่มีอยู่ (เช่น การสร้างหนามเดนไดรต์ใหม่) การแตกหน่อของแอกซอน และการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ (การสร้างเซลล์ประสาทใหม่) ^{[ 49 ]}ความสำคัญของความยืดหยุ่นเชิงโครงสร้างของระบบประสาทสามารถสืบย้อนไปถึงความสำคัญของหลักการทั่วไปของความยืดหยุ่นของระบบประสาท ความยืดหยุ่นของระบบประสาทมีความสำคัญเพราะเป็นปรากฏการณ์ทางชีวภาพที่ช่วยให้สมองปรับตัวเข้ากับการไหลเข้าของข้อมูลใหม่ที่ได้รับระหว่างการพัฒนาของมนุษย์ โดยทั่วไปแล้วจะทำได้โดยการปรับโครงสร้าง หน้าที่ และ/หรือการเชื่อมต่อใหม่^{[ 50 ]}การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยให้มนุษย์ปรับตัวเข้ากับชีวิตประจำวันและมีบทบาทสำคัญในการเรียนรู้และความจำ^{[ 51 ]}ความยืดหยุ่นของระบบประสาทเชิงโครงสร้างบรรลุวัตถุประสงค์นี้โดยมุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงและสร้างโครงสร้างสมองทางกายวิภาคใหม่ผ่านกระบวนการสร้างเซลล์ประสาท

การเปลี่ยนแปลงของ สัดส่วนของ เนื้อเยื่อสีเทาหรือความแข็งแรงของไซแนปส์ในสมองถือเป็นตัวอย่างของความยืดหยุ่นของระบบประสาทเชิงโครงสร้าง ความยืดหยุ่นของระบบประสาทประเภทนี้มักศึกษาผลกระทบของสิ่งเร้าภายในหรือภายนอกต่างๆ ต่อการจัดระเบียบทางกายวิภาคของสมอง เซลล์ประสาทใหม่ถูกสร้างขึ้นและรวมเข้ากับระบบประสาทส่วนกลางอย่างต่อเนื่องโดยอาศัยความยืดหยุ่นของระบบประสาทประเภทนี้^{[ 52 ]}ปัจจุบันนักวิจัยใช้วิธีการถ่ายภาพตัดขวางหลายวิธี (เช่นการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI), การถ่ายภาพด้วยคอมพิวเตอร์ (CT)) เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสมองมนุษย์^{[ 53 ]}ปัจจุบันความยืดหยุ่นของระบบประสาทเชิงโครงสร้างได้รับการศึกษามากขึ้นในสาขาวิทยาศาสตร์ประสาทในแวดวงวิชาการปัจจุบัน^{[ 23 ]}การสร้างเซลล์ประสาทในผู้ใหญ่ "ยังไม่ได้รับการพิสูจน์อย่างน่าเชื่อถือในมนุษย์" ^{[ 52 ]}อย่างไรก็ตาม เซลล์ประสาทใหม่บางส่วนสามารถก่อตัวขึ้นได้ในบริเวณซับแกรนูลาร์ของเดนเตตไจรัสของฮิปโปแคมปัสและบริเวณซับเวนทริคูลาร์ของโพรงสมองด้านข้าง^{[ 54 ]}และพบว่ามีบทบาทสำคัญในหน้าที่ทางอารมณ์และการรับรู้ เช่น การเรียนรู้เชิงพื้นที่ ความจำ การแยกรูปแบบ และการควบคุมอารมณ์^{[ 55 ]}นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ามีกลไกภายใน (ที่พบในสมองของผู้ใหญ่) ที่ช่วยในการซ่อมแซมสมองเมื่อเกิดความเสียหายต่อสมอง^{[ 56 ]}นี่เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ความยืดหยุ่นของโครงสร้างประสาทมีความสำคัญ

ความยืดหยุ่นเชิงฟังก์ชัน หมายถึงความสามารถของสมองในการเปลี่ยนแปลงและปรับคุณสมบัติเชิงฟังก์ชันของเครือข่ายเซลล์ประสาท ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในสี่วิธีที่ทราบกันดี ได้แก่:

1. การปรับตัวของบริเวณที่เหมือนกัน
2. การขยายแผนที่
3. การกำหนดโมเดลใหม่ข้ามโมเดล
4. การปลอมแปลงเพื่อชดเชย^{[ 2 ]}

การปรับตัวของบริเวณที่คล้ายคลึงกันคือการสันนิษฐานกระบวนการทางปัญญาเฉพาะโดยบริเวณที่คล้ายคลึงกันในซีกสมองตรงข้าม^{[ 57 ]}ตัวอย่างเช่น ผ่านการปรับตัวของบริเวณที่คล้ายคลึงกัน งานทางปัญญาจะถูกย้ายจากส่วนของสมองที่เสียหายไปยังบริเวณที่คล้ายคลึงกันในด้านตรงข้ามของสมอง การปรับตัวของบริเวณที่คล้ายคลึงกันเป็นประเภทของความยืดหยุ่นของระบบประสาทเชิงหน้าที่ซึ่งมักเกิดขึ้นในเด็กมากกว่าผู้ใหญ่

ในการขยายแผนที่ แผนที่คอร์เทกซ์ที่เกี่ยวข้องกับงานการรับรู้เฉพาะจะขยายตัวเนื่องจากการได้รับสิ่งเร้าบ่อยครั้ง การขยายแผนที่ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา: การทดลองเกี่ยวกับผลของสิ่งเร้าบ่อยครั้งต่อการเชื่อมต่อการทำงานของสมองได้รับการสังเกตในบุคคลที่เรียนรู้เส้นทางเชิงพื้นที่^{[ 58 ]}

การกำหนดโมเดลใหม่ข้ามระบบเกี่ยวข้องกับการรับสัญญาณอินพุตใหม่ไปยังบริเวณสมองที่ถูกตัดสัญญาณอินพุตเริ่มต้นออกไปแล้ว

ความยืดหยุ่นเชิงหน้าที่ผ่านการปลอมแปลงเพื่อชดเชย เกิดขึ้นโดยใช้กระบวนการทางปัญญาที่แตกต่างกันสำหรับงานทางปัญญาที่กำหนดไว้แล้ว เมื่อกระบวนการเริ่มต้นไม่สามารถดำเนินการได้เนื่องจากความบกพร่อง

การเปลี่ยนแปลงในสมองที่เกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นเชิงหน้าที่ของระบบประสาทสามารถเกิดขึ้นได้เพื่อตอบสนองต่อเหตุการณ์สองประเภทที่แตกต่างกัน:

• กิจกรรมก่อนหน้า ( ความยืดหยุ่นที่ขึ้นอยู่กับกิจกรรม ) เพื่อสร้างความทรงจำหรือ
• เพื่อตอบสนองต่อความผิดปกติหรือความเสียหายของเซลล์ประสาท ( พลาสติซิตี้ที่ไม่เหมาะสม ) เพื่อชดเชยเหตุการณ์ทางพยาธิวิทยา

ในกรณีหลัง ฟังก์ชันจากส่วนหนึ่งของสมองจะถ่ายโอนไปยังอีกส่วนหนึ่งของสมองโดยขึ้นอยู่กับความต้องการในการฟื้นฟูกระบวนการทางพฤติกรรมหรือทางสรีรวิทยา^{[ 59 ]}สำหรับรูปแบบทางสรีรวิทยาของความยืดหยุ่นที่ขึ้นอยู่กับกิจกรรม รูปแบบที่เกี่ยวข้องกับไซแนปส์เรียกว่าความยืดหยุ่นของไซแนปส์ การเสริมสร้างหรือลดความแข็งแรงของไซแนปส์ที่ส่งผลให้เพิ่มหรือลดอัตราการยิงของเซลล์ประสาทเรียกว่าการเสริมศักยภาพระยะยาว (LTP) และการลดศักยภาพระยะยาว (LTD) ตามลำดับ และถือเป็นตัวอย่างของความยืดหยุ่นของไซแนปส์ที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำ^{[ 60 ]}สมองน้อยเป็นโครงสร้างทั่วไปที่มีการรวมกันของ LTP/LTD และความซ้ำซ้อนภายในวงจร ทำให้เกิดความยืดหยุ่นได้หลายจุด^{[ 61 ]} เมื่อไม่นานมานี้ เป็นที่ชัดเจนมากขึ้นว่าความยืดหยุ่น ของไซแนปส์สามารถเสริมด้วยความยืดหยุ่นที่ขึ้นอยู่กับกิจกรรมอีกรูปแบบหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับความตื่นตัวภายในของเซลล์ประสาท ซึ่งเรียกว่าความยืดหยุ่นภายใน^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}สิ่งนี้ ตรงข้ามกับพลาสติซิตี้แบบโฮมีโอสแตติกไม่จำเป็นต้องรักษาการทำงานโดยรวมของเซลล์ประสาทภายในเครือข่าย แต่มีส่วนช่วยในการเข้ารหัสความทรงจำ^{[ 65 ]}นอกจากนี้ การศึกษาหลายชิ้นได้ระบุถึงนิวโรพลาสติซิตี้เชิงฟังก์ชันในระดับเครือข่ายสมอง ซึ่งการฝึกฝนจะเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของการเชื่อมต่อเชิงฟังก์ชัน^{[ 66 ] [ 67 ]}แม้ว่าการศึกษาล่าสุดจะกล่าวถึงว่าการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้เหล่านี้ไม่ควรเกี่ยวข้องโดยตรงกับนิวโรพลาสติซิตี้ เนื่องจากอาจมีรากฐานมาจากความต้องการอย่างเป็นระบบของเครือข่ายสมองสำหรับการจัดระเบียบใหม่^{[ 68 ]}

