脑的可塑性与脑卒中后神经功能康复

中枢神经系统可塑性的定义，广义地说，凡是超出神经系统正常活动模式的情况均列入"可塑性"范围。传统的定义:在正常情况下，神经元的连接形式按照一定的规律或模式而建立。一切超出正常规律范围的模式都可以说是具有可塑性。

    1、脑可塑性的提出

    由于神经元缺乏再生及分裂能力，因此，神经系统局灶性损害后，其对应脑区的功能会有不同程度的恢复，提示神经元具有潜在的修复功能，神经元间的联络可以重建，即神经系统功能具有可塑性。例如生理状态下鼠类视网膜投射到对侧的视觉中心如上丘、外侧膝状体等,同侧投射相对地非常少。但如果在初生期切除一侧上丘，则本该投射到对侧上丘的视投射会转而越过顶盖中缝而投射到同侧的上丘；如果在初生期摘除一侧眼球，则单眼投射除了到对侧外，还会扩张到同侧脑的投射。提示发育过程中视神经投射具有高度可塑性，这种可塑性有助于生理功能的维持。此外，Merzenich等首先详细地论述了成年灵长类动物的脑可塑性，学习过程和长期感觉刺激可以使皮层代表区的大小发生改变。

    2、脑可塑性的物质基础

    脑可塑性的物质基础包括以下机制：（1）神经系统储备功能的动用：正常生理功能的维持仅需要约十分之一神经细胞的功能活动，可见神经系统功能具有极大的潜力；（2）长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）：LTP和LTD是哺乳动物中枢神经系统贮存信息的主要机制，有学者提出，两者对突触联系的活动依赖性重建和成年动物皮层区域的再分布有影响；（3）皮层联络纤维的突触可塑性是皮层图重建的基础，兴奋性神经递质谷氨酸在其中起着关键性的作用，N－甲基-D天冬氨酸（NMDA）受体阻断剂能限制体感一区内皮层图的重建。γ－氨基丁酸（GABA-A）受体拮抗剂能促进皮层突触系统内LTP的诱导。兰斑核(NA)、基底核（Ach）、背盖外侧部（DA）和中缝核（5-HT），这些核团释放的神经递质有调节作用。一氧化碳（NO）可能是调节大脑皮层突触功能的另一种介质；（4）神经元轴突和树突上突起数量的变化；（5）局部神经营养作用、递质释放和突触蛋白合成均可促进受体表达和激活过程中突触模式的改变；（6）越来越多的证据表明，星形胶质细胞在突触可塑性中起活跃的作用。如饲养在复杂环境内的大鼠，其皮质中星形细胞迅速变化，与突触间联系增加,提示星形细胞可塑性与经验诱导的突触可塑料性间关系密切。非突触传递在可塑性过程中也起作用。

    已经证明，可塑性变化不仅在皮质存在，在皮质下结构包括丘脑和脑干同样存在。有证据表明，脑内各区域间突触可塑性机制不同。

    3、生理状态下脑可塑性的表现

    3．1 生物对环境的适应能力：

    环境温度增高时，体温调节中枢兴奋，周围血管扩张，汗液分泌增加，散热加快，以维持正常体温。

    3． 2维持日常生活的需要：

    如一个右利手者，因某种原因必须用左手机械地做一个复杂的动作，久而久之，其右侧大脑半球相应的皮层代表区就会扩大。

    3．3 人类可以不断地学习新知识。

    4 脑可塑性与脑卒后的康复

    4．1脑卒中的病理生理变化：

    不论是脑出血还是脑梗死，发病后显微镜下观察均可见病变或腔壁的神经细胞水肿、变性及坏死，周围组织受压，正常生理功能丧失。随后，胶质细胞增生，血肿或变性坏死组织液化或吸收，各种胶质细胞填充，形成瘢痕或囊。由于侧支循环的建立，病灶周围组织功能可有不同程度的恢复。

    4． 2脑卒后脑内的生理生化改变-----可塑性变化及功能恢复

    4．2．1卒中后脑内的自发事件(4,5)

    有研究结果表明，卒中后不同时刻，脑病变以外的区域均有变化。这是因为神经系统各部分之间是互相联系的，其中一个部位的功能丧失，对其他部分的调控作用丧失，包括传入中断、交互抑制的解除、突触联系的改变、膜兴奋性变化、已存在联系的释放和建立新联系。研究结果表明，突触可塑性发生迅速，推测与已存在联系的释放有关。电生理学研究结果显示，卒中后病变周围组织会发生变性和坏死，推测为局部固有环路中断所致。形态学研究显示，卒中后2－3周，病灶对侧皮层树突分支增加，如果限制健侧肢体运动，则形态学及功能恢复均受到抑制。电镜研究结果显示，病变后18 d内,病灶对侧皮层形态学改变与时间成正比，表现为树突体积的时间依赖性增加。病后30d内,单个神经元的突触数目成时间依赖性增加。此外，免疫组化及分子生物学研究结果亦表明，卒中后不同时间脑组织不同部位，多种生物活性物质的表达水平发生变化，许多种神经营养因子生成增加。

