神经功能重塑的研究进展.ppt

神经功能重塑的研究进展授课目的授课目的n n理解CNS损伤后神经功能重塑的机制n n提供康复治疗的理论依据n n认识康复治疗的效果和作用n n重视神经康复的研究授课内容授课内容n n脑重塑的定义和研究手段脑重塑的定义和研究手段n n脑功能重塑机制的研究进展脑功能重塑机制的研究进展n n康复训练对脑功能重塑作用的研究康复训练对脑功能重塑作用的研究n n脊髓损伤后功能重塑的研究脊髓损伤后功能重塑的研究可塑性定义可塑性定义n n可塑性:是指韧性和展性的能力。当它用于动态的生物系统时如脑功能和行为，其内容包括神经元之间变化的潜在性和重组自我修复性的所有机制，可塑现象可能是学习和损伤修补的基础脑重塑理论脑重塑理论（brain plasticity）n n狭义：脑必须有重新获得功能的形态学基础（如轴突长芽等）才有可塑的表现。n n广义：通过学习和训练，脑可以完成原先不能完成的功能n n机体适应应急变化和应付生活中危险的能力。机体适应应急变化和应付生活中危险的能力。n n即在结构上即在结构上/功能上重新组织修改自身以适应改功能上重新组织修改自身以适应改变了的现实的能力。变了的现实的能力。证实脑可塑性的研究手段目前主要从两个方面进行：目前主要从两个方面进行：n n一种是一种是形态学形态学上，利用神经解剖学、神经生理上，利用神经解剖学、神经生理学、神经免疫学、分子生物学等手段，从分子学、神经免疫学分子生物学等手段，从分子水平上研究突触联系效率的变化，大多从动物水平上研究突触联系效率的变化，大多从动物实验或尸体解剖中获得实验或尸体解剖中获得n n二是利用二是利用功能影像学技术功能影像学技术来实现功能水平的综来实现功能水平的综合性研究，研究脑功能区变化、联系以及同外合性研究，研究脑功能区变化、联系以及同外界刺激条件的影响，。就人脑而言，从各功能界刺激条件的影响，。就人脑而言，从各功能区域水平的关系变化予以研究，更能直观地反区域水平的关系变化予以研究，更能直观地反映脑功能重组的规律映脑功能重组的规律利用影像技术了解脑可塑性的原理和目的n n人体两侧大脑半球的感觉运动区的组织是对称人体两侧大脑半球的感觉运动区的组织是对称的，但机制不尽相同，各种脑功能影像技术可的，但机制不尽相同，各种脑功能影像技术可以体现这一现象。以体现这一现象。即把不同层次上的机制认识即把不同层次上的机制认识“整合整合”起来，了解其功能。起来，了解其功能。n n通过脑功能影像的整合技术方法获取脑兴奋性、通过脑功能影像的整合技术方法获取脑兴奋性、扩展性、定位、脑皮质区功能等级所提供的信扩展性、定位、脑皮质区功能等级所提供的信息，对正常脑功能的规律性以及脑损伤后的恢息，对正常脑功能的规律性以及脑损伤后的恢复机制将有更深入的理解复机制将有更深入的理解.n n能准确地知道康复治疗及验证促进功能恢复的能准确地知道康复治疗及验证促进功能恢复的康复治疗技术的有效性，使康复医学能符合循康复治疗技术的有效性，使康复医学能符合循证医学的要求证医学的要求脑功能影像整合技术脑功能影像整合技术脑功能影像整合技术脑功能影像整合技术信息：神经元的兴奋性、扩展性、定位性、皮层功能等级推动康复治疗和更推动康复治疗和更新康复措施新康复措施 理解神经损伤后长时间恢复的机制理解神经损伤后长时间恢复的机制 n nsusceptibility weighted imaging（敏感性加权成像）n n弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）n n弥散峰值成像（diffusion kurtosis imaging,DKI）n n功能性近红外光谱法（functional near infrared spectroscopy）非侵入性脑功能影像技术非侵入性脑功能影像技术susceptibility weighted imaging（敏感性加权成像）n n高分辨率敏感性MRn n可以显示更多的病灶，病灶的细节与可以显示更多的病灶，病灶的细节与GREGRE（梯（梯度回波序列）相比也更加清晰度回波序列）相比也更加清晰n n一项有关急性脑损伤患者的调查显示：这种成一项有关急性脑损伤患者的调查显示：这种成像方法与像方法与GREGRE相比对微小的出血更加敏感相比对微小的出血更加敏感（10mm10mm2 2）n n但是需要更长的图像采集时间，增加了移动伪但是需要更长的图像采集时间，增加了移动伪影出现的可能影出现的可能n