神經(jīng)的可塑性

神經(jīng)的可塑性

山東大學(xué)齊魯醫(yī)院康復(fù)中心岳壽偉

Shouweiy@sdu.enu.cn

神經(jīng)的可塑性

概念為了主動(dòng)適應(yīng)和反映外界環(huán)境各種變化，神經(jīng)系統(tǒng)能發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能的改變，并維持一定時(shí)間，這種變化就是可塑性（plasticity），這包括后天的差異、損傷、環(huán)境及經(jīng)驗(yàn)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響，神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性決定了機(jī)體對(duì)內(nèi)外環(huán)境刺激發(fā)生行為改變的反應(yīng)能力。

神經(jīng)的可塑性

神經(jīng)的可塑性神經(jīng)損傷的原因

神經(jīng)受損傷的因素有物理性創(chuàng)傷、化學(xué)物質(zhì)中毒、感染、遺傳性疾病、營(yíng)養(yǎng)代謝障礙引起的神經(jīng)退行性變。神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)損傷的反應(yīng)取決于損傷的性質(zhì)、部位和損傷因素作用的時(shí)間的長(zhǎng)短。

神經(jīng)的可塑性神經(jīng)損傷反應(yīng)無論是中樞神經(jīng)系統(tǒng)還是外周神經(jīng)系統(tǒng)，其神經(jīng)軸突損傷后都發(fā)生以下反應(yīng)：

神經(jīng)的可塑性①受損軸突的近、遠(yuǎn)側(cè)端腫脹。②損傷使興奮性氨基酸釋放增加。③遠(yuǎn)端神經(jīng)末梢退變及突軸傳遞消失。④胞體腫脹、胞核移位，胞核周圍的尼氏體分散，染色質(zhì)降解。

神經(jīng)的可塑性⑤與受損神經(jīng)元有突觸聯(lián)系的神經(jīng)元也將變性，稱跨神經(jīng)元或跨突觸變性。⑥血-腦或血-神經(jīng)屏障不同程度破壞，引起炎癥、免疫反應(yīng)

神經(jīng)的可塑性大腦損傷除損傷區(qū)域的神經(jīng)組織直接受損外，由此繼發(fā)的動(dòng)力性損傷也很重要，如腦卒中引起的缺血、缺氧繼發(fā)的神經(jīng)元胞膜的改變，細(xì)胞膜內(nèi)外的離子交換，Ca2+大量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，隨后發(fā)生的細(xì)胞內(nèi)級(jí)聯(lián)事件，加重了腦損傷，繼而引起腦功能的缺失。

神經(jīng)的可塑性脊髓損傷早期主要是局部出現(xiàn)水腫和神經(jīng)元的變性，膠質(zhì)細(xì)胞浸潤(rùn)。由于軸突離斷出現(xiàn)的逆行性潰變，灰質(zhì)神經(jīng)元的核周體變性，胞體內(nèi)細(xì)胞器減少。白質(zhì)的上、下行纖維由于與胞體離斷，出現(xiàn)典型的Waller變性（Walleriandegeneration）、軸突變形、髄鞘崩解。晚期出現(xiàn)瘢痕增生、囊腫、硬膜粘連、溶血性硬脊膜炎、神經(jīng)膠質(zhì)化。

神經(jīng)的可塑性周圍神經(jīng)損傷

神經(jīng)的可塑性遠(yuǎn)側(cè)段軸突脫離了神經(jīng)元胞體的代謝中心，發(fā)生Waller變性。軸突腫脹，外形呈不規(guī)則串珠狀，隨后出現(xiàn)斷裂和溶解。損傷后數(shù)小時(shí)，郎氏結(jié)兩端的髄鞘收縮，髄鞘的板層裂松開。軸突終末潰變，可見施萬細(xì)胞（Schwanncell）吞噬軸突終末的現(xiàn)象。損傷近側(cè)段的神經(jīng)纖維也發(fā)生潰變。軸索損傷后，神經(jīng)元胞體腫脹，核偏位，尼氏體消失，出現(xiàn)明顯的變性或壞死。

神經(jīng)的可塑性大腦的可塑性

神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的可塑性是神經(jīng)系統(tǒng)的重要特性。各種可塑性變化既可在神經(jīng)發(fā)育期出現(xiàn)，也可在成年期和老年期出現(xiàn)。具體而言，神經(jīng)系統(tǒng)可塑性突出地表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

