脑损伤后功能恢复研究进展

理论的提出
1930年，Bethe A首先提出CNS可塑性概念。认为可塑 性是指生命机体适应发生了变化和应付生活中的危险 的能力，并认为这也是CNS在受到打击后重新组织以 保持适当功能的基础。他在实验中观察了两栖动物被 去除1-3个肢体后的功能恢复，发现动物可以通过重 新调整，以新的方式继续运动。他依据研究得出结论： 人和高等脊椎动物之所以具有高度可塑性，不是由于 再生，而是由于动态功能重新组织或适应的结果，并 认为CNS损伤后功能恢复是通过残留部分功能重组的 结果。
替代说
Munk 1881年提出 认为未受损皮质区能承担损伤区由于损伤丧失 的功能 Munk假说成为以后功能重组理论的前驱
功能与形态联系不能说
Monakow1914年提出 脑的一部分损伤后，使其他完好的脑组织丧失 了来自损伤区的正常传入冲动，这种突然丧失 会引起特殊类型的“休克”，它是一种功能与 形态暂时脱节的状态，因此完好的脑组织也不 能正常地发生作用而出现症状。随着这种“休 克”的消失，完好区将重新恢复其功能，后来 仅留下直接与损伤区有关的症状。
脑损伤后Leabharlann Baidu能恢复研究进展
陈 进 安徽省立医院康复医学科
不能恢复概念的形成
过去有实验曾证明CNS是“无法再生”的。 1865年，Broca在左额叶确定一个与言语有关 的特定区域，这种发现在神经科学掀起严格的 功能定位研究热潮，使人们形成脑的功能结构 类似马赛克的观点。即脑的某一固定部分，负 责某一特定功能，该部分损伤，相应功能将不 复存在，其余脑不能取代。
影响脑功能重组的因素
内部因素 外部因素
内部因素
1、神经生物学方面 、
内源性神经生长因子： ①内源性神经生长因子：促进神经元生长发育、增加 伤后神经元的存活、对抗神经毒、抑制自身免疫、保 护神经元、促进神经元生长和轴突长芽、促进神经移 植后移植物的生长和促进脑损伤后动物行为的恢复等。 热休克蛋白： ②热休克蛋白：其一部分存在于正常细胞中由应激导 出。另一部分不存在于正常细胞中亦由应激导出。在 脑卒中、颅脑外伤或癫痫发作时均增多。目前认为对 脑有保护和修复的作用； 早期反应基因： ③早期反应基因：在细胞的生长和分化方面进行调节， 有利于脑损伤后的恢复。
再生长芽：是从损伤轴突断端向损伤区生长，由于速
系统内功能重组
(2)突触更新 (2)突触更新
是通过突触后膜的致密部(PSD)进行的，常见 的形式是由呈小扁盘状、无孔的PSD的直径逐 步增大，达到阈值时穿孔、成沟、分裂而形成 新的轴突
系统内功能重组
(3) 离子通道的改变
在有髓鞘轴突中神经冲动的传导是通过Ranvier结中 Na+通道集中的无髓鞘的膜部跳跃前进的。在多发性 硬化症中髓鞘丧失。神经冲动的这种跳跃式前进消失， 表现为临床上的异常。目前电镜证明：在多发性硬化 症的缓解期，脱髓鞘的轴突上CNS的可塑性，表现在 病变的轴突上每隔100～200μm即形成一种称为φ结 的Na+通道密集的部分，后者在某种程度上起到与正 常的Ranvier结膜部相似的作用，使动作电流的传导 有所恢复，在临床上表现为暂时的缓解。
Jackson1884年提出 神经系结构由高至低分为不同等级，功能并不 唯一地存在于某一等级之中 一种功能往往在神经系不同水平上再现几次。 神经系较高等级的部分发展较晚，易于兴奋， 对功能起精细调节作用，对较低级的部分有抑 制性影响。当较高级的部分损伤以后，较低级 的部分就从抑制中释放，并尽力去完成失去的 功能。
对侧半球的代偿
一侧半球损伤后其功能常可由对侧半球代偿的 事实已有许多例证。一些患者因癫痫严重发作 于成年后进行了大脑半球切除术，但仍能大学 毕业，从事管理工作。在我国亦有半球切除后 康复成功的例子。
1933年，Gardner报道了半球切除520g后，患 者能恢复包括步行能力在内的大量运动控制能 力。其后Glees等再证明切除一侧半球后，余 下一侧半球足以维持一个人的运动、整体感觉 和大致的社会正常的交往。
外部因素
1.药物
1)外源性神经生长因子 2)神经节苷脂 3)其他促进脑功能恢复的药物
2.恒定电场