สมองของผู้ใหญ่ไม่ได้ถูก "เชื่อมต่อ" ด้วยวงจรประสาท ที่ตายตัวอย่างสมบูรณ์ มีหลายกรณีที่วงจรประสาทในเปลือกสมองและใต้เปลือกสมองถูกปรับเปลี่ยนใหม่เพื่อตอบสนองต่อการฝึกฝน รวมถึงเพื่อตอบสนองต่อการบาดเจ็บด้วย

มีหลักฐานมากมาย^{[ 69 ]}สำหรับการจัดระเบียบเครือข่ายไซแนปส์ของสมองใหม่โดยอาศัยประสบการณ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงสร้างที่เชื่อมโยงกันหลายอย่าง รวมถึงเปลือกสมอง^{[ 70 ]}รายละเอียดเฉพาะเจาะจงของกระบวนการนี้ในระดับโมเลกุลและ ระดับ โครงสร้างจุลภาคเป็นหัวข้อของการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ที่กำลังดำเนินอยู่ วิธีที่ประสบการณ์สามารถส่งผลต่อการจัดระเบียบไซแนปส์ของสมองยังเป็นพื้นฐานสำหรับทฤษฎีการทำงานของสมองหลายทฤษฎี รวมถึงทฤษฎีจิตใจทั่วไปและทฤษฎีวิวัฒนาการของระบบประสาทแนวคิดเรื่องความยืดหยุ่นของระบบประสาทก็เป็นศูนย์กลางของทฤษฎีความจำและการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการทำงานของไซแนปส์ที่ขับเคลื่อนด้วยประสบการณ์ในการศึกษาการ ปรับสภาพแบบคลาสสิกในแบบจำลองสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เช่นAplysia

มีหลักฐานว่าการสร้าง เซลล์ประสาทใหม่ (การเกิดของเซลล์สมอง) เกิดขึ้นในสมองของสัตว์ฟันแทะที่โตเต็มวัย และการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวสามารถคงอยู่ได้จนถึงวัยชรา^{[ 71 ]}หลักฐานเกี่ยวกับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ส่วนใหญ่จำกัดอยู่ที่ฮิปโปแคมปัสและหลอดรับกลิ่นแต่การวิจัยได้เปิดเผยว่าส่วนอื่นๆ ของสมอง รวมถึงซีรีเบลลัม อาจมีส่วนเกี่ยวข้องด้วยเช่นกัน^{[ 72 ]}อย่างไรก็ตาม ระดับของการเชื่อมต่อใหม่ที่เกิดจากการรวมตัวของเซลล์ประสาทใหม่ในวงจรที่มีอยู่ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด และการเชื่อมต่อใหม่ดังกล่าวอาจซ้ำซ้อนในเชิงหน้าที่^{[ 73 ]}

ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจอย่างหนึ่งของความยืดหยุ่นของระบบประสาทคือ กิจกรรมของสมองที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่การทำงานหนึ่งๆ สามารถถ่ายโอนไปยังตำแหน่งอื่นได้ ซึ่งอาจเกิดจากประสบการณ์ปกติและยังเกิดขึ้นในกระบวนการฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บทางสมองด้วย ความยืดหยุ่นของระบบประสาทเป็นประเด็นพื้นฐานที่สนับสนุนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการรักษาอาการบาดเจ็บทางสมองที่เกิดขึ้นภายหลังด้วยโปรแกรมการบำบัดเชิงประสบการณ์ที่มุ่งเน้นเป้าหมายในบริบทของ แนวทาง การฟื้นฟูสมรรถภาพเพื่อแก้ไขผลกระทบทางด้านการทำงานจากอาการบาดเจ็บ

ทฤษฎีความยืดหยุ่นของระบบประสาทกำลังได้รับความนิยมมากขึ้น ซึ่งอย่างน้อยก็อธิบายถึงการปรับปรุงผลลัพธ์ด้านการทำงานด้วยกายภาพบำบัดหลังเกิดโรคหลอดเลือดสมอง เทคนิคการฟื้นฟูสมรรถภาพที่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่ชี้ให้เห็นถึงการจัดระเบียบใหม่ของเปลือกสมองเป็นกลไกของการเปลี่ยนแปลง ได้แก่ การบำบัด ด้วยการเคลื่อนไหวที่ถูกจำกัด การกระตุ้น ด้วย ไฟฟ้าเชิงฟังก์ชันการฝึกบนลู่วิ่งพร้อมการรองรับน้ำหนักตัว และการบำบัดด้วยความเป็นจริงเสมือนการบำบัดด้วยหุ่นยนต์ช่วยเป็นเทคนิคที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ซึ่งมีการตั้งสมมติฐานว่าทำงานโดยอาศัยความยืดหยุ่นของระบบประสาทเช่นกัน แม้ว่าในปัจจุบันจะมีหลักฐานไม่เพียงพอที่จะระบุกลไกการเปลี่ยนแปลงที่แน่นอนเมื่อใช้วิธีนี้^{[ 84 ]}

กลุ่มหนึ่งได้พัฒนาวิธีการรักษาที่รวมถึง การฉีด โปรเจสเตอโรน ในปริมาณที่เพิ่มขึ้น ในผู้ป่วยที่ได้รับบาดเจ็บที่สมอง “การให้โปรเจสเตอโรนหลังจากได้รับบาดเจ็บที่สมอง^{[ 85 ]} (TBI) และโรคหลอดเลือดสมอง ช่วยลดอาการบวมการอักเสบ และการตายของเซลล์ประสาท และช่วยเพิ่มความจำอ้างอิงเชิงพื้นที่และการฟื้นตัวของระบบประสาทรับความรู้สึกและการเคลื่อนไหว” ^{[ 86 ]}ในการทดลองทางคลินิก กลุ่มผู้ป่วยที่ได้รับบาดเจ็บรุนแรงมีอัตราการเสียชีวิตลดลง 60% หลังจากฉีดโปรเจสเตอโรนเป็นเวลาสามวัน^{[ 87 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารNew England Journal of Medicineในปี 2014 ซึ่งให้รายละเอียดเกี่ยวกับผลการทดลองทางคลินิกระยะที่ 3 แบบหลายศูนย์ที่ได้รับทุนจาก NIH ในผู้ป่วย 882 ราย พบว่าการรักษาอาการบาดเจ็บที่สมองเฉียบพลันด้วยฮอร์โมนโปรเจสเตอโรนไม่ได้ให้ประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญแก่ผู้ป่วยเมื่อเทียบกับยาหลอก^{[ 88 ]}

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยสันนิษฐานว่ามนุษย์ต้องพัฒนาการมองเห็นแบบสองตาโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การมองเห็นแบบสาม มิติในวัยเด็กตอนต้น มิฉะนั้นพวกเขาจะไม่มีวันพัฒนาการมองเห็นแบบสามมิติได้เลย อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาการมองเห็นแบบสองตาที่ดีขึ้นในผู้ที่มีภาวะตาเหล่ภาวะ การมองเห็น ไม่ประสานกันหรือความผิดปกติในการมองเห็นแบบสามมิติอื่นๆ ได้กลายเป็นตัวอย่างสำคัญของความยืดหยุ่นของระบบประสาท การพัฒนาการมองเห็นแบบสองตาและการฟื้นฟูการมองเห็นแบบสามมิติเป็นหัวข้อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และทางคลินิกที่กำลังได้รับความสนใจอย่างมากในปัจจุบัน^{[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]}

