神经可塑性(或大脑可塑性)是大脑修改其连接或重新连接自身的能力。如果没有这种能力,任何大脑,不仅仅是人类大脑,都将无法从婴儿期发育到成年期,也无法从脑损伤中恢复。
大脑的特殊之处在于,与计算机不同,它并行处理感觉和运动信号。它具有许多可以复制另一个功能的神经通路,因此可以通过沿不同通路重新路由信号来轻松纠正发育中的小错误或因损伤而暂时丧失的功能。
当开发中的错误很大时,例如系统的影响,问题就会变得严重。寨卡病毒子宫内大脑发育的影响,或者由于头部受到打击或中风造成的损伤。然而,即使在这些例子中,在适当的条件下,大脑也可以克服逆境,从而恢复某些功能。
大脑的解剖结构确保大脑的某些区域具有某些功能。这是由你的基因预先决定的。例如,大脑中有一个区域专门负责右臂的运动。大脑这一部分的损伤会损害右臂的运动。但由于大脑的不同部分处理来自手臂的感觉,因此您可以感觉到手臂但无法移动它。这种“模块化”安排意味着大脑中与感觉或运动功能无关的区域无法承担新的角色。换句话说,神经可塑性并不意味着大脑具有无限的可塑性。
大脑受损后身体的恢复能力部分可以通过大脑受损区域的好转来解释,但大部分是神经可塑性的结果——形成新的神经连接。在一项研究中秀丽隐杆线虫,一种线虫用作研究中的模式生物,发现失去触觉而增强嗅觉。这表明失去一种感觉会重新连接其他感觉。众所周知,对于人类来说,早年失去视力可以增强其他感官,特别是听力。
与发育中的婴儿一样,发展新联系的关键是依赖于感觉(视觉、听觉、触觉、嗅觉)和运动刺激的环境丰富。一个人接受的感觉和运动刺激越多,从脑损伤中恢复的可能性就越大。例如,某些类型感官刺激用于治疗中风患者的方法包括虚拟环境训练、音乐疗法和心理练习身体运动。
大脑的基本结构是在出生前由基因决定的。但其持续发展在很大程度上依赖于一种称为发育可塑性的过程,其中发育过程会改变神经元和突触连接。在未成熟的大脑中,这包括产生或失去突触、神经元在发育中的大脑中的迁移或神经元的重新路由和萌芽。
成熟大脑中形成新神经元的地方很少。例外情况是海马齿状回(涉及记忆和情感的区域)和侧脑室的室下区,其中产生新的神经元,然后迁移到嗅球(涉及处理嗅觉的区域)。尽管以这种方式形成新神经元并不被认为是神经可塑性的一个例子,但它可能有助于大脑从损伤中恢复的方式。
生长然后修剪
随着大脑的生长,单个神经元会成熟,首先发出多个分支(轴突,从神经元传递信息,树突,接收信息),然后增加具有特定连接的突触接触的数量。
为什么不是每个人中风后都能完全康复?www.shutterstock.com
出生时,婴儿大脑皮层的每个神经元大约有 2,500 个突触。到两三岁时,随着婴儿探索世界并学习新技能,每个神经元的突触数量增加到约 15,000 个,这一过程称为突触发生。但到了成年突触数量减半,所谓的突触修剪。
大脑是否保留增加突触发生的能力是有争议的,但这可以解释为什么中风后的积极治疗可以通过增强未受损连接的功能来逆转由于大脑某个区域缺乏血液供应而造成的损害。
开辟新道路
即使到了老年,我们仍然有能力学习新的活动、技能或语言。这种保留能力要求大脑有一种可用于记忆的机制,以便随着时间的推移保留知识以供将来回忆。这是神经可塑性的另一个例子,最有可能涉及突触水平的结构和生化变化。
强化或重复活动最终会导致成人大脑记住新活动。通过同样的机制,为受损的大脑提供丰富和刺激的环境最终将导致康复。那么,如果大脑具有如此大的可塑性,为什么每个中风患者都不能恢复全部功能呢?答案是,这取决于您的年龄(年轻的大脑有更好的恢复机会)、受损区域的大小,更重要的是,取决于康复期间提供的治疗。