当复杂性激发脑可塑性Actions and Complexities Generating Brain Plasticity

环球医讯 / 健康研究来源:www.psychologytoday.com南非 - 英文2025-07-14 15:05:50 - 阅读时长7分钟 - 3217字
本文探讨了复杂环境如何促进成年大脑的神经发生,揭示了脑可塑性的新机制,并结合人类和动物研究说明其对认知、记忆和行为的重要影响,同时强调终身学习与身体锻炼在维持脑健康的必要性。
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当复杂性激发脑可塑性

关键要点:

  • 神经发生是指新神经元生成的过程。
  • 神经发生对于学习、记忆和认知适应能力至关重要。
  • 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,Altman(1962)以及Altman与Das(1965)的研究已经证明,成年神经发生在啮齿类动物的大脑中存在,主要集中在齿状回。在人类中,齿状回是海马体的一部分,位于大脑内侧颞叶,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)。

神经发生是从神经干细胞或祖细胞生成新神经元的过程(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,但它们不能像真正的干细胞那样无限自我更新(Gage,2000;Temple,2001)。

尽管曾经认为神经发生仅限于早期发育阶段,但现在普遍认识到,在成年期,神经发生在大脑的特定区域仍然持续进行,特别是在海马体齿状回的颗粒下区和侧脑室附近的脑室下区(Eriksson等,1998;Ming & Song,2011)。

关键作用

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

这些研究还表明,老年成熟个体大脑中的神经发生不如年轻啮齿动物明显(Kuhn,Dickinson-Anson & Gage,1996;Ben Abdallah等,2010),尽管有生理学证据表明,随着啮齿动物的成熟,神经发生迅速下降(Amrein等,2007)。然而,神经发生下降的积极方面是它并没有完全停止(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,潜在地带来终生的认知、身体和行为上的积极结果。这对Altman和Das(1965)来说意味着,大脑并非固定不变,这种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必不可少的。

巨大的个人价值和社会意义

成熟的个体通过一生积累的知识、精炼的见解和实践经验,以及技能、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宝库。在这里,我们观察到那些获得生活智慧、实践判断力和深刻背景理解的人,以只有随着时间发展才能实现的方式丰富社会,不断为社会带来好处(Baltes & Staudinger,2000)。

我们都应该认识和庆祝的事情

此外,他们一生不懈追求实证成就的毅力、智慧以及他们不断学习、适应和精神、情感、社会成长的能力(多年来得到神经发生的支持),支持了年龄并不妨碍整体成长或创造力的观点。事实上,他们的实际成就和积累的见解和知识突显了一个经常被忽视的事实:经验无法用金钱买到,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、努力和持续参与生活的挑战来获得,这是我们所有人都应该认识和庆祝的(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的机制还不清楚,但已知许多研究表明,神经发生受到内部和外部因素的影响,包括积极、费力的思考、解决问题活动和主动学习;外部影响如生活在复杂丰富的环境中并进行体育锻炼;以及皮质类固醇、雌二醇、血清素、多巴胺和谷氨酸的生物效应(Ormerod & Galea,2012;Suzuki,2015)。

一个身体和认知丰富的环境

一个复杂的住房环境是一个身体和认知上丰富的环境,具有新物品、社交互动机会、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、复杂的环境通过鼓励探索行为、解决问题和持续注意力来促进神经发生(Kempermann,Kuhn & Gage,1997;van Praag,Kempermann & 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住房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任务、体育活动和引人入胜的社交情境,这些共同支持脑可塑性和认知发展(Suzuki,2015;Diamond,2001;Green & Bavelier,2008)。从发展的角度来看,这解释了为什么身体游戏对儿童如此重要(Pellegrini & Smith,1998;Ginsburg,2007)。计算机游戏不是玩乐。

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会发生神经发生,特别是先前已被确定为类似于啮齿动物和猴子大脑中神经发生区域的区域。在他们的研究中,Eriksson等(1998)获得了访问死后人脑组织的许可。

他们的研究表明,新的神经元是由齿状回中分裂的祖细胞形成的。如前所述,齿状回是海马体形成的一部分,在神经发生和记忆形成中起作用(Amaral,Scharfman & Lavenex,2007;Cameron & McKay,2001;Eriksson等,1998;Graziadei & Monti Graziadei,1985;Saab等,2009)。

尽管如此,即使有了这一发现,Eriksson等(1998)仍未能证明“这些新生成的”人类脑组织细胞在成年大脑中是否曾经活跃且具有神经功能(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贯穿整个生命过程”(Eriksson等,1998)。

研究表明,侧支发芽、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、多面的复杂住房环境),可能都有助于将John Famechon的情况从瘫痪转变为恢复和独立的道路上(Jin,Peel,Mao,Xie,Cottrell,Henshall & 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.,... & Sawamoto,K.(2006))。

John Famechon作为行人被汽车撞伤后,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,这种疗法在10到12周内帮助他说话音量更大、更加流利,也能够独立行走。这种水平的恢复使John能够享受与妻子Glenys自由和独立的生活。


(全文结束)

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