中枢神经系统的可塑性

• 目前，脑的可塑性理论普遍被人们所接受，经多年研 究，学者们对该理论已经有了更深入的认识，其定义 为：脑在结构和功能上具有修改自身以适应改变了的 现实的能力。脑可塑性理论包含十分广泛，其中主要 包括：远隔功能抑制论、替代脑功能重组论、发芽论
和突触调整论等。
• 影响大脑可塑性的因素很多，大致可分为两类：功能 重组和其他外ethe首先提出了脑的可塑性（brain plasticity） 的概念，认为可塑性是生命机体适应变化和应付生活 中的危险能力，是生命机体共同具有的现象。他通过
动物实验研究而得出结论：人和高等脊椎动物之所以
具有高度的可塑性不是由于再生而是由于动物的功能 重组或者适应的结果，并认为CNS损伤后的功能恢复 是残留部分的功能重组的结果。
一般认为：中枢神经损伤发病 1—3 个月为自然恢复期， 发病第 3天后即可出现神经可塑性变化，第 3个月后（相 当恢复后期和晚期）神经可塑性训练显得更为重要。另 外在脑可塑性最佳阶段，缺少正确的康复治疗对策也是 影响功能恢复的重要因素，应注意防止废用综合征及误 用综合征，如长期卧床制动或盲目静养、对高张力肌肉 缺乏抑制、采用非正常的动作模式训练等均容易形成异 常运动模式的“构筑化”，即运动模式向非功能化发展， 出现异常姿势等无实际生活意义的动作，还可以发生肌 肉痉挛或萎缩，关节僵直等废用症。
况下，长时程增强现象的存在与脑的记忆、学习等功
能相关。
2.5 长时程压抑现象(long-term depression 、LTD) 在调节肌肉紧张或协调随意运动方面，小脑皮层是 小脑功能的重要组成部分，它与大脑运动区、感觉区、 联络区之间的联合活动和运动计划的形成及运动程序 的编制有关。通过精巧运动的学习，可使小脑皮层中 形成一整套记忆程序。该程序是建立在小脑内局部神 经元回路的基础之上，抑制其神经元的紧张性放电活 动，使传出的兴奋性长期保持低水平状态，以避免肌 肉紧张力过高，并维持协调的随意运动。称为长时程 压抑现象。近年研究认为该现象是由于突触上 aMPA 受 体通道活性受到抑制而产生。
3. 影响脑可塑性的主要因素
目前，影响脑可塑性的因素可归纳为系统自身性功能 重组和外部促进因素两个方面。 3.1自身性功能重组
如突触发芽、潜伏突触启用（包括神经系统内和系统
间）、病灶周围组织代偿、失神经过敏现象、突触上 离子通道改变、对侧半球代偿、行为代偿等。
3.2 外部促进因素 如外源性神经营养因子、改善急性期脑组织
制也被认为是突触效率的改变。它是指神经系统损伤
后，会发生失神经支配的细胞（如肌纤维）对神经递 质的反应敏感性增加。使得本来不能对该组织（如肌
纤维）形成传入的突触，在超敏感现象的作用下，重
新形成神经的再支配。即建立起新的通路。
突触的传递效率可影响可塑性的产生。突触前纤维
的兴奋能够使突触后神经细胞兴奋，则其突触传递效
作为运动疗法和作业疗法应积极汲取近代脑科学 研究成果，同时摒弃那些非科学的治疗手段，应用建 立在神经生理学、分子生物学水平机理上的康复程序， 这是今后需要研究的课题。
较少见到。常见到的是侧支长芽，主要是从未受损伤
的神经细胞的树突或轴突中向受损伤的神经细胞生长 新芽，它构成了中枢性损伤功能恢复的形态学基础，
反映了功能代偿或再建的实质。侧支长芽的类型可能
有如下三种：
2.2.1 旁侧长芽 (collateral sprouting) 在神经纤
维上生成新的轴索支，并且末端与另外的神经元 形成新的突触。 2.2.2 终端长芽 (paraterminal sprouting) 现存突 触的终末端某部分膨出，又形成新的突触。 2.2.3 突触性长芽 (synaptic sprouting) 仅出现 突触终末的接触面扩大，突触的接触点增多。
特别强调大量训练的重要性。近年来关于神经康复辅
助训练的研究非常多，结果都证实尽早介入的、大量 的康复训练有助于中枢神经系统的康复。
2. 脑可塑性的主要类型
