中风后的神经可塑性：循证康复中的适应性与非适应性机制Neuroplasticity after stroke: Adaptive and maladaptive mechanisms in evidence-based rehabilitation - ScienceDirect

摘要

亮点

• 早期、高强度的康复治疗能增强适应性可塑性，改善运动功能恢复。

• 任务特异性与多模式干预促进突触生成，推动皮质重组，增强运动网络连接。

• 机器人疗法、虚拟现实和非侵入性脑刺激支持主动皮质重组。

• 有效的中风后康复需要优先考虑适应性可塑性，同时最大限度地减少非适应性模式。

背景与目的

缺血性中风仍是导致长期残疾和持续运动功能障碍的主要原因。虽然神经可塑性驱动中风后恢复，但临床康复并不总是有效利用这一机制。重要的是，适应性可塑性通过重组受影响的神经网络促进恢复，从而恢复原始运动模式。相比之下，非适应性可塑性可能会强化补偿策略，限制正常运动控制的恢复。本综述探讨了刺激中风后神经可塑性的物理治疗策略，重点分析了适应性和非适应性机制如何影响临床结果。生物标志物指导治疗和多模态技术的快速发展（2024-2026年）突显了本综述的时效性。

观察结果

神经科学和技术的最新进展展示了不同方法如何选择性地增强适应性可塑性。随机对照试验和系统性综述（2024-2026年）的证据表明，当物理治疗具有高强度、重复性和任务特异性时，效果最佳。干预措施包括任务特异性训练、强制性诱导运动疗法、镜像疗法、有氧运动、机器人辅助训练、虚拟现实和非侵入性脑刺激，这些方法一致地改善了运动功能和日常生活活动能力。整合感觉反馈和神经调节的多模式康复策略特别有效，因为它们增加了皮质激活，加强了适应性重组，并减少了对未受影响半球的依赖。

结论

现有证据证实神经可塑性是中风后康复的基础。早期、高强度和任务特异性干预促进恢复并限制非适应性变化。这些发现强调了积极调动受影响的运动网络而非依赖补偿策略的重要性。尽管大多数证据来自短期至中期研究，但多模态技术的整合是当代研究的主要优势。未来研究应关注长期结果，并进一步完善生物标志物指导的康复策略，以优化神经可塑性恢复。

关键词

中风、神经可塑性、适应性可塑性、非适应性可塑性、运动功能恢复、物理治疗、神经康复、多模式康复

缩略语列表

ADL - 日常生活活动能力

BDNF - 脑源性神经营养因子

CIMT - 强制性诱导运动疗法

IGF-1 - 胰岛素样生长因子1

MRI - 磁共振成像

NIBS - 非侵入性脑刺激

rTMS - 重复性经颅磁刺激

tDCS - 经颅直流电刺激

VEGF - 血管内皮生长因子

VR - 虚拟现实

引言

中风仍是导致成人残疾的主要全球性原因，因为它经常损害运动功能，降低独立性，并降低生活质量。过去几十年，中风康复已从被动护理转向主动刺激神经可塑性。

在现代神经康复的背景下，区分两种主要的恢复途径非常重要：恢复和补偿。恢复（或真正恢复）通过适应性可塑性恢复原始运动模式和病前神经功能。相比之下，补偿依赖于替代性运动策略或辅助设备来绕过功能缺陷。尽管这些策略可能提供短期功能收益，但它们通常反映非适应性可塑性。

本综述重点关注旨在恢复运动功能的物理治疗策略。这种方法旨在最大化皮质重组并支持长期运动恢复，而不是依赖可能最终限制患者功能潜力的补偿策略。

神经可塑性使大脑能够响应损伤和经验重组神经网络，从而驱动中风后的功能恢复。有针对性的物理治疗可以进一步增强这一过程。恢复越来越被认为是由内在机制驱动的生物过程，例如突触生成、树突重塑和皮质重组，这些机制使残留神经网络能够在损伤后适应。