nTong KA,et al.:Radiology 2003;227:332-9Tong KA,et al.:Radiology 2003;227:332-9弥散张量成像弥散张量成像(DTI)n n评估纤维素的完整性n n为诊断DAI（弥漫性轴索损伤）提供依据n n反映损伤的严重程度和预后n n显示与认知发展相关的潜在影像学改变n n描述损伤后的病理过程功能性近红外光谱法（功能性近红外光谱法（functional near infrared spectroscopy，fNIRS）n n利用氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的光学特性的不同来成像n n判断体内代谢产物的光学特性fNIRS vs fMRIn nFnirsFnirsn n可移动的，便携的可移动的，便携的n n伪影伪影n n增强了生物学的真实性增强了生物学的真实性n n没有没有MRIMRI的禁忌症的禁忌症n n便宜一些便宜一些n n受皮层的限制受皮层的限制n n色素不易沉着，颅内的色素不易沉着，颅内的参考点和空间分辨率较参考点和空间分辨率较低低n nfMRIfMRIn n不可移动的不可移动的n n易受运动的影响易受运动的影响n n生物学真实性不足生物学真实性不足n n多种禁忌症多种禁忌症n n更贵一些更贵一些n n成像层次比较深成像层次比较深n n更好的空间分辨率更好的空间分辨率n n目前研究脑功能可利用不同的影像技术。一些与功能相关的局部血流、代谢、神经电活动在神经激活水平上与功能变化相关。这种测量技术包括：PET、fMRI、EEG、MEG、TMS等分析脑神经元的性能激活部位局部大脑血流升高，则示踪剂被摄取的越多普通CTPET-CT技术n n机理机理 正电子发射断层扫描仪（正电子发射断层扫描仪（Positron emission Positron emission computed tomography PETcomputed tomography PET）是利用发射正电子的放射性）是利用发射正电子的放射性核素进行器官断层显像。以放射性核素标记化合物进行血核素进行器官断层显像。以放射性核素标记化合物进行血流灌注、氧耗量及各种代谢显像、神经受体显像。流灌注、氧耗量及各种代谢显像、神经受体显像。PETPET是是在分子水平上了解脑的功能的影像技术在分子水平上了解脑的功能的影像技术n n示踪剂主要是去氧葡萄糖如示踪剂主要是去氧葡萄糖如18F-FDG18F-FDG（葡萄糖类似物），（葡萄糖类似物），大脑特定区域的代谢越是活跃，则表示示踪剂被摄取的越大脑特定区域的代谢越是活跃，则表示示踪剂被摄取的越多多n n由于由于PETPET功能成像技术依赖于示踪剂被功能成像技术依赖于示踪剂被摄取期间、被测试者的状态（在清醒、睡眠摄取期间、被测试者的状态（在清醒、睡眠、看图、说话等其他活动状态下），其能量代看图、说话等其他活动状态下），其能量代谢活动会有所不同谢活动会有所不同n nPETPET先进的技术使探测人的有意义的动作和测先进的技术使探测人的有意义的动作和测绘这些动作成为可能，提高了分辨空间和解绘这些动作成为可能，提高了分辨空间和解剖学上记录结果的真实性剖学上记录结果的真实性fMR技术 机理机理 fMRIfMRIfMRIfMRI的信号依赖于脱氧血红蛋白聚集的变化。的信号依赖于脱氧血红蛋白聚集的变化。的信号依赖于脱氧血红蛋白聚集的变化。的信号依赖于脱氧血红蛋白聚集的变化。动作发生时脑动作发生时脑动作发生时脑动作发生时脑神经元活动区氧和糖供应的需要增加，氧合神经元活动区氧和糖供应的需要增加，氧合神经元活动区氧和糖供应的需要增加，氧合神经元活动区氧和糖供应的需要增加，氧合血红蛋白含量增加，血红蛋白含量增加，血红蛋白含量增加，血红蛋白含量增加，结果是大脑结果是大脑结果是大脑结果是大脑局部脱氧血红蛋白的相局部脱氧血红蛋白的相局部脱氧血红蛋白的相局部脱氧血红蛋白的相对减低对减低对减低对减低，fMRI fMRI fMRI fMRI对脱氧血红蛋白浓度的敏感性极高，产生对脱氧血红蛋白浓度的敏感性极高，产生对脱氧血红蛋白浓度的敏感性极高，产生对脱氧血红蛋白浓度的敏感性极高，产生了所谓的依赖了所谓的依赖了所谓的依赖了所谓的依赖-血氧水平的信号血氧水平的信号血氧水平的信号血氧水平的信号08MRI&fMRI.WMV 08MRI&fMRI.WMV 08MRI&fMRI.WMV 08MRI&fMRI.WMV 血氧水平依赖成像（BOLD）的信号可反映脑皮层功能活动的动态变化，现在多用于脑功能的研究。