一文读懂大脑的可塑性影响因素
本帖最后由 WangJun 于 2017-5-27 14:31 编辑系统的修饰能力。脑的可塑性是研究中枢神经系统生长发育、衰老退化、损伤、修复和学习记忆等许多问题的核心。
人类脑发育的进程中，经历了十分复杂的过程。20世纪初,形成了中枢神经系统是一不可改变的稳态的理论，认为中枢神经一旦发育完成，人脑神经元的数量就不会改变了，这一发育过程极其复杂，因而被认为是“终极产品”。这一观点持续了多年未变。但是，随着时间推移，越来越多的证据表明，这一观点才得以纠正。 脑的可塑性的因素包括内因和外因。神经元的内在发育特性和内部微环境是主要的内因。外部环境、训练与否、注意力、药物等是重要的外部因素。年龄也可影响脑的可塑性。
1、神经元内在发育特性
动物个体出生后虽然神经细胞增大，突触数目增多，相互联系广泛，但此时与之相应的活动精确性、意向性、速度等较原始低级。随着发育成长，在各种环境刺激因素的刺激下，新皮质逐渐完善，儿童的动作变得逐渐精细，准确、快速、协调。这说明环境刺激因素使神经元活动增加，并对突触进行精细修饰和调整，从而使突触功能更为完善。 2、神经元微环境对再生的调控
神经营养因子是指各种保护神经元存活并促进突起生长的因子。有证据表明，在急性期营养因子可以拯救神经元。神经生长因子(NGF)能提高记忆力，改善运动功能和减轻残留锥体束神经元树突的萎缩。这些营养因子是否对康复阶段有帮助还不清楚，由于多数生长因子在脑的渗透能力有限，所以人们感兴趣的是通过外周给予某些物质而能在脑内合成的生长因子。 3、年龄 一般来讲，发育中的大脑较成熟脑组织更易变化，有更大的可塑性。这种可塑性一方面有利于损伤脑功能的恢复，另一方面也易造成一些不必要、多余的活动出现，妨碍有用的功能。这种影响在发育的某一阶段之前可塑性很高，一旦超越这一阶段或年龄增大则可塑性大大减少，或者不能被环境及其他因素所改变或重新塑造新的模式，此即所谓的发育可塑性“灵敏期”阶段。但这种年龄的影响不是绝对的，也有许多事实表明，成年皮质可塑性与幼年相同。总之，幼年期中枢神经系统的可塑性较成年期高，但成年期仍有较大的可塑性。 4、运动训练对可塑性的影响
功能训练在促进中枢神经系统功能可塑性变化方面有非常重要的作用。现已证明，反复的感觉刺激可促通功能性神经通路的形成，巩固新建突触或新启用突触的效率。根据物理学上信噪比理论，训练方式和环境对脑的可塑性影响很大。E=S/N其中，E代表工作效率，S代表有效信号，N代表噪声信号。当功能训练的有效信号越大，影响机体内外训练的噪声信号越小，功能恢复的效率越高。功能训练时所应用的肌肉、关节、皮肤视听等刺激，都属于向脑内输入的、有目的的信号刺激(S)。噪声(N)是机体内外干扰信号有效性的因素，如受试者对训练的恐惧、焦虑情绪，训练环境的大小、光线、周围噪声、颜色、温度、训练程序简繁等。尽可能使训练的刺激信号精确、强度适当，降低噪声因素，促进中枢功能性神经通路的建立，才能达到最佳效果。临床康复治疗中肢体训练除专业的技术操作外，还应有患者的主动性配合和适宜环境。 5、注意力对可塑性的影响
在激发使用诱导的可塑性上，很难区分是注意力负荷的作用还是技巧性训练的结果。然而可能两种因素均存在。为研究建立这种基本运动记忆所需要的训练时间，30分钟的训练时间被分成6个5分钟的训练阶段。发现在15分钟的训练以后，大多数受试者TMS诱发的运动方向开始改变。这种记忆轨迹的快速形成与“运动皮质不断适应新的环境要求”的思想相一致。因此，要在运动皮质维持这种记忆轨迹，需要一个最小量的、在较短的时间间隔内有规律的重复进行的常规运动行为。临床中肢体功能训练要求有手法的技巧性和一定的时间持续性。 6、运动方式对可塑性的影响
与训练有关的获得性行为，也与训练靶肌肉的运动皮质兴奋性有关。甚至当运动皮质兴奋性回到基线水平时，这种技巧仍能维持。如训练不能诱导持续的皮质兴奋性变化，说明大脑无进一步改善行为的能力。 7、丰富环境对可塑性的影响
长期以来人们十分关注环境因素对脑可塑性的影响，设计丰富环境改善中枢神经系统损伤后实验动物的功能。实验表明，正常鼠在丰富环境中生活一段时间后，许多行为发生变化，脑的整体功能效率增加。因此，丰富环境通过增加大脑皮质的传入信息，引起神经解剖和神经生物化学方面的深刻变化，从而改善了动物的行为能力。丰富环境对发育中的动物和成年动物同样有效。 8、药物增加了使用诱导的可塑性
药物也可影响使用诱导的可塑性。在脑损伤早期积极应用防止损伤加剧的抗氧化剂、脱水剂，能阻断中枢介质的毒性的药物和神经营养因子等;将有利于中枢神经系统功能重组、神经发芽、功能代偿的发生，促进功能恢复。然而，药物对脑损伤后功能恢复的促进作用研究，大多数为急性期，加强药物对脑损伤后长期功能结局影响的研究，显得尤为重要。 9、损伤诱导的可塑性
在中枢神经系统中，当某一部分损伤后，他所支配的功能可由另一部分完好、但与损伤功能完全无关的系统来代替，表现出脑的可塑性潜能。在盲人中所做的著名的触觉替代视觉的研究，是功能替代重组最好的例证。经较长时间皮肤触觉训练后，盲人获得了通过皮肤触觉判断物体景深、视差和从事对视觉要求较高能力的职业。 10、移植 神经干细胞研究主要在两个方面：一是胚胎神经干细胞，但由于涉及社会伦理问题，因而在实际操作上有困难。另一方面集中在成体神经干细胞，将定向分化或基因工程修饰的神经干细胞移植到特定脑区，发育成所需要的神经元，以替代疾病中缺乏的神经细胞。虽然有一些研究已经涉及临床移植细胞治疗中枢神经系统的损伤和变性，但是移植细胞在中枢神经系统中的功能特性，尤其是能否融合到神经网络中还知之甚少。
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