    4．2．2卒中后神经生长因子的作用：

    有学者推测，丰富多彩的环境可促进患肢功能的恢复，是神经营养因子合成增加的结果。神经营养因子是能够延长神经元寿命的多肽。已经证明，神经生长因子能促进突触重建，改变受体表达水平(6)。卒中是脑内基因表达的强诱导因素，通常在缺血数分或数小时后，即有90余种基因表达达到高峰，但很快恢复到正常水平。这种基因表达的的一过性增高与转归的关系还不清楚(7)。有些证据显示，营养因子能挽救急性期受损的神经元。除了减少损伤后数小时的病变体积外，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）能减轻继发于皮层坏死后的丘脑变性，神经生长因子（NGF）能改善记忆和运动功能，并减轻残留锥体细胞的树突萎缩。另外几种生长因子，包括脑源性生长因子（BDNF）、胰腺生长因子-1、变异生长因子b1、胶质细胞源生长因子以及运动神经元诱向因子(MNTFS)，均在缺血早期有保护神经细胞的作用，但各个因子在缺血恢复期的作用尚不清楚。许多生长因子穿过血－脑屏障的能力较差，实验采用的方法是外周应用一种物质以诱导脑内内源性生长因子的合成。研究结果显示，b2-受体激动剂能诱导神经生长因子、BFGF和生长转移因子b1（FGF-b1）mRNA更早、更多地表达,减小永久性局灶性脑缺血大鼠的梗死体积。小鼠腹腔内注射生理剂量的胆囊收缩素-8（CCK-8）能增加皮层和海马内NGF蛋白和NGF mRNA含量，有希望成为研究脑损伤后内源性NGF上调作用的实验模型。

    5．卒中后患者的康复

    卒中后神经系统的一系列自发性改变，有些有利于疾病的康复，有些则可使病变加重。而脑可塑性为脑卒中后的康复提供了巨大的可能。

    5．1早期功能锻练对卒中后康复的影响

    可塑性有赖于传入刺激的存在。有文献(8)报道，早期运动可以减少急性脑卒中后的并发症，包括继发性血栓形成和肺炎，并可降低死亡率。由专业医护人员组成的脑卒中病房，运用康复方案和系统的教育计划，指导病人及家属配合疾病的治疗及肢体和语言功能的锻炼。结果显示，脑卒中患者的长期死亡率明显降低，预后明显改善。虽然有些动物实验结果显示，过度锻炼患肢而忽视了健侧肢体的使用，会扩大皮层的坏死面积（9）。但临床资料显示，早期运动和锻炼有益无害，如被动运动患肢可以改善慢性期的肢体功能(10,11)。动物实验结果亦表明，肢体运动，无论是健侧还是患侧、主动还是被动，不管病变范围是否扩大，其预后均明显改善。推测这种改善是对侧半球、皮层或小脑功能代偿的结果。

    虽然病变范围的扩大不影响功能锻炼对脑卒中患者康复的促进作用，却会增加脑卒中的复发率和脑功能的老化，甚至引起痴呆。已经证明，脑卒中后早期运动可使病变范围扩大，兴奋性氨基酸和儿茶酚胺释放增加，导致中枢兴奋和抑制功能失衡 (12)，因此，康复治疗也包括调整中枢抑制和兴奋状态的药物干预方案。

    5． 2干预的影响：

    目前，用于脑卒中治疗的药物多可以改善脑供血状态、促进神经细胞功能恢复为目的。由于脑卒中后不同时期脑内病理生理变化不同，以及递质释放的链式反应，任何一种药物均可有利害双重影响。如根据前述脑卒中后兴奋性氨基酸释放增加的道理，推测GABA激动剂或GABA－A受体兴奋剂可促进脑卒中患者的康复。但Schallert 和Hernandez[13]报道，病变性质和用药时间不同，GABA激动剂可表现出完全相反的作用。但亦有报道，α受体兴奋剂，虽可提高运动指数和增加突触蛋白含量，但对疾病的预后影响不大。因而，临床用药特别对长期甚至终生服用的药物应持慎重态度。 (责任编辑：泉水)

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