医者 发表于 2013-8-26 11:30:10

后天环境与脑发育和脑损伤

14:42 后天环境对脑发育和脑损伤的修复起着非常重要的作用,有利的环境促进脑发育和脑损伤的修复,而不利的环境则相反。
  一、基础研究
  1.神经可塑性
  神经可塑性是中枢神经系统在形态结构和功能活动上的可修饰性。从突触在果蝇属的细胞和分子机制,到老年人脑卒中的恢复,都存在着神经可塑性。未成熟脑在发育过程中具有可塑性,发育成熟后,为了适应各种内外环境变化,如在神经系统遭受损伤或老龄化后,神经回路在整个生活过程中仍可变、可修饰或可塑。神经可塑性主要表现在突触可塑性。突触可塑性分结构可塑性和功能可塑性。突触结构可塑性指突触形态的改变以及新的突触连接形成和传递功能的建立,是一种持续时间较长的可塑性。突触功能可塑性指突触的反复活动引致突触传递效率的增加或降低,包括长时程增强(Long term potentiation,LTP)和长时程抑制(Long term depression,LTD),LTP和LTD被认为是学习和记忆的基础。另外,沉默突触的逐渐减少或转变为功能性突触也起着重要作用。
  2.后天环境
  在动物的研究中,后天环境包括丰富环境、标准环境和孤独环境。标准环境是指标准的鼠笼里饲养3-6只老鼠。孤独环境是指在很小的鼠笼里仅仅饲养一只老鼠。丰富环境是指在较大的鼠笼里饲养8-12只老鼠,并且笼内还放置不同颜色及形状的物体,如转盘、管道、斜坡、吊环和玩具等,做到定期更换和调整以制造新异的刺激,从而提供更充分的多感官刺激、主动运动和情感体验的机会。
  3.丰富环境对脑损伤后神经可塑性的影响
  3.1 结构可塑性
  研究证实,丰富环境可引起神经系统形态学结构的变化。许多伤害性刺激如脑缺氧、脑缺血、脑外伤、颅内感染和中毒等均可降低神经系统可塑性,造成不同程度的脑功能障碍。给予丰富环境刺激则可以减轻大脑半球的损伤程度,抑制神经元凋亡,增加非损伤区树突分支和侧棘数量,从而增强神经元代偿性可塑能力。通过转基因技术剔除海马CA1区NMDA受体1基因的遗传突变型小鼠,其学习记忆能力明显减退,给予丰富环境刺激后其海马突触密度增加,树突棘增多,小鼠学习记忆能力增强。将大脑中动脉梗死后的原发性高血压实验大鼠饲养于丰富环境,1周后梗死区对侧皮质神经元树突分支及棘突数量较饲养于标准环境的大鼠增多。丰富环境还可诱导星形胶质细胞的可塑性,星形胶质细胞在脑损伤恢复中具有重要作用,在脑损伤早期可吞噬有害神经递质、维持脑微环境稳定,分泌神经营养活性物质,并防止缺血后神经细胞进一步损害。超微结构的研究结果表明,饲养于丰富环境中的大鼠皮质星形细胞呈快速改变趋势,星形细胞与突触间联系明显增多。
  3.2功能可塑性
  突触可塑性常联系着行为学功能的改变,丰富环境刺激可补偿脑损害导致的障碍和神经退化。人们模拟各种脑损伤动物模型并给予丰富环境刺激后发现,丰富的环境能改善实验动物的脑功能,加强其在复杂的行为学测试中解决问题的能力。给予丰富环境刺激可在一定程度上促进脑功能的恢复,主要表现为感觉运动功能和学习记忆能力增强。给予缺氧缺血性脑损伤新生大鼠早期触摸和丰富环境刺激后进行感觉运动功能和行为检测,非干预组大鼠分辨学习能力和感觉运动功能较干预组和正常对照组差,而干预组和正常对照组无显著差异,结果表明环境刺激可改善缺氧缺血性脑损伤大鼠感觉运动功能和分辨学习能力,有效地降低脑功能障碍的发生率。电生理研究证实,环境刺激与海马LTP的产生有关,可增强中枢神经系统的可塑性和学习记忆能力。给予脑梗死大鼠运动康复训练后,康复组大鼠海马CA3 区突触效应的习得性LTP的形成速度明显快于不给予任何训练的模型组,提高了学习工作效率,促进了学习记忆的恢复。有学者发现,即使脑的物理损伤恢复了,但认知的缺陷会持久存在并影响着那些慢性患者的生活质量,损伤后的空间导航和记忆缺失可持续数月,而非侵入性的环境刺激对减轻认知障碍和维持组织完整是有益的。在行为学测试中,应用最经典的是水迷宫试验,它与空间学习记忆密切相连。如癫痫后处于眩晕状态的大鼠,在丰富环境刺激28天后,虽然脑电图和脑形态学改变无差异,但在水迷宫试验中,其认知能力得到改善。