信号的变化小，能被重复的时间次数所抵消，故这种技术能够充分敏感地检测个体活动。fMRI的时间分辨能力是由与神经血管耦合现象反应的半球动态的时间所支配，大约为12秒。它可检测1到2秒的次序内脑区域的最高活动的时间上的区别PET和fMRI可提供功能和解剖间详细的关系n nPETPET和和fMRIfMRI可提供功能和解剖间的关系，以及对可提供功能和解剖间的关系，以及对应于指定的应于指定的运动动作的网络分布图运动动作的网络分布图对指右右侧对侧对指指(正常正常)中央沟Dellon,AE,1997Dellon,AE,1997单光子发射断层扫描（SPECT）n n（single photon emission computed single photon emission computed tomography tomography）是一种以放射性核素标记物作为显）是一种以放射性核素标记物作为显像剂的一种功能的影像检查，主要包括局部脑血像剂的一种功能的影像检查，主要包括局部脑血流流(rCBF)(rCBF)、脑代谢显像和脑神经受体显像。、脑代谢显像和脑神经受体显像。n n成像机制成像机制 利用放射性核素标记物自由通过正常利用放射性核素标记物自由通过正常的血脑屏障，由于在静息状态下，两侧大脑半球的血脑屏障，由于在静息状态下，两侧大脑半球内的血流和代谢的分布是对称的，在功能显示图内的血流和代谢的分布是对称的，在功能显示图上则表现局部示踪迹分布均匀、对称，当示踪剂上则表现局部示踪迹分布均匀、对称，当示踪剂在脑组织中随着时间延长无明显再分布，此时示在脑组织中随着时间延长无明显再分布，此时示踪剂与局部脑血流量成正比；在运动刺激下，与踪剂与局部脑血流量成正比；在运动刺激下，与刺激相关的功能区被激活，使局部血流增加，代刺激相关的功能区被激活，使局部血流增加，代谢活跃，在显示图上则表现表现为局部示踪剂摄谢活跃，在显示图上则表现表现为局部示踪剂摄取增高取增高n n TMS技术（transcranil magnetic stimulation）n n TMS TMS（经颅磁刺激记录仪）是一种安全无痛苦（经颅磁刺激记录仪）是一种安全无痛苦的非侵入性技术。的非侵入性技术。TMSTMS通过在缠绕头皮的电线上形通过在缠绕头皮的电线上形成电流，一简单的强烈的磁场，从而测绘出皮层成电流，一简单的强烈的磁场，从而测绘出皮层代表区。代表区。n n 在相应的运动元皮层区，在相应的运动元皮层区，TMSTMS触发出相连触发出相连“靶靶”肌肉的短暂的肌电图反应。不同形状大小方向肌肉的短暂的肌电图反应。不同形状大小方向的线圈刺激物，可使分散的脑区发生优先兴奋，的线圈刺激物，可使分散的脑区发生优先兴奋，并绘出躯体特定区的运动输出信号，下肢和肩部并绘出躯体特定区的运动输出信号，下肢和肩部肌肉位于躯体特定区稍后位置，手和上肢肌肉位肌肉位于躯体特定区稍后位置，手和上肢肌肉位于较前位置。于较前位置。rTMS脑内生成感应电场TMS简化原理图简化原理图神经细胞电生理神经细胞电生理动作电位动作电位（AP）全或无，全或无，1或或0，传导不衰减，传导不衰减 神经元通过采用动作电位频率和样式的编码从一个部位到另一个部位传递信神经元通过采用动作电位频率和样式的编码从一个部位到另一个部位传递信息的。息的。刺激外周神经刺激外周神经刺激中枢神经刺激中枢神经在切割处产生刺激在切割处产生刺激 TMS感应电流引起刺激感应电流引起刺激运动诱发电位（运动诱发电位（Motor Evoked Potential MEP）：刺激大脑运动）：刺激大脑运动皮质，在对侧肢体靶肌记录到的表皮质，在对侧肢体靶肌记录到的表面肌电图。评定锥体束的功能。面肌电图。评定锥体束的功能。1985年，英国Barker首先用TMS引出运动诱发电位MEP1992年，美国Cadwell 研制出重复经颅磁刺激器1987年，英国MAGSTIM开始生产TMS经颅磁刺激仪经颅磁刺激仪-TMS是研究皮层间抑制和兴奋机是研究皮层间抑制和兴奋机制的有效工具。制的有效工具。