中风后恢复的一个关键问题是神经可塑性的"关键窗口"，特别是在早期亚急性期尤为明显。在此期间，大脑表现出增强的可塑潜力，其特征是突触反应性增加、树突重塑和网络重组。然而，这种增强的可塑性伴随着增加的生物脆弱性，包括兴奋性毒性、代谢应激和非适应性电路形成的易感性。这创造了一个"脆弱性-机遇"悖论，即如果引导不当，促进恢复的相同机制也可能导致补偿（非适应性）模式。因此，物理治疗策略的时间、强度和特异性决定了神经可塑性变化是否导致最佳恢复。

当代康复方法在关键窗口内针对神经可塑性过程。它们旨在增强适应性重组并限制非适应性变化。这通过高强度、任务特异性和有意义的物理治疗干预实现。这些方法积极调动运动网络并驱动依赖于使用的皮质重组，而不是依赖被动或补偿策略。

随着神经可塑性驱动物理治疗研究的迅速扩展，这一叙述性综述综合了最新发现，并阐明了它们对临床实践的相关性。本综述评估了积极调动中风后神经可塑性机制的当代物理治疗干预证据。它还分析了支持适应性皮质重组的神经生物学途径，同时区分了适应性和非适应性可塑性。此外，它评估了这些干预措施（包括多模态技术）如何恢复功能性运动技能。

2024年至2026年初的随机对照试验和综述的叙述性综合表明，基于神经可塑性的物理治疗（包括任务特异性训练、强制性诱导运动疗法（CIMT）、镜像疗法、有氧运动、机器人康复和虚拟现实（VR））与中风幸存者运动结果和日常活动的显著改善相关。

最近的研究强调了适应性和非适应性可塑性的差异。适应性可塑性反映了促进恢复的有益变化，例如增强功能性运动网络。相比之下，当补偿模式根深蒂固时，就会发生非适应性可塑性，例如当患者过度依赖未受影响的半球时。如果未得到解决，这可能会限制进一步恢复。关于非适应性机制的研究突显了半球之间如何竞争以及补偿性运动如何干扰最佳运动再学习。

这些发现强调了主动神经重组如何驱动有效康复，并依赖于高强度、有针对性和有意义的练习。将神经科学与临床实践整合构成了现代神经康复的基础，促进了适应性可塑性，同时最小化非适应性模式。

最终，临床医生必须了解特定方法如何促进适应性与非适应性可塑性，以优化临床决策。通过突出这些有针对性的干预措施，本综述为促进适应性恢复同时最小化中风后非适应性变化建立了一个框架。

材料和方法

研究设计

本文提供了一篇以概念和分析为重点的叙述性文献综述，探讨神经可塑性如何驱动当代中风后康复。它探讨了物理治疗干预如何促进适应性皮质重组，区分适应性和非适应性可塑性，以及支持功能恢复。该分析整合了基础神经科学和临床研究的证据，突出了运动活动如何在中枢神经系统中诱导可塑性变化。

数据来源

文献综述使用了针对神经可塑性和中风恢复的同行评审出版物。它涵盖了2024年1月至2026年1月发表的实验研究、系统综述和荟萃分析。重点放在应用于临床实践的循证物理治疗干预上，包括结合视觉、听觉、触觉或机器人反馈以增强神经可塑性的多模态技术。

搜索策略和选择标准

文献搜索在PubMed、Cochrane Library和Web of Science上进行，使用以下搜索字符串：(stroke OR cerebrovascular accident) AND (neuroplasticity OR cortical reorganization) AND (physiotherapy OR rehabilitation) AND (adaptive OR maladaptive)。使用布尔运算符（AND，OR）组合搜索词。

