Приобретенная среда играет очень важную роль в развитии мозга и восстановлении мозговых травм, причем благоприятная среда способствует развитию мозга и восстановлению мозговых травм, а неблагоприятная — наоборот.
I. Фундаментальные исследования
1.Нейропластичность
Нейропластичность — это изменчивость центральной нервной системы в плане морфологической структуры и функциональной активности. Нейропластичность существует от клеточных и молекулярных механизмов синапсов у дрозофилы до восстановления после инсульта у пожилых людей. Незрелый мозг пластичен во время развития, а после созревания нейронные цепи остаются изменчивыми, модифицируемыми или пластичными на протяжении всей жизни, чтобы адаптироваться к различным изменениям внутренней и внешней среды, например, после травмы нервной системы или старения. Основным проявлением нейропластичности является синаптическая пластичность.
Синаптическая пластичность подразделяется на структурную пластичность и функциональную пластичность. Структурная синаптическая пластичность относится к изменениям в синаптической морфологии и образованию новых синаптических связей и установлению функций передачи, и является долговременной формой пластичности. Функциональная пластичность относится к повторяющейся активности синапсов, приводящей к увеличению или уменьшению эффективности синаптической передачи, включая долговременное потенцирование (LTP) и долговременную депрессию (LTD), которые, как считается, лежат в основе обучения и памяти. Кроме того, важную роль играет постепенное сокращение или преобразование немых синапсов в функциональные.
2. приобретенная среда
В исследованиях на животных приобретенная среда включает богатую среду, стандартную среду и одиночную среду. Под стандартной средой понимается стандартная клетка с 3-6 крысами. Одиночная среда означает очень маленькую клетку, в которой содержится только одна крыса. Обогащенная среда означает большую клетку с 8-12 крысами и различными цветными и фигурными объектами, такими как вертушки, трубы, рампы, кольца и игрушки, которые регулярно меняются и регулируются для создания новых и различных стимулов, что обеспечивает больше возможностей для мультисенсорной стимуляции, активного движения и эмоциональных переживаний.
3. влияние обогащенной среды на нейропластичность после травмы мозга
3.1 Структурная пластичность
Исследования подтверждают, что обогащенная среда может вызывать изменения в морфологической структуре нервной системы. Многие вредные раздражители, такие как церебральная гипоксия, церебральная ишемия, травматическое повреждение мозга, внутричерепная инфекция и отравление, могут снизить нейропластичность и вызвать различные степени дисфункции мозга. Обогащающие стимулы окружающей среды могут уменьшить степень повреждения полушария, подавить апоптоз нейронов и увеличить количество дендритных отростков и боковых корешков в неповрежденных областях, тем самым усиливая компенсаторную пластичность нейронов. У генетически мутантных мышей, у которых ген NMDA рецептора 1 был удален из области СА1 гиппокампа трансгенным методом, способности к обучению и памяти были значительно снижены, в то время как плотность синапсов гиппокампа увеличилась, а дендритные отростки увеличились после обогащенной экологической стимуляции.
Когда крысы с первичной гипертензией после инфаркта средней мозговой артерии содержались в обогащенной среде, количество дендритных отростков и шипиков в нейронах контралатеральной коры в зоне инфаркта увеличилось через 1 неделю по сравнению с крысами в стандартной среде. Обогащенная среда также индуцировала пластичность астроцитов, которые играют важную роль в восстановлении после травмы мозга, фагоцитируя вредные нейротрансмиттеры, поддерживая стабильность микросреды мозга, выделяя нейротрофически активные вещества и предотвращая дальнейшее повреждение клеток нейронов после ишемии на ранних стадиях травмы мозга. Ультраструктурные исследования показали, что астроциты коры головного мозга у крыс, выращенных в обогащенной среде, демонстрируют быстрое изменение и значительное увеличение астроцитарно-синаптических связей.
