腦功能可塑性與災(zāi)后心理功能康復(fù)

羅　非　羅　勁　吳一兵　丁之光　李佳音　王錦琰　郭建友

摘要：神經(jīng)系統(tǒng)具有驚人的可塑性，這種可塑性可以終生保留。大腦不僅可因個體的經(jīng)驗與行為而改變，也可因內(nèi)在思維，放松和注意的不同而發(fā)生改變。如汶川地震這樣的大型自然災(zāi)害，因其突發(fā)性和巨變性，可使身臨其境的人大腦功能狀態(tài)在瞬間就發(fā)生持久的改變，從而表現(xiàn)為認(rèn)知、情感等心理功能的改變。反過來，利用有關(guān)神經(jīng)可塑性的認(rèn)識，同樣可使受損的大腦得以修復(fù)，使發(fā)育障礙的個體增強(qiáng)功能，亦可使由各種內(nèi)外因素導(dǎo)致的心靈扭曲重新舒展開來。利用放松，修復(fù)、重建的3R腦功能重塑技術(shù)，可望解決包括地震災(zāi)后心理健康重建在內(nèi)的各種神經(jīng)和心理問題，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：可塑性；腦功能；心理健康；心理康復(fù)

分類號：B849；R395

1引言

汶川地震給心理學(xué)提出了許多挑戰(zhàn)和思考。巨大的災(zāi)害給心理過程帶來的巨大沖擊，如同神經(jīng)系統(tǒng)的生理創(chuàng)傷一樣，必定導(dǎo)致腦動能的重大變化。在這足以導(dǎo)致心理過程異常的重大腦功能改變之后，大腦還是否能夠恢復(fù)正常工作狀態(tài)，從而使心理功能也恢復(fù)正常呢?

William James在1890年就曾提出，神經(jīng)組織具有天然的可塑性。cajal也曾說，成人的腦有可能形成新的神經(jīng)回路。然而另一方面，CaN認(rèn)為成年大腦已無法再生，其神經(jīng)組織在發(fā)育中形成的功能也無法改變。這使后世科學(xué)家認(rèn)定，與發(fā)展中的大腦相比，成年神經(jīng)系統(tǒng)是固定而無法改變的。近年來，隨著研究資料的不斷積累，這一傳統(tǒng)觀念才被神經(jīng)可塑性觀念所代替。這為利用認(rèn)知和行為訓(xùn)練等方法解決包括地震災(zāi)后應(yīng)激綜合癥在內(nèi)的各種神經(jīng)和心理問題提供了重要的依據(jù)。

2神經(jīng)可塑性概述

2.1大腦功能分區(qū)可以改變

20世紀(jì)初，完成了大腦皮層的52個分區(qū)，并給它們賦予了確定的功能意義。但Shorrington認(rèn)為，運(yùn)動皮層定位存在細(xì)微的個體差異性，提示這種功能分區(qū)反映了動物的運(yùn)動經(jīng)驗。這一現(xiàn)象也得到同時代以及后來諸多研究的證實。持續(xù)觀察靈長類運(yùn)動皮層定位，證明它在一周之內(nèi)即可產(chǎn)生微小但可以不斷積累的改變。但通常情況下，這種改變并不容易看到。70年代人們發(fā)現(xiàn)，靈長類感覺皮層具有快速的可變性，切斷正中神經(jīng)后，相應(yīng)的軀體感覺皮層開始接受周邊其他區(qū)域的皮膚傳入。后來又發(fā)現(xiàn)，只要經(jīng)過持續(xù)的感覺