脑重塑性与神经功能康复课件整理.ppt
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1、脑重塑性与神经功能康复脑重塑性与神经功能康复重庆医科大学附属第一医院神经内科李光勤 1 神经内科有许多疾病都会导致神经内科有许多疾病都会导致不同程度的功能残疾,最多见的疾不同程度的功能残疾,最多见的疾病是卒中,其功能残疾的发生率为病是卒中,其功能残疾的发生率为50%左右。左右。2 20世纪的早期,世纪的早期,Cajal第一次描述了第一次描述了突触的本质,并表明突触一旦形成,其突触的本质,并表明突触一旦形成,其联系是永久不变的,因此认为成年后神联系是永久不变的,因此认为成年后神经疾病或损伤所导致的认知功能障碍基经疾病或损伤所导致的认知功能障碍基本上是不能干预的。本上是不能干预的。一个多世纪来在神
2、经病学领域的一一个多世纪来在神经病学领域的一个观点是:在脑子内的联系主要形成于个观点是:在脑子内的联系主要形成于胎儿和婴儿时期,在成人没有新的联系胎儿和婴儿时期,在成人没有新的联系形成。即在成人脑子缺乏形成。即在成人脑子缺乏“重塑性重塑性”,因此神经系统损害后功能恢复水平低。因此神经系统损害后功能恢复水平低。3 在过去十年,通过在猴和人方面在过去十年,通过在猴和人方面的实验已经改变了这个观点。发现:的实验已经改变了这个观点。发现:在成人脑内不仅存在惊人数量的残在成人脑内不仅存在惊人数量的残留重塑性,而且一种感觉的传入可留重塑性,而且一种感觉的传入可非常完全地替代另一种感觉。非常完全地替代另一种
3、感觉。4幻肢现象手臂被截肢后,触及面部常可诱发出精确定位于幻肢手指、手及前臂的感觉。5产生这一现象的原因是:在大脑的体感产生这一现象的原因是:在大脑的体感皮层(中央后回皮层(中央后回S1区)存在皮肤表面的区)存在皮肤表面的定位图,在这个定位图上,面部的代表定位图,在这个定位图上,面部的代表区毗邻手的代表区。来自面部的感觉传区毗邻手的代表区。来自面部的感觉传入一般只激活皮层的面部区,但如临近入一般只激活皮层的面部区,但如临近的手部皮层区被去传入,那么来自面部的手部皮层区被去传入,那么来自面部皮肤的传入就开始皮肤的传入就开始“侵入侵入”并激活原来并激活原来为手部的皮层区。说明成人脑是有重塑为手部的
4、皮层区。说明成人脑是有重塑性的。通过功能脑显像技术,发现这种性的。通过功能脑显像技术,发现这种“侵入侵入”可发生在周围可发生在周围2-3cm处。同样,处。同样,腿被截肢者,来自生殖器的刺激会到幻腿被截肢者,来自生殖器的刺激会到幻脚。脚。6幻肢幻肢“麻痹麻痹”现象现象在截肢患者中,有许多患者感觉能在截肢患者中,有许多患者感觉能随意随意“移动移动”其幻肢,而其他患者其幻肢,而其他患者感觉其幻肢是感觉其幻肢是“麻痹麻痹”的,后者常的,后者常常在截肢前有周围神经损伤,如臂常在截肢前有周围神经损伤,如臂丛撕脱伤,导致其手臂外表是完整丛撕脱伤,导致其手臂外表是完整的但却是瘫痪的,当手臂被截肢后,的但却是瘫
5、痪的,当手臂被截肢后,其其“麻痹麻痹”感觉便进入幻肢。感觉便进入幻肢。7 幻肢为何会幻肢为何会“麻痹麻痹”?正常情况?正常情况下,由运动管理中心发出的指令平行下,由运动管理中心发出的指令平行传到小脑和顶叶,这些结构也会得到传到小脑和顶叶,这些结构也会得到负反馈来负反馈来“确认确认”其指令正在被视觉其指令正在被视觉和本体觉方面执行,顶叶通过检测这和本体觉方面执行,顶叶通过检测这些正反馈和负反馈的信号来建立身体些正反馈和负反馈的信号来建立身体的动态内像的动态内像“体像体像”(body image)。如果手臂被截肢,正反馈)。如果手臂被截肢,正反馈指令继续,负反馈指令中断,截肢前指令继续,负反馈指令
6、中断,截肢前的手臂麻痹感觉便出现在幻肢。的手臂麻痹感觉便出现在幻肢。8镜像视觉负反馈现象镜像视觉负反馈现象在桌上垂直放一镜子,镜子与胸部垂直,患者在桌上垂直放一镜子,镜子与胸部垂直,患者从镜子中可看到其正常手重叠在幻肢上。在从镜子中可看到其正常手重叠在幻肢上。在9个手臂截肢中的个手臂截肢中的7个患者,当正常手移动时,个患者,当正常手移动时,在镜子中可从视觉上感觉到幻肢在移动,患者在镜子中可从视觉上感觉到幻肢在移动,患者本人也本人也“感觉感觉”幻肢在动,出现生动的运动感幻肢在动,出现生动的运动感觉。这种感觉在眼睛闭上后不会被诱发出来。觉。这种感觉在眼睛闭上后不会被诱发出来。9有一个患者有有一个患