ในปรากฏการณ์ ความรู้สึก แขนขาเทียมบุคคลยังคงรู้สึกเจ็บปวดหรือความรู้สึกภายในส่วนของร่างกายที่ถูกตัดออกไปแล้วนี่เป็นเรื่องแปลกที่พบได้บ่อย โดยเกิดขึ้นในผู้ที่ถูกตัดแขนขา 60–80% ^{[ 92 ]}คำอธิบายสำหรับเรื่องนี้มีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องความยืดหยุ่นของระบบประสาท เนื่องจาก เชื่อกันว่า แผนที่คอร์เท็กซ์ของแขนขาที่ถูกตัดออกไปนั้นได้เข้าไปมีส่วนร่วมกับบริเวณรอบๆ ในโพสต์เซนทรัลไจรัสส่งผลให้กิจกรรมภายในบริเวณคอร์เท็กซ์โดยรอบถูกตีความผิดโดยบริเวณคอร์เท็กซ์ที่เคยรับผิดชอบแขนขาที่ถูกตัดออกไป

ความสัมพันธ์ระหว่างความรู้สึกแขนขาเทียมและความยืดหยุ่นของระบบประสาทนั้นซับซ้อน ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 VS Ramachandranได้ตั้งทฤษฎีว่าแขนขาเทียมเป็นผลมาจากการปรับแผนที่ของเปลือกสมองอย่างไรก็ตาม ในปี 1995 Herta Flor และเพื่อนร่วมงานของเธอได้แสดงให้เห็นว่าการปรับแผนที่ของเปลือกสมองเกิดขึ้นเฉพาะในผู้ป่วยที่มีอาการปวดแขนขาเทียมเท่านั้น^{[ 93 ]}งานวิจัยของเธอแสดงให้เห็นว่าอาการปวดแขนขาเทียม (มากกว่าความรู้สึกที่ส่งไปยังส่วนอื่น) เป็นความสัมพันธ์เชิงการรับรู้ของการจัดระเบียบใหม่ของเปลือกสมอง^{[ 94 ]}ปรากฏการณ์นี้บางครั้งเรียกว่าความยืดหยุ่นที่ไม่เหมาะสม

ในปี 2009 Lorimer Moseley และ Peter Brugger ได้ทำการทดลองโดยกระตุ้นให้ผู้พิการแขนใช้ภาพจินตนาการเพื่อบิดแขนขาเทียมของตนให้เป็นท่าทางที่เป็นไปไม่ได้ ผู้ทดลอง 4 ใน 7 คนสามารถทำท่าทางที่เป็นไปไม่ได้ของแขนขาเทียมได้สำเร็จ การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าผู้ทดลองได้ปรับเปลี่ยนการแสดงผลทางประสาทของแขนขาเทียมและสร้างคำสั่งการเคลื่อนไหวที่จำเป็นในการดำเนินการเคลื่อนไหวที่เป็นไปไม่ได้โดยปราศจากการตอบสนองจากร่างกาย^{[ 95 ]}

ผู้ที่มีอาการปวดเรื้อรังจะรู้สึกปวดเป็นเวลานานในบริเวณที่อาจเคยได้รับบาดเจ็บมาก่อน แต่ในขณะนั้นยังมีสุขภาพดีอยู่ ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นของระบบประสาทเนื่องจากการจัดระเบียบระบบประสาทที่ไม่เหมาะสม ทั้งในส่วนปลายและส่วนกลาง ในช่วงที่มีความเสียหายของเนื้อเยื่อสิ่งเร้าที่เป็นอันตรายและการอักเสบทำให้การรับรู้ความเจ็บปวดจากส่วนปลายไปยังระบบประสาทส่วนกลางเพิ่มสูงขึ้นการรับรู้ความเจ็บปวด ที่ยาวนาน จากส่วนปลายจะกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของความยืดหยุ่นของระบบประสาทในระดับเปลือกสมองเพื่อเปลี่ยนการจัดระเบียบโซมาโทโทปิกสำหรับบริเวณที่ปวด ทำให้เกิดการไวต่อความรู้สึกส่วนกลาง^{[ 96 ]}ตัวอย่างเช่น ผู้ที่ประสบกับกลุ่มอาการปวดเฉพาะที่ซับซ้อนจะแสดงให้เห็นถึงการลดลงของการแสดงโซมาโทโทปิกของมือด้านตรงข้ามในเปลือกสมอง รวมถึงระยะห่างระหว่างมือกับปากที่ลดลง^{[ 97 ]}นอกจากนี้ ยังมีรายงานว่าอาการปวดเรื้อรังทำให้ปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทาในสมองลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เปลือกสมองส่วนหน้าและทาลา มัสด้านขวา ^{[ 98 ]}อย่างไรก็ตาม หลังจากการรักษา ความผิดปกติในการจัดระเบียบใหม่ของเปลือกสมองและปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทาจะได้รับการแก้ไข รวมถึงอาการต่างๆ ด้วย มีรายงานผลลัพธ์ที่คล้ายกันสำหรับอาการปวดแขนขาเทียม^{[ 99 ]}อาการปวดหลังส่วนล่างเรื้อรัง^{[ 100 ]}และ กลุ่ม อาการอุโมงค์ข้อมือ^{[ 101 ]}

ความเจ็บปวดเรื้อรังและความยืดหยุ่นของระบบประสาทสามารถเปลี่ยนแปลงการรับรู้และทำให้การเรียนรู้ ความสนใจ ความจำ และการตัดสินใจบกพร่องได้ การศึกษาทางคลินิกแสดงให้เห็นว่าความเจ็บปวดเรื้อรังทำให้สมองเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง (เช่น การสูญเสียเนื้อเยื่อสีเทา) และการทำงาน^{[ 102 ]}ความเจ็บปวดเป็นภาวะที่ซับซ้อนและมีหลายมิติ ซึ่งกระตุ้นกระบวนการทางชีวภาพหลายอย่างเมื่อเกิดการบาดเจ็บหรือภัยคุกคาม การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเริ่มต้นเมื่อมีการเพิ่มขึ้นของการอักเสบของระบบประสาท ความไม่สมดุลของสารสื่อประสาท (GABA กลูตาเมต โดปามีน) และการหยุดชะงักของความยืดหยุ่นของไซแนปส์ [ ^{103 ] เมื่อ} สมองได้รับการจัดระเบียบใหม่ จะมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น ความเจ็บปวดจะเปลี่ยนจากบริเวณรับความรู้สึกของสมองไปยังบริเวณอารมณ์และลิมบิก ซึ่งความเจ็บปวดจะถูกขยายและกลายเป็นเรื้อรัง^{[ 104 ]}บริเวณของสมองที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการทำงานในระบบคอร์ติโคลิมบิก ได้แก่ คอร์เทกซ์พรีฟรอนทัล คอร์เทกซ์ซิงกูเลตด้านหน้า อะมิกดาลา และฮิปโปแคมปัส เมื่อโครงสร้างเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากความยืดหยุ่นของระบบประสาท จะทำให้เกิดความผิดปกติในการรับรู้ ความเจ็บปวดเรื้อรังและความยืดหยุ่นของระบบประสาททำให้การเรียนรู้ ความสนใจ ความจำ และการตัดสินใจบกพร่อง^{[ 105 ]}และอาจทำให้เกิดอารมณ์ที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ภาวะซึมเศร้าและความวิตกกังวล^{[ 106 ]}

การศึกษาหลายชิ้นเชื่อมโยงการฝึกสมาธิกับความแตกต่างของความหนาของเปลือกสมองหรือความหนาแน่นของเนื้อเยื่อสีเทา [ ^{107 ] [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ] หนึ่ง}ในการศึกษาที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดที่แสดงให้เห็นถึงเรื่องนี้คือการศึกษาที่นำโดยSara Lazarจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในปี 2000 ^{[ 111 ]} Richard Davidsonนักประสาทวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินได้ทำการทดลองร่วมกับองค์ดาไลลามะเกี่ยวกับผลของการฝึกสมาธิต่อสมอง ผลการศึกษาของเขาชี้ให้เห็นว่าการฝึกสมาธิอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางกายภาพของบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับความสนใจความวิตกกังวลภาวะซึมเศร้าความกลัวความโกรธและความเห็นอกเห็นใจ รวมถึงความสามารถของร่างกายในการรักษาตัวเอง^{[ 112 ] [ 113 ]}