如同如同PETPET和和fMRIfMRI，以血流变化为基础的，以血流变化为基础的神经影像学方法神经影像学方法，但不能够，但不能够分辨出神经网络兴奋或抑制分辨出神经网络兴奋或抑制激活作用的所对应的专门的激活作用的所对应的专门的脑功能区脑功能区 1985 1985年开始利用其研究年开始利用其研究脑皮层运动功能脑皮层运动功能,至今发展到至今发展到临床诊断治疗中枢神经疾病临床诊断治疗中枢神经疾病反面反面TMS-EEGEEG方法 先进的先进的EEGEEG（脑电波）方法消除了大量电流对（脑电波）方法消除了大量电流对结果产生的影响，解决了大脑分隔区电极加速器结果产生的影响，解决了大脑分隔区电极加速器所产生的节律问题。其它的所产生的节律问题。其它的EEGEEG计算机化处理分析计算机化处理分析出不同皮层区产生的出不同皮层区产生的EEGEEG节律的一致性。这种一致节律的一致性。这种一致性分析非侵入性地研究了不同脑区域的相关性，性分析非侵入性地研究了不同脑区域的相关性，及与这种给定动作是如何与短暂的转换变化相关及与这种给定动作是如何与短暂的转换变化相关联的联的 随意动作中，随意动作中，EEGEEG和和EMGEMG信号间连贯性研究以信号间连贯性研究以及及EEGEEG方法的连贯性是可能的。且使对脑功能生理方法的连贯性是可能的。且使对脑功能生理或疾病状态下神经可塑性变化的研究成为可能或疾病状态下神经可塑性变化的研究成为可能 MEG（脑磁图）（脑磁图）n n检测神经活动中产生的磁场电流n n磁场是不会变形的，不像电场n n精确性n n信号源比较局限信号源比较局限n n短暂的分辨率短暂的分辨率MEG技术（magnetoencephalography）n nMEGMEG（脑磁性影像图）技术是一种非侵入性技术，（脑磁性影像图）技术是一种非侵入性技术，从从空间上分辨空间上分辨出出自发的脑活动自发的脑活动或或外部刺激外部刺激作用时，作用时，皮层皮层区域区域神经元同步被神经元同步被激活激活作用（反应）的相关作用（反应）的相关性性n nMEGMEG信号不接受覆在大脑的纤维层影响，它定位和信号不接受覆在大脑的纤维层影响，它定位和测量记录感受器下的脑浅区内的脑电流量，排除测量记录感受器下的脑浅区内的脑电流量，排除了大电流量的作用。了大电流量的作用。MEGMEG信号优先记录脑回和脑沟信号优先记录脑回和脑沟深处产生的电极加速度成分深处产生的电极加速度成分n n头皮上产生极化磁场分布时精确定位出神经元池头皮上产生极化磁场分布时精确定位出神经元池激活的三维位置激活的三维位置MEG磁源成像（MSI）n n联合了MEG和MRI对活动区域成像n n通过病灶叶用通过病灶叶用通过病灶叶用通过病灶叶用TMSTMSTMSTMS、fMRIfMRIfMRIfMRI、PETPETPETPET、EEGEEGEEGEEG、MEGMEGMEGMEG测绘，测绘，测绘，测绘，运动元和躯体感觉皮层区域以及研究手代表在正运动元和躯体感觉皮层区域以及研究手代表在正运动元和躯体感觉皮层区域以及研究手代表在正运动元和躯体感觉皮层区域以及研究手代表在正常的病理状态下和半球非对称是有用的。常的病理状态下和半球非对称是有用的。常的病理状态下和半球非对称是有用的。常的病理状态下和半球非对称是有用的。n nTMSTMSTMSTMS和和和和MEGMEGMEGMEG能够检测感觉运动区重塑，作为神经重能够检测感觉运动区重塑，作为神经重能够检测感觉运动区重塑，作为神经重能够检测感觉运动区重塑，作为神经重组或早期受损神经网络的恢复结果，这些技术有组或早期受损神经网络的恢复结果，这些技术有组或早期受损神经网络的恢复结果，这些技术有组或早期受损神经网络的恢复结果，这些技术有优点，亦有局限性，优点，亦有局限性，优点，亦有局限性，优点，亦有局限性，TMSTMSTMSTMS仅提供二维头皮图，仅提供二维头皮图，仅提供二维头皮图，仅提供二维头皮图，MEGMEGMEGMEG提供三维图，依靠来源于头部的数学模式选择，提供三维图，依靠来源于头部的数学模式选择，提供三维图，依靠来源于头部的数学模式选择，提供三维图，依靠来源于头部的数学模式选择，这些技术不能测试在日常生活中动作实施和感觉这些技术不能测试在日常生活中动作实施和感觉这些技术不能测试在日常生活中动作实施和感觉这些技术不能测试在日常生活中动作实施和感觉运动整合运动整合运动整合运动整合n nfMRIfMRIfMRIfMRI和和和和PETPETPETPET可提供整合日常生活中动作实施和感觉可提供整合日常生活中动作实施和感觉可提供整合日常生活中动作实施和感觉可提供整合日常生活中动作实施和感觉运动整合的理想方法运动整合的理想方法运动整合的理想方法运动整合的理想方法 脑功能重塑机制的研究进展脑功能重塑机制的研究进展1.1.损伤周围水肿带的重吸收损伤周围水肿带的重吸收2.2.