大脑与神经可塑性讲课

大脑与神经可塑性,昆明医科大学第二附属医院,脑,重约1280g，脑的大小和自己的双拳握起来差不多，大脑的皮层有突起的回和凹陷的沟（像核桃仁似的），大脑的软硬程度和豆腐差不多。,4,脑岛,5,2017/12/15,6,边缘系统,扣带回,海马,杏仁核,下丘脑,胼胝体,7,8,胼胝体纤维束,左右半球的功能优势,9,1=53=65=？,左右半球的功能优势,10,左脑语言优势比例？,顺时针转，说明你用的是右脑；如果是逆时针转，说明你用的左脑。耶鲁大学耗时5年的研究成果，据说，14%的美国人可以两个方向都能看见。,11,额叶,运动、运动控制执行控制功能：序列活动推理创造功能抽象概括语言功能：言语、书写注意功能工作记忆计划功能转换功能控制本能/人格,12,顶叶,体感体像空间坐标信息空间结构空间注意语言功能：阅读、语义运用功能计算,13,颞叶,听觉物体/面孔识别语言：听理解、视觉词形记忆音乐情感,14,枕叶,视觉物体/面孔/场景知觉语言：视觉词形,15,L,边缘叶,16,2017/12/15,边缘系统,动机、信心、情绪、安全感,大脑皮层功能区,躯体运动区 （1）第一躯体运动区 -Brodmann 4区 （中央前回和旁中央 小叶前部）特点 -锥体细胞多，其中特大 者称为巨锥体细胞。此区构成皮质脊髓束约30% -对侧支配头面部、躯体 及四肢的运动。 -倒置管理：此区与人体 各部呈倒置关系，身体 不同部位在皮质代表区 的范围大小和运动的精 细复杂程度有关。,人体各部在躯体运动区的定位关系（1）対侧倒置 （头部除外）（2）范围大小和 运动的精细 复杂程度成 正比,（2）运动前区Brodmann 6区为锥体外系皮质区，与联合运动和姿势动作协调有关，也具有植物神经皮质中枢的部分功能。该区损伤可以引起性格的改变及精神症状。参加皮质脊髓束组成的28%。电刺激6区可引起头和躯干转向对侧，四肢屈伸运动。,（3）皮质眼球运动区额叶Brodmann 8区和枕叶的19区，额上回和额中回后部。为眼球运动同向凝视中枢，管理两眼球同时向对侧注视。此区损伤出现向患侧凝视。刺激此区引起两眼向健侧凝视，头转向对侧。,躯体感觉区,（1）第一躯体感觉区Brodmann 3,1,2区，中央后回和旁中央小叶后部。接受对侧躯干四肢的痛、温、触压觉。旁中央小叶后部接受对侧足、趾的感觉。有明确的定位关系。Brodmann 5，7区，顶上小叶为精细触觉和实体觉的皮质区。呈对侧倒置关系。身体各 部在此区的范围大小和对 感觉的灵敏度有关。,3、1、2,3、1、2,7,5,5,5,7,人体各部在躯体感觉区的定位关系（1）対侧倒置（2）范围大小 和感觉的精细程度成正比,（2）第二躯体感觉区中央前、后回的最下端，大脑外侧沟的上壁。（43区）和全身的痛觉信号有关。,额叶联合区额叶前部（9,10,11区）与智力及精神活动有关。该区损伤可出现智力、性格、精神等方面改变,11,11,视觉皮质区枕叶距状裂上下唇与楔叶、舌回相邻区（17区）肉眼可见白色条纹，又名纹状区接受来自外侧膝状体的投射，距状沟上唇接受来自视网膜下象限的投射，下唇接受视网膜上象限的投射。视网膜中央部的黄斑投射到沟两侧皮质的后部。特点：一侧视区接受双眼对侧半视野的视觉信息。损伤导致双眼对侧视野偏盲。,17,17,27,28,29,30,31,32,听觉皮质区位置：颞叶的颞横回中部（41、42区）特点：一侧听中枢接受两耳的听觉，以对侧为主，一侧损伤，出现听力减退。