了解神经可塑性的起源、类型和在不同人群中的应用，以及如何重新连接大脑以提高可塑性。
主要收获
- 大脑的适应能力：神经可塑性是指大脑在一生中通过形成新的神经连接来重组自身的能力。这种能力使神经元能够根据新情况或环境的变化调整自己的活动。
- 学习和记忆：神经可塑性是学习和记忆的基础。它使大脑能够编码经验、学习新信息，并通过重组神经通路来适应损伤。
- 受伤后的恢复：大脑的可塑性对于中风等损伤后的恢复至关重要。通过康复治疗，患者可以创建新的通路并强化现有的通路，从而恢复丧失的功能。
- 行为和习惯：神经可塑性解释了行为和习惯是如何改变的。持续的练习和重复可以改变大脑结构，支持新技能的开发和旧习惯的改正。
- 心理健康：神经可塑性在心理健康方面发挥着重要作用。它是治疗抑郁症、焦虑症和创伤后应激障碍等疾病的干预措施取得成效的基础，因为这些治疗方法可以促使大脑结构和功能发生有益的变化。
什么是神经可塑性？
您知道人脑通过一种称为神经可塑性的过程不断发生变化吗？
神经元是构成大脑和神经系统的神经细胞。可塑性是指大脑的变化能力和可塑性。大脑中的神经组织具有巨大的可塑性。
因此，神经可塑性又称大脑可塑性，是指大脑适应和改变的能力。它是指神经系统通过调整和重组大脑结构和功能以及生长神经网络，对内在或外在刺激做出反应的能力。
结构和功能的变化来自于大脑损伤、环境变化、新体验或归因于学习的结构变化。
神经可塑性帮助我们适应生理变化、新体验和环境压力。当我们经历新的体验时，我们会在神经元之间建立新的神经连接，重新连接大脑以适应新的情况。
虽然神经可塑性每天都在发生，但我们也可以鼓励和激发大脑的可塑性。
神经可塑性的历史和研究
Jerzy Konorski 于 1948 年首次创造了 "神经可塑性"（neuroplasticity）这一术语；一位神经科学家描述了他在神经元结构中观察到的变化。
在 20 世纪 60 年代之前，科学家们认为大脑的发育和变化只能发生在幼儿期和婴儿期。到了成年期，大脑的结构就会变成永久性的。
然而，神经可塑性的概念可以追溯到更早的 "神经科学之父 "圣地亚哥-拉蒙-卡哈尔（Santiago Ramon y Cajal）。20 世纪初，他发现人脑在成年后会发生变化，这与当时流行的观点相反。
20 世纪 60 年代，另一项发现指出，神经元可以在创伤事件后重组。研究还发现，压力可以改变大脑的结构和功能。
20 世纪 90 年代末，研究人员发现压力也会杀死脑细胞，但这一结论尚未得到证实。
几十年来，人们一直认为大脑是一个 "不可再生的器官"，因为脑细胞的数量是有限的，而且会随着年龄的增长而死亡。正如拉蒙-卡哈尔（Ramon y Cajal）所说："在成年人的中枢中，神经通路是永恒不变的，是终结的，是固定的。没有什么可以再生，一切都可能死亡"。
进一步的研究发现了脑细胞死亡、适应、重新连接、补充和再生的其他方式，这一过程被称为成人神经发生。
神经可塑性是如何工作的？
大脑由称为神经元的单个工作单元或庞大网络组成。数百万个相互连接的神经元共同完成一项任务。
神经网络遵循特定和独特的连接模式，以同样特定的顺序发射，神经元帮助个体完成各种任务。
人的大脑在孩童时期的最初几年会迅速发育和成长。例如，孩子刚出生时，大脑皮层中的每个神经元之间大约有 2,500 个小间隙，即突触，它们在那里传递神经冲动。
到三岁时，每个神经元的突触数量增加到 15000 个。而成人的突触数量只有这个数字的一半。其原因在于突触修剪，新的经历会消除大脑中的某些连接，同时加强其他连接。
经常使用的神经元在大脑中的连接更强，而从不使用或很少使用的神经元最终会死亡。当薄弱的连接被消除，新的连接被建立，大脑就能适应不断变化的情况和环境。
神经可塑性与神经发生
虽然神经可塑性和神经发生是相关的概念，但它们是两个不同的概念。
神经可塑性是指大脑形成新通路和连接以及重新连接电路的能力。而神经发生则是指大脑生长新神经元的能力。