3.2 Функциональная пластичность
Синаптическая пластичность часто связана с изменениями в поведенческих функциях, а обогащенные стимулы окружающей среды могут компенсировать нарушения и нейродегенерацию, вызванные повреждением мозга. Различные животные модели черепно-мозговой травмы были смоделированы и получили стимулы обогащенной среды, и было обнаружено, что обогащенная среда улучшает работу мозга и улучшает решение проблем у подопытных животных во время сложных поведенческих тестов.
Было установлено, что стимуляция обогащенной среды способствовала некоторому восстановлению функций мозга, в основном в виде улучшения сенсомоторной функции и памяти при обучении. Когда крысам с гипоксически-ишемическим повреждением мозга давали раннее прикосновение и обогащенную стимуляцию окружающей среды, проводились тесты на сенсорно-моторную функцию и поведение, и в группе без вмешательства способность к дискриминационному обучению и сенсорно-моторная функция были хуже, чем в группе вмешательства и нормальной контрольной группе, в то время как между группой вмешательства и нормальной контрольной группой не было существенной разницы. Результаты показали, что стимуляция окружающей среды может улучшить сенсомоторную функцию и способность к дискриминационному обучению у крыс с гипоксически-ишемическим повреждением мозга, а также эффективно снизить частоту возникновения дисфункции мозга. Электрофизиологические исследования подтвердили, что стимуляция окружающей среды связана с выработкой LTP в гиппокампе, что повышает пластичность центральной нервной системы и способность к запоминанию.
После того, как крысам с церебральным инфарктом была проведена тренировка двигательной реабилитации, формирование выученного LTP в синаптическом эффекте области CA3 гиппокампа происходило значительно быстрее в группе реабилитации, чем в модельной группе, не получавшей никакой тренировки, что повысило эффективность обучения и способствовало восстановлению памяти при обучении. Было установлено, что даже при восстановлении физического повреждения мозга когнитивные нарушения сохраняются и влияют на качество жизни людей с хроническими заболеваниями, при этом нарушения пространственной навигации и памяти сохраняются в течение нескольких месяцев после травмы, и что неинвазивная стимуляция окружающей среды способствует уменьшению когнитивных нарушений и сохранению целостности тканей. Среди поведенческих тестов наиболее классически применяемым является тест водного лабиринта, который тесно связан с памятью пространственного обучения. Например, крысы в состоянии головокружения после эпилепсии показали улучшение когнитивных показателей в тесте водного лабиринта после 28 дней обогащенной экологической стимуляции, хотя различий в ЭЭГ и морфологических изменениях мозга не было.
4. Механизмы приобретенной стимуляции и нейропластичности
Влияние приобретенной стимуляции на нервную систему — это сложный процесс, в котором задействовано множество факторов. Современные исследования изучают влияние приобретенных стимулов на развитие мозга и восстановление развивающихся повреждений мозга, в основном с морфологической и поведенческой точек зрения, но механизмы, задействованные в этом процессе, еще не поняты. Было показано, что обогащенная экологическая стимуляция вызывает экспрессию мРНК нейротрофических факторов в мозге, в частности, увеличивает количество фактора роста нервов и плотность рецепторов фактора роста нервов, которые играют важную роль как в развивающемся мозге, так и в восстановлении мозговых травм.
Экспрессия NGF зависит от активации возбуждающих глутаматных рецепторов, таких как NMDA, AMPA и KA, которые вовлечены в сигнальные пути для длительного изменения морфологии клеток. Активация рецепторов NMDA известна как молекулярный переключатель для памяти при обучении. Чувствительность и экспрессия NMDA-рецепторов повышается после обогащения стимулами окружающей среды, а их функция зависит от состава их субъединиц. Исследования на моделях церебральной ишемии показали, что зависимые от среды эффекты связаны с плотностью связывания AMPA и KA рецепторов в ишемизированной контралатеральной коре, и что последние два связаны с поддержанием состояния функционального восстановления после ишемии.