มีหลักฐานมากมายที่แสดงให้เห็นว่าการมีส่วนร่วมทางศิลปะในสภาพแวดล้อมการบำบัดสามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงในการเชื่อมต่อเครือข่ายประสาทและเพิ่มความยืดหยุ่นทางปัญญาได้^{[ 114 ] [ 115 ]}ในการศึกษาหนึ่งในปี 2013 นักวิจัยพบหลักฐานว่าการฝึกฝนทางศิลปะอย่างต่อเนื่องในระยะยาว (เช่น การฝึกเล่นเครื่องดนตรี การวาดภาพอย่างมีจุดประสงค์ ฯลฯ) สามารถ "ประทับระบบเครือข่ายประสาทของการทำงานที่เกิดขึ้นเองในระดับมหภาค ซึ่งบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องจะถูกแบ่งส่วนตามหน้าที่และโครงสร้างในลักษณะทั่วไปและเฉพาะด้าน" ^{[ 116 ]}กล่าวโดยง่าย สมองที่ได้รับการฝึกฝนทางศิลปะซ้ำๆ เป็นเวลานานจะพัฒนาการปรับตัวเพื่อให้กิจกรรมดังกล่าวเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเองได้มากขึ้น

นักวิจัยและนักวิชาการบางคนเสนอว่าการมีส่วนร่วมทางศิลปะได้เปลี่ยนแปลงสมองของมนุษย์ไปอย่างมากตลอดประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของเรา DW Zaidel ศาสตราจารย์พิเศษด้านประสาทวิทยาเชิงพฤติกรรมและผู้ร่วมงานของVAGAได้เขียนไว้ว่า "ทฤษฎีวิวัฒนาการเชื่อมโยงลักษณะเชิงสัญลักษณ์ของศิลปะกับการเปลี่ยนแปลงของสมองที่สำคัญในHomo sapiensซึ่งสนับสนุนการพัฒนาภาษาและการจัดกลุ่มทางสังคมตามลำดับชั้นที่เพิ่มขึ้น" ^{[ 117 ]}

มีหลักฐานว่าการมีส่วนร่วมในการบำบัดด้วยดนตรีสามารถปรับปรุงความยืดหยุ่นของระบบประสาทในผู้ป่วยที่กำลังฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บที่สมอง การบำบัดด้วยดนตรีสามารถใช้ได้กับผู้ป่วยที่กำลังฟื้นฟูจากโรคหลอดเลือดสมอง โดยการศึกษาในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองที่เข้าร่วมการบำบัดด้วยดนตรีเป็นเวลาหนึ่งเดือนแสดงให้เห็นถึงการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญในการควบคุมการเคลื่อนไหวของมือข้างที่ได้รับผลกระทบ^{[ 118 ]}การค้นพบอีกอย่างหนึ่งคือการตรวจสอบปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทาในผู้ใหญ่ที่มีภาวะสมองฝ่อและภาวะความเสื่อมถอยทางปัญญา โดยการเล่นเครื่องดนตรี เช่น เปียโน หรือการฟังเพลงสามารถเพิ่มปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทาในบริเวณต่างๆ เช่นนิวเคลียสคอเดต โอเปอร์คูลั มโรแลนดิกและซีรีเบลลัม [ ^{119 ] หลักฐาน}ยังชี้ให้เห็นว่าการบำบัดด้วยดนตรีสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทางปัญญา ความเป็นอยู่ที่ดี และพฤติกรรมทางสังคมในผู้ป่วยที่กำลังฟื้นตัวจากความเสียหายต่อคอร์เทกซ์วงโคจรหน้าผาก (OFC) และผู้ที่ฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บที่สมองเล็กน้อย การถ่ายภาพ ระบบประสาท หลังการบำบัดด้วยดนตรีเผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงการทำงานในเครือข่าย OFC โดยสังเกตเห็นการปรับปรุงทั้งใน การวิเคราะห์fMRIตามภารกิจและสถานะพัก^{[ 120 ]}

นอกเหนือจากการฟื้นฟูทางคลินิกแล้ว ดนตรียังแสดงให้เห็นว่าสามารถกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทในบุคคลที่มีสุขภาพดีได้ผ่านการฝึกฝนระยะยาวและการสัมผัสซ้ำๆ^{[ 121 ]}การศึกษาเปรียบเทียบนักดนตรีและผู้ที่ไม่ใช่นักดนตรีได้แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของโครงสร้างและหน้าที่ของสมองที่เกี่ยวข้องกับการฝึกฝนดนตรี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเริ่มฝึกฝนตั้งแต่อายุยังน้อย [98] นักดนตรีมักแสดงให้เห็นปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทาและสีขาวที่เพิ่มขึ้นในบริเวณมอเตอร์ การได้ยิน และสมองน้อย ซึ่งสะท้อนถึงการปรับตัวที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการเคลื่อนไหวอย่างละเอียด การประมวลผลการได้ยิน และจังหวะเวลา^{[ 121 ]}นอกจากนี้ยังพบหลักฐานของการปรับแผนที่ของเปลือกสมอง เช่น การขยายภาพของเปลือกสมองของนิ้วที่ใช้บ่อยที่สุดในระหว่างการเล่นเครื่องดนตรี^{[ 121 ]}

การฝึกฝนดนตรีส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบบการได้ยิน โดยนักดนตรีแสดงให้เห็นถึงการทำงานที่เพิ่มขึ้นและความแตกต่างเชิงโครงสร้างในคอร์เทกซ์การได้ยินหลักและรองที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลระดับเสียง จังหวะ และทำนอง^{[ 121 ]}การเปลี่ยนแปลงการทำงานได้รับการสังเกตไม่เพียงแต่ในระดับคอร์เทกซ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครงสร้างใต้คอร์เทกซ์ด้วย เช่น ก้านสมอง ซึ่งนักดนตรีแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองทางประสาทที่เร็วและแรงกว่าต่อเสียง^{[ 121 ]}ตลอดช่วงชีวิต การมีส่วนร่วมทางดนตรีอย่างต่อเนื่องมีความสัมพันธ์กับการลดลงของการเสื่อมถอยตามอายุในบางส่วนของสมองและความเสี่ยงต่อความบกพร่องทางสติปัญญาที่ลดลง ซึ่งบ่งชี้ว่าความยืดหยุ่นของระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับดนตรีอาจมีส่วนช่วยให้สุขภาพสมองในระยะยาวดีขึ้น^{[ 121 ]}

การออกกำลังกายแบบแอโรบิกช่วยเพิ่มการผลิตปัจจัยนิวโรโทรฟิก (สารประกอบที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตหรือการอยู่รอดของเซลล์ประสาท) เช่นปัจจัยนิวโรโทรฟิกที่ได้จากสมอง (BDNF) ปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน 1 (IGF-1) และปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือดเอนโดธีเลียล (VEGF) ^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}ผลกระทบจากการออกกำลังกายต่อฮิปโปแคมปัสมีความสัมพันธ์กับการปรับปรุงความจำเชิงพื้นที่ ที่วัด ได้^{[ 125 ] [ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]}การออกกำลังกายแบบแอโรบิกอย่างสม่ำเสมอเป็นระยะเวลาหลายเดือนทำให้เกิด การปรับปรุง ที่สำคัญทางคลินิก อย่างเห็นได้ชัด ในหน้าที่การบริหารจัดการ (เช่น " การควบคุมทางปัญญา " ของพฤติกรรม) และ ปริมาตรของ เนื้อเยื่อสีเทา ที่เพิ่มขึ้น ในหลายบริเวณของสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณที่ก่อให้เกิดการควบคุมทางปัญญา^{[ 124 ] [ 125 ] [ 129 ] [ 130 ]}โครงสร้างสมองที่แสดงการปรับปรุงปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทามากที่สุดในการตอบสนองต่อการออกกำลังกายแบบแอโรบิกคือ^คอร์เทกซ์ส่วนหน้าและฮิปโปแคมปัส [ ^{124 ] [ 125 ] [ 126 ]}การปรับปรุงในระดับปานกลางพบได้ในคอร์เทกซ์ซิงกูเลตส่วนหน้าคอร์เทกซ์ข้างขมับ สมอง น้อย นิวเคลียส คอเดตและนิวเคลียสแอคคัมเบนส์ [ 124 ^{] [ 125 ] [ 126 ] คะแนน}สมรรถภาพทางกายที่สูงขึ้น(วัดโดยVO ₂ max ) สัมพันธ์กับการทำงานของระบบบริหารจัดการที่ดีขึ้น ความเร็วในการประมวลผลที่เร็วขึ้น และปริมาตรที่มากขึ้นของฮิปโปแคมปัส นิวเคลียสคอเดต และนิวเคลียสแอ ^คคัมเบนส์^{[ 125 ]}

