当复杂性激发大脑可塑性When Complexity Generates Brain Plasticity

环球医讯 / 健康研究来源:www.psychologytoday.com澳大利亚 - 英文2025-07-14 15:07:59 - 阅读时长7分钟 - 3214字
本文探讨了成年人大脑中神经发生的过程及其在学习、记忆和认知灵活性中的关键作用,强调复杂环境和体育锻炼对促进神经发生的积极影响,同时指出尽管随着年龄增长神经发生有所下降,但其终生持续并具有重要的神经学益处。
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当复杂性激发大脑可塑性

神经发生是新神经元生成的过程。这一过程对于学习、记忆以及认知适应能力至关重要。研究表明,运动和复杂的丰富环境有助于促进神经发生。

自20世纪60年代以来,科学文献中已有大量关于成年神经发生的证据和概念记录,Altman(1962)以及Altman和Das(1965)的研究表明,成年神经发生在啮齿动物的大脑中,主要集中在齿状回区域。在人类中,齿状回是海马体的一部分,位于大脑的内侧颞叶,它在学习、记忆形成和空间导航中起着至关重要的作用(Amaral等,2007;Rolls,2013)。

神经发生是指由神经干细胞或祖细胞生成新的神经元的过程(Gage,2002;Zhao等,2008)。祖细胞是干细胞的早期后代,可以分化为特定类型的细胞,但它们的潜力比干细胞更有限。在神经发生的背景下,神经祖细胞可以分裂并产生不同类型的神经元或胶质细胞,但它们不像真正的干细胞那样能够无限自我更新(Gage,2000;Temple,2001)。

过去人们认为神经发生仅限于发育的早期阶段,但现在广泛认识到,在成年期,大脑某些区域尤其是海马体齿状回的颗粒下区和侧脑室附近的脑室下区,神经发生仍在继续(Eriksson等,1998;Ming & Song,2011)。

至关重要的角色

成年神经发生在学习、记忆、情绪调节和认知灵活性中扮演重要角色(Kempermann,2011;Gonçalves等,2016;Aimone等,2014;Sahay等,2011)。这些发现彻底改变了我们对大脑可塑性的理解,并挑战了长期以来认为成年大脑是一个静态、不可再生器官的观点(Altman,1962;Altman & Das,1965;Eriksson等,1998)。

研究还表明,相比年轻啮齿动物,老年成熟个体的大脑海马神经发生并不那么明显(Kuhn,Dickinson-Anson和Gage,1996;Ben Abdallah等,2010),尽管有生理证据表明,随着啮齿动物的成熟,神经发生迅速减少(Amrein等,2007)。然而,这种神经发生的下降并非完全停止(Spalding等,2013;Boldrini等,2018;Moreno-Jiménez等,2019)。

这一发现表明,成年神经发生可能提供持续的神经学益处,潜在地导致终身的认知、身体和行为方面的积极结果。对于Altman和Das(1965)而言,这意味着大脑并非固定不变,这一观点在当时仍是主流教条(Altman,1962;Altman & Das,1965;Ormerod & Galea,2012)。因此,终身参与学习活动和体育锻炼是一项长期承诺。

巨大的个人价值和社会意义

成熟社会成员通过一生积累的知识、精炼的见解和实用的理解,以及获得的技能、知识、经验和智慧,显著增强了指导、社会洞察力和文化连续性,所有这些都使社会受益(Carstensen,2006;Lindenberger,2014)。成熟的成年人充当经验的储藏库。在这里,我们观察到那些获得生活智慧、实际判断力和深刻情境理解的人,以只有随着时间推移才能发展的方式丰富社会,不断为社会带来好处(Baltes & Staudinger,2000)。