7、者有10年时间没有感觉过年时间没有感觉过幻肢运动,在实验中被诱发出了运幻肢运动,在实验中被诱发出了运动感觉。此患者重复使用镜子动感觉。此患者重复使用镜子3周周(10分钟分钟/天)出现持久性的幻肢运天)出现持久性的幻肢运动感觉。有动感觉。有6个患者当实验者的手来个患者当实验者的手来替代患者的正常手后也有相同的运替代患者的正常手后也有相同的运动复活的感觉,而动复活的感觉,而4个对照者没有看个对照者没有看到此现象。到此现象。10有有5个患者有不随意的幻手痛性个患者有不随意的幻手痛性“握拳握拳式痉挛式痉挛”,感觉,感觉“好象指甲被陷入幻手好象指甲被陷入幻手里里”,有,有4个病人其痉挛持续个病人其痉挛持
8、续1小时或以小时或以上。当患者看着镜子同时打开双手,其上。当患者看着镜子同时打开双手,其痉挛立即消失。其机制:从运动前区及痉挛立即消失。其机制:从运动前区及运动皮层发出运动指令运动皮层发出运动指令握拳,正常人握拳,正常人因来自本体觉的负反馈作用使这一指令因来自本体觉的负反馈作用使这一指令被抑制。在幻肢缺乏这一抑制,其运动被抑制。在幻肢缺乏这一抑制,其运动指令被进一步放大,出现痛性痉挛。从指令被进一步放大,出现痛性痉挛。从镜子中的视觉负反馈就可打断这个镜子中的视觉负反馈就可打断这个“环环”。11此现象可被应用于消除局部疼痛及此现象可被应用于消除局部疼痛及卒中后的运动恢复上。卒中后的运动恢复上。这
9、些现象提示在成人存在巨大的潜这些现象提示在成人存在巨大的潜在重塑性。在重塑性。12脑重塑性概念脑重塑性是一个连续过程,使神经元突触联系能够短期、中期及长期再改型(remodelling),使脑的网状结构功能达到最佳化,主要作用于:131.种系发生时。种系发生时。2.个体发育时,通过学习来加工新个体发育时,通过学习来加工新回路,维持成人及老人神经网状系回路,维持成人及老人神经网状系统:统:“自然重塑性自然重塑性”3.周围或中枢神经损害后,通过功周围或中枢神经损害后,通过功能重塑实现部分或完全临床恢复:能重塑实现部分或完全临床恢复:病变后重塑性病变后重塑性14 脑重塑性的神经生理基础脑重塑性的神经
10、生理基础151动物实验研究动物实验研究(1)周围神经病变)周围神经病变周围感觉剥夺后可引导出体感图再成形周围感觉剥夺后可引导出体感图再成形(reshaping)。例如:通过局麻、横断或结扎。例如:通过局麻、横断或结扎周围神经、手指或手截除后导致去传入。当周围神经、手指或手截除后导致去传入。当邻近皮肤受到刺激时,在对应于受损皮肤区邻近皮肤受到刺激时,在对应于受损皮肤区的皮层区会出现反应,提示邻近被剥夺区的的皮层区会出现反应,提示邻近被剥夺区的皮层区扩大了。急性重组(数分钟)的机制皮层区扩大了。急性重组(数分钟)的机制可能是潜在的皮层内联系起了作用。这种重可能是潜在的皮层内联系起了作用。这种重组具
11、有:可逆性;数小时内稳定;在组具有:可逆性;数小时内稳定;在随后的数月通过改型而得到加强。随后的数月通过改型而得到加强。16在运动皮层区的这种再成形也被观在运动皮层区的这种再成形也被观察到了,研究发现周围神经病变后,察到了,研究发现周围神经病变后,邻近受损部位代表区的皮层区扩大邻近受损部位代表区的皮层区扩大了。了。17(2)中枢病变)中枢病变体感区皮层病变后,在受损区附近体感区皮层病变后,在受损区附近及远隔部位可发现受损代表区。及远隔部位可发现受损代表区。运动功能也有此现象。在猴的手的运动功能也有此现象。在猴的手的M1区的早期病变后,出现新的手的区的早期病变后,出现新的手的皮层代表区,并扩展进
12、入肘及肩的皮层代表区,并扩展进入肘及肩的代表区内。代表区内。18技巧训练能调整皮层运动区分布图,使特定的皮层技巧训练能调整皮层运动区分布图,使特定的皮层代表区扩大。在给正常猴进行技巧训练时,只有增代表区扩大。在给正常猴进行技巧训练时,只有增加训练难度的一组会有相应脑功能激活区的扩大且加训练难度的一组会有相应脑功能激活区的扩大且具有持续性,而低训练难度组的猴则不明显,这说具有持续性,而低训练难度组的猴则不明显,这说明只增加力量的训练并不能产生预期的脑功能重塑,明只增加力量的训练并不能产生预期的脑功能重塑,只有在配合技巧的训练时才会诱导产生相应脑皮层只有在配合技巧的训练时才会诱导产生相应脑皮层功能