เนื่องจากการสูญเสียการได้ยินคอร์เทกซ์การได้ยินและบริเวณเชื่อมโยงอื่นๆ ของสมองในผู้ที่หูหนวกและ/หรือมีปัญหาทางการได้ยินจะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางพลาสติกเพื่อชดเชย^{[ 131 ] [ 132 ] [ 133 ]}คอร์เทกซ์การได้ยินซึ่งปกติสงวนไว้สำหรับการประมวลผลข้อมูลการได้ยินในผู้ที่ได้ยินปกติ จะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปทำหน้าที่อื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการมองเห็นและการรับรู้ทางกาย

ผู้ที่หูหนวกมีความสนใจในการมองเห็นรอบข้างที่เพิ่มขึ้น^{[ 134 ]}มีความสามารถในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนไหวที่ดีขึ้น แต่ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงสีในงานด้านการมองเห็น^{[ 132 ] [ 133 ] [ 135 ]}มีการค้นหาภาพที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 136 ]}และมีเวลาตอบสนองต่อเป้าหมายภาพได้เร็วขึ้น^{[ 137 ] [ 138 ]}เมื่อเทียบกับผู้ที่ได้ยิน การประมวลผลภาพที่เปลี่ยนแปลงไปในผู้ที่หูหนวกมักพบว่าเกี่ยวข้องกับการนำพื้นที่สมองอื่นๆ มาใช้ใหม่ รวมถึง คอ ร์เทกซ์การได้ยินหลัก คอ ร์เทกซ์การเชื่อมโยงข้างขมับส่วนหลัง (PPAC) และคอร์เทกซ์ซิงกูเลตส่วนหน้า (ACC) ^{[ 139 ]}บทวิจารณ์โดย Bavelier et al. (2006) สรุปหลายแง่มุมในหัวข้อการเปรียบเทียบความสามารถในการมองเห็นระหว่างผู้ที่หูหนวกและผู้ที่ได้ยิน^{[ 140 ]}

บริเวณสมองที่ทำหน้าที่ในการประมวลผลการได้ยินจะถูกนำไปใช้ในการประมวลผลข้อมูลทางประสาทสัมผัสในผู้ที่หูหนวกแต่กำเนิด พวกเขามีความไวในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของการสั่นสะเทือนที่สูงกว่าเกณฑ์^{[ 141 ]}และมีการกระตุ้นที่สูงขึ้นและแพร่หลายมากขึ้นในคอร์เทกซ์การได้ยินภายใต้การกระตุ้นทางประสาทสัมผัส^{[ 142 ] [ 131 ]}อย่างไรก็ตาม ไม่พบการตอบสนองที่รวดเร็วต่อสิ่งเร้าทางประสาทสัมผัสในผู้ใหญ่ที่หูหนวก^{[ 137 ]}

ความยืดหยุ่นของระบบประสาทมีส่วนเกี่ยวข้องกับการพัฒนาการทำงานของประสาทสัมผัส สมองเกิดมาไม่สมบูรณ์และปรับตัวเข้ากับข้อมูลทางประสาทสัมผัสหลังคลอด ในระบบการได้ยิน การสูญเสียการได้ยินแต่กำเนิด ซึ่งเป็นภาวะแต่กำเนิดที่ค่อนข้างพบบ่อย โดยส่งผลกระทบต่อทารกแรกเกิด 1 ใน 1,000 ราย ได้แสดงให้เห็นว่าส่งผลต่อการพัฒนาการได้ยิน และการฝังอุปกรณ์ช่วยการได้ยินที่กระตุ้นระบบการได้ยินได้ป้องกันความบกพร่องและกระตุ้นให้ระบบการได้ยินเจริญเติบโตเต็มที่^{[ 143 ]}เนื่องจากมีช่วงเวลาที่ไวต่อความยืดหยุ่น จึงมีช่วงเวลาที่ไวต่อการแทรกแซงดังกล่าวในช่วง 2-4 ปีแรกของชีวิต ดังนั้น ในเด็กหูหนวกตั้งแต่กำเนิดการฝังประสาทหูเทียม ในระยะเริ่มต้น มักจะช่วยให้เด็กเรียนรู้ภาษาแม่และสื่อสารด้วยเสียงได้^{[ 144 ]}

เนื่องจากการสูญเสียการมองเห็น คอร์เทกซ์การมองเห็นในคนตาบอดอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงข้ามรูปแบบ (cross-modal plasticity ) ดังนั้นประสาทสัมผัสอื่นๆ อาจมีความสามารถที่เพิ่มขึ้น หรืออาจเกิดสิ่งที่ตรงกันข้าม โดยการขาดข้อมูลภาพอาจทำให้การพัฒนาของระบบประสาทสัมผัสอื่นๆ อ่อนแอลง การศึกษาหนึ่งชี้ให้เห็นว่า ไจรัสขมับกลางด้านหลังขวาและไจรัสท้ายทอยส่วนบนแสดงการทำงานที่มากขึ้นในคนตาบอดมากกว่าในคนที่มีสายตาปกติในระหว่างงานตรวจจับเสียงเคลื่อนไหว^{[ 145 ]}การศึกษาหลายชิ้นสนับสนุนแนวคิดหลังนี้และพบว่าความสามารถในการประเมินระยะทางเสียง การสร้างใหม่ทางประสาทสัมผัส เกณฑ์การแบ่งครึ่งภาพ และการตัดสินมุมเสียงขั้นต่ำอ่อนแอลง^{[ 146 ] [ 147 ]}

การระบุตำแหน่งด้วยเสียงสะท้อนของมนุษย์เป็นความสามารถที่มนุษย์เรียนรู้มาเพื่อรับรู้สภาพแวดล้อมจากเสียงสะท้อน ความสามารถนี้ถูกใช้โดย คน ตาบอด บาง คนเพื่อนำทางในสภาพแวดล้อมและรับรู้สิ่งรอบข้างอย่างละเอียด การศึกษาในปี 2010 ^{[ 148 ]}และ 2011 ^{[ 149 ]}โดยใช้ เทคนิค การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชันแสดงให้เห็นว่าส่วนต่างๆ ของสมองที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลภาพได้รับการปรับให้เข้ากับทักษะใหม่ของการระบุตำแหน่งด้วยเสียงสะท้อน ตัวอย่างเช่น การศึกษาในผู้ป่วยตาบอดชี้ให้เห็นว่าเสียงคลิกที่ผู้ป่วยเหล่านี้ได้ยินนั้นได้รับการประมวลผลโดยบริเวณสมองที่อุทิศให้กับการมองเห็นมากกว่าการได้ยิน^{[ 149 ]}

การทบทวนการศึกษา MRI และคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) ในบุคคลที่เป็นโรคสมาธิสั้น (ADHD) ชี้ให้เห็นว่าการรักษา ADHD ในระยะยาวด้วยสารกระตุ้น เช่นแอมเฟตามีนหรือเมทิลเฟนิเดต ช่วยลดความผิดปกติในโครงสร้างและการทำงานของสมองที่พบในผู้ป่วย ADHD และปรับปรุงการ ^{ทำงาน}ในหลายส่วนของสมอง เช่นนิวเคลียสคอเดต ด้านขวา ของฐานสมอง [ ^{150 ] [ 151 ] [ 152 ]}คอร์เทกซ์พรีฟรอนทัลด้านข้างซ้าย(VLPFC) และไจรัสขมับส่วนบน^{[ 153 ]}