2.1 大脑皮层的功能重组(reorganization)现象 不同皮层部位的功能不同，称为机能定位。定位的部分 有该机能的中枢，对该机能进行整合。当机能定位部分 损伤时，其功能可向对侧半球相应部位转移和由损伤 部位的周边神经来代偿。 2.1.1 对侧转移 许多研究证实：大脑双侧半球对应部 位的功能可以“互替”，具有相互代偿的能力。
2.1.2 同侧性功能代偿
Glees(1980) 和 Lashley 通过
训练猴子主动取食发现：切除支配拇指运动区后，拇 指握力消失，然后再训练拇指，仍可恢复运动能力。
同侧半球内代偿和对侧半球间代偿应是同时存在的，
并非相互排斥，只不过是哪一方处于优势位。有实验 证明，一侧皮层病灶大时，同侧残存皮层代偿作用减
模式训练瘫痪患者。
2.3 神经细胞的再生和移植 一般认为神经细胞一旦变性不能再生，但是轴索损 伤或切断时，轴索可生长延长。 近年来神经干细胞的发现为神经细胞的再生和移植
的研究提供了广阔的空间。现在确认的成人脑组织中
的神经干细胞具有分化为神经元和神经胶质细胞的潜 能，并在体外培养成功。进一步研究可能会为神经细
癫痫病人施半球切除术也证实，尽管切除术扩大了脑
的损伤，但是瘫痪和知觉障碍反而减轻。
3.3.3 功能训练 功能训练是重新学习动作，以适应生 活、周围及工作环境的一种治疗手段，是促进脑可塑 性的重要因素。 中枢性神经损伤早期的活动和训练好处很大，但也 有动物实验证明：在发病24小时后（相当于急性期） 就给予大量的特殊训练，可观察到皮层损伤扩大。故 许多人主张在恢复早期，约发病 4—5 天后才开始康复 训练为宜。
中枢神经系统的可塑性
中国康复研究中心 纪树荣
1. 神经康复理论
• 多个世纪以来，中枢神经系统（CNS）损伤后必定导 致某些功能永久性丧失的悲观观点在生物和医学界占 有统治地位。然而近一个多世纪以来，越来越多的事
实以及临床研究证明，无论是非哺乳动物还是哺乳动
物，成年的CNS在损伤后具有结构上或者功能上重新 组织的能力或可塑性（plasticity），在适当的环境下， CNS是可以再生的。
区的抑制性神经递质如 γ －氨基丁酸 (GABA) 出现一过 性减少，该期间可塑性增高，则旁侧神经通路被激活 启用，发挥主通路作用。目前认为重新启用机制是神 经突触调制（synaptic modulation）的结果，是因为 某个监控机构使突触效率发生了变化。
2.1.4 失神经超敏感现象 （ denervated supersensitivity ， DS ） 该现象的机
损伤的药物、功能训练、神经移植或基因疗法、
恒定电场等物理因子疗法、环境和心理因素等。
3.3 常见影响因素 3.3.1 年龄 在中枢神经损伤后期和晚期功能恢复机制 上，年龄对脑可塑性的影响是非常显著的。一般认为
脑外伤后，年龄越小可塑性越好，功能恢复越好。
3.3.2 脑损伤的范围 动物脑组织破坏性实验发现，脑 损伤较大并不一定引起重度功能障碍。对脑外伤继发
胞移植提供可靠的实验基础。这一成果有可能成为神
经损伤和退行性病变后划时代的治疗方法。
2.4 长时程增强现象(long-term potentianion、LTP) 所谓长时程增强现象是指中枢神经受到某种刺激后 而使突触保持长时间的兴奋状态的现象。其与突触后 膜上某些受体（如 NMDA 、 aMPA 受体）对 Ca2+ 的开放和 流入有关，使突触传递功效发生变化。在正常生理状
2.6 行为代偿（behavioral compensation） 指利用后天习得的行为（如技术或条件反射）弥补
替代已失去的行为或功能。如中枢神经损伤后，并非
要恢复先天的行为，而是学习获得能够达到同样目的 的新的行为方法，以减轻损伤造成的缺陷。比如训练 患者利用其它肌群实现相同目的的动作，学会用不同 的认知方式来代偿感觉的障碍等。
功能重组和系统间的功能重组。我国学者缪鸿石将所
有影响因素归结如下：
与脑可塑性有关的因素
1、功能重组：系统内功能重组 系统间功能重组 2、实践影响：外部促进因素
系统内功能重组
