Struktur yang plastis
Menghasilkan jumlah neuron tertentu di setiap area otak, neurogenesis dan apoptosis sel neuron seimbang selama masa perkembangan fetus. Ini biasanya terjadi selama trimester kedua kehamilan. Menurut sejumlah penelitian hewan, produksi neuron fetus jauh lebih besar daripada jumlah neuron akhir yang ditemukan pada otak yang matang. Produksi neuron yang berlebihan ini diperkirakan berfungsi sebagai stok yang dapat digunakan jika terjadi cedera otak. Area tertentu di otak terus mengalami neurogenesis setelah kelahiran dan bahkan hingga dewasa, seperti zona subventrikular ventrikel lateral dan zona subgranular girus dentate hipokampus.
Plastisitas otak mengalami perubahan fungsional dan struktural sebagai tanggapan terhadap lingkungannya, baik secara fisiolofis maupun patologis. Perubahan yang terjadi pada tingkat kortikal dapat dilihat dalam pola sinaptik dan representasi. Menurut hipotesis lain, perubahan morfologis dan fungsional juga dapat terjadi pada tingkat neuron. 4
Saat seorang anak lahir, otaknya memiliki lebih dari seratus milyar neuron—jumlah sel neuron yang akan bertahan selama hidupnya—tetapi berat otak bayi hanya seperempat otak orang dewasa. Massa otak seorang anak meningkat selama perkembangan mereka, meningkatkan koneksi kortiko-kortikal yang bergantung pada pengalaman. Mekanisme yang digunakan untuk belajar dan menyimpan ingatan yang dihasilkan dari interaksi seseorang dengan lingkungannya dikenal sebagai plastisitas yang bergantung pada pengalaman. Selanjutnya, mekanisme ini menghasilkan jaringan neuronal tertentu yang berfungsi sebagai representasi dari ingatan autobiografi. Plastisitas berasal dari kapasitas intrinsik otak untuk mengenali pengaruh pengalaman terhadap kebutuhan dasar manusia, memulai proses belajar, dan menyimpan ingatan. Proses ini akan menyebabkan pembentukan jutaan jaringan neuron mnemonik pada neokorteks. Informasi yang ada dalam memori autobiografik akan diwakili oleh jaringan neuronal ini.
Struktur: usia
Cedera daerah kortikal pada anak-anak biasanya kurang berbahaya daripada cedera dewasa. Namun, pendapat bahwa cedera otak yang terjadi pada usia lebih dini memiliki prediksi yang lebih baik telah terbukti salah sebagian besar. Penelitian menunjukkan bahwa titik dampak kritis—juga dikenal sebagai hipotesis dampak kritis—menentukan prediksi cedera otak pada usia tertentu. Paradigma ini menunjukkan bahwa cedera otak pada usia dini dapat sama fatalnya dengan cedera otak pada usia yang lebih tua.
Cedera terjadi pada usia di mana sel-sel otak masih dalam tahap pematangan, saat lingkungan yang ideal diperlukan untuk perkembangan neurologi dan kognitif, sehingga prognosis yang buruk dapat diantisipasi. Studi longitudinal terhadap kelainan kortek serebri dengan kelainan kongenital menemukan prognosis yang lebih buruk jika dibandingkan dengan kelainan serupa yang ditemukan kemudian. Perbedaan ini menunjukkan bahwa anak-anak dengan kelainan kongenital justru mengalami gangguan perkembangan otak di semua hemisfer.
Sesuai dengan hipotesis poin pengaruh kritis, Kolb dan Gibbs (2001) menemukan bahwa kerusakan otak yang terjadi pada usia dini, meskipun proliferasi neural telah sempurna tetapi masih dalam proses migrasi dan diferensiasi, akan menyebabkan atrofi dendritik dan penurunan densitas neuron secara keseluruhan, terutama pada bagian selubung kortek di area tulang belakang, yang mengakibatkan retardasi mental. Sebaliknya, jika selubung kortek ini rusak selama pertumbuhan dendritik yang cepat dan pembentukan formasi sinaps, percabangan dendritik dan densitas spinal akan meningkat melalui kortek yang masih tersisa, yang akan menghasilkan hasil yang lebih baik, yaitu pemulihan fungsi.
Studi kohort pada usia dewasa akan membutuhkan waktu follow up yang singkat karena usia harapan hidup yang terbatas. Dengan cara yang sama, masa pemulihan pasien yang menderita tumor otak pasti akan dipengaruhi oleh studi yang melibatkan mereka. Reorganisasi otak yang berkurang seiring bertambahnya usia tidak berarti tidak mungkin terjadi dalam jangka waktu yang lama. Sebagai contoh, meskipun kemampuan bahasa berkurang seiring bertambahnya usia dengan sindrom Sturge-Weber, kemampuan bahasa tetap diorganisir.
Karena hemisfer kanan secara bertahap mengambil alih fungsi bahasa dan memori verbal, cedera pada hemisfer kiri dapat memakan waktu yang lama untuk sembuh. Jika anak-anak belum berbicara atau terpapar bahasa hingga akhir tahun pertama, reorganisasi juga diperlukan lebih lama. Plastisitas serebral biasanya lebih cepat daripada kemampuan berbicara dari hemisfer kanan ke kiri.
Plastisitas: Kedua bahaya sama
Studi prospektif longitudinal yang dilakukan oleh Anderson V et al. pada 122 anak yang mengalami cedera kepala (cedera otak trauma, atau TBI) mencatat korelasi antara kemampuan kognitif mereka dan tingkat cedera mereka. Cedera kepala berat pada anak-anak tidak akan mengalami pemulihan yang signifikan atau sama sekali jika dibandingkan dengan cedera yang sama pada orang dewasa. Usia saat cedera terjadi tidak dapat memprediksi hasil atau prognosis cedera kepala ringan sampai sedang, tetapi anak-anak usia 0-2,11 tahun yang mengalami cedera kepala sedang memiliki hasil yang lebih buruk daripada anak-anak pada usia yang sama.
Studi tersebut menemukan model "dua bahaya" untuk cedera otak berat yang terjadi pada usia dini, meskipun otak masih dapat berkembang. Namun, dalam situasi ini, anak-anak tersebut lebih rentan terhadap gangguan atau kerusakan kognitif residual yang signifikan.