นอกเหนือจากการรักษาด้วยยาแล้ว การแทรกแซงที่ไม่ใช้ยาซึ่งใช้ประโยชน์จากความยืดหยุ่นของระบบประสาทได้รับการเสนอให้เป็นแนวทางที่เป็นไปได้ในการจัดการอาการ ADHD การฝึกอบรมด้านความรู้ความเข้าใจและการบำบัดพฤติกรรมอื่นๆ มุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงความสนใจ การควบคุมตนเอง และการควบคุมแรงกระตุ้นโดยการส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงการทำงานและโครงสร้างในวงจรประสาทที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่การบริหารจัดการ^{[ 154 ]}โปรแกรมฝึกอบรมด้านความรู้ความเข้าใจด้วยคอมพิวเตอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถกำหนดเป้าหมายเครือข่ายประสาทที่พัฒนาไม่เต็มที่ในบุคคลที่เป็น ADHD ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงความสนใจและความจำในการทำงานผ่านการกระตุ้นซ้ำๆ ของบริเวณสมองเฉพาะ^{[ 154 ]}การแทรกแซงเหล่านี้อาจก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นของระบบประสาทในระยะยาวที่ทับซ้อนกับบริเวณสมองที่ได้รับผลกระทบจากยาที่กระตุ้นระบบประสาท ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการบำบัดที่อิงตามความยืดหยุ่นของระบบประสาทอาจเสริมหรือในบางกรณีลดการพึ่งพาการรักษาด้วยยาได้^{[ 154 ]}

ความยืดหยุ่นของระบบประสาทเกิดขึ้นมากที่สุดในวัยเด็ก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาตามปกติของมนุษย์และยังสามารถมองได้ว่าเป็นกลไกที่สำคัญเป็นพิเศษสำหรับเด็กในแง่ของความเสี่ยงและความยืดหยุ่น^{[ 155 ]}การบาดเจ็บถือเป็นความเสี่ยงอย่างมาก เนื่องจากส่งผลเสียต่อหลายส่วนของสมองและทำให้ระบบประสาทซิมพา เทติกทำงานหนัก จากการกระตุ้นอย่างต่อเนื่อง การบาดเจ็บจึงเปลี่ยนแปลงการเชื่อมต่อของสมอง ทำให้เด็กที่เคยประสบกับการบาดเจ็บอาจระแวดระวังมากเกินไปหรือตื่นตัวมากเกินไป^{[ 156 ]}อย่างไรก็ตาม สมองของเด็กสามารถรับมือกับผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้ได้ผ่านการทำงานของความยืดหยุ่นของระบบประสาท^{[ 157 ]}

ความยืดหยุ่นของระบบประสาทแสดงให้เห็นในสี่ประเภทที่แตกต่างกันในเด็กและครอบคลุมการทำงานของระบบประสาทที่หลากหลาย ประเภททั้งสี่นี้ได้แก่ บกพร่อง มากเกินไป ปรับตัวได้ และมีความยืดหยุ่น^{[ 158 ]}

มีตัวอย่างมากมายของความยืดหยุ่นของระบบประสาทในการพัฒนาของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น จัสติน เคอร์และสตีเฟน เนลสันได้ศึกษาผลกระทบของการฝึกฝนทางดนตรีต่อความยืดหยุ่นของระบบประสาท และพบว่าการฝึกฝนทางดนตรีสามารถส่งเสริมความยืดหยุ่นเชิงโครงสร้างที่ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ นี่คือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงในสมองเกิดขึ้นตามประสบการณ์ที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะบุคคล ตัวอย่างเช่น การเรียนรู้หลายภาษา การเล่นกีฬา การแสดงละคร เป็นต้น การศึกษาที่ทำโดยไฮด์ในปี 2009 แสดงให้เห็นว่าสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงในสมองของเด็กได้ภายในเวลาเพียง 15 เดือนของการฝึกฝนทางดนตรี^{[ 159 ]}เคอร์และเนลสันแนะนำว่าความยืดหยุ่นในระดับนี้ในสมองของเด็กสามารถ "ช่วยให้มีรูปแบบการแทรกแซงสำหรับเด็ก... ที่มีความผิดปกติในการพัฒนาและโรคทางระบบประสาท" ^{[ 160 ]}

ในช่วงชีวิต เดียว สัตว์แต่ละชนิดอาจพบกับการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในสัณฐานวิทยา ของสมอง ความแตกต่างเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจากการปล่อยฮอร์โมนในสมอง ส่วนอื่นๆ เป็นผลมาจากปัจจัยทางวิวัฒนาการหรือระยะพัฒนาการ [ ^{161 ] [ 162 ] [ 163 ] [ 164 ] การ}เปลี่ยนแปลงบางอย่างเกิดขึ้นตามฤดูกาลในสัตว์ชนิดต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพหรือสร้างพฤติกรรมการตอบสนอง

การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมและรูปร่างของสมองเพื่อให้เหมาะสมกับพฤติกรรมตามฤดูกาลอื่นๆ ค่อนข้างพบได้ทั่วไปในสัตว์^{[ 165 ]}การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถเพิ่มโอกาสในการผสมพันธุ์ในช่วงฤดูผสมพันธุ์ได้^{[ 161 ] [ 162 ] [ 163 ] [ 165 ] [ 166 ] [ 167 ]}ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของสมองตามฤดูกาลสามารถพบได้ในหลายชั้นและหลายสายพันธุ์

ในกลุ่มนก Avesนกกระจิบหัวดำจะมีปริมาตรของฮิปโปแคมปัสและความแข็งแรงของการเชื่อมต่อประสาทไปยังฮิปโปแคมปัสเพิ่มขึ้นในช่วงฤดูใบไม้ร่วง^{[ 168 ] [ 169 ]}การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาภายในฮิปโปแคมปัสซึ่งเกี่ยวข้องกับความจำเชิงพื้นที่ นั้น ไม่ได้จำกัดเฉพาะนกเท่านั้น แต่ยังสามารถสังเกตได้ในสัตว์ฟันแทะและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกอีก ด้วย ^{[ 165 ]}ในนกขับขานนิวเคลียสควบคุมการร้องเพลงหลายแห่งในสมองจะมีขนาดใหญ่ขึ้นในช่วงฤดูผสมพันธุ์^{[ 165 ]}ในบรรดานก การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของสมองเพื่อส่งผลต่อรูปแบบ ความถี่ และระดับเสียงของการร้องเพลงเป็นเรื่องปกติ^{[ 170 ]} การตอบ สนองทางภูมิคุ้มกัน ของ ฮอร์โมนโกนาโดโทรปินรีลีสซิง (GnRH) หรือการรับฮอร์โมนนั้นลดลงในนกสตาร์ลิงยุโรปที่สัมผัสกับแสงเป็นเวลานานขึ้นในระหว่างวัน^{[ 161 ] [ 162 ]}

หอยทะเลแคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นหอยทากชนิดหนึ่ง สามารถ ยับยั้งฮอร์โมนการวางไข่ได้สำเร็จมากขึ้น นอกฤดูผสมพันธุ์ เนื่องจากสารยับยั้งในสมองมีประสิทธิภาพมากขึ้น ^{[ 163 ]}การเปลี่ยนแปลงลักษณะการยับยั้งของบริเวณต่างๆ ในสมองยังสามารถพบได้ในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นๆ^{[ 164 ]}ในสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกBufo japonicusส่วนหนึ่งของอะมิกดาลาจะมีขนาดใหญ่ขึ้นก่อนการผสมพันธุ์และระหว่างจำศีลมากกว่าหลังจากผสมพันธุ์แล้ว^{[ 166 ]}

การเปลี่ยนแปลงของสมองตามฤดูกาลเกิดขึ้นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิด ส่วนหนึ่งของไฮโปทาลามัสของแกะ ตัวเมียทั่วไป จะตอบสนองต่อ GnRH ได้ดีกว่าในช่วงฤดูผสมพันธุ์มากกว่าช่วงเวลาอื่น ๆ ของปี^{[ 167 ]}มนุษย์ประสบกับการเปลี่ยนแปลงใน "ขนาดของนิวเคลียสซูพราไคแอสมาติกของ ไฮโปทาลามัส และ เซลล์ประสาทที่ตอบสนอง ต่อวาโซเพรสซินภายในนั้น" ^{[ 164 ]}ในช่วงฤดูใบไม้ร่วง เมื่อส่วนเหล่านี้มีขนาดใหญ่ขึ้น ในฤดูใบไม้ผลิ ทั้งสองส่วนจะมีขนาดลดลง^{[ 171 ]}

