运动系统有能力适应环境约束和伤害自己。这种适应通常被称为一种可塑性让漫长的收购新动作和中风后恢复。我们不确定是否学习通过相同或相似的神经机制和恢复工作。但是,所有的这些过程都需要广泛的矩阵内的大脑变化。在这里,基本机制的适应水平皮质电路和网络进行了综述。我们专注于运动皮层,因为他们的角色在学习和复苏比其他大脑区域更彻底的调查。
从第一步宝宝学习使用手杖在衰老,人体运动系统的挑战获得新颖的运动序列从而使通用的交互环境。特别是在高年龄、运动系统的完整性受到了威胁。缺血性脑损伤,残疾的主要原因在成人(
运动学习、卒中后康复和neurorehabilitation完全取决于电动机内神经元的可塑性和电路系统。一般来说,神经可塑性的定义是大脑的能力改变其结构和/或功能,以应对内部和外部约束和目标(
运动系统由皮质(主系统和辅助运动区)和extracortical区域(基底神经节和小脑)。此外,密切与感官系统交互(例如,初级躯体感觉皮层,S1)是适当的运动执行的先决条件和运动学习
本文的目的是提供一个全面的概述可塑性现象在运动技能学习,运动皮层损伤后恢复,rehabilitation-induced恢复功能恢复。
初级运动皮层内神经元组织集会,分享相似的输入和输出属性来控制特定的运动在不同的关节和肌肉群(
老鼠被训练来获取粮食颗粒表现出增大表示尾数字和手腕的运动皮层(
综上所述,运动皮层的扩张表示在运动训练的特点是:(1)特定的训练技巧和不运动引起的学习活动,不涉及。在老鼠、简单的杠杆压(
总之,运动皮层可塑性地图之间的因果关系和运动学习是非常合理的。
但是它不能排除,微妙的地图变化发生在早些时候技能收购,地图放大由icm需要几天和足够的运动可衡量的重复开发(
与这一假设相反,增加刺激M1激活报道使用功能性磁共振成像,这是维护培训结束后(
附带的功能适应M1运动技能学习取决于重组M1微型电路技术。在老鼠训练来达到,锥体神经元(中性粒细胞)层II / III和V增大树突字段(
除了脊椎和突触形成,M1神经元的电生理特性变化可能导致学习相关的网络重组。可能持久的突触效能的改变,如长期势差(LTP)或长期抑郁(有限公司)是learning-induced可塑性的功能相关。都可以诱导M1
类似的结果在一个
基于目前的研究表现在啮齿动物中,它可以提取一个粗略的时间表,反映了几个里程碑电机learning-induced可塑性在各级M1(图
结构修改和调制的突触权重在重组电动机地图,表明形态学变化和变化中的连通性M1微型电路技术的基础塑料在网络层变化表示为一个增大电机的地图。符合这一假设是发现LTP感应产生扩张的M1前肢表示和中性粒细胞树突树(
Learning-induced可塑性在M1是两相的课程作为最初的“营养”后跟一段成熟阶段:经过一段时间的增强脊柱形成一些刺消除和脊柱营业额回到基线水平。形成LTP的能力恢复在突触水平corticocortical连接。扩大皮质表征收回pretraining大小。
电动机内存可能是编码在初级运动皮层:一些新生成的突触的功能对学习运动的相关性是保存下来,和突触传递水平连接仍然加强。电动机通过更好的神经元之间的连接可能存储在记忆M1来编排的顺序激活脊髓运动神经元池使运动的执行序列。
示意图时间表M1可塑性的啮齿动物在不同层次上由一个熟练的任务。中性粒细胞:锥体神经元;LTP:长期的可塑性。
汽车的重组地图研究了脑损伤后松鼠猴(
手表示的收缩是预防康复训练(
在大鼠模型中,影响功能恢复训练。老鼠训练每天在卒中后达到任务显示功能恢复明显优于未经训练的动物(
人类大脑皮层或皮层下中风(平均2个月后中风)的代表外展digiti最小的肌肉(ADM)测量了经颅磁刺激在进行小半球与对侧半球相比或与健康对照组(
总之,缺血性中风导致M1 peri-infarct皮层网络重组。至少在动物模型中,重组前4周内发生中风后被诱导。在这个动态重构阶段,网络是特别敏感的治疗建议协同效应的发生在塑性培训恰逢lesion-induced(自发)重组
内部结构变化有关大脑皮质神经微电路在相邻的区域检查病变,peri-infarct皮层(图片)。这一地区似乎是特别重要的功能恢复。人类的刺激激活功能磁共振成像的图片与好的结果(
老鼠,顶树突乔木层V中性粒细胞在图片接近缺血性病变显示广泛的重建树突增长和收缩的形式(
总之,在树突结构变化发生在图片的最大接近梗死边界。附近的脊柱损伤的初始损失密度增加树突改造和突触营业额紧随其后。树突树遥远的萎缩病变可能减少lesion-related传入信号的结果。这种现象类似于双价染色体分离的模型
神经电路的修改并不局限于突触和树突。小说轴突形成以及[
在梗塞核心凋亡细胞死亡和神经胶质过多症占主导地位
时间表的里程碑说明轴突内发芽图片photothrombotic皮质中风后的老鼠。
这些事件的时间顺序取决于年龄(
是否以及在多大程度上长期突触可塑性LTP和有限公司有助于网络重组卒中后仍然悬而未决。-哈格曼-什纳布掌管和他的同事报道增强LTP photothrombotic perilesional区的病变的初级躯体感觉皮层(S1) [
图片以外的其他大脑区域参与卒中后重组。三个月后损伤M1的手表示破坏(> 50%)的松鼠猴,icm透露一个扩大的手表示腹侧前运动皮层(PMv);扩大的大小是成正比的收缩M1手部(
Postlesional重组发生不仅在PMv还与其他皮质区域的连接。卒中后神经解剖学的跟踪5个月显示新的预测PMv与S1 (
大中风包括远端前肢表示在M1和前运动皮层在松鼠猴导致严重的电动机赤字。这些赤字恢复只是部分(
总之,这些研究表明,辅助运动区参与重建过程由病变M1。虽然这个重构显示功能恢复的关系,因果关系的问题仍悬而未决。
上面描述的变化都发生在ipsilesional半球但contralesional半球经历重组。在大鼠,树突的中性粒细胞在层扩张contralesional M1的V。这种扩张是紧随其后的是树突修剪(
缺血性中风后影响M1,深刻的重组发生梗塞以及偏远地区的两个半球内皮层。这种重组伴随着部分或完全恢复运动功能。结构变化像轴突发芽、树突和突触形成发生在至少在第一个星期后梗死动物模型。在这重要的时间窗口,可以影响和优化重组流程的培训。结果是,自发地发生塑性应利用尽早开始康复。还末中风(> 6个月)后,重组仍然是可能的,功能恢复发生在几乎所有个人在强化训练(
正如上面所讨论的,