本综述重点关注2024年至2026年发表的高质量研究，以捕捉整合康复技术、遗传因素和生物标志物指导治疗的最新进展。

纳入标准：

• 随机对照试验、系统综述和荟萃分析

• 2024年1月至2026年1月发表的研究

• 成人中风人群

• 研究积极调动神经可塑性机制的康复策略（例如，任务特异性训练、CIMT、VR）

排除标准：

• 仅关注药物或手术干预的研究

• 未涉及神经可塑性相关康复机制的研究

• 非同行评审的出版物

研究选择基于与神经可塑性驱动康复的相关性，优先考虑关注功能恢复和皮质重组的高质量证据。

评估的干预措施

由于以下物理治疗干预与神经可塑性适应建立的关联，分析了它们：

• 任务特异性功能性训练

• CIMT

• 镜像疗法

• 有氧运动

• VR和机器人辅助康复

• 结合多种反馈模式的多模态技术

结局指标

主要结局包括经过验证的运动功能量表，如Fugl-Meyer评估和动作研究手臂测试，以及功能独立性和日常生活活动（ADL）的测量。还考虑了皮质重组和适应性可塑性的神经生理学和神经生物学指标。

讨论

本节呈现了关于积极调动中风后神经可塑性机制的物理治疗干预的文献综述结果，相关的神经生物学途径，适应性和非适应性可塑性之间的区别，以及功能恢复的临床意义。

神经可塑性驱动干预的证据

在2024年至2026年初发表的研究中，针对神经可塑性的物理治疗方法一致地展示了运动功能和ADL的改善。干预措施包括任务特异性功能性训练、CIMT、镜像疗法、有氧运动、基于VR的康复以及结合VR与非侵入性脑刺激（NIBS）或机器人辅助的综合方法。

这些干预措施的结构化综合，包括相关的神经可塑性机制、主要结局和代表性出版物，见表1。

表1. 2024-2026年中风后基于神经可塑性的物理治疗干预总结

缩略语：ADL—日常生活活动能力；BDNF—脑源性神经营养因子；CIMT—强制性诱导运动疗法；NIBS—非侵入性脑刺激；VR—虚拟现实。

表1展示了特定物理治疗干预与其潜在神经可塑性机制及与运动恢复和ADL相关的功能结果之间的关系。该表显示，不同的干预措施针对互补的神经可塑性过程，同时在相似的功能改善方面趋同。

任务特异性训练和CIMT在促进皮质重组和功能恢复方面显示出强有力的证据，特别是与上肢运动结果相关。镜像疗法在刺激感觉运动皮质激活方面似乎有效，支持肢体功能改善，尤其是在中度受损患者中。有氧运动不仅有助于运动恢复，还有助于认知增强，可能由脑源性神经营养因子（BDNF）水平增加和脑灌注改善介导。技术辅助干预，包括机器人康复和VR，通过促进重复、以任务为导向的练习和多感官反馈进一步增强运动结果，这些是神经可塑性变化的关键驱动因素。值得注意的是，结合VR与机器人系统或NIBS的多模态方法显示出最全面的效果，表明感官、运动和皮质刺激机制之间存在协同作用。

神经生物学途径

所综述的研究表明，物理治疗干预激活了适应性神经生物学机制，包括突触生成、树突重塑、皮质重组、BDNF表达增加和运动网络连接增强。

神经生物学机制、相关干预和证据支持的适应性神经可塑性的结构化综合见表2。

表2. 2024-2026年中风后康复中与适应性神经可塑性相关的神经生物学途径

缩略语：BDNF—脑源性神经营养因子；CIMT—强制性诱导运动疗法；VR—虚拟现实。

表2中总结的证据表明，特定的物理治疗干预始终与不同的神经生物学机制相关联。任务特异性训练和CIMT与突触生成和皮质重组密切相关，而有氧运动主要增强BDNF表达和脑灌注。机器人和基于VR的疗法有助于增强运动网络中的功能连接。总的来说，这些发现表明不同的康复方法针对神经可塑性的互补方面，支持联合康复策略的理论基础。

BDNF Val66Met多态性可能是解释患者对治疗反应变异性的潜在"缺失环节"。证据表明，大约30-50%的人口携带这种变异，它减少了活动依赖性神经营养因子的释放。这种多态性可能部分解释为什么一些患者对有氧运动或重复NIBS方案等干预措施（包括重复经颅磁刺激（rTMS）和经颅直流电刺激（tDCS））是"无反应者"。

