中樞神經(jīng)損傷后功能恢復(fù)的理論

1、    中樞神經(jīng)損傷后功能恢復(fù)的理論繆鴻石 長久以來人們認(rèn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central Nerve System，CNS)損傷后是不能恢復(fù)的。但有些患者的家人由于不知道這種結(jié)論而仍然積極地給患者進(jìn)行訓(xùn)練，有時(shí)卻得到出人意料的恢復(fù)。因此引起了學(xué)者們的注意和研究，并逐步證明中樞神經(jīng)損傷后是有可能恢復(fù)的，1917年Ogden R, Franz SZ在實(shí)驗(yàn)性偏癱猴中證明功能恢復(fù)訓(xùn)練可使猴的運(yùn)動功能恢復(fù)。以后越來越多的作者相繼證明CNS損傷后是有可能恢復(fù)的。為了解釋這種現(xiàn)象，1930年Bethe A首先提出了CNS可塑性的理論，并認(rèn)為CNS損傷后的恢復(fù)不是由于再

2、生，而是由于殘留部分的功能重組的結(jié)果。1969年Luria AR重新強(qiáng)調(diào)并完善了功能重組(functional organization)的理論，認(rèn)為CNS損傷后，殘留部分通過功能重組，以新的方式完成已喪失了的功能，并指出：在此過程中，功能恢復(fù)訓(xùn)練是必需的。因此后人又將其理論稱為再訓(xùn)練理論(retraining theory)，其后這些理論即發(fā)展為現(xiàn)今的腦可塑性(brain plasticity)的理論。 腦可塑性是指腦有適應(yīng)能力，可在結(jié)構(gòu)和功能上修改自身以適應(yīng)改變了的客觀現(xiàn)實(shí)，因而CNS在損傷后就有了恢復(fù)的可能。根據(jù)目前的資料，形成腦可塑性的眾多因素歸納如圖1。 圖1構(gòu)成腦可塑性的有關(guān)因素

3、1功能重組 1.1系統(tǒng)內(nèi)的功能重組指在功能相近的系統(tǒng)內(nèi)通過重新組織原來的系統(tǒng)或損傷部分以外的系統(tǒng)承擔(dān)因病損而喪失了的功能，其方式大致有： 1.1.1軸突側(cè)枝長芽和突觸更新軸突長芽。有兩種形式，一為再生長芽，是從損傷軸突的斷端向損傷區(qū)生長，由于速度慢、距離長，往往尚未長到損傷區(qū)而該區(qū)已被生長迅速的神經(jīng)膠質(zhì)包圍而形成神經(jīng)膠質(zhì)疤，以致無法進(jìn)入損傷區(qū)，結(jié)果無法恢復(fù)神經(jīng)支配。另一為側(cè)枝長芽，是從最靠近損傷區(qū)的正常軸突向側(cè)方伸出分支去支配損傷的區(qū)域，由于軸突本身正常，再加上距離近，因此能夠迅速達(dá)到恢復(fù)支配的目的。已證實(shí)在單側(cè)視皮層損傷后，在外側(cè)膝狀體和頂蓋前核中出現(xiàn)側(cè)枝長芽，并使相應(yīng)的功能得到恢復(fù)。突觸更

4、新。是通過突觸后的致密部(postsynaptic densities, PSD)進(jìn)行的，常見的形式是由呈小扁盤狀、無孔的PSD的直徑逐步增大，達(dá)到閾值時(shí)穿孔、成溝、分裂而形成新的軸突。由于上述兩者的存在，?？墒箵p傷區(qū)恢復(fù)神經(jīng)的支配，見圖2、3。 圖2再生性長芽(regeneration sprouting RS)和側(cè)枝長芽(collateral sprouting CS)， 完好時(shí)； 雙側(cè)或單側(cè)離斷； 再生； 結(jié)果狀態(tài) 圖3隔核神經(jīng)支配損傷后的突觸更新fimb穹窿海馬傘MFB內(nèi)側(cè)前腦束 1.1.2軸突上離子通道的改變在有髓鞘軸突中神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)是通過Ranvier結(jié)中Na+通道集中的無髓鞘的

5、膜部跳躍前進(jìn)的，在多發(fā)性硬化癥中髓鞘喪失，神經(jīng)沖動的這種跳躍式的前進(jìn)消失表現(xiàn)為臨床上的異常。目前電鏡證明：在多發(fā)性硬化癥的緩解期脫髓鞘的軸突上CNS可塑性的表現(xiàn)在病變的軸突上每隔100200m即形成一種稱為結(jié)的Na+通道密集的部分，后者在某種程度上起到與正常的Ranvier結(jié)膜部相似的作用，使動作電流的傳導(dǎo)有所恢復(fù)，因而在臨床上表現(xiàn)為暫時(shí)的緩解。目前認(rèn)為這種可塑性的形成與星形細(xì)胞有關(guān)。 1.1.3突觸效率的改變CNS可塑性的一種重要的表現(xiàn)為改變突觸的效率，其方式有a.側(cè)枝長芽時(shí)使突觸的前端擴(kuò)大，增加信息傳輸?shù)拿娣e和效率；b.側(cè)枝長芽時(shí)使單突觸變?yōu)殡p突觸，使原有的效率增加一倍；c.使新生的突觸更

