后天环境对脑发育和脑损伤的修复起着非常重要的作用

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1、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

2、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(Longtermpotentiation，LTP)和长时程抑制(Longtermdepression，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

3、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

4、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

5、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

6、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。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

7、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