BDNF在NIBS背景下也是神经可塑性的关键生物标志物，因为其分泌直接影响rTMS和tDCS等技术如何影响神经网络。临床医生在设定现实的预后目标和调整干预强度以匹配个体神经可塑性能力时应考虑这种多态性。

适应性与非适应性可塑性

几项研究确定了非适应性可塑性，包括补偿性运动模式、同侧皮质脊髓激活和不平衡的半球间抑制，这些可能会限制中风后的运动恢复。研究表明，如任务特异性训练结合多模态反馈等有针对性的治疗策略可以减少非适应性模式，同时加强适应性皮质重组。

适应性和非适应性神经可塑性机制及相关康复策略的结构化综合见表3。

表3. 2024-2026年中风后适应性和非适应性神经可塑性机制及康复策略

缩略语：ADL—日常生活活动能力；BDNF—脑源性神经营养因子；CIMT—强制性诱导运动疗法；IGF-1—胰岛素样生长因子1；NIBS—非侵入性脑刺激；VEGF—血管内皮生长因子；VR—虚拟现实。

表3中呈现的证据表明，任务特异性、强化和多模态干预优先促进适应性可塑性，同时减少非适应性重组。适应性可塑性始终与改善的运动恢复和ADL相关联，而非适应性可塑性与补偿策略和真正恢复有限相关。重新平衡半球间活动并专门调动受影响肢体的治疗策略似乎在将这种平衡转向适应性结果方面最有效。

神经启动和干预顺序

最近的研究越来越强调启动大脑以增强中风后运动恢复的重要性。启动是指在任务特异性训练之前或同时应用预备性干预，以增加神经反应性和促进运动学习。皮质启动方法，如基于运动的启动、有氧运动或任务演练，可以增加神经兴奋性并在运动相关区域增强神经可塑性，从而提高后续训练的有效性。

多模态康复干预的临床意义的结构化综合，包括战略应用、技术参数和代表性出版物，见表4。

表4. 2024-2026年多模态康复干预的临床意义

缩略语：ADL—日常生活活动能力；BDNF—脑源性神经营养因子；最大心率—最大心率；NIBS—非侵入性脑刺激；VR—虚拟现实。

表4中呈现的证据突显了如何通过有针对性的、个性化的和循证的应用将联合康复策略转化为临床实践。在这些策略中，有氧运动作为启动方法特别有效。短时间中等强度运动（20-30分钟，最大心率的60-75%）可提高BDNF的全身和中枢水平，支持突触可塑性和长时程增强。

这些分子变化创造了一种短暂的更高神经可塑性潜力状态，使神经元对训练更敏感。

在机器人辅助或任务特异性训练之前立即进行有氧运动可以增强神经可塑性的标志物，如皮质脊髓兴奋性，并改善康复期间的运动学习结果。以这种方式安排干预利用了神经可塑性能力的短暂增加，支持突触标记和捕获，从而改善中风后的功能恢复。

最近研究（2024-2026年）建议的技术参数：

• 运动持续时间：20-30分钟的中等强度有氧活动

• 强度：最大心率的60-75%

• 任务特异性训练持续时间：启动后立即进行30-60分钟

• 重复次数：足以挑战患者而不引起疲劳或非适应性补偿模式

通过将启动干预与任务特异性练习对齐，临床医生可以最大化神经可塑性反应并优化运动恢复。

双模态神经可塑性模型

最近的证据表明，从传统的半球间抑制竞争模型转向更细致的双模态神经可塑性框架。

患者特异性神经调节策略、相关的神经可塑性机制和功能意义的结构化综合见表5。

表5. 2024-2026年中风后康复中的双模态神经可塑性模型

缩略语：rTMS—重复性经颅磁刺激；tDCS—经颅直流电刺激。

表5中的数据支持神经调节的患者特异性方法。在轻度中风中，减少对侧兴奋性促进适应性同侧恢复，而在重度中风中，对侧活动可能提供补偿支持，不应被抑制。在中度至重度情况下，状态依赖性和个性化的调节似乎最合适。这些发现表明，神经调节策略应考虑病变严重程度和结构储备。