个体间再灌注模式个体间再灌注模式3.3.动脉分支分布的不同动脉分支分布的不同4.4皮层同一功能区的多种表现皮层同一功能区的多种表现 如神经元控制如神经元控制 多重神经通路的存在和启用多重神经通路的存在和启用 如同侧皮质脊髓纤维如同侧皮质脊髓纤维代偿代偿5,5,已知的功能间的联系强化已知的功能间的联系强化6.6.突触效能的变化等突触效能的变化等急性期脑功能恢复机理解释急性期脑功能恢复机理解释n n水肿消散，血管通透性改善水肿消散，血管通透性改善,血管再通血管再通,侧侧枝循环建立枝循环建立,血流恢复正常血流恢复正常;n n特定区域（半暗区）功能的恢复，包括附特定区域（半暗区）功能的恢复，包括附近潜在存活细胞的功能恢复近潜在存活细胞的功能恢复;n n早期治疗可以缩小坏死范围早期治疗可以缩小坏死范围;n n机能联接不良机能联接不良机能联接不良机能联接不良(休克休克休克休克)解除解除解除解除n n失神经超敏感失神经超敏感失神经超敏感失神经超敏感（denervation supersensitivitydenervation supersensitivity）n n长期改变的基因表达长期改变的基因表达长期改变的基因表达长期改变的基因表达(热休克蛋白热休克蛋白热休克蛋白热休克蛋白)表现在对受损脑表现在对受损脑表现在对受损脑表现在对受损脑组织的保护组织的保护组织的保护组织的保护n n神经菅养因子神经菅养因子神经菅养因子神经菅养因子.神经节甘脂神经节甘脂神经节甘脂神经节甘脂(施捷因施捷因施捷因施捷因).).自由基清除剂自由基清除剂自由基清除剂自由基清除剂.一氧化氮一氧化氮一氧化氮一氧化氮(NO)(NO)等等等等n n剩余学说（剩余学说（剩余学说（剩余学说（redandancy theoryredandancy theory）Von Monakow氏神经机能联系不良学说n n神经在整合方面受到暂时的创伤性阻断，是一种功能性休克。细胞代谢存在，功能暂时抑制。失神经超敏感（denervation supersensitivity）n n轴索和终端病损后变性，失神经支配的部分靶细胞对周围环境的刺激变得更敏感，兴奋阈值降低。剩余学说（redandancy theory）n n一定区域的全部组织调节某一特定功能，如果此区域部分受损，其剩余的未受损组织可继续调节此特定功能。因此，病损的影响主要取决于未受损组织的数量，而非病损部位。脑功能重塑（重新组合）脑功能重塑（重新组合）n n神经解剖学重建解剖学重建n n刺激和调动潜在神经细胞的功能发育，实现功能替代功能替代n n神经生理功能重组生理功能重组功能恢复的神经解剖学研究功能恢复的神经解剖学研究n对侧对侧/双侧支配双侧支配n n一侧上肢的前臂和手指运动受对侧和同一侧上肢的前臂和手指运动受对侧和同侧大脑半球支配侧大脑半球支配n n有的病例还能保存两手的运动功能有的病例还能保存两手的运动功能有的病例还能保存两手的运动功能有的病例还能保存两手的运动功能 （19801980年年年年Glees Glees 报告）报告）报告）报告）功能恢复的神经解剖学研究功能恢复的神经解剖学研究n n同侧支配同侧支配n n单侧大脑受损后，依靠受损对侧的大脑未交叉单侧大脑受损后，依靠受损对侧的大脑未交叉单侧大脑受损后，依靠受损对侧的大脑未交叉单侧大脑受损后，依靠受损对侧的大脑未交叉的皮层脊髓束保留对受损大脑对侧肢体的部分的皮层脊髓束保留对受损大脑对侧肢体的部分的皮层脊髓束保留对受损大脑对侧肢体的部分的皮层脊髓束保留对受损大脑对侧肢体的部分感觉和运动的控制感觉和运动的控制感觉和运动的控制感觉和运动的控制n n上肢近端的运动则受同侧大脑支配上肢近端的运动则受同侧大脑支配（1973年年Brinkman）功能恢复的神经解剖学研究功能恢复的神经解剖学研究n n对侧脑的双侧支配对侧脑的双侧支配n n受损大脑对侧相应的部位（较原范围更大一些）受损大脑对侧相应的部位（较原范围更大一些）受损大脑对侧相应的部位（较原范围更大一些）受损大脑对侧相应的部位（较原范围更大一些）更大的活性，可以控制该侧的功能更大的活性，可以控制该侧的功能更大的活性，可以控制该侧的功能更大的活性，可以控制该侧的功能n n对侧大脑半球和同侧皮层运动前区作为对运动对侧大脑半球和同侧皮层运动前区作为对运动对侧大脑半球和同侧皮层运动前区作为对运动对侧大脑半球和同侧皮层运动前区作为对运动区的补充，其活性亦提高，进而出现功能重建区的补充，其活性亦提高，进而出现功能重建区的补充，其活性亦提高，进而出现功能重建区的补充，其活性亦提高，进而出现功能重建 （1997 1997 年年年年CramerCramer）神经解剖学重建研究神经解剖学重建研究n神经发芽理论：神经发芽理论：内嗅皮层去除部分传入神经，余下传入神经内嗅皮层去除部分传入神经，余下传入神经终端发芽，取代终端发芽，取代80%失去的突触。