神經(jīng)的可塑性胚胎發(fā)育階段神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成的諸多變化、后天發(fā)育過程中功能依賴性神經(jīng)回路的突觸形成、神經(jīng)損傷與再生(包括腦移植)以及腦老化過程中神經(jīng)元和突觸的各種代償性改變等。胎教、早期的啟蒙教育：音樂、鋼琴、舞蹈、雜技、英語

神經(jīng)的可塑性中樞神經(jīng)可塑性有一個(gè)關(guān)鍵期，在這一關(guān)鍵時(shí)期以前神經(jīng)對(duì)各種因素更敏感，在這一時(shí)期之后神經(jīng)組織可變化的程度則大大降低。

神經(jīng)的可塑性幼年時(shí)期的可塑性中樞神經(jīng)系統(tǒng)在發(fā)育階段如受到外來干預(yù)（如感受器，外周神經(jīng)或中樞通路的損傷），相關(guān)部位的神經(jīng)聯(lián)系會(huì)發(fā)生明顯的異常改變。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷如發(fā)生在發(fā)育期或幼年，功能恢復(fù)情況比同樣的損傷發(fā)生在成年時(shí)要好。

神經(jīng)的可塑性胚胎發(fā)育期腦內(nèi)神經(jīng)回路的形成一般而言是由基因控制的。但這一時(shí)期神經(jīng)回路的聯(lián)系是相對(duì)過量的，胚胎期這種過量的神經(jīng)連接在形成成熟的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之前，必須經(jīng)過功能依賴性和刺激依賴性調(diào)整和修飾過程。因此，即使是在發(fā)育期，環(huán)境因素與基因因素同樣對(duì)發(fā)育期神經(jīng)系統(tǒng)可塑性起決定性的影響。

神經(jīng)的可塑性成年損傷后可塑性

在發(fā)育成熟的神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，神經(jīng)回路和突觸結(jié)構(gòu)都能發(fā)生適應(yīng)性變化，如突觸更新和突觸重排。

在神經(jīng)損傷反應(yīng)中，既有現(xiàn)存突觸的脫失現(xiàn)象，又有神經(jīng)發(fā)芽(sprouting)形成新的突觸連接。神經(jīng)損傷反應(yīng)還可以跨突觸地出現(xiàn)在遠(yuǎn)離損傷的部位

神經(jīng)的可塑性例如，外周感覺或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷可以引起中樞感覺運(yùn)動(dòng)皮層內(nèi)突觸結(jié)構(gòu)的變化和神經(jīng)回路的改造；一側(cè)神經(jīng)損傷也可以引起對(duì)側(cè)相應(yīng)部位突觸的重排或增減。

神經(jīng)的可塑性遺傳和后天環(huán)境因素共同決定了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。人們很早就注意到，生活環(huán)境的改變的確可以引發(fā)起神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的不同變化。

神經(jīng)的可塑性在不斷變化的環(huán)境下生長(zhǎng)的動(dòng)物，由于接受較多的環(huán)境信息的刺激，其神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育程度、突觸數(shù)量、樹突的長(zhǎng)度和分支以及膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量等遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過生活在貧乏環(huán)境下生長(zhǎng)的動(dòng)物。

神經(jīng)的可塑性從這些微結(jié)構(gòu)的變化，人們可以推測(cè)神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系增強(qiáng)，甚至于建立某些新的聯(lián)系。這些觀察結(jié)果表明，后天經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)等非病理因素能夠影響和改變神經(jīng)元和突觸的組織結(jié)構(gòu)和生理效能。

神經(jīng)的可塑性現(xiàn)在知道，成年動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)盡管通常不具備增殖和分裂能力，即不能再產(chǎn)生新的神經(jīng)元，但神經(jīng)元卻持續(xù)擁有修飾其顯微形態(tài)(如產(chǎn)生新的樹突棘)和形成新的突觸連接的能力。這種能力是中樞神經(jīng)系統(tǒng)可塑性的基礎(chǔ)。事實(shí)上，任何神經(jīng)系統(tǒng)都終身具備上述能力，只是這種能力在不同發(fā)育階段有所不同，發(fā)育早期的可塑性程度更大。