半球间相互作用的功能分析显示中度至重度中风中改变的连接模式，其特征是同侧耦合减弱和恢复期间对侧参与增加。这种模式反映了超出简单抑制模型的补偿性网络招募。

静息态功能性MRI研究进一步证明了同侧连接减少，同时对侧参与增加。同时，状态依赖性刺激研究表明，半球间运动皮质连接保持动态并对干预有反应，而不是固定不变。总体而言，这些发现表明神经调节应适应不断发展的网络组织，以优化运动恢复。

临床意义

利用机器人辅助、VR和NIBS等集成技术的个性化康复策略能够进行强化、任务特异性和反馈驱动的治疗。这些策略增强了运动恢复和功能独立性，并允许临床医生监测大脑对康复干预的反应。

反映结构连接和网络完整性的神经影像学标志物越来越多地用于评估运动通路完整性并指导个性化康复策略。

多模式康复干预、结果和潜在神经可塑性机制的结构化综合见表6。

表6. 2024-2026年多模式康复干预、结果和潜在神经可塑性机制的结构化综合

缩略语：ADL—日常生活活动能力；rTMS—重复性经颅磁刺激；tDCS—经颅直流电刺激；VR—虚拟现实。

表6中总结的证据表明，多模式康复干预在中风恢复的不同阶段一致地改善运动功能、功能独立性和任务参与度。

这些干预通过互补的神经可塑性机制发挥作用。机器人辅助和基于镜像的疗法主要促进皮质重组和结构重塑，而基于虚拟现实的训练则增强多感官整合和任务参与。同时，NIBS调节皮质兴奋性并促进适应性重组，从而在与物理治疗结合时增强运动学习和功能结果。

值得注意的是，综合治疗方案通过同时针对包括突触生成、皮质激活和非适应性可塑性减少在内的多种神经可塑性途径，显示出最全面的效果。感官、运动和神经调节输入的这些综合效果似乎优化了康复结果，并支持临床实践中的个性化、技术增强的治疗。

解释与背景

2024年至2026年初发表的研究一致表明，调动神经可塑性机制的物理治疗策略改善了中风后的运动恢复和功能独立性。跨干预类型，当治疗使用高强度、重复性和任务特异性练习时，恢复改善最大。这些效果依赖于突触生成、树突重塑、皮质重组、BDNF水平增加和更强运动网络连接等关键机制。

有氧运动进一步支持这些过程。它增加了神经营养因子，改善了脑灌注，并加强了网络连接，这有助于运动和认知恢复。

非适应性可塑性仍然是恢复的主要障碍。当治疗缺乏任务特异性或允许过度使用补偿策略时，它经常发展。典型特征包括过度依赖未受影响的半球、不平衡的半球间抑制和持续的补偿性运动模式。虽然这些策略可能在短期内改善功能，但它们强化了低效的神经通路并限制了受影响半球的重组。

恢复还取决于结构储备和半球间重组模式。这些因素影响是适应性还是非适应性可塑性占主导地位。这支持了优先考虑积极调动受影响肢体并恢复生理相关运动模式的任务特异性训练的必要性。

集成康复方法显示出驱动适应性可塑性的最大潜力。将任务特异性训练与机器人、镜像疗法、虚拟现实和神经调节相结合，增加了感官输入，增强了皮质激活，并支持运动学习。同时，这些方法减少了未受影响肢体的补偿优势。

NIBS（包括rTMS和tDCS）进一步增强了这些效果。当与物理治疗结合时，它增加了皮质兴奋性并支持适应性重组。

干预顺序也起着重要作用。启动策略，特别是任务特异性或技术辅助训练前进行的有氧运动，创造了神经可塑性准备增加的短暂状态。这种效果与更高的BDNF水平和增加的皮质脊髓兴奋性有关。因此，患者对后续训练的反应更好，运动学习得到改善。

