关于通过调动大量未使用的神经储备来治疗神经系统疾病的想法,与其说是现实,不如说是一厢情愿。
人类大脑适应和改变的能力——即神经可塑性,长期以来一直吸引着科学界和公众的想象力。这个概念带来了希望和 fascination,尤其是当我们听到非凡的故事时:例如,盲人发展出增强的感官,使他们能够纯粹基于回声定位在杂乱的房间中导航,或者中风幸存者奇迹般地恢复了曾经被认为失去的运动能力。
多年来,神经系统挑战(如失明、耳聋、截肢或中风)会导致大脑功能发生 dramatic 和显著变化的观点已被广泛接受。这些叙述描绘了一个高度可塑的大脑,能够进行 dramatic 重组以补偿失去的功能。这是一个 appealing 的概念:大脑在应对损伤或缺陷时,会解锁未开发的潜力,重新连接自身以实现新能力,并重新利用其区域来实现新功能。
重新审视大脑重组
由好奇心驱使,我们选择了神经科学领域中10个最典型的重组案例,并从新的角度重新评估了已发表的证据。我们认为,在成功的康复案例中经常观察到的,并不是大脑在以前不相关的区域创造新功能。相反,它更多是关于利用自出生以来就存在的潜在能力。这一区别至关重要。它表明,大脑适应损伤的能力通常不涉及征用新的神经 territory 用于完全不同目的。
例如,在Merzenich的猴子研究和Hubel与Wiesel关于小猫的研究中,更仔细的检查揭示了大脑适应性的更微妙图景。在前一个案例中,皮层区域并没有开始处理全新类型的信息。相反,在截肢之前,被检查的大脑区域中处理其他手指的能力就已经准备就绪。科学家们只是没有太多注意到它们,因为它们比即将被截肢的手指的能力弱。
同样,在Hubel和Wiesel的实验中,小猫眼优势的转变并不代表新视觉能力的产生。而是在现有视觉皮层内发生了对另一只眼睛偏好的调整。最初适应被缝合眼睛的神经元并没有获得新的视觉能力,而是提高了对睁开眼睛输入的反应。我们也没有发现令人信服的证据表明,天生失明者的视觉皮层或中风幸存者未受伤的大脑皮层发展出了一种自出生以来就不存在的新功能。
重新定义神经可塑性
这表明,通常被解释为大脑通过重新连接实现 dramatic 重组的能力,实际上可能是其完善现有输入的能力的一个例子。在我们的研究中,我们发现,大脑更可能增强或修改其预先存在的结构,而不是完全重新利用区域来完成新任务。这种对神经可塑性的重新定义意味着,大脑的适应性特点不是无限的改变潜力,而是对其现有资源和能力的战略性和高效利用。虽然神经可塑性确实是我们大脑的一种真实而强大的属性,但其真正的性质和范围比流行叙事中经常描绘的广泛、 sweeping 变化更受限制和更具体。
那么,盲人如何能仅凭听觉导航,或中风患者如何能恢复运动功能?我们的研究表明,答案不在于大脑经历 dramatic 重组的能力,而在于训练和学习的力量。这些才是神经可塑性的真正机制。盲人发展敏锐的回声定位技能或中风幸存者重新学习运动功能,都需要 intensive、重复的训练。这个学习过程证明了大脑 remarkable 但受限制的可塑性能力。这是一个缓慢的、渐进的旅程,需要持续的努力和练习。
结论
我们对许多先前被描述为“重组”的案例的广泛分析表明,在这个大脑适应的旅程中没有捷径或快车道。快速解锁隐藏的大脑潜力或利用大量未使用储备的想法,与其说是现实,不如说是一厢情愿。理解大脑可塑性的真实本质和局限性至关重要,既可以为患者设定现实的期望,也可以指导临床医生选择康复方法。大脑的适应能力虽然惊人,但受到 inherent 约束的限制。认识到这一点有助于我们欣赏每个康复故事背后的努力,并相应地调整我们的策略。神经可塑性之路远非一个神奇转变的领域,而是一条奉献、韧性和渐进进步的道路。