在哺乳类和非哺乳类动物都可证实恒定电场对CNS的恢 复有作用。在30-100mv／mm的梯度时即有上述作用，在 ≥70mv／min时阴极侧轴突生长迅速，而阳极侧轴则受 抑制。 有学者在七鳃鳗中研究了恒定电场对CNS再生的效应。 应用电池为30V，刺激电极为AgCl，电流10μA作用在动 物横断的脊髓上，阳极在头端。阴极在尾端，术后1周 通电。假治疗组的设备和治疗组同，唯独不通电流，术 后50天2组动物均培养在良好的水中。结果治疗组大多 数被分析的轴突均长入痂中。在豚鼠身上也作了类似的 实验，结果相似，当然恒定电场的作用机制可能是多方 面的，目前仍在研究之中。
脑功能重组
系统内的功能重组 系统间的功能重组
系统内功能重组
(1)轴突长芽 (1)轴突长芽
度慢、距离长，往往尚未长到损伤区而该区已被生长 迅速的神经胶质包围而形成神经胶质疤，以致无法进 人损伤区 侧枝长芽：是从最靠近损伤区的正常轴突向侧方伸出 分支去支配损伤的区域。由于轴突本身正常，再加上 距离近，因此能够迅速达到而恢复支配的目的。已证 实在单侧视皮层损伤后，在外侧膝状体和顶盖前核中 出现侧枝长芽，并使相应的功能得到恢复
系统间功能重组
(1)古旧脑的代偿 (2)对侧半球的代偿 (3)由在功能上几乎完全不相干的系统代偿
古旧脑的代偿
哺乳类动物的脑部在发育上可分为古、旧和新 3个部分。新的部分在人脑的最外层，占人脑 的大部，位置外露，由终末血管支配，难于形 成侧枝循环，容易受到损伤。而且不易修复； 但古、旧部分在内层，血运丰富，双侧支配明 显，因此在新脑的部分损伤以后，其较粗糙和 较低级的功能即可由这些部分承担。
由在功能上几乎完全不相干的系统代偿
美国研究成功的触觉取代视觉的触视取代系统是很有 说服力的。在先天盲的患者身上将微型摄像机装在眼 镜框上接受视觉刺激，然后将这些刺激的电信号通过 连线放大并传输到胸前的皮肤刺激版上，后者为有 1000余个点的点阵刺激器。因此可在其上形成患者由 摄像机取得的图像，经过足够的训练后，患者能够掌 握特有的视觉分析法，不但能够自由的行走。而且能 够从事用类似于注射器针头的细管向试管内注入溶液 的工作。这充分证明利用脑的可塑性，通过充分的训 练，可以让在正常情况下完全不相干的系统承担某种 功能。
现代脑损伤后功能恢复主要理论
脑具有可塑性
指脑有适应能力，即在结构和功 能上有修改自身以适应改变了的现实的能力。
代偿和功能重组(实质上代偿也可列为功能重组的一 种方式) 是脑可塑性的生理、生化或形态学改变的基 础 脑功能重组是现代脑损伤后功能恢复的主要理论
理论形成前的一些研究
1842年，Flourens破坏鸟大脑半球一些区引起行为缺 陷，但经过一段时期后，行为可恢复正常。 19世纪末，Goltz摘除犬某些皮质区引起功能缺陷， 但发现随着时间推移，受损功能有明显恢复。 20世纪初，Ogden和Franz(1917年)在恒河猴中造成前 中央回损伤，通过训练，发现功能能够恢复。 19世纪末20世纪初，Faerster一直强调功能恢复训练 在脑损伤后恢复中的重要性，并证明在分化较低、有 双侧支配的部分受损时，恢复可能较大，并开始认为， 功能恢复是通过脑中残留部分重新组织引起的。
3.环境的影响
以往人们并不重视环境在脑损伤后恢复过程中的作用。 以往人们并不重视环境在脑损伤后恢复过程中的作用。后来一些学者在 这方面作了较大量的工作，他们详细地比较了处于优良环境(EC)、群居 优良环境(EC) 优良环境(EC)、 环境(GC) 标准环境(SC)和不良环境(IC) (GC)、 (SC)和不良环境(IC)下，健康和脑受损动物在迷宫 环境(GC)、标准环境(SC)和不良环境(IC) 试验中的总错误数，EC是将l0-12个同性鼠放在76×76×45cm 3个宽大笼 中，每日从备用箱的25件鼠类感兴趣的物品中取出6件(如木杆、金属、 灯泡、有木刨花的浅盆等)放入笼中，笼子放在光线充足之处；GC与EC类 似，但不放入上述物品；SC是3只鼠放在一个2l×24×20cm 3个较小的笼 中；IC是将鼠单独地放在一个四壁如硬墙的小笼中，并放在无声音和光 线阴暗之处。20～105天之后即发现有明显的差别。由此证明EC组的成功 恢复确比GC、SC组和IC组均佳。关于上述改变的形态学基础问题，作者 比较了EC、SC、IC组，EC和IC相比总皮层和各分部分皮层的重量均以EC 为重，差异达到非常显著的水平；SC组的各种重量亦比IC的显著为大； 至于EC和SC相比，枕叶皮层和总皮层重亦以EC为大。表明优良环境对皮 层的发育是有优良作用的，一些学者的电镜研究证明：EC和康复训练结 合，80天后突触密度比对照组的多1借。上述发现无论是从功能上还是从 形态学上，均证明EC对脑功能恢复有肯定的良好影响。