失去的突触。动物实验：细胞占皮层容积动物实验：细胞占皮层容积3%，树突、轴，树突、轴突、胶质占突、胶质占97%。部分脑细胞死亡，存活细。部分脑细胞死亡，存活细胞的丰富轴突，可以代偿损失，丧失的轴突胞的丰富轴突，可以代偿损失，丧失的轴突可由大量完好轴突侧枝发芽取代。可由大量完好轴突侧枝发芽取代。n n这种细胞水平的变化受着局部神经递质的释放和神这种细胞水平的变化受着局部神经递质的释放和神经营养因子和突触蛋白合成的影响，尤其，主要的经营养因子和突触蛋白合成的影响，尤其，主要的突触联系突触联系树突和脊髓树突，始终继续着重组，树突和脊髓树突，始终继续着重组，n n这一过程亦可能受邻近的星形胶质细胞的相互联系这一过程亦可能受邻近的星形胶质细胞的相互联系所调控所调控n n据动物试验记载，局部脑缺血基因表达的强诱据动物试验记载，局部脑缺血基因表达的强诱导剂、许多生长因子可以减少梗塞的面积。导剂、许多生长因子可以减少梗塞的面积。Engert&Banhoeffer(1999)Engert&Banhoeffer(1999)年报告在诱发年报告在诱发LTPLTP同时，发同时，发现海马现海马CAICAI锥体细胞树突处长出了新棘突锥体细胞树突处长出了新棘突 电刺激电刺激CAICAI锥体细胞后锥体细胞后3030分钟时，分钟时，EPSPEPSP增大（兴奋性突触增大（兴奋性突触后电位）后电位）6060分后可肉眼见到出现了新的棘突分后可肉眼见到出现了新的棘突 Engert&Banhoeffer(1999)Engert&Banhoeffer(1999)年报告在诱发年报告在诱发LTPLTP同时，发同时，发现海马现海马CAICAI锥体细胞树突处长出了新棘突锥体细胞树突处长出了新棘突 电刺激电刺激CAICAI锥体细胞后锥体细胞后3030分钟时，分钟时，EPSPEPSP增大（兴奋性突触增大（兴奋性突触后电位）后电位）6060分后可肉眼见到出现了新的棘突分后可肉眼见到出现了新的棘突神经解剖学重建研究神经解剖学重建研究n n神经再生包括芽变、新生神经再生包括芽变、新生,只有具备以只有具备以下下4 个条件才具备功能联系个条件才具备功能联系n n回到原来失去神经支配的区域回到原来失去神经支配的区域回到原来失去神经支配的区域回到原来失去神经支配的区域n n建立新的联系即芽变和其他神经元之间发生联接建立新的联系即芽变和其他神经元之间发生联接建立新的联系即芽变和其他神经元之间发生联接建立新的联系即芽变和其他神经元之间发生联接n n功能恢复与上述生物学恢复相一致功能恢复与上述生物学恢复相一致功能恢复与上述生物学恢复相一致功能恢复与上述生物学恢复相一致n n再次切断组织后再次出现相关的功能障碍再次切断组织后再次出现相关的功能障碍再次切断组织后再次出现相关的功能障碍再次切断组织后再次出现相关的功能障碍功能替代功能替代n n当部分功能系统损伤，系统内恢复是可能的，而完全破坏之后，只能选择功能替代系统n n实验和临床研究显示，1/5锥状纤维的就能足以使手指运动恢复，在这种情况下，锥形系统内重组可能是争取上肢运动控制功能恢复最好的机制之一皮层各功能区在通常的生活经验过程中，对于重复的刺皮层各功能区在通常的生活经验过程中，对于重复的刺激，运动模式和认知目标会随之进行不断的短暂的变化激，运动模式和认知目标会随之进行不断的短暂的变化n n周围完整存活神经细胞的功能替代周围完整存活神经细胞的功能替代n n应用皮层内微刺激技术可精确地发现疾病后所应用皮层内微刺激技术可精确地发现疾病后所应用皮层内微刺激技术可精确地发现疾病后所应用皮层内微刺激技术可精确地发现疾病后所发生的大脑皮层区功能的可塑性，即使精细活发生的大脑皮层区功能的可塑性，即使精细活发生的大脑皮层区功能的可塑性，即使精细活发生的大脑皮层区功能的可塑性，即使精细活动如手指的运动都可有所恢复（动如手指的运动都可有所恢复（动如手指的运动都可有所恢复（动如手指的运动都可有所恢复（1996 1996 1996 1996 年年年年NudoNudoNudoNudo）代偿理论举例：代偿理论举例：猴子运动皮层部分切除，拇指功能重心恢猴子运动皮层部分切除，拇指功能重心恢复复,损伤周围完好神经元功能重组损伤周围完好神经元功能重组 美国美国Wisconsin大学康复医学教授之父，大学康复医学教授之父，66岁梗塞，每日岁梗塞，每日3h 康复，生活自理（洗碗、打康复，生活自理（洗碗、打字、步行、爬山），恢复全日工作字、步行、爬山），恢复全日工作3年，年，72岁岁死于心梗，尸检锥体束死于心梗，尸检锥体束3%保留完好。