神經(jīng)的可塑性腦卒中后的偏癱，如給予訓(xùn)練、鍛煉和藥物肢體功能就可逐步恢復(fù)。這說明大腦皮層具有重組(reorganization)能力，皮層的重組能力很可能是腦損傷后功能恢復(fù)的神經(jīng)基礎(chǔ)。

神經(jīng)的可塑性腦卒中后中樞的可塑性可能與下列因素有關(guān)：★興奮和抑制平衡打破，抑制解除；★神經(jīng)元的聯(lián)系遠(yuǎn)大于大腦的實(shí)際功能聯(lián)系；★原有的功能聯(lián)系加強(qiáng)或減弱；★神經(jīng)元的興奮性改變，新的軸突末梢發(fā)芽和新突觸的形成。

神經(jīng)的可塑性突觸的可塑性神經(jīng)元受損后，突觸在形態(tài)和功能上的改變稱為突觸的可塑性（synapticplasticity）具有可塑性潛力的突觸多數(shù)為化學(xué)性突觸。

神經(jīng)的可塑性突觸的可塑性表現(xiàn)為突觸結(jié)合的可塑性和突觸傳遞的可塑性結(jié)合的可塑性是指突觸形態(tài)的改變及新的突觸聯(lián)系的形成和傳遞功能的建立，這種可塑性持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。突觸傳遞的可塑性指突觸的反復(fù)活動(dòng)引起突觸傳遞效率的增加（易化）或降低（抑制）。

神經(jīng)的可塑性脊髓的可塑性

脊髓是中樞神經(jīng)的低級(jí)部位，與腦一樣也具有可塑性。

神經(jīng)的可塑性脊髓可塑性變化的一般表現(xiàn)形式主要為附近未受傷神經(jīng)元軸突的側(cè)枝先出芽，以增加其在去傳人靶區(qū)的投射密度，隨后與靶細(xì)胞建立突性聯(lián)系。

神經(jīng)的可塑性脊髓損傷后軸突的出芽主要包括3種變化：即再生性出芽(regeneratingsprouting)、側(cè)枝出芽(1ateralsprouting)

代償性出芽(compensatorysprouting)

神經(jīng)的可塑性再生性出芽是指在受傷軸突的神經(jīng)元仍存活時(shí)，該軸突近側(cè)端以長(zhǎng)出新芽的方式進(jìn)行再生。

神經(jīng)的可塑性側(cè)枝出芽是指在損傷累及神經(jīng)元胞體或近端軸突進(jìn)而造成整個(gè)神經(jīng)元死亡時(shí)，附近未受傷神經(jīng)元從其自身的側(cè)枝上生出枝芽。

神經(jīng)的可塑性稱代償性出芽是指在發(fā)育過程中神經(jīng)元軸突的部分側(cè)枝受傷時(shí)，其正常的側(cè)枝發(fā)出新芽以代償因受傷而丟失的側(cè)枝。

神經(jīng)的可塑性神經(jīng)再生

神經(jīng)損傷后的再生修復(fù)是十分復(fù)雜的病理生理過程，涉及從分子、細(xì)胞到整體的各個(gè)層次的變化。無論中樞或外周，神經(jīng)再生主要是指軸突的再生，其再生的前提是必須有能行使功能的胞體存在。

神經(jīng)的可塑性神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的再生是神經(jīng)可塑性的另一種表現(xiàn)，完整有效的再生過程包括再生軸突的出芽、生長(zhǎng)和延伸，與靶細(xì)胞重建軸突聯(lián)系實(shí)現(xiàn)神經(jīng)再支配而使功能修復(fù)。

神經(jīng)的可塑性但是軸突損傷后存活神經(jīng)元的再生軸突必須穿過潰變的髓鞘和死亡細(xì)胞的殘屑，以及由反應(yīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生形成的瘢痕，這是很難逾越的屏障，所以達(dá)到靶細(xì)胞完成突觸重建的可能性很小。

神經(jīng)的可塑性神經(jīng)纖維的再生還賴于膠質(zhì)細(xì)胞的參與，中樞和外周的膠質(zhì)細(xì)胞和他們提供的微環(huán)境的不同，在很大程度上決定了