神经可塑性

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神经可塑性(Neuroplasticity),又称脑可塑性,是指神经系统在内在或外在刺激(如学习、经验、创伤)的影响下,通过改变其结构、功能或连接方式进行适应性重组(Reorganization)的能力。这打破了过去认为“成年后大脑结构固定不变”的旧观念。可塑性贯穿生命全程,从微观的突触强化(LTP),到宏观的皮层图谱重绘,是大脑学习记忆、损伤修复(如中风康复)以及适应环境变化的生物学基础。然而,它也是一把双刃剑,同样会导致成瘾、幻肢痛等病理状态。

神经可塑性
Neuroplasticity (点击展开)
突触连接的强化与修剪
术语提出 Jerzy Konorski (1948)
核心法则 赫布理论 (Fire together, wire together)
微观机制 LTP (长时程增强) / LTD
宏观表现 皮层重映射 (Remapping)
关键区域 海马体, 大脑皮层
应用领域 中风康复, 认知训练

两大分类:结构与功能

神经可塑性并非单一机制,而是涵盖了从分子到系统层面的多重变化。

类型 定义与机制 著名案例
结构可塑性
(Structural Plasticity)
大脑物理结构的改变。
                   
微观: 树突棘密度的增加、突触新生 (Synaptogenesis)。
宏观: 灰质体积的增大。
伦敦出租车司机实验 经过严格记忆训练的司机,其负责空间导航的后海马体体积显著大于常人。
功能可塑性
(Functional Plasticity)
大脑功能的重新分配。
                   
代偿: 当某脑区受损,未受损区域接管其功能。
重映射: 感觉皮层的版图扩张。
盲人阅读盲文: 盲人的视觉皮层(枕叶)会被征用处理触觉信息。

核心法则:赫布理论 (Hebbian Theory)

"Cells that fire together, wire together"

1949 年,心理学家 Donald Hebb 提出了这一神经科学最著名的公理:
当细胞 A 的轴突反复且持续地参与细胞 B 的激发时,两个细胞的代谢变化或生长过程会使 A 激发 B 的效率增加。
简单来说,同步激活的神经元会建立更强的连接。这是学习和记忆的细胞基础。

微观机制:LTP 与 LTD

  • 长时程增强 (LTP): 高频刺激导致突触后膜上的 NMDA 受体激活,钙离子内流,增加 AMPA 受体数量,使突触连接持久增强(记忆形成)。
  • 长时程抑制 (LTD): 低频刺激导致突触连接减弱。这是“遗忘”的机制,也是为了清除冗余信息,节省大脑能量(Use it or lose it)。

🚑 临床双面性

正面: 中风后的康复训练(如强制诱导运动疗法)就是利用可塑性,强迫大脑重组回路。
负面(适应不良):
1. 幻肢痛: 截肢后,负责缺失肢体的感觉皮层被邻近区域(如面部)“侵占”,导致触摸脸部时感觉幻肢在痛。
2. 成瘾: 药物滥用通过可塑性强行重写了大脑的奖赏回路,形成病理性的依赖记忆。

       学术参考文献
       

[1] Bliss TV, Lomo T. (1973). Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. Journal of Physiology. 1973;232(2):331-356.
[发现LTP]:首次在兔海马中观察到长时程增强现象,提供了可塑性的直接生理学证据。

[2] Maguire EA, et al. (2000). Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. PNAS. 2000;97(8):4398-4403.
[经典案例]:证明了成年人大脑结构(海马体)可以随职业经验而发生物理改变。

[3] Merzenich MM, et al. (1984). Somatosensory cortical map changes following digit amputation in adult monkeys. Journal of Comparative Neurology.
[皮层重组]:证明了成年大脑皮层代表区(Map)是可以移动和改变的,推翻了“关键期”后不可变的教条。

           神经可塑性 (Neuroplasticity) · 知识图谱
基础形式 突触可塑性 (LTP/LTD) • 非突触可塑性神经发生 (Neurogenesis)
相关现象 神经代偿修剪 (Pruning) • 幻肢痛
发生时期 关键期 (Critical Period) • 成年期 (Adult Plasticity)
核心逻辑 用进废退 (Use it or lose it)