健侧代保留完好。健侧代偿，双重支配偿，双重支配n n大脑两半球间的联系大脑两半球间的联系(大脑半球代偿大脑半球代偿)n n功能支配区转移，即由受损区向未受损的对侧大脑转移功能支配区转移，即由受损区向未受损的对侧大脑转移功能支配区转移，即由受损区向未受损的对侧大脑转移功能支配区转移，即由受损区向未受损的对侧大脑转移n n不同系统代偿不同系统代偿功能替代功能替代3岁癫痫，岁癫痫，19岁右半球切除，症状消失，岁右半球切除，症状消失，感觉良好，精神恢复，大学文凭，管理工感觉良好，精神恢复，大学文凭，管理工作。作。盲人视觉丧失，用触觉盲人视觉丧失，用触觉-视觉、听觉取代视觉、听觉取代系统，将视觉信号转换成相应的触觉、听系统，将视觉信号转换成相应的触觉、听觉刺激，反复刺激其皮肤，使皮肤感受、觉刺激，反复刺激其皮肤，使皮肤感受、分析不同类型的视觉信号（逼近、移开、分析不同类型的视觉信号（逼近、移开、深度等），象篇幅看不见，但有很灵敏的深度等），象篇幅看不见，但有很灵敏的触觉。触觉。n n 盲人受试者顶区在受到移动视觉刺激时有大的激活作用，这种现象仅发生在一小部分正常人身上，这一现象表明，皮层区重组不仅涉及到视觉程序或正常边界之外视皮层区延伸区n n 先天聋人，视感觉调控的功能提高，似乎于外周区相关，在这个外周区，刺激引起了更大的诱发潜能和更快的反应时间，这是与正常听力个体相比较而言的卒中的运动皮质区研究卒中的运动皮质区研究n nJaillard AJaillard A等第一次用功能核磁（等第一次用功能核磁（fMRIfMRI）对卒中）对卒中运动皮质区（运动皮质区（M1M1）的进行研究，以检测卒中后）的进行研究，以检测卒中后运动区的恢复是否与临近运动皮质相关，即该运动区的恢复是否与临近运动皮质相关，即该运动皮质是否具有代偿能力。运动皮质是否具有代偿能力。n n设计中包含了对脑卒中后两年时间和设计中包含了对脑卒中后两年时间和2 2项运动任项运动任务务:手指屈曲（手指屈曲（FTFT）和手指伸展（）和手指伸展（FEFE）的研究。）的研究。n n对象对象:4:4名缺血性卒患者，名缺血性卒患者，4 4名性别和年龄相配名性别和年龄相配的健康对照组进行一项随机平衡纵向的前瞻性的健康对照组进行一项随机平衡纵向的前瞻性fMRIfMRI研究，研究，n n评定时间评定时间:脑卒中后脑卒中后2020天内，天内，4 4个月和个月和2 2年。年。结果 FT相关激活定位在同侧脑半球而FE相关激活在对侧半球，2项任务进行时双侧小脑都激活；技巧性运动恢复与对侧运动前区、感觉运动区和同侧小脑运动区相应激活有关，出现了2种任务的运动模式的同侧化。研究结论发现手指运动任务的再出现是在运动区未损伤背侧而不是在腹侧，这与脑卒中恢复的代偿模式相符合。该研究证明人类脑损伤后通过训练可使大脑皮质的功能发生重组的可塑性变化 PET-CT研究分析分析n n脑出血或脑梗塞的脑卒中患者随机抽取脑出血或脑梗塞的脑卒中患者随机抽取1010例作为对照组和例作为对照组和治疗组；治疗组；1 1、治疗组与对照组、治疗组与对照组 第一次第一次PETCTPETCT扫描无明显差异扫描无明显差异2 2、对照组二次、对照组二次PETPET扫描后主要以顶上小叶、扣带回、丘脑、扫描后主要以顶上小叶、扣带回、丘脑、尾状核、颞上回为主，尾状核、颞上回为主，中央前回、后回则增高不明显中央前回、后回则增高不明显，治疗组第二次扫描则显示治疗组第二次扫描则显示中央前回、中央后回中央前回、中央后回、顶上小叶、顶上小叶、扣带回、丘脑、尾状核、豆状核、颞上回均有所增高扣带回、丘脑、尾状核、豆状核、颞上回均有所增高3 3、比较、比较 第二次扫描治疗组较对照组第二次扫描治疗组较对照组在患侧中央前回、中在患侧中央前回、中央后回、顶上小叶、扣带回、丘脑、尾状核、豆状核、颞上央后回、顶上小叶、扣带回、丘脑、尾状核、豆状核、颞上回代谢明显增高回代谢明显增高功能恢复的生理学依据功能恢复的生理学依据潜伏通路及突触的启用潜伏通路及突触的启用狗的头狗的头眼协调例子：先见食，再转头进眼协调例子：先见食，再转头进食，迷路破坏后丧失，数周后恢复食，迷路破坏后丧失，数周后恢复.