我们都应认识和庆祝的事情

此外,他们终身的经验主义韧性和实现目标的决心、智慧以及不断学习、适应和在心理、情感和社会上成长的能力(多年来得到证实并受到神经发生的支持),支持了这样一个观点,即年龄并不会阻碍整体成长或创造力。事实上,他们的现实成就和积累的见解及知识突显了一个常被忽视的事实:经验无法用金钱购买,也无法被青春取代。这种社会洞察力、知识、经验和智慧只能通过时间、努力和持续面对生活挑战来获得,这是我们都应该认识和庆祝的事情(Carstensen,2006;Lindenberger,2014;Baltes & Staudinger,2000)。

内部和外部机制影响神经发生

尽管目前对成年神经发生背后的机制尚不清楚,但已知许多研究表明,神经发生受内部和外部因素的影响,包括积极的、费力的思考、解决问题的活动和主动学习;外部影响如生活在复杂且丰富的环境中进行体育锻炼;以及皮质类固醇、雌二醇、血清素、多巴胺和谷氨酸的生物学效应(Ormerod & Galea,2012;Suzuki,2015)。

一个身体和认知丰富的环境

复杂的生活环境是一种身体和认知丰富的环境,包含新物体、社交互动的机会、多样化的空间布局和体育活动的机会(Kempermann等,1997;Rosenzweig & Bennett,1996;van Praag等,2000)。

这些丰富而复杂的生活环境通过鼓励探索行为、解决问题和持续注意力促进了神经发生(Kempermann,Kuhn和Gage,1997;van Praag,Kempermann和Gage,2000)。例如,居住在包含跑步轮、隧道和玩具的丰富环境中的啮齿动物表现出比标准生活环境下的动物更高的海马神经发生(Ormerod & Galea,2012;Nithianantharajah & Hannan,2006)。在人类中,类似的复杂环境可能涉及智力刺激的任务、体育活动和引人入胜的社交情境,共同支持大脑可塑性和认知发展(Suzuki,2015;Diamond,2001;Green & Bavelier,2008)。从发展的角度来看,这解释了为什么体育游戏对儿童如此重要(Pellegrini & Smith,1998;Ginsburg,2007)。电脑游戏不是玩耍。

Eriksson的人类研究

在20世纪90年代末,Eriksson等(1998)研究了成年人大脑中是否存在神经发生,特别是在以前确定为与啮齿动物和猴子大脑中神经发生区域相似的区域。在他们的研究中,Eriksson等(1998)获得了使用死后人脑组织的许可。

他们的研究表明,新的神经元由齿状回中的前体细胞分裂生成。如前所述,齿状回是海马体的一部分,在神经发生和记忆形成中发挥作用(Amaral,Scharfman和Lavenex,2007;Cameron & McKay,2001;Eriksson等,1998;Graziadei & Monti Graziadei,1985;Saab等,2009)。

然而,即使有了这一发现,Eriksson等(1998)仍无法证明“这些新生成的”人脑组织细胞在成人脑中曾经活跃且具有神经功能性(Purnell,2014)。然而,他们重要地得出结论:“正如在啮齿动物中一样,人类齿状回的神经发生在整个生命过程中持续存在”(Eriksson等,1998)。

研究表明,侧支萌发、成年神经发生和相关突触生成,结合使用一种复杂的基于大脑的多运动疗法(类似于丰富的、多方面的复杂生活环境),可能都有助于将John Famechon的情况从瘫痪转变为恢复和独立之路(Jin,Peel,Mao,Xie,Cottrell,Henshall和Greenberg,2004;Jin,Wang,Xie,Mao,Zhu,Wang等,2006;Yamashita,T.,Ninomiya,M.,Acosta,P. H.,García-Verdugo,J. M.,Sunabori,T.,Sakaguchi,M.,... 和Sawamoto,K.,2006)。

John Famechon作为一名行人被汽车撞伤后遭受了严重的脑损伤。28个月后,John开始了一种新的复杂的基于大脑的多运动疗法,在10到12周内帮助他说话更加大声流畅,并能独立行走。这种恢复水平让John能够与妻子Glenys享受自由和独立的生活。


(全文结束)

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