Гиппокампальные AMPA-рецепторы опосредуют блокаду нарушений пространственной памяти и могут быть вовлечены в компенсаторные механизмы после травмы в той степени, в которой они могут преодолеть дефицит пространственной памяти. Участки связывания AMPA-рецепторов в субрегионах гиппокампа были связаны со скоростью плавания в тесте водного лабиринта. AMPA рецепторы увеличиваются после стимуляции обогащенной средой, что играет важную роль в синаптической пластичности, индуцированной повторной активностью; другие исследователи обнаружили, что обогащенная среда снижает экспрессию гена ядерного транскрипционного фактора AP-2 в областях CA1 и CA3 гиппокампа на 31% и 67%, соответственно, по сравнению с одиночной средой, и что локус AP-2 находится в промоторной области гена, тогда как промотор гена GC-Rs содержит ту же последовательность, что и связанный Локус AP-2 находится в промоторной области гена, а промотор гена GC-Rs содержит гомологичные последовательности со связанным GC, поэтому предполагается, что AP-2 может быть вовлечен в опосредование влияния факторов окружающей среды на экспрессию гена GC-Rs в гиппокампе.
Кроме того, стимулы окружающей среды могут влиять на функцию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси. Активация солевых кортикостероидов (тип I, MR) индуцирует выработку LTP, а уровень MR в гиппокампе связан с когнитивной функцией. Повышение экспрессии глюкокортикоидных (II типа, GR) рецепторов после обогащенной экологической стимуляции улучшает нейропластичность у крыс после травмы, с одной стороны, но чрезмерная и отсроченная активация GR повышает уязвимость нейронов, с другой. Стимуляция пренатально стрессированных крыс обогащенной средой показала уменьшение реакции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси на стресс, длительное выделение кортикостерона и улучшение их социального поведения. Раннее прикосновение у новорожденных крыс снижало уровень глюкокортикоидов in vivo, тем самым уменьшая повреждение гиппокампа, и оказывало благотворное влияние на способность крыс к запоминанию при переходе в пожилой возраст.
Кроме того, обогащение среды повышало активность индуцибельной и нейрональной синтаз оксида азота в мозге и увеличивало экспрессию гиппокампальных генов, регулирующих апоптоз, таких как каспазы и гены семейства bcl-2, которые блокируют гибель клеток в области СА1 гиппокампа после глобальной церебральной ишемии и способствуют развитию миелиновой оболочки в нервных волокнах мозга, тем самым влияя на процесс восстановления после травмы центральной нервной системы. Процесс восстановления после травмы ЦНС.
II. Постнатальная среда при неонатальной травме головного мозга
Использование разнообразных хороших двигательных моделей и стимулов для создания соответствующего сенсорного информационного входа и содействия формированию и оптимизации структуры и функции мозга является теоретической основой для вмешательства в постнатальную среду при травме мозга в неонатальный период.
1. Цели
1.1 Для улучшения мышечного тонуса.
1.2 Для усиления действия мышц-сгибателей.
1.3 Улучшить качество спонтанных движений.
1.4 Улучшить ориентацию на срединную линию.
1.5 Способствовать развитию ортостатического рефлекса поворота головы.
1.6 Улучшает мышечный статус.
1.7 Улучшает аудиовизуальный рефлекс.
1.8 Нормализовать сенсомоторный опыт.
2., Требования к окружающей среде и руководство по вмешательству
2.1 Положение лежа: Положение лежа, при котором центр тяжести младенца наклонен вперед, чтобы дотянуться до щеки, улучшает разгибание шеи и туловища, тактильную и проприоцептивную стимуляцию. Боковое лежачее положение улучшает реакцию средней линии и сгибателей, а боковое положение с обменом слева направо способствует симметричной лево-правой осанке и развитию моторики. Положение лежа способствует развитию нормальной активности новорожденного. Подушки в форме бабочки или U-образной формы больше способствуют развитию осанки в лежачем положении.