耳蜗底部高音调冲动投射到感受区的后内侧部，耳蜗顶部的低音调冲动投射到感受区的前外侧部。,嗅觉皮质区位置：嗅区、钩回和海马回前部（25、28、34、35区的大部分）特点：一侧嗅觉中枢接受双侧嗅神经传入，一侧损伤，不产生嗅觉障碍。,味觉区位于颞叶海马旁回的钩回（34）区,37,语言,语言中枢,（1）运动性语言中枢 Broca 区， 额下回后部， （Brodmann44、45区） 损伤时出现 运动性失语。（2）听觉性语言中枢， 颞上后部（42、22区） 损伤时出 现 感觉性失语。（3）视觉性语言中枢 顶下小叶角回（39区）， 损伤时不能理解文字的意思， 虽有视觉，不能阅读，称为失读 症。（4）运用中枢 顶下小叶缘上回（40区）。 损伤后出现双侧运用不能。（5）书写中枢 额中回后部（8、6区），即是中央前 回手区前方 损伤后动作无障碍，不能书写，即失写症。,44,45,42,22,39,40,8,6,命名性失语：又称健忘性失语，它是指以命名不能为唯一的或主要症状的失语。患者称呼物件及人名的能力丧失，但能叙述某物是如何使用的。别人告知该物的名称时，他能辨别对方讲的对或不对。 定位：优势半球颞中回后部或颞枕结合区与感觉性失语（ Wernicke失语）鉴别：命名性失语言语理解及复述正常或近于正常，这是与感觉性失语的主要不同点,构音障碍：是指由于神经病变（例如内囊区出血），与言语有关的肌肉麻痹、收缩力减弱或运动不协调所致的言语障碍，而非语言中枢损伤所致失语。强调呼吸、共鸣、发音和韵律方面的变化，从大脑到肌肉本身的病变都可引起言语症状。分类：可分为中枢性、周围性、小脑性、锥体外系性、混合性等。,内 囊,解剖结构：位于背侧丘脑、尾状核与豆状核之间，水平切面呈向外开放“V”字形，是大脑皮层与下级中枢之间联系的重要神经束的必经之路。,内囊前肢,内囊膝,内囊后肢,背侧丘脑,尾状核,豆状核,自外侧观看,大脑冠状切面（黄色示内囊投射纤维）,投射纤维：前肢投射纤维： 额桥束 丘脑前辐射膝部投射纤维： 皮质核束后肢的投射纤维： 下行： 皮质脊髓束（锥体束） 皮质红核束 顶枕颞桥束 上行： 丘脑中央辐射 视辐射（豆状核后部通过） 听辐射（豆状核下部通过）,视辐射,听辐射,皮质核束,丘脑中央辐射,上肢 躯干 下肢,额桥束,丘脑前辐射,顶枕颞桥束,皮质红核束,皮质脊髓束,内囊前肢损伤,前肢损伤：损伤额桥束和丘脑前辐射额桥束是脑的投射纤维，是额叶脑桥小脑径路的纤维，通过内囊前肢，损伤可产生对侧肢体共济失调，步态不稳。由于额叶主要和精神活动有关系 ，临床上常用“双侧内囊前支毁损术”治疗难治性强迫症。,额桥束,丘脑前辐射,皮质核束,内囊膝部损伤,膝部损伤：损伤皮质核束出现对侧舌下神经麻痹症状对侧中枢性面瘫,皮质核束,上肢 躯干,皮质红核束,皮质脊髓束,膝部及后肢前部损伤：损伤皮质核束及皮质脊髓束前部仅出现对侧面舌瘫及上肢为主的偏瘫感觉障碍轻或无,内囊不完全损伤,视辐射,听辐射,丘脑中央辐射,上肢 躯干 下肢,皮质脊髓束,内囊后肢后部损伤：主要损伤丘脑中央辐射、视辐射、皮质脊髓一部分出现另一种“三偏”综合征，即偏身感觉消失偏肓偏身共济失调（肌肉关节深感觉丧失）偏瘫很轻,内囊不完全损伤,视辐射,听辐射,皮质核束,丘脑中央辐射,上肢 躯干 下肢,顶枕颞桥束,皮质红核束,皮质脊髓束,一侧内囊完全损伤：主要损伤下行的皮质核束及皮质脊髓束，上行的丘脑中央辐射、视辐射出现“三偏”综合征，即对侧上运动神经元性瘫痪偏身感觉缺失对侧视野的同向偏肓。