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医者 发表于 2013-8-26 11:30:18

14:42   4.后天刺激与神经可塑性的机制
  后天刺激对神经系统的作用是一个复杂的过程,诸多因素参与其中。目前研究主要从形态学和行为学两方面探讨了后天刺激对脑发育和发育期脑损伤修复的影响,但其机制至今尚未明了。研究表明,丰富环境刺激可诱导脑内神经营养因子mRNA的表达,尤其是增加神经生长因子的数量和神经生长因子受体的密度,而神经营养因子在发育脑和脑损伤修复过程中均有重要作用。将脑灶性缺血的大鼠放入丰富环境中,结果发现缺血后2-7天其脑内NGF的表达上调。NGF表达依赖于兴奋性谷氨酸如NMDA、AMPA和KA受体的激活,参与细胞形态学长时间改变的信号通路。NMDA受体的激活被称为学习记忆的分子开关。丰富环境刺激后NMDA受体的敏感性和表达都增加,其功能依赖于其亚单位成分。对脑缺血模型的研究发现,环境依赖性作用与缺血对侧皮质AMPA和KA受体结合密度有关,而后两者与缺血后功能恢复状态的维持相连。海马AMPA 受体介导了空间记忆损害的阻断,可能参与了损伤后的补偿机制,以至能克服空间记忆的障碍。海马亚区的AMPA受体结合区在水迷宫试验中与游泳速度有关。丰富环境刺激后AMPA受体增多,它在反复活动引起的突触可塑性中起着重要作用;另有学者研究发现,与孤独环境相比,丰富环境可使海马CA1、CA3 区核转录因子AP-2 基因表达分别减少31%、67% ,AP-2 位点在基因的启动子区域,而GC-Rs 基因启动子包含与结合的GC 同源序列,因此推测AP-2可能参与介导环境因素对海马GC-Rs 基因表达的影响。此外,环境刺激可影响下丘脑垂体肾上腺轴的功能。盐皮质激素(type I, MR)的激活可诱导LTP产生,海马MR的水平与认知功能有关。经丰富环境刺激后糖皮质激素(type II, GR)受体表达的增高,一方面可改善损伤后大鼠的神经可塑性,另一方面过量和延迟的GR激活却会增加神经元的易损性。用丰富环境刺激有产前应激的大鼠,可见下丘脑-垂体-肾上腺轴对应激反应减弱,皮质酮分泌延长,其社交行为改善。对新生大鼠进行早期触摸可降低体内糖皮质激素水平,从而减少其对海马的损害,对大鼠进入老年后的学习记忆能力有促进作用。另外,丰富环境还可以增加脑内诱导型和神经元型一氧化氮合酶的活性,增加海马细胞凋亡调节基因如半胱氨酸蛋白酶(caspases)和 bcl-2家族基因的表达,而这两种基因可阻断全球性脑缺血后海马CA1区细胞死亡,促进大脑神经纤维髓鞘的发育,从而影响中枢神经系统损伤后的修复过程。
  二、新生儿脑损伤的后天环境
  采用各种良好的运动模式和刺激,建立适当的感觉信息输入,促进脑结构与功能的塑型与优化,是新生儿期脑损伤后天环境干预的理论基础。
  1. 目标
  1.1提高肌张力。
  1.2增强屈肌作用。
  1.3提高自发性运动的质量。
  1.4提高对正中线的定向力。
  1.5促进头翻正反射。
  1.6增进肌体状态。
  1.7改善视听反射。
  1.8使感觉运动体验正常化。
  2. 环境要求与干预指导
  2.1卧位:俯卧姿势,使婴儿的重心前倾达到面颊附近,可以加强颈与躯体伸展、触觉和本体觉的刺激。侧卧可提高中线与屈肌的反应,而且左右交换的侧卧位,可促使左右对称姿势和运动的发育。仰卧位有利于新生儿正常活动模式的发展。蝶形或U型枕更有利于婴儿卧位下的姿势模式的发展。
