生理心理学脑之发育与可塑性

一.神经元的生长和发育

二.轴突的路径寻找

轴突沿着由细胞表面分子形成的路径生长，被一些化学物质所吸引，被另一些化学物质所排斥，此过程引导轴突向正确的方向伸展

三.轴突竞争

轴突到达目的地后，与很多神经元形成突触连接，对于目标神经元而言，也有多个轴突与其连接形成突触。

•有一些突触会被突触后神经元所强化而得以留存，另一些则会被淘汰。

四.神经元如何得以存活

肌肉并非决定要产生多少神经元，而是决定多少神经元存活-神经生长因子

有足够充足的神经元；

当交感神经系统中的神经元与肌肉形成突触时，肌肉会传递一种蛋白质——神经生长因子给神经元，神经元也因此会有更多的机会存活下来。

•神经营养素

促进存活，提高活性

神经生长因子Nerve Growth Factor NGF；

脑源性营养因子Brain-­‐derived neurotrophicfactor BDNF；

目标细胞和传入轴突的神经营养素对细胞能否存活下来，或是否发生凋亡都很重要；神经元释放神经递质也释放营养因子；不能接受神经递质的神经元也无法接受神经营养素。

神经系统发育成熟的标志-­‐凋亡

•凋亡是神经系统发育成熟的标志

•神经系统发育成熟后，细胞凋亡机制进入休眠状态

•发育成熟的神经系统中神经营养素可促进轴突和树突分支的形成

为什么产生过量神经元？

‐与多少腺体，多少肌肉相连接是不清楚的；

‐过量产生的神经元，通过凋亡，使轴突与神经元有很好的匹配。

突触重建

‐凋亡发生后，与凋亡细胞相连接的突触发生死亡，突触联系进行重建。突触重建过程始于胚胎末期，可持续到出生后很久。

‐人类脑发育过程中，有两次较大规模的突触重建。第一次是胚胎末期，第二次是青春期。

五.神经系统发育关键期

5.1神经细胞增殖、迁移或分化期

‐在此阶段，一些药物、辐射、疾病或营养不良等可能导致不同类型的发育障碍。

‐神经元异位：神经元无法到达指定位置。怀孕母亲过量饮酒可导致破坏胎儿脑内胶质细胞的迁移，从而使大脑皮层神经元层不清晰，而呈现混合层。

5.2突触生长、凋亡和突触重建期

‐人类胎儿在6-­‐7个月时，大脑皮层分化出6层细胞，表面沟回逐渐明显。神经纤维短而少，大部分还未髓鞘化。

‐神经元分化的同时，脑内的一系列蛋白质营养因子会促进树突和轴突的生长。如遇不利环境因素或母体不能提供足够的营养，突触生长会受到干扰。很多智障儿童的神经元的树突分支少且细长。

5.3树突、轴突的生长或纤维的髓鞘化时期

出生后，环境因素对脑发育的影响起到更大的作用。

‐2-­‐3岁语言能力发展较快；

‐4-­‐5岁空间几何认知能力开始发展；

‐6-­‐7岁认识数字的抽象意义；

‐10岁以后逻辑推理能力开始发展。

六.皮层分化

不同脑区的神经元在结构和化学成份上各不相同

•未成熟的神经元转移至新的位置，将会发展出新位置的神经元所特有的性质。

•如果移植较晚，则既会有新位置的神经元的性质，又会保留原位置的神经元的一些性质。

七.经验对神经系统的精细调节

7.1经验与树突分支

-­‐轴突和树突在人的一生中不停地改变结构，每月大约6%的树突棘或出现或消失随着年龄的增长，神经元结构仍然会变化，但速度会减慢；

Q: 丰富的环境？还是活跃的活动？

群养中的动物的轴突树突分支较多；单养的大鼠，如活动较多，其树突轴突的生长也会提高-­‐人类被试也存在运动促进神经元变化的现象；

7.2特殊经验与脑

•早期失明者的脑

-­‐触觉行为成绩优于正常被试；

‐PET和fMRI实验表明失明患者的枕叶表现出明显激活；

-­‐MTS作用于枕叶可影响识别盲文及其他触觉成绩，但不影响正常被试的触觉；

-­‐语言功能与枕叶有关联；

过度重组

•音乐家痉挛：功能区发生重叠

八.脑损伤、短期恢复

脑损伤类型

‐肿瘤、感染、放射性物质、有毒物质、神经退化、中风

‐闭合式脑损伤：直接机械伤害、血栓

•中风

缺血性中风ischemia 血栓或其他阻碍物堵塞血管，失去氧和葡萄糖的供给

出血性中风hemorrhage 因出血而导致氧气、钙和其他化学物质的过剩

-­‐脑缺血和脑出血都会损坏钠钾泵，导致钠在神经元聚集，导致兴奋性神经递质谷氨酸的过量释放，过量阳离子阻断线粒体代谢，最终杀死神经元

1.1脑损伤与短期内恢复

•立即治疗

对缺血性中风采用tPA（tissue Plasminogen activator）注射。出血性中风不宜使用tPA

-­‐缺血性中风和出血性中风判断的困难

•中风后数小时的治疗

保护伴影区（penumbra）神经元

通过阻止谷氨酸的释放而防止神经元的过度兴奋，但很难实现，很多药物无法到达目的地-­‐低温治疗

-­‐大麻类药物注射抗氧化-­‐抗感染

-­‐Omega-­‐3 脂肪酸（动物实验）

九.脑损伤和长期恢复

9.1增加脑刺激

大脑是一个整体，任何一个部位的受损都会波及其他脑区；

神经联系失能

一些神经元损伤后，正常神经元的活动性减少；如果行为缺失源于神经联系失能，经过增加脑刺激，有助于康复；

-­‐兴奋性药物的效果；谷氨酸抑制剂阻碍行为的恢复。

9.2轴突再生

-轴突受损，可以延展；

轴突断裂，如果没有良好的空间匹配引导髓鞘，可能会发生轴突的错误连接；

成熟哺乳动物的脑或脊髓中，受损伤的轴突再生不明显，即便可以也仅是1-­‐2cm。

•轴突再生长受阻的原因

-­‐疤痕形成的机械屏障；

-­‐神经元被扯断后物理距离的增加；

-­‐神经胶质细胞会释放抑制轴突生长的化学物质。

9.3出芽collateral sprouts

当旧的树突轴突消失后，大脑不断有新的树突轴突的分支生成，而大脑受损会加速这一进程；-­‐2周内突触的增加量为原8倍，6周内保持高于平均水平的突触生成；