6、靠近細(xì)胞體；d.增加突觸間隙的寬度；e.增加神經(jīng)遞質(zhì)的數(shù)量，并使之出現(xiàn)在以前不可能有的區(qū)域上；f.使破壞和滅活神經(jīng)遞質(zhì)的機(jī)制失效；g.改變細(xì)胞膜的通透性，從而改變細(xì)胞的興奮性；h.改變突觸間隙內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的濃度和回吸收的速度；i.改變突觸后膜的敏感性；j.改變樹突膜的通透性等。CNS可塑性中與突觸效率改變有關(guān)的現(xiàn)象有失神經(jīng)過敏(denervated supersensitivity, DS)。是失神經(jīng)后，經(jīng)過一定的時(shí)間局部的興奮性反而增高的現(xiàn)象。后者在周圍神經(jīng)中很易證實(shí)，在中樞神經(jīng)中可以在一側(cè)黑質(zhì)損傷的旋轉(zhuǎn)鼠中證實(shí)：正常時(shí)黑質(zhì)兩側(cè)對稱，當(dāng)一側(cè)的興奮性大于對側(cè)時(shí)，動物向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn)。Amphetami

7、ne對黑質(zhì)有興奮作用。在上述前提下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見圖4。目前認(rèn)為DS的作用有使失神經(jīng)后的組織保持一定的興奮性；使局部對將來的神經(jīng)再支配易于發(fā)生反應(yīng)；引起組織的自發(fā)活動，減少失神經(jīng)組織的變性和萎縮。DS現(xiàn)象的產(chǎn)生與上述的突觸效率改變的e、f、g、h有關(guān)。潛伏通路和(或)突觸的啟用(unmasking)。中樞神經(jīng)中可以通過頭-眼協(xié)調(diào)控制試驗(yàn)證明，頭-眼協(xié)調(diào)控制是由迷路和頸本體感受器控制的。在靈長類動物中若在其頭的前右方放一食物，動物的眼睛先轉(zhuǎn)向它，然后頭隨之轉(zhuǎn)動。但當(dāng)頭轉(zhuǎn)到正對食物前，眼睛應(yīng)當(dāng)回轉(zhuǎn)少許，否則當(dāng)頭正對食物時(shí)，眼睛將向右超出。這種協(xié)調(diào)即頭-眼協(xié)調(diào)。當(dāng)破壞動物的迷路時(shí)頭-眼協(xié)調(diào)喪失，意味著此

8、協(xié)調(diào)僅由迷路控制。但經(jīng)過數(shù)周后此協(xié)調(diào)恢復(fù)，亦即在迷路功能喪失的情況下恢復(fù)，其原因是以前潛伏的、沒有生效的頸本體感受器通路發(fā)生作用而取代迷路的作用。潛伏通路和(或)突觸的啟用是CNS可塑性的重要成分，其機(jī)制目前認(rèn)為與上述的突觸效率改變中的大多數(shù)因素有關(guān)。病灶周圍組織的代償。病灶周圍組織通過突觸效率的提高可以代償損傷的局部。后者可在猴的實(shí)驗(yàn)中證明：開顱后用誘發(fā)電位的方法找出負(fù)責(zé)屈拇運(yùn)動的皮層并加以切除，猴的屈拇能力立即喪失。術(shù)后通過訓(xùn)練，大約10 d左右，猴的屈拇能力恢復(fù)到以前的90%左右，開顱證實(shí)，此時(shí)負(fù)責(zé)屈拇的皮層出現(xiàn)在以前的區(qū)域周圍，再次切除，重復(fù)以上的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果仍發(fā)現(xiàn)損傷的局部仍由其周圍的

9、組織代償。其機(jī)理目前認(rèn)為在局部損傷后通過CNS可塑性的機(jī)制使周圍組織的突觸效率增高而最終代償了局部的損傷。 圖4DS的證明 圖5腦的3個(gè)部分及其細(xì)部 1.2系統(tǒng)間的功能重組由在功能上不完全相同的另一系統(tǒng)來承擔(dān)損傷的系統(tǒng)的功能。其形式有： 1.2.1古舊腦的代償哺乳類動物的腦部在發(fā)育上可分為古、舊和新3個(gè)部分。新的部分在人腦的最外層，占人腦的大部，位置外露，由終末血管支配，難于形成側(cè)枝循環(huán)，容易受到損傷，而且不易修復(fù)；但古、舊部分在內(nèi)層，血運(yùn)豐富，雙側(cè)支配明顯，因此在新腦的部分損傷以后，其較粗糙和較低級的功能即可由這些部分承擔(dān)，見圖5。 1.2.2對側(cè)半球的代償一側(cè)半球損傷后，其功能常可由對側(cè)半球代償?shù)氖聦?shí)已有許多例證。一些患者因癲癇嚴(yán)重發(fā)作于成年后進(jìn)行了大腦半球切除術(shù)，但仍能大學(xué)畢業(yè)，從事管理工作，并在群眾中有相當(dāng)?shù)耐?。在我國亦有半球切除后康?fù)成功的例子。因此對側(cè)半球的代償已成為周知的CNS可塑性的例子。 1.2.3由在功能上幾乎完全不相干的系統(tǒng)代償在這方面美國研究成功的觸覺取代視覺的觸視取代系統(tǒng)(tactile vision substitution system, TVSS)是很有說服力的。在先天盲的患者身上將微型攝像機(jī)裝在眼鏡框上接受視覺刺激，然后將這些刺激的電信號通過連線放大并傳輸?shù)叫厍暗钠つw刺激版上，后者為有1000余個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)陣刺激器，