  2.2触觉刺激:口部、手掌、足底对触觉非常敏感,是强调刺激的部位。口周的刺激即从颞下颌关节到口部的按摩和对上唇施加适当的压力。对手掌和足底的刺激就是对手掌和脚底施加一定的压力和按摩。承重和其他形式的本体感受刺激可以使婴儿的触觉系统功能恢复和正常化。紧张的襁褓、慢节奏的轻抚对安抚过度应激的婴儿有效,可以使婴儿镇静下来;快速不规律的动作有利于让婴儿觉醒或警觉。对皮肤要整个手掌去触摸,而不是只用手指尖去碰触,这将有利于使新生儿从烦躁中安静下来。肌肤的接触对婴儿是一种积极的体验,比用安慰品或手指在口中使婴儿得到的感觉输入更好。
  2.3视觉和听觉:刺激新生儿的视觉发展可采用镜子、人脸图片、人脸玩具,距离控制在18-20cm;婴儿喜欢人的声音,女性比男性声音更易被婴儿接受,且母亲的声音环境最佳。
  2.4味觉:新生儿喜欢甜味而不太喜欢苦或咸味。
  2.5吊床悬带技术:该技术能对前庭系统刺激,从而提高警觉与行为能力,还能促进颈部与躯体伸肌的伸长、颈前与腹部肌系统的激活,上肢远端的中线活动增强,使动作发育正常化。吊床总是能引出活跃的动作并增加前庭感觉的输入。
  2.6携抱技巧:通过轻摇位于手臂弯曲部的婴儿来培养婴儿的屈曲与中线的固定;应该双侧交替的携抱婴儿以使其运动和姿势匀称发育。
  2.7NICU:要注意合适的灯光与噪声,并给新生儿提供自发性运动的机会。工作人员可以通过在婴儿的保温箱上盖上一层遮光布以减少灯光的过度照射,也可以关好保温箱的门来减少噪音,从而使婴儿所处的NICU的环境更像子宫内的环境。特别要注意在NICU的婴儿视觉与听觉已经处于过度刺激的状态,而真正不足的是婴儿的触觉、前庭觉的刺激。
  2.8喂养问题:
  了解新生儿口部运动反射与潜在的病理模式是很重要的。口部进食前应对婴儿的口部运动反射的发育状况进行评估。呕吐反射是一种对抗吸入的基本反射,如果呕吐反射亢进,婴儿可能不会接受乳头。评估包括舌头的运动、觅食反射、吸吮反射等。安静和警觉的状态对喂食有利。非营养性吮吸可以加强吮吸反射。评估其吮吸的力量与节律是很重要的。评估婴儿是否会协调的前后运动舌头,是否会关闭嘴唇以防液体从口腔漏出,是否会在进食时自然的呼吸也是很重要的。如果吮吸时舌头上抬困难,应通过给奶嘴适当的压力,即向上(上腭方向)或向下(舌头方向),来刺激并促进婴儿进食能力。口部运动技术可以促进唇部的闭合、下颌的稳定、吮吸与吞咽功能的改善。另外应根据婴儿的吮吸力、耐力及喜好来选择合适的奶嘴。奶嘴有不同的型号、流速与柔韧度。使用软奶嘴会使婴儿很难学会在嘴里保持更多的液体,从而影响进食能力的发展。用硬一点的奶嘴,可建立更好的吮吸方式,增强颈部和口腔部的肌肉力量。

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中国人 发表于 2013-8-26 15:15:20

14:42 谢谢分享。

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轻云飞扬 发表于 2015-7-18 06:38:39

14:42 好资料,学习了。

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