不能恢复概念的转变
奇怪的是，脑损伤患者家人，由于不知道脑损 伤后“不能恢复”理论而继续积极给患者进行 治疗，结果却得到出人意料的恢复。 其后一些学者也相继证实脑损伤后确能恢复。
早期一些解释功能恢复的假说
一、功能在神经系不同等级上再现说 二、替代说 三、功能与形态联系不能说
功能在不同等级上再现说
系统内功能重组
(4)突触效率的改变 方式有 (4)突触效率的改变 方式有：①侧枝长芽时使突触的
前端扩大，增加信息传输的面积和效率；②侧枝长芽 时使单突触变为双突触，使原有的效率增加一倍；③ 使新生的突触更靠近细胞体；④增加突触间隙的宽度； ⑤增加神经递质的数量，并使之出现在以前不可能有 的区域上；⑥使破坏和灭活神经递质的机制失效；⑦ 改变细胞膜的通透性，从而改变细胞的兴奋性；⑧改 变突触间隙内神经递质的浓度和回吸收的速度；⑨改 变突触后膜的敏感性；⑩改变树突膜的通透性等。
脑损伤后的功能恢复
1. 自然恢复 2. 脑功能重组及其影响因素
自然恢复
(1)病灶周围水肿的消退： (1)病灶周围水肿的消退：病灶周围水肿可阻断附近神 病灶周围水肿的消退 经元功能。水肿消退后，神经元功能可以恢复。 (2)血管的自发再沟通 侧支循环的形成： 血管的自发再沟通、 (2)血管的自发再沟通、侧支循环的形成：尤其半暗带 区血液循环的恢复，如果血流能早期恢复，半暗带区 脑组织功能是可以恢复的。 (3)远隔神经功能抑制的恢复 远隔神经功能抑制的恢复： (3)远隔神经功能抑制的恢复：大脑受到突然打击后， 远离病灶的脑组织处于反应性降低或抑制状态，处于 脑休克状态。远隔脑组织的功能可以恢复主要发生于 皮质损害后的皮质下组织。
与突触效率改变有关的现象有： 与突触效率改变有关的现象有： ①失神经过敏 ②潜伏通路和／或突触的启用 ③病灶周围组织的代偿
失神经过敏
失神经后经过一定时间，局部兴奋性反而增高 的现象。 在一侧黑质损伤的旋转鼠中证实：正常时黑质 两侧对称，当一侧的兴奋性大于对侧时，动物 向对侧旋转。
潜伏通路和／或突触的启用 潜伏通路和／
病灶周围组织的代偿
病灶周围组织通过突触效率的提高可以代偿损伤局部。 在猴的实验中证明：开颅后用诱发电位的方法找出负 责屈拇运动的皮层并加以切除，猴的屈拇能力立即丧 失。术后通过训练，大约10天，猴的屈拇能力恢复到 以前的90％左右。开颅证实。此时负责屈拇的皮层出 现在以前的区域周围；再次切除，重复以上的实验， 结果仍发现损伤的局部仍由其周围的组织代偿。
理论的完善
1969年，Luria等重新提出并完善功能重组理论，认 为伤后脑的残留部分，通过功能重组，以新的方式完 成已丧失的功能，并认为功能重组分为系统内和系统 间两类。①系统内重组：在同一系统内相同水平或不 同水平上出现的代偿，如由病灶周围组织的代偿或由 病灶以上或以下结构来代偿；②系统间重组：是由一 个完全不同的系统来代偿，如由皮肤触觉来代替视觉 等。并认为在此过程中，特定的功能训练是必须的。 因此人们又将Luria等的理论称为再训练理论。
内部因素
2、神经免疫学方面 、
巨噬细胞： ①巨噬细胞：通过释放细胞素促进小胶质细胞和星形细胞表达NGF 的能力增高。释放少突胶质细胞抑制物——细胞毒因子，抑制少 突胶质细胞的成熟，从而间接地促进CNS的再生。此外，巨噬细胞 还能促进细胞粘附分子和细胞外基质成分增加，有助于神经系统 的修复。 小胶质细胞： ②小胶质细胞：脑损伤后病灶周围的小胶质细胞受到刺激数量增 多，形态改变，成为活性小胶质细胞，在发育中和损伤后的脑组 织中均能发现。能分泌多种细胞素，能合成NGF和碱性成纤维细胞 生长因子，能分泌白细胞介素1和6(IL-l，IL-6)，前者能够诱导 NGF促进发育中的CNS细胞的分化和生长，后者能增加受伤神经元 的存活。
通过头-眼协调控制试验证明，头-眼协调控制是由迷 路和颈本体感受器控制的。在灵长类动物中若在其头 的前右方放一食物，动物的眼睛先转向它，然后头随 之转动。但当头转到正对食物前，眼睛应当回转少许， 否则当头正对食物时，眼睛将向右超出。这种协调即 头-眼协调。当破坏动物的迷路时头-眼协调丧失。意 味着此协调仅由迷路控制。但经过数周后此协调恢复， 亦即在迷路功能丧失的情况下恢复，其原因是以前潜 伏的、没有生效的颈本体感受器通路发生作用而取代 迷路的作用。