① 轴突侧枝长芽 ② 失神经过敏 ③ 潜伏通路和突触的启用 ④ 离子通道的改变 ⑤ 病灶周围组织的代偿 ⑥ 低级或高级部分的代偿 ⑦ 神经营养因子和某些基因的作用
• Monakow C V 于1914年首先提出功能与形态联系不能
说（diaschisis theory），也称为远隔功能抑制，认为
CNS中的一部分损伤后，使其他完好的脑部丧失了来 自损伤区的正常传入冲动，后者的突然丧失回引起特 殊类型的“休克”这是一种功能与形态暂时脱节的状 态，称为diaschisis，因此完好部分也不能正常发挥作 用而出现症状。随着这种休克症状的消失，完好区将 重新恢复其功能。 Monakow以这种假说来解释伤后部 分功能的恢复。
• 1969年，Luria AR 等人重新提出并完善了功能重组理 论（functional reorganization），认为损伤后脑的残 留部分能够通过功能上的重组，以新的方式完成已丧 失的功能，并认为在此过程中特定的康复训练是必须 的，因此Luria等的理论又称为再训练理论
（retraining theory）。
系统间功能重组
① 对侧大脑半球的代偿 ② 不同系统的潜伏通路和突触的启用 ③ 由不同系统产生的行为代偿
外部促进因素
① 从外部投与的神经营养因子 ② 基因治疗和神经移植 ③ 促进脑功能恢复的药物 ④ 功能恢复训练 ⑤ 环境
⑥ 恒定电场
•
在外部促进因素中，据认为功能恢复训练无论在 损伤早期、后期和晚期都能发挥极为重要的作用，并
突触发芽的常见类型模式
从康复治疗上看，任何轴突长芽都可能对人体有益， 并可能带来功能的恢复。如果能控制引起轴突长芽的 局部条件，使芽朝着有利康复的方向进行，则会提高 康复的效果。有人认为正确的功能训练 ( 运动刺激 ) ， 具有诱导发芽朝着正确方向发展的作用，反之会误导
长芽现象。神经易化技术也主张严格地按照正常运动
现说（Hierarchical re-representation theory），认为
神经系统的结构由高至低分为不同的等级，功能并不 是唯一地存在于某一等级之中。神经系统的较高等级
部分发展较晚，易于兴奋，对功能起精细的调节作用，
对较低级的部分有抑制性的影响。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。 Jackson的这种假说成为神经功能中 “代偿原则”的基础。
弱，而对侧性代偿作用增强，显然病变程度可能影响
功能恢复途径的选择。
2.1.3 潜伏通路 (Unmasking) 的启用
中枢神经系统中
每个神经细胞通过突触与其它众多神经细胞连接起来，
但平时多数连接通路处于被抑制或“休眠状态”，称 为潜伏通路。如当主要感觉神经通路受损后，冲动传
达网络出现抑制状态，感觉传入被阻断，其大脑感觉
率高，相反则低。因此可用外部条件刺激使突触后细 胞兴奋水平提高，接近阈值，这样突触前纤维不需要 强烈兴奋，也可引起突触后细胞的兴奋。只给与突触 前纤维电剌激，使突触后细胞反复兴奋 提高了传递效 率，并且形成了新的神经通路，实际上这里也包括了 长时程增强现象,见下图。
电刺激引起的突触变化模式
2.2 轴突长芽（sprouting） 轴突长芽分为再生长芽和侧支长芽。再生长芽是指 受损轴突的残端向靶延伸出的芽，在中枢神经系统中
• 1950年有人根据动物实验和临床观察发现大脑运动感 觉区破坏以后，其周围的脑皮质经过运动训练后，能 代替已失去的肢体的运动功能，据此作者提出“病灶 周围组织代替论”；1955年Glees P与 Fabisch W观察 到在人的大脑半球一侧切除后，对侧肢体仍可能有运
动功能的恢复，从而提出“对侧半球代偿”学说。
• Munk H于1881年左右提出的替代说（substitution or vicarious theory），认为未受损的皮质区能承担损伤 区因损伤而丧失的功能，从而在功能上有所恢复。这 是功能重组理论（functional reorganization theory） 的前驱。
• Jackson J H于1884年左右提出的功能在不同等级上再