神经发生是一个引人入胜的概念。生长新神经元和替代死亡或受损神经元的潜力为预防和治疗痴呆症、脑损伤后的恢复以及我们尚未意识到的许多其他领域铺平了道路。
结构性和功能性神经可塑性
大脑实验研究发现了两种主要的神经可塑性，即功能可塑性和结构神经可塑性。
功能性神经可塑性是大脑将功能从受损区域转移到整个脑区的能力。它由学习和发育启动，导致神经突触发生永久性结构变化。
结构可塑性是大脑神经元连接强度的变化。大脑可以根据学习和大脑改变神经元连接的能力来改变其物理结构。
更多类型的神经可塑性
其他类型的神经可塑性包括经验依赖型可塑性。依赖经验的可塑性是指通过一个人的生活经历不断组织和创建神经元连接的过程。
稳态可塑性是指大脑通过协调多个神经元的兴奋性和连接性的变化来维持突触网络的稳态，从而稳定电路功能。
突触可塑性是大脑根据经验对神经元连接强度进行持久改变的能力。这是神经元的一个基本特性，因为神经元可以通过不同的活动依赖机制（即突触可塑性）改变突触传递的效力和强度。
当突触前神经元刺激突触后神经元，增加更多神经递质受体并降低突触前神经元刺激所需的阈值时，突触可塑性就会发生。
神经可塑性的益处
神经可塑性有多种益处。它以多种不同的方式有益于大脑和认知。大脑的适应和变化决定了个人大脑的工作方式和对世界的看法。
它还会影响个人的学习能力、记忆和潜意识信念。
神经可塑性的好处包括
- 增强个人学习新事物的能力
- 个人在参与活动时更加深思熟虑
- 帮助经历抑郁和焦虑的人
- 帮助人们从脑外伤和中风中恢复过来
- 增加大脑记忆和脑容量
- 重新连接大脑功能的能力。
- 提高个人的认知能力
- 增强大脑某些区域的功能。
神经可塑性的特点
最初的研究认为，随着年龄的增长，大脑神经网络会变得僵化和固定。然而，最近人们发现，大脑从未停止过变化和调整。
神经可塑性有一些决定性的特征。
年龄和环境是神经可塑性的决定性特征。可塑性可以发生在任何年龄；某些变化与特定的年龄有关。在生命的最初几年，随着大脑的组织和成长，大脑会发生许多变化。
一般来说，年轻的大脑比年长的大脑对经验的反应更快、更敏感。但是，这并不意味着年长的大脑不能适应环境、学习新事物和增强可塑性。
大脑连接的强弱取决于神经网络使用频率的高低。环境和遗传之间的相互作用在塑造个人的大脑可塑性方面发挥着作用。神经可塑性是一个涉及脑细胞（包括血管和神经胶质细胞）的持续过程。压力水平、日常生活方式和习惯会促进或阻碍神经可塑性。
在中风等脑损伤中，与某些功能相关的大脑区域可能会受到损伤。功能磁共振成像（fMRI）显示，健康的大脑区域可以取代受损大脑区域的功能，恢复失去的能力。
大脑可塑性的局限性
虽然大脑可塑性是预防和治疗各种疾病的一个很有前景的途径，但它也有局限性。大脑不是无限可塑的。某些脑区负责特定的功能。例如，认知、言语、语言和运动都离不开大脑区域。
大脑可塑性恢复和受损的大部分证据都在大脑皮层周围。虽然某些区域可以弥补损失，但大脑皮层无法完全接管受损的复杂脑区（如海马体）的功能。
神经可塑性与心理学
有效的心理咨询和辅导的一个关键因素是神经可塑性。除了大脑变化和功能适应之外，神经可塑性还为心理变化提供了潜在的途径。药物和化学物质被用来改变我们大脑的工作方式，心理学也投入了大量精力来了解大脑通过改变思维模式而产生的变化。
如果我们可以通过日常活动和经历来实现重大而永久的改变，那又会怎样呢？这就是学习发挥重要作用的地方。人在学习时，大脑中会形成新的通路。每一个新的课程和经历都能改变大脑的工作模式，并连接新的神经元。
年龄与神经可塑性
正如人们所想的那样，神经可塑性会随着年龄的增长而发生变化，但个体差异很大。
大脑可塑性与儿童
儿童的大脑在不断变化、成长和发展。每经历一次新的体验，发育中的大脑就会做出调整，改变大脑的结构、功能或两者。因此，作为人类正常发育的一部分，神经可塑性在儿童的关键时期最为活跃。
在关键期，神经系统接受感官输入以促进正常发育。
婴儿大脑中的每个神经元都与其他神经元有大约 7500 个连接。到两岁时，神经元之间的连接数量是普通成人大脑的两倍。