2.2 Тактильная стимуляция: Рот, ладони и подошвы ног очень чувствительны к прикосновениям и являются зонами, где стимуляции уделяется особое внимание. Периоральная стимуляция, т.е. массаж от височно-нижнечелюстного сустава до рта и соответствующее давление на верхнюю губу. Стимуляция ладоней рук и подошв ног означает оказание определенного давления и массаж ладоней рук и подошв ног. Опора на вес и другие формы проприоцептивной стимуляции восстанавливают и нормализуют функцию тактильной системы младенца. Тугое пеленание и медленные, нежные поглаживания эффективны для успокоения перенапряженного младенца и могут успокоить его; быстрые, неравномерные движения хороши для пробуждения или предупреждения младенца. Прикосновение к коже всей ладонью, а не только кончиками пальцев, поможет успокоить новорожденного от раздражительности. Прикосновение к коже является положительным опытом для младенца и обеспечивает лучший сенсорный ввод, чем предмет для утешения или палец во рту.
2.3 Зрительное и слуховое: Стимулировать зрительное развитие новорожденного можно с помощью зеркал, изображений лиц, игрушек с лицами на контролируемом расстоянии 18-20 см; младенцам нравятся человеческие голоса, женские голоса более приемлемы для младенцев, чем мужские, и лучше всего звуковая среда матери.
2.4 Вкус: новорожденные любят сладкие вкусы и меньше горьких или соленых.
2.5 Техника подвешивания в гамаке: Эта техника стимулирует вестибулярную систему, тем самым повышая бдительность и поведение, а также способствует растяжению разгибателей шеи и туловища, активизации передней шейной и брюшной мышечных систем, повышению активности средней линии дистальных верхних конечностей и нормализации моторного развития. Гамак всегда вызывает активные движения и увеличивает вестибулярный сенсорный вход.
2.6 Техника переноски: развивайте сгибание и фиксацию средней линии, мягко покачивая младенца при сгибании рук; младенца следует носить двусторонне, чтобы развивать движения и осанку симметрично.
2.7 отделение интенсивной терапии: Помните о надлежащем освещении и шуме и обеспечьте возможности для спонтанного движения новорожденного. Персонал может уменьшить чрезмерное воздействие света, накрыв инкубатор ребенка теневой тканью, и уменьшить шум, закрыв дверь инкубатора, чтобы сделать обстановку в отделении интенсивной терапии более похожей на обстановку в утробе матери. Особое внимание следует уделить тому факту, что в отделении интенсивной терапии зрительные и слуховые органы ребенка уже перестимулированы, а вот тактильные и вестибулярные органы ребенка действительно недостимулированы.
2.8 Вопросы кормления.
Важно понимать моторные рефлексы полости рта у новорожденных и лежащие в их основе патологические паттерны. Перед пероральным кормлением следует оценить состояние развития оромоторного рефлекса младенца. Рвотный рефлекс является основным рефлексом, противодействующим аспирации, и если рвотный рефлекс гиперактивен, младенец может не принять сосок. Оценка включает движения языка, кормовой рефлекс и сосательный рефлекс. Спокойное и бдительное состояние полезно для кормления.
Сосание без нутриентов может укрепить сосательный рефлекс. Важно оценить силу и ритм их сосания. Также важно оценить, скоординированно ли ребенок двигает языком вперед-назад, сомкнуты ли губы, чтобы предотвратить вытекание жидкости изо рта, и естественно ли дышит ребенок во время еды. Если при сосании трудно поднять язык, способность младенца к кормлению следует стимулировать и облегчать, оказывая соответствующее давление на соску, т.е. вверх (направление нёба) или вниз (направление языка).
Техники движения рта могут способствовать смыканию губ, стабилизации челюсти и улучшению функции сосания и глотания. Выбор пустышки также должен основываться на силе сосания ребенка, его выносливости и предпочтениях. Пустышки выпускаются различных размеров, скорости потока и гибкости. Использование мягкой пустышки может затруднить процесс обучения ребенка удерживанию большего количества жидкости во рту, что негативно скажется на развитии навыков кормления. Использование более твердой пустышки способствует лучшему сосанию и укрепляет мышцы шеи и ротовой полости.