13、的变化。在最近的另一项研究结果表明,技巧功能的变化。在最近的另一项研究结果表明,技巧训练后大鼠的相应皮层运动功能代表区有明显的扩训练后大鼠的相应皮层运动功能代表区有明显的扩大,同时在前肢运动代表区的第大,同时在前肢运动代表区的第V层神经细胞中出现层神经细胞中出现突触的大量增加,这说明技巧训练对脑皮层功能和突触的大量增加,这说明技巧训练对脑皮层功能和形态结构改变的影响,并说明突触在脑功能重建中形态结构改变的影响,并说明突触在脑功能重建中起了重要作用。起了重要作用。19动物实验还提示,在局灶性动物实验还提示,在局灶性M1区损区损害后,康复训练(如强制治疗)可害后,康复训练(如强制治疗)可使附近的正
14、常皮层得到重组,这种使附近的正常皮层得到重组,这种重组有利于未损害运动皮层募集重组有利于未损害运动皮层募集(recruitment),在运动恢复中将),在运动恢复中将起重要作用。起重要作用。201998年,年,Xerri等研究发现在猴的手运动功能等研究发现在猴的手运动功能区损伤后,随着功能的逐渐恢复,在损伤区区损伤后,随着功能的逐渐恢复,在损伤区附近的功能区又重新出现了手部的代表区。附近的功能区又重新出现了手部的代表区。另有研究者发现这种皮层功能的代偿与动物另有研究者发现这种皮层功能的代偿与动物所接受的康复训练有关,缺少训练的动物所所接受的康复训练有关,缺少训练的动物所残存手指的功能代表区逐渐
15、变小,而接受反残存手指的功能代表区逐渐变小,而接受反复训练的动物其功能代表区则逐渐扩大,这复训练的动物其功能代表区则逐渐扩大,这些研究说明损伤病灶周围未受损皮质在功能些研究说明损伤病灶周围未受损皮质在功能重建中所起的重要作用,以及康复训练在其重建中所起的重要作用,以及康复训练在其中所起的影响。中所起的影响。21除主要运动区(除主要运动区(M1)外,在额叶的运动前区、)外,在额叶的运动前区、岛叶的辅助运动区和大脑半球内侧均有与运岛叶的辅助运动区和大脑半球内侧均有与运动功能相关的代表区,并与脊髓之间有纤维动功能相关的代表区,并与脊髓之间有纤维联系,这些部位在联系,这些部位在M1区受损后的运动功能恢
16、区受损后的运动功能恢复上可能起着重要的代偿作用。实验发现,复上可能起着重要的代偿作用。实验发现,将猴一侧的将猴一侧的M1区损伤导致手肌肉瘫痪,在区损伤导致手肌肉瘫痪,在3-4月手功能逐渐恢复后,通过注射一种物质来月手功能逐渐恢复后,通过注射一种物质来暂时抑制双侧的运动功能代表区,发现任何暂时抑制双侧的运动功能代表区,发现任何一侧一侧M1的的抑制都不会重新出现手运动功能的的抑制都不会重新出现手运动功能的丧失,只有患侧运动前区的抑制才会使患的丧失,只有患侧运动前区的抑制才会使患手运动功能降低,说明运动前区在脑功能重手运动功能降低,说明运动前区在脑功能重塑中起了重要作用。塑中起了重要作用。22损伤后
17、不仅在运动前区,在其他区域损伤后不仅在运动前区,在其他区域甚至对侧半球的相关区域都会出现一甚至对侧半球的相关区域都会出现一些形态结构的改变。有研究报道在大些形态结构的改变。有研究报道在大鼠损伤侧感觉运动区的对侧相应皮层,鼠损伤侧感觉运动区的对侧相应皮层,早期会出现树突的大量增生,这种树早期会出现树突的大量增生,这种树突的再生是皮层功能适应的结构基础。突的再生是皮层功能适应的结构基础。另有实验发现,在猴一侧的皮层感觉另有实验发现,在猴一侧的皮层感觉区受损后出现远离部位皮层功能的激区受损后出现远离部位皮层功能的激活。活。232功能影像技术研究功能影像技术研究功能影像技术(如功能影像技术(如fMRI
18、、PET、SPECT等)的发展使得对人脑功能等)的发展使得对人脑功能的直接观察成为可能。通过功能影的直接观察成为可能。通过功能影像技术,可以观察在功能恢复过程像技术,可以观察在功能恢复过程中各功能代表区激活的变化,并可中各功能代表区激活的变化,并可以观察康复训练在其中所起的作用。以观察康复训练在其中所起的作用。24(1)损伤后脑重塑性现象)损伤后脑重塑性现象研究发现,损伤后脑功能重塑的方研究发现,损伤后脑功能重塑的方式主要为:皮层梗塞后激活的模式主要为:皮层梗塞后激活的模式主要是感觉运动区病灶周围的激式主要是感觉运动区病灶周围的激活或后方移动现象,并有次级功能活或后方移动现象,并有次级功能代表
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