随着孩子逐渐长大，关键期结束，能够维持的连接数量会减少，剩下的连接会得到加强。
在儿童身上可以观察到四种主要的神经可塑性。
- 神经可塑性受损：包括后天或遗传疾病导致的大脑变化。
- 过度或适应不良的可塑性包括重组适应不良的新通路，可能导致残疾和失调。
- 适应性可塑性：因学习或练习新技能或适应受伤后的结构或功能变化而产生的变化。
这些过程在儿童和低龄儿童中更为明显，与成人相比，他们能更有效地从损伤中恢复。儿童神经可塑性恢复、适应和成长的案例非常多。
成人的大脑可塑性
相比之下，在成人大脑中观察到的神经可塑性一般强度较低，也不如儿童，但成人大脑仍然可以改变和适应。
成人大脑可以恢复失去的和旧有的功能以及不常用的连接，从而增强认知功能和记忆力。
虽然与儿童或年轻人相比，成年人的神经可塑性潜力较低，但只要有健康的生活方式并付出一些努力，成年人也能像年轻人一样促进大脑的积极成长和变化。
如何重塑大脑并提高可塑性？
在人生的任何阶段，都有几种方法可以鼓励大脑发生变化，从而促进和增强神经可塑性。
丰富的环境
第一步是创造一个丰富的环境。要激发大脑的积极变化，就必须确保有一个能提供挑战、新奇感和集中注意力的丰富环境，尤其是在青少年和儿童时期。
然而，丰富的环境也能为成年后的大脑带来回报。丰富的环境能以不同的方式刺激大脑。例如，这可能意味着旅游、音乐训练和体验、阅读小说、创作艺术品和跳舞。
睡眠和运动
另一种方式是休息或睡眠。睡眠对大脑树突的生长起着至关重要的作用。树突生长在神经元的末端，在神经元之间传递信息。通过加强神经元之间的联系，可以提高大脑的可塑性。
睡眠对个人的身心健康有重要影响。研究表明，遗传和大脑灰质的构成也会产生这些影响。
养成良好的睡眠卫生习惯有助于改善睡眠。这意味着要制定和遵守一个连贯的睡眠时间表，并创造一个适合轻松酣睡的环境。
有规律的体育锻炼或活动是促进神经可塑性的另一种方法，因为它有多种益处。例如，研究表明，运动有助于防止海马体重要区域神经元的丢失，海马体是大脑中与记忆有关的区域。运动还能帮助同一脑区形成新的神经元，增强大脑的可塑性。
最近的研究表明，运动还可以通过对脑源性神经营养因子（BDNF，一种神经生长蛋白）、基底神经节（控制运动活动和学习的脑区）和功能连接的影响来增强大脑的可塑性。BDNF 的增加会导致神经生成增加，从而缓解抑郁和焦虑，并改善认知能力。
建议每周至少进行 150 分钟中等强度的有氧运动，包括游泳、骑自行车、跳舞或散步，同时至少进行两天力量训练。
改变生活方式
间歇性禁食还能促进突触的适应性反应，改善大脑的可塑性。
练习正念、玩棋盘游戏、纸牌游戏或电子游戏也能提高大脑的可塑性。
用可塑性治疗大脑
通过观察严重脑外伤患者大脑的变化，神经可塑性研究取得了进展。
研究表明，由于神经可塑性的作用，一些经历过严重创伤、大脑严重受损的人能够恢复到很高的功能水平。神经可塑性使大脑神经细胞能够补偿损伤，并根据环境和新情况的变化调整活动。
研究表明，不同程度的脑损伤患者都可以恢复全部功能。根据 "脑外伤转化研究"（Translational Research in Traumatic Brain Injury）的研究，脑外伤经历后会出现三个神经可塑性阶段。
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第一阶段：受伤后立即发生，神经元开始死亡，导致大脑皮层抑制通路减少。这一阶段大约持续 24 到 48 小时，可以发现很少使用或从未使用过的二级神经网络。
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第二阶段：发生在创伤后几天。大脑皮层通路的活动变得兴奋，产生新的突触。其他脑细胞和神经元取代死亡和受损的细胞，以促进愈合。
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第三阶段：发生在几周后，通过全面生成新的突触来重塑大脑。在这一阶段，康复和治疗可以帮助大脑学习新的神经通路，限制对大脑的创伤性影响。