总体而言，现有证据支持以适应性可塑性为中心的康复方法。恢复不仅取决于干预类型，还取决于强度、任务特异性、反馈和时间。积极调动受影响半球的方法始终优于补偿策略，特别是通过综合和个性化程序提供时。

从临床角度看，这些发现表明康复应该是个性化的。使用多模态技术以及可用的神经影像或生物标志物监测，使临床医生能够根据患者的神经可塑性能力调整治疗，提高对训练的反应性，并最大限度地提高中风后的功能恢复。

局限性

本综述有几个局限性，包括其叙述性设计、潜在的选择偏倚以及所包含研究中短期至中期结果的主导地位。此外，干预方案和结局指标的异质性可能限制了研究之间的可比性和普遍性。

结论

神经可塑性是中风后恢复的基本生物学机制。2024年至2026年初发表的研究证据表明，早期、强化和任务特异性的物理治疗，特别是与多模式方法结合时，通过调动适应性神经可塑性机制，改善运动功能和功能独立性。任务特异性训练、强制性诱导运动疗法、镜像疗法、有氧运动、机器人康复和虚拟现实等干预措施一致地驱动皮质重组、突触生成、树突重塑和加强功能性运动网络。

综合策略通过整合感官反馈与神经调节进一步增强恢复。这些方法增加了皮质参与，改善了半球间平衡，并减少了对补偿性运动模式的依赖，从而限制了非适应性可塑性并支持更有效的运动恢复。相比之下，非特异性或补偿性训练更可能导致非适应性重组并限制长期恢复。

个性化康复对于优化结果至关重要。反映结构连接和网络完整性的神经影像生物标志物帮助临床医生评估运动通路完整性并估计结构储备。这些信息通过指导选择，支持临床决策：在保留网络的患者中使用恢复性方法，在结构损伤更严重的患者中使用补偿策略。它还允许更精确地调整干预类型、强度和神经调节策略。

总体而言，证据支持向适应性、大脑驱动的中风后康复转变。有效康复取决于结合任务特异性训练、足够强度、适当顺序以及针对个体患者的感官和神经调节刺激。早期和针对性的康复增强了适应性可塑性，改善了运动恢复，并减少了非适应性模式。未来研究应进一步完善生物标志物指导和多模式策略，以改善中风后的长期功能结果和独立性。总体而言，这些发现支持中风后康复向有针对性的、神经可塑性指导的干预的范式转变。

道德考虑

本研究是一项叙述性文献综述，未涉及直接的人类参与者研究；因此，不需要正式的伦理批准。

资金

本文的发表得到了鲁塞"安格尔·坎切夫"大学的财政支持。研究本身未收到其他资金。

生成式AI和AI辅助技术在稿件准备过程中的声明

在本工作的准备过程中使用了OpenAI的ChatGPT来提高语言质量。作者已审查并编辑了生成的建议，并对已发表的工作承担全部责任。

作者贡献声明

Irina Karaganova：写作–审阅与编辑，写作–原稿，可视化，方法论，调查，概念化。Stefka Mindova：写作–审阅与编辑，数据管理。

利益冲突声明

声明：作者声明，在本论文报告的工作中，他们没有已知的可能影响工作的竞争性财务利益或个人关系。

具体而言，作者确认以下内容：

• 就业：除学术隶属关系外，不存在相关就业关系。

• 顾问：未进行与本稿件主题相关的顾问工作。

• 股票所有权：不持有可能从本出版物中受益的公司的股票或股份。

• 荣誉费/资助：未收到用于准备本综述的荣誉费、资助或其他形式的资金。

• 与期刊的隶属关系：两位作者均未担任《中风和脑血管疾病杂志》的编辑或顾问委员会成员。

作者没有其他潜在的竞争利益需要披露。

致谢

作者谨感谢鲁塞"安格尔·坎切夫"大学提供出版资金、科学数据库访问权限和研究协助。

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