大脑是如何工作的?一直是科学家们致力研究的难题。尽管现代生物学的高速进展,使我们对大脑在分子及细胞层面的了解取得了较大进展,但对于揭开大脑工作机理的神秘面纱来讲,这些进展不过是十分粗浅的了解。因为大脑这个超级复杂的器官,拥有数百种不同类型,总数为1012的神经元通过1015个突触形成的各种神经网络。
蒲慕明院士在报告中提到,目前,科学家们对神经元的结构与功能,各种神经元之间的突触联系和功能,都已十分清楚。同时对大脑的功能,如感觉信息处理、学习记忆和认知机制、感觉与运动系统的调控等也开始有所理解。“在这些进展中,最关键的一面就是对大脑可塑性的理解,因为可塑性是所有大脑高等功能的基础。”
大脑可塑性是指大脑的结构与功能可因不断使用而改变。此领域的一个重要里程碑,便是发现短时间的神经环路活动可引起突触传递效能的长时期变化,即所谓的长时程增强或抑制的现象。这种突触传递效能的变化也可导致突触连接发生结构上的变化。
“对大脑可塑性的理解为各种神经系统疾病的治疗和康复带来了新希望。”蒲慕明说,虽然成年人大脑的可塑性远小于幼儿,但大幅度的大脑神经网络可塑性在成年期可以通过药物和生理电刺激来“唤醒”。
基于大脑可塑性原理的新思路,给中风、瘫痪、语言障碍、弱视等神经系统疾病提供了各种廉价的治疗方法。
用生理电进行深度脑刺激的疗法已用于治疗慢性痛、帕金森症、癫痫症、抑郁症等,但由于我们对大脑的认识还不够深入和精确,这种疗法只对部分病人有效且可能产生副作用。
用限制无障碍上肢使用来增强有障碍上肢运动能力的“限制性诱发运动疗法”,目前可用于75%的有运动障碍的中风病人。“病人的自主运动,配合生理电刺激的治疗,将是一条新途径。”
“还有一种更为廉价的不花钱的办法,就是看视频。”蒲慕明介绍说,成年患者经过40小时(每天2小时)快速动作的视频训练,可有效治疗弱视。此外,基于听觉系统可塑性设计的一种视频疗法也已用于美国三百万有语文学习障碍的儿童。