除了涉及基因表达和干细胞的治疗和疗法外，还有许多药物疗法正在开发和研究中，这些疗法可通过增强神经可塑性帮助患者从创伤中恢复过来，并可招募免疫细胞来限制损伤和调节炎症反应。
当组织受损时，炎症反应会导致从外周向中枢神经系统的痛觉输入增加。
尽管神经可塑性存在局限性，脑损伤后也很难恢复，但创伤和脑损伤是利用大脑神经可塑性能力的最佳情况。例如，在创伤或脑损伤后，大脑可以恢复、重组并诱发重大变化。
大脑可塑性与中风
在中风后的恢复期，人们可以观察到神经可塑性。由于血流量减少，中风通常会导致患者脑损伤。损伤的程度从中度（面部肌肉的有限损伤）到重度（严重的记忆问题和认知功能损伤）不等。
根据严重程度，脑容量可能会减少，大量脑细胞可能会死亡，从而导致大脑功能障碍。中风后的恢复有赖于大脑的自愈能力。
然而，中风患者也可以成功康复。专家指出，促进神经可塑性以从中风中恢复的最佳方法包括使用两种关键方法：
- 任务重复：不断重复技能或动作，促进快速学习，例如音乐训练。
- 特定任务练习
通过定期和特定的练习来学习一项新的活动或技能，或重新学习一项旧的活动或技能，可以使大脑发生重大变化。你可以通过重复任务来学习，在单一领域的特定练习和改进也可以提高其他技能和能力。
职业疗法、物理疗法和语言疗法可以促进神经可塑性，让大脑克服生理和心理缺陷。例如，在中风或任何神经系统损伤后立即开始康复过程，可以利用大脑在创伤后自然增加的可塑性。
康复的一部分重点是重建神经细胞之间的连接。大脑重新布线可以让其他区域接管之前由受损区域管理的功能。
大脑可塑性与抑郁症
包括抑郁和焦虑在内的精神疾病与神经可塑性降低有关。消极的神经可塑性与精神疾病有关。抑郁症会导致脑损伤，促进不适应和不健康的途径，阻碍适应性途径。
针对这些病症的现代疗法侧重于改善神经可塑性和教授患者有价值的应对技能。
研究表明，个人的日常行为可以改变大脑结构。例如，他们可以解除抑郁和焦虑。通过专业的神经训练，这些倾向可以被建设性的途径所取代。
例如，创伤后应激障碍（PTSD）可能会成为未来的一个重要健康问题。
神经可塑性锻炼可以促进神经可塑性，包括脑部锻炼、与亲人联系和健康饮食。
学习新技能和语言、进行手动运动活动或玩脑力训练游戏也能改善神经可塑性，有助于缓解抑郁和焦虑。
神经可塑性的其他应用
研究发现了神经元可塑性的其他应用及其在不同情况下的参与，包括双眼视觉、幻肢和听力损失。
双眼视觉
多年来，科学家们一直认为人类必须在幼年时期获得立体视觉或双眼视觉，否则就永远不会获得这种视觉。最近，立体视觉异常和弱视患者的成功改善是神经可塑性的突出例子。双目视觉和神经可塑性是当前活跃的临床和科学研究领域。
幻肢
幻肢痛是指被截肢的身体部位仍有感觉或疼痛。这种现象常见于截肢者。幻肢痛的基础是神经可塑性。
被切除肢体的皮层神经元或地图与中央后回的周围区域相互作用。这种活动会被负责截肢的皮层区域误读。
患者可以修改幻肢的神经表征，从而产生执行复杂动作的指令。
冥想
研究还表明冥想与神经可塑性之间存在联系。冥想练习与大脑灰质强度和皮质厚度的改变有关。冥想能使大脑结构发生物理变化，特别是与抑郁、焦虑、恐惧、愤怒、同情心和注意力有关的区域。
丧失听力和耳聋
听力丧失或耳聋会导致听觉皮层和其他相关脑区发生代偿性可塑性变化。听觉皮层主要负责处理听觉信息，但对于听力有障碍的人来说，听觉皮层会被转用于其他功能，包括躯体感觉和视觉。
结论
神经可塑性是一个可以在健康和患病大脑中操控的过程，它能带来许多益处。从大脑开始发育到我们死亡，大脑中的神经元连接一直在适应不断变化的需求。这个永无止境的动态过程使我们能够适应并从不同的经历中学习。
参考资料
神经可塑性 - StatPearls - NCBI Bookshelf.
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