头眼协调由迷路和颈本体感受器控制，一头眼协调由迷路和颈本体感受器控制，一般由一种感受器控制（迷路），迷路失效般由一种感受器控制（迷路），迷路失效后，原先不动用的颈本体感受通路启用，后，原先不动用的颈本体感受通路启用，恢复头眼协调功能。恢复头眼协调功能。功能恢复的生理学依据功能恢复的生理学依据离子通道改变离子通道改变 多发性硬化症脱髓鞘病变反复病情加多发性硬化症脱髓鞘病变反复病情加重和自发缓解，功能改善。重和自发缓解，功能改善。脱髓鞘后，跳脱髓鞘后，跳跃式的传导变为在轴突上的连续性传导，跃式的传导变为在轴突上的连续性传导，沿轴突膜上出现结构重组，在原先没有沿轴突膜上出现结构重组，在原先没有N+通道之处出现通道之处出现N+通道。研究发现通道。研究发现phi node结结,即新形成的即新形成的N+通道群集。通道群集。与与脑脑可可塑塑性性有有关关的的因因素素功功能能重重组组实实践践系系统统内内重重组组系系统统间间重重组组外外部部促促进进的的因因素素轴突侧枝长芽轴突侧枝长芽失神经过敏失神经过敏潜伏通路和轴突的启用潜伏通路和轴突的启用离子通道的改变离子通道的改变病灶周围组织的代偿病灶周围组织的代偿低级或高级部分的代偿低级或高级部分的代偿神经营养因子和某些基因的作用神经营养因子和某些基因的作用对侧大脑半球的代偿对侧大脑半球的代偿不同系统的潜伏通路和突触的启用不同系统的潜伏通路和突触的启用由不同系统产生的行为代偿由不同系统产生的行为代偿外部给予的神经营养因子、药物外部给予的神经营养因子、药物功能恢复训练功能恢复训练基因治疗、神经移植基因治疗、神经移植康复训练对脑功能重塑作用的研究康复训练对脑功能重塑作用的研究功能康复训练在脑重塑中的作用功能康复训练在脑重塑中的作用1.反复、多次训练，减少偏差，功能接近损伤前反复、多次训练，减少偏差，功能接近损伤前(突触、发芽、药物等提供基础突触、发芽、药物等提供基础);2.强制训练、学习，才能获得新的功能强制训练、学习，才能获得新的功能(触觉代触觉代替视觉，代偿替视觉，代偿);3.外周刺激和感觉反馈在促进外周刺激和感觉反馈在促进CNS功能和帮助个功能和帮助个体适应环境和生存中起积极作用体适应环境和生存中起积极作用;CNS重塑，最终目的达到功能重组，早日康复。重塑，最终目的达到功能重组，早日康复。n n中枢神经的功能重组，常需病灶周围组织和次级中枢神经的功能重组，常需病灶周围组织和次级中枢神经的功能重组，常需病灶周围组织和次级中枢神经的功能重组，常需病灶周围组织和次级组织的代偿，这些次级的组织或中枢在正常情况组织的代偿，这些次级的组织或中枢在正常情况组织的代偿，这些次级的组织或中枢在正常情况组织的代偿，这些次级的组织或中枢在正常情况下不起作用或作用甚微下不起作用或作用甚微下不起作用或作用甚微下不起作用或作用甚微;n n脑损伤后需改由它们来承担主要的作用或精细的脑损伤后需改由它们来承担主要的作用或精细的脑损伤后需改由它们来承担主要的作用或精细的脑损伤后需改由它们来承担主要的作用或精细的功能时，就必须进行重新学习和经过大量的功能功能时，就必须进行重新学习和经过大量的功能功能时，就必须进行重新学习和经过大量的功能功能时，就必须进行重新学习和经过大量的功能训练训练训练训练n n康复训练提高了上述区域代偿能力，同时激活了康复训练提高了上述区域代偿能力，同时激活了康复训练提高了上述区域代偿能力，同时激活了康复训练提高了上述区域代偿能力，同时激活了患侧中央前回、中央后回，结果使大脑接受感觉患侧中央前回、中央后回，结果使大脑接受感觉患侧中央前回、中央后回，结果使大脑接受感觉患侧中央前回、中央后回，结果使大脑接受感觉和直接控制运动的和直接控制运动的和直接控制运动的和直接控制运动的M1M1能力得到加强能力得到加强能力得到加强能力得到加强n n在三个FMRI研究中记载了恢复过程中激活的程度和形式的动态变化，在AH（受损半球）和UH（未受损半球）的运动区和非运动皮层区不断重募，来取代MI高激活作用n n FMRI研究显示梗塞周围皮层高激活作用n n 中风后AH通常承担的手的功能，可表现其外的正常区或手代表区扩大，认为是手、躯体特定区感觉和运动的重组，UH也有较小程度的重组强迫性运动治疗强迫性运动治疗(CIMT)(CIMT)研究研究Constraint-Induced Movement Therap