,内囊完全损伤,两侧内囊损害则出现假性球麻痹和强哭强笑。 因内囊与丘脑和基底节很接近，常可并发丘脑和基 底节症状。,其他内囊损伤,法国男子，44岁，公务员，娶妻生子上班一切正常！？,54,2007年，法国医生在为一名44岁法国男子的脑部做CT和核磁共振扫描后惊讶地发现，其脑室里充满了脑脊液，原本正常的脑组织由于受挤压薄得像一张纸。令人吃惊的是，这位“几乎没有大脑”的患者智商竟有75，不仅像正常人一样娶妻生子，甚至还干着政府公务员的差事。7月19日，英国著名医学权威杂志柳叶刀率先刊登了这起罕见病例之后，国际医学界为之震惊。,神经可塑性,神经可塑性是指神经系统对外界环境刺激可做出适应性改变的特性。神经可塑性的理论研究最早开始于脑卒中后的功能恢复。脑卒中后的运动功能恢复主要出现在数周或数月内,通常归因于脑神经的可塑性.,Caja(1928)断言哺乳动物的CNS不能再生,1958年Liu和Chamber证明了成年哺乳动物的中枢神经系统也具有较大的可塑性。,近10年来的研究工作使人确信:当给损伤的中枢神经提供适当的条件后中枢神经系统也是能够再生的。,在临床上,中风后可以看到数月,数周,乃至数年后的不完全的自发功能恢复，其确切机制目前尚不清楚。如何改善脑卒中患者的预后己成为目前神经科医生及神经科学专家致力于解决的首要问题,而促进神经功能恢复是脑梗死治疗的基本途径。,神经功能恢复的结构基础在于两方面:,一是脑梗死后早期神经结构最大限度的保留;二是脑梗死恢复期神经可塑性的调节；（我们治疗的主要方向）,在缺血性脑血管病的治疗中,对于早期脑缺血损伤瀑布链的治疗目前尚未取得重大突破 而康复医学以其促进脑缺血后期的神经再生机制而显示出诱人的曙光。,神经系统的可塑性理论,中枢神经的可塑性是指中枢神经的修复能力，其表现在短期功能的改变和长期结构的改变。短期功能的改变是突触效率和效力的变化，长期结构的改变是神经连接的数量和组织的改变。因此突触的可塑性成为神经功能和结构恢复的核心。,神经系统的可塑性理论,突触的可塑性主要指突触连接在形态和功能上的修复，即突触连接的更新和改变；突触数目的增加或减少；突触传递效应的增强或减弱。,神 经 突 触 发 芽,失神经过敏,学习和记忆,神经生长因子和免疫因子,细胞移植,突触可塑性表现,功 能 重 组,神经生长因子和免疫因子,潜伏通路的启用,药物、轴突上离子通道改变,其 他,功能重组,从解剖部位角度分为：活动依赖性的功能重组；脑损伤区周围皮层的功能重组；脑损伤对侧相应部位代偿性功能重组；其他皮层功能替代重组；从生理学角度分为：系统内重组和系统间重组。系统内重组主要指神经轴突发芽，轴突上离子通道的改变和突触效率的改变。系统间重组是指由在功能上不完全相同的另一系统来承担损伤系统的功能。（1）古、旧脑的代偿；（2）对侧半球的代偿；（3）在功能上几乎完全不相干的系统代偿。,脑功能区的重组,1.学习经验的影响 后天的训练经验改变了脑功能的结构组织。 功能重组的危害皮质功能区的扩大使功能区彼此侵占，反而妨碍了技巧的灵活操作。如“乐师痉挛”或称聚焦手张力障碍。,2.幻肢的感觉,有研究发现，如果整只手臂被截断，原来的功能区被附近面颊功能区的刺激所激活。因此在触碰面颊时就感到手臂或特定的手指被触碰，即使手臂实际上已经被截肢或不存在，患者也可能感到截至疼痛。,3.盲人阅读（视觉皮质的重组）,科学家利用颅磁力刺激技术，使特定脑区处于失活状态，失去功能。