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์พบว่า หาก เกิด ภาวะหลอดเลือดสมองตีบ ขนาดเล็ก (ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด) จากการอุดตันของการไหลเวียนของเลือดไปยังส่วนหนึ่งของเปลือกสมองส่วนควบคุมการเคลื่อนไหวของลิง ส่วนของร่างกายที่ตอบสนองด้วยการเคลื่อนไหวจะเคลื่อนไหวเมื่อบริเวณใกล้เคียงกับบริเวณสมองที่เสียหายได้รับการกระตุ้น ในการศึกษาหนึ่ง ได้มีการใช้เทคนิคการทำแผนที่ด้วยการกระตุ้นไมโครภายในเปลือกสมอง (ICMS) ในลิงปกติ 9 ตัว บางตัวได้รับการผ่าตัดทำให้เกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด และตัวอื่นๆ ได้รับการผ่าตัด ICMS ลิงที่มีภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดจะยังคงงอนิ้วได้มากกว่าในระหว่างการหยิบอาหาร และหลังจากนั้นหลายเดือน ภาวะบกพร่องนี้ก็กลับคืนสู่ระดับก่อนการผ่าตัด^{[ 172 ]}ในส่วนของ การแสดงแทน แขนขา ส่วนปลาย "ขั้นตอนการทำแผนที่หลังภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดเผยให้เห็นว่าการแสดงแทนการเคลื่อนไหวได้รับการจัดระเบียบใหม่ทั่วทั้งเปลือกสมองที่อยู่ติดกันและไม่เสียหาย" ^{[ 172 ]}ความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างบริเวณที่เสียหายและไม่เสียหายเป็นพื้นฐานสำหรับแผนการรักษาที่ดีขึ้นในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง งานวิจัยในปัจจุบันรวมถึงการติดตามการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในบริเวณควบคุมการเคลื่อนไหวของเปลือกสมองอันเป็นผลมาจากโรคหลอดเลือดสมอง ดังนั้นจึงสามารถตรวจสอบเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการปรับโครงสร้างของสมองได้ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาแผนการรักษาที่อาจช่วยเพิ่มการฟื้นตัวจากโรคหลอดเลือดสมอง เช่น กายภาพบำบัดการใช้ยาและการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า

Jon Kaasศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัย Vanderbiltได้แสดงให้เห็นว่า "บริเวณรับความรู้สึกทางกาย 3b และนิวเคลียสเวนโทรโพสเตอเรียร์ (VP) ของทาลามัสได้รับผลกระทบจากรอยโรคของคอลัมน์ด้านหลังข้างเดียวที่เกิดขึ้นเป็นเวลานานในระดับคอของลิงแสม" ^{[ 173 ]}สมองของผู้ใหญ่มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากการบาดเจ็บ แต่ขอบเขตของการจัดระเบียบใหม่ขึ้นอยู่กับขอบเขตของการบาดเจ็บ งานวิจัยล่าสุดของเขามุ่งเน้นไปที่ระบบรับความรู้สึกทางกาย ซึ่งเกี่ยวข้องกับความรู้สึกเกี่ยวกับร่างกายและการเคลื่อนไหวโดยใช้ประสาทสัมผัสหลายอย่าง โดยปกติแล้ว ความเสียหายของคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายจะส่งผลให้การรับรู้ร่างกายบกพร่อง โครงการวิจัยของ Kaas มุ่งเน้นไปที่ว่าระบบเหล่านี้ (ระบบรับความรู้สึกทางกาย ระบบการรับรู้ ระบบการเคลื่อนไหว) ตอบสนองด้วยการเปลี่ยนแปลงแบบพลาสติกอันเป็นผลมาจากการบาดเจ็บอย่างไร^{[ 173 ]}

การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับประสาทพลาสติกเกี่ยวข้องกับงานที่ทำโดยทีมแพทย์และนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเอมอรีโดยเฉพาะอย่างยิ่งDonald Stein ^{[ 174 ]}และ David Wright นี่เป็นการรักษาครั้งแรกในรอบ 40 ปีที่มีผลลัพธ์ที่สำคัญในการรักษาอาการบาดเจ็บที่สมอง โดยไม่มีผลข้างเคียงที่ทราบ และมีต้นทุนการรักษาที่ต่ำ^{[ 87 ]} Stein สังเกตเห็นว่าหนูตัวเมียดูเหมือนจะฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บที่สมองได้ดีกว่าหนูตัวผู้ และในบางช่วงของวงจรการเป็นสัดหนูตัวเมียจะฟื้นตัวได้ดียิ่งขึ้น ความแตกต่างนี้อาจเกิดจากระดับโปรเจสเตอโรนที่แตกต่างกัน โดยระดับโปรเจสเตอโรนที่สูงขึ้นจะนำไปสู่การฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บที่สมองในหนูได้เร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม การทดลองทางคลินิกแสดงให้เห็นว่าโปรเจสเตอโรนไม่มีประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญต่ออาการบาดเจ็บที่สมองในผู้ป่วยมนุษย์^{[ 175 ]}

การวิเคราะห์โปรไฟล์ การถอดรหัสของคอร์เทกซ์ส่วนหน้าของบุคคลที่มีอายุตั้งแต่ 26 ถึง 106 ปี ได้กำหนดชุดของยีนที่มีการแสดงออกลดลงหลังจากอายุ 40 ปี และโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากอายุ 70 ​​ปี^{[ 176 ]}ยีนที่มีบทบาทสำคัญในความยืดหยุ่นของไซแนปส์ได้รับผลกระทบจากอายุมากที่สุด โดยทั่วไปแล้วจะแสดงการแสดงออกที่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดของความเสียหายของ DNA ในคอร์เทกซ์ ซึ่งน่าจะเป็นความเสียหายของ DNA จากออกซิเดชันในโปรโมเตอร์ของยีนเมื่ออายุมากขึ้น^{[ 176 ]}

สารออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในการควบคุมความยืดหยุ่นของไซแนปส์และการทำงานของระบบการรับรู้^{[ 177 ]}อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของสารออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ตามอายุอาจนำไปสู่ความบกพร่องในการทำงานเหล่านี้ได้เช่นกัน

การใช้หลายภาษาส่งผลดีต่อพฤติกรรมและการรับรู้ของบุคคล การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าผู้ที่เรียนรู้มากกว่าหนึ่งภาษามีการทำงานของสมองและความยืดหยุ่นทางความคิดที่ดีกว่าผู้ที่พูดได้เพียงภาษาเดียว พบว่าผู้ที่พูดได้สองภาษามีสมาธิยาวนานกว่า มีทักษะการจัดระเบียบและการวิเคราะห์ที่แข็งแกร่งกว่า และมีความเข้าใจในจิตใจผู้อื่นได้ดีกว่าผู้ที่พูดได้ภาษาเดียว นักวิจัยพบว่าผลของการใช้หลายภาษาต่อการรับรู้ที่ดีขึ้นนั้นเกิดจากความยืดหยุ่นของระบบประสาท (neuroplasticity)

ในการศึกษาวิจัยที่โดดเด่นครั้งหนึ่ง นักประสาทภาษาศาสตร์ใช้ วิธี การวัดสัณฐานวิทยาแบบอิงว็อกเซล (VBM) เพื่อแสดงภาพความยืดหยุ่นเชิงโครงสร้างของสมองในผู้ที่พูดภาษาเดียวและผู้ที่พูดสองภาษาที่มีสุขภาพดี พวกเขาตรวจสอบความแตกต่างของความหนาแน่นของเนื้อเยื่อสีเทาและสีขาวระหว่างสองกลุ่มก่อน และพบความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างสมองและอายุของการเรียนรู้ภาษา ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของเนื้อเยื่อสีเทาในคอร์เทกซ์ข้างขมับส่วนล่างสำหรับผู้ที่พูดได้หลายภาษามีมากกว่าผู้ที่พูดภาษาเดียวอย่างมีนัยสำคัญ นักวิจัยยังพบว่าผู้ที่เรียนรู้สองภาษาตั้งแต่อายุยังน้อยมีความหนาแน่นของเนื้อเยื่อสีเทามากกว่าผู้ที่เรียนรู้สองภาษาในภายหลังในบริเวณเดียวกัน คอร์เทกซ์ข้างขมับส่วนล่างเป็นบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้ภาษาอย่างมาก ซึ่งสอดคล้องกับผลลัพธ์ VBM ของการศึกษา^{[ 178 ]}

การศึกษาล่าสุดยังพบว่าการเรียนรู้หลายภาษาไม่เพียงแต่ปรับโครงสร้างสมองใหม่เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวของสมองอีกด้วย การศึกษาล่าสุดพบว่าการใช้หลายภาษาไม่เพียงส่งผลต่อเนื้อเยื่อสีเทาเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อเนื้อเยื่อสีขาวของสมองด้วย เนื้อเยื่อสีขาวประกอบด้วยแอกซอนที่มีไมอีลินหุ้ม ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับการเรียนรู้และการสื่อสาร นักประสาทวิทยาใช้ การสแกน ภาพเทนเซอร์การแพร่กระจาย (DTI) เพื่อกำหนดความเข้มของเนื้อเยื่อสีขาวระหว่างผู้พูดภาษาเดียวและผู้พูดสองภาษา พบว่ามีการสร้างไมอีลินเพิ่มขึ้นในเส้นใยเนื้อเยื่อสีขาวในผู้พูดสองภาษาที่ใช้ทั้งสองภาษาในชีวิตประจำวันอย่างสม่ำเสมอ ความต้องการในการจัดการมากกว่าหนึ่งภาษาต้องการการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นภายในสมอง ซึ่งส่งผลให้มีความหนาแน่นของเนื้อเยื่อสีขาวมากขึ้นในผู้พูดหลายภาษา^{[ 179 ]}

แม้ว่ายังคงมีการถกเถียงกันอยู่ว่าการเปลี่ยนแปลงในสมองเหล่านี้เป็นผลมาจากพันธุกรรมหรือความต้องการด้านสิ่งแวดล้อม แต่หลักฐานมากมายชี้ให้เห็นว่าประสบการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมในผู้ที่พูดได้หลายภาษาตั้งแต่ยังเล็กส่งผลต่อการจัดระเบียบโครงสร้างและหน้าที่ในสมอง^{[ 180 ] [ 181 ]}

ในอดีตสมมติฐานความไม่สมดุลของโมโนอะมีนในภาวะซึมเศร้ามีบทบาทสำคัญในด้านจิตเวชศาสตร์และการพัฒนายา^{[ 182 ]}อย่างไรก็ตาม แม้ว่ายาต้านซึมเศร้า แบบดั้งเดิม จะทำให้ระดับนอร์อะดรีนาลีนเซโรโทนินหรือโดปามีน เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ผลทางคลินิกกลับล่าช้าอย่างมาก และมักตอบสนองต่อการรักษาได้ไม่เพียงพอ^{[ 183 ]}เมื่อนักประสาทวิทยาศาสตร์ทำการวิจัยในแนวทางนี้ ข้อมูลทางคลินิกและก่อนคลินิกจากหลายรูปแบบเริ่มมาบรรจบกันที่เส้นทางที่เกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นของระบบประสาท^{[ 184 ]}พวกเขาพบความสัมพันธ์ผกผันที่แข็งแกร่งระหว่างจำนวนไซแนปส์และความรุนแรงของอาการซึมเศร้า^{[ 185 ]}และค้นพบว่านอกเหนือจาก ผล ของสารสื่อประสาทแล้ว ยาต้านซึมเศร้าแบบดั้งเดิมยังช่วยปรับปรุงความยืดหยุ่นของระบบประสาท แต่ต้องใช้เวลานานกว่าหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน^{[ 186 ]}การค้นหายาต้านอาการซึมเศร้าที่ออกฤทธิ์เร็วขึ้นประสบความสำเร็จในการค้นหาคีตามีนซึ่งเป็นยาชาที่รู้จักกันดี พบว่ามีฤทธิ์ต้านอาการซึมเศร้าอย่างมีประสิทธิภาพหลังจากการให้ยาเพียงครั้งเดียว เนื่องจากความสามารถในการเพิ่มจำนวนหนามเดนไดรต์อย่างรวดเร็วและฟื้นฟูการเชื่อมต่อการทำงานบางส่วน^{[ 187 ]}สารประกอบที่ส่งเสริมการสร้างนิวโรพลาสติซิตี้เพิ่มเติมที่มีผลการรักษาที่รวดเร็วและยั่งยืนได้รับการระบุผ่านกลุ่มสารประกอบต่างๆ รวมถึงไซคีเดลิกเซโรโทเนอร์จิก ส โคโพลามี นโคลินเนอร์จิก และสารประกอบใหม่ๆ อื่นๆ เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างยาต้านอาการซึมเศร้าแบบดั้งเดิมที่เน้นการปรับเปลี่ยนโมโนอะมีนและยาต้านอาการซึมเศร้าที่ออกฤทธิ์เร็วประเภทใหม่นี้ซึ่งบรรลุผลการรักษาผ่านนิวโรพลาสติซิตี้ จึงมีการนำคำว่าไซโคพลาสโตเจนมาใช้^{[ 188 ]}การพัฒนาไซโคพลาสโตเจนที่ไม่ทำให้เกิดภาพหลอน เช่นซัลซูพินโดลซึ่งบางครั้งเรียกว่านิวโรพลาสโตเจน ได้รับความสนใจมากขึ้น^{[ 189 ]}

นิโคตินส่งผลต่อสมองโดยการจับกับตัวรับนิโคตินิกอะเซทิลโคลีน ซึ่งเป็น ตัวรับเดียวกับที่อะเซทิลโคลีนจับ และมีความเชื่อมโยงกับนิวโรพลาสติซิตี้^{[ 190 ]}การใช้นิโคตินอาจลดอัตรานิวโรพลาสติซิตี้ในสมองโดยการทำลายตัวรับนิโคตินิกอะเซทิลโคลีนที่จำเป็นต่อการดูดซับอะเซทิลโคลีนกลับคืน ซึ่งจำเป็นต่อนิวโรพลาสติซิตี้^{[ 191 ]}

หลักฐานของความยืดหยุ่นของระบบประสาทมีอิทธิพลอย่างมากต่อการถกเถียงในด้านจิตวิทยาและวิทยาศาสตร์การรู้คิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อพิพาทที่มีมายาวนานระหว่างนักประสบการณ์นิยมและนักธรรมชาตินิยมเกี่ยวกับธรรมชาติของจิตใจมนุษย์ นักประสบการณ์นิยมโต้แย้งว่าความสามารถในการจัดระเบียบใหม่ของสมองแสดงให้เห็นว่าความสามารถทางปัญญาเป็นผลสะท้อนจากประสบการณ์ของผู้เรียนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งท้าทายข้ออ้างของนักธรรมชาตินิยมที่ว่าจิตใจมีโครงสร้างโดยกำเนิดจำนวนมาก^{[ 192 ]}   อย่างไรก็ตาม นักวิจัยคนอื่นๆ ชี้ให้เห็นถึง ความยืดหยุ่น ที่ถูกจำกัดซึ่งเป็นการค้นพบว่าบางส่วนของสมองมีบทบาทการทำงานเดียวกันอย่างสม่ำเสมอแม้ภายใต้สภาวะการพัฒนาที่แตกต่างกันอย่างมาก และความสามารถทางปัญญาบางอย่างอาจไม่ฟื้นตัวอย่างเต็มที่หลังจากได้รับบาดเจ็บหรือเป็นโรคทางสมอง ซึ่งเป็นหลักฐานสนับสนุนคำอธิบายของนักธรรมชาตินิยมเกี่ยวกับความสามารถทางปัญญาหลักโดยกำเนิด เช่น การจดจำใบหน้าและความสามารถในการเข้าใจสภาวะจิตใจของผู้อื่น ตามมุมมองนี้ ความยืดหยุ่นที่ถูกจำกัดเผยให้เห็นการทำงานของกลไกเฉพาะทางโดยกำเนิดที่ชี้นำการพัฒนาของระบบประสาทไปสู่ผลลัพธ์การทำงานบางอย่างโดยไม่คำนึงถึงความแปรปรวนของประสบการณ์^{[ 193 ] [ 194 ]}

วิดีโอ

• รามาจันดราน. กลุ่มอาการแขนขาเทียม .เกี่ยวกับจิตสำนึก เซลล์ประสาทกระจก และอาการแขนขาเทียม

การอ่านเพิ่มเติม

• Chorost M (2005). สร้างใหม่: การเป็นส่วนหนึ่งของคอมพิวเตอร์ทำให้ฉันเป็นมนุษย์มากขึ้น . บอสตัน: Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-37829-6.

• ข้อมูลเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของระบบประสาท (Neuroplasticity ) จากระบบการจำแนกประเภททางการแพทย์ ( Medical Subject Headingsหรือ MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท: แยกแยะข้อเท็จจริงและเรื่องแต่งในการเรียนรู้โดยอิงจากสมองโดย ซารา เบอร์นาร์ด
• NeuroplasticityMD