当盲人在摸读点字时，如果枕叶收到这种磁力刺激作用的干扰，会破坏摸读的准确性，增加摸错字词的比率。但正常被试枕叶即使受到干扰，也未显著增加摸错字母的比率。这意味着盲人利用了枕叶的功能。,4、语言功能的恢复,早期左脑受损伤后，语言能力大致得以保留，主要是右脑语言区起了代偿作用。故早年左脑损伤者语言中枢定位于右脑的比例显著偏高。 科学家又发现语言中枢的转移主要在五岁以前，五岁以后的脑损伤语言中枢很少转移。这些患者的语言中枢仍能得到恢复，并非因为右脑代替了左脑的功能，而是左脑内部的功能重组。,其他功能的恢复,神经轴突发芽,当神经元的轴突损伤后，受损轴突的残端向靶组织或神经元延伸，或损伤区邻近的正常神经元轴突侧支芽，向靶组织或其他神经元延伸，形成新的突触。这是中枢神经系统可塑性的重要形态学基础，一般在2-6个月完成，出现较理想的功能恢复需数月或一年以上时间。,目前认为神经可塑性在细胞结构水平表现为: 树突分支、轴突出芽、树突/棘密度、突触数目以及受体密度的改变,一般来说,缺血性脑卒中后诱发锥体神经元轴突发生Waller变性, 进而轴突纤维沿着梗死灶边缘发生再生重塑,存活的远端锥体束轴突出芽,其实在病灶同侧和对侧均可见轴突末梢出芽的增强.,脑外伤后的变化,1小时，坏死神经元绕着伤区周围2小时内吞噬细胞（星形细胞和小胶质细胞）即进入这个伤区，将损伤造成的废物和残余的碎屑移走。约37天后，新的毛细血管在此区域增生。,退化作用,。,中枢神经的轴突退化，髓鞘也跟着退化，并且极可能不会再生周缘神经却有再生的可能，髓鞘的施旺细胞不会全部坏死，幸存者继续繁殖，再生的纤维得以再次恢复神经支配功能。,脑功能恢复的机制,潜伏通路的启用,潜伏通路是指在动物或人发育过程中已经形成并存在的，但在机体正常情况下对某一功能不起主要作用或没有发挥作用，处于备用状态，而一旦主要通道无效时才承担主要功能的神经通路。,失神经过敏,神经损伤后，失去神经支配的组织或细胞对相应递质敏感性增加的现象。机制：（1）增加了局部化学受体的数量，使受体出现在以前没有这种结构的区域上；（2）使递质破坏或灭活的机制消失；（3）膜通透性改变；（4）神经生长相关蛋白参与。主要作用表现：使失神经后的组织保持一定的兴奋性；使局部对将来的神经再支配易于发生反应；引起组织的自发性活动，减少失神经组织的变形和萎缩。,学习和记忆,学习是指人或动物获得关于外界知识的神经过程，是对经验作出反应而改变行为的能力。记忆则是将获得的知识储存并读出的神经过程，是把学习所得的信息加以保存的能力。学习和记忆的过程是通过神经回路中突触的变化而实现的。,奥克纳.马拉亚生于1983年11月，人们1991年在乌克兰发现她时已经是一个8岁大的兽孩了，一直与野狗为伍。,细胞移植,胚胎干细胞移植和嗅鞘细胞移植等的相关研究不断地开展，嗅鞘细胞移植主要用于脊髓损伤的患者，干细胞移植用于大脑损伤的患者。,神经生长因子和免疫因子,神经生长因子主要在突触水平、轴突水平和细胞水平，乃至神经系统附属结构水平上调节中枢神经系统的再生。免疫因子作用而产生的免疫反应对中枢神经系统修复具有双向调节作用。两者之间存在着某种对话。,药物 、轴突上离子通道的改变,许多药物可促进中枢神经功能的修复。如清除脑自由基的脑功能保护剂可提高恢复期的康复效果。重新形成适当的钠离子通道，从而引起了突触效率的改变。,其 他,损伤区周围组织水肿的消退，侧支循环的建立等也有助于脑功能的恢复，为中枢神经系统的再生提供合适的环境。,脑的生理变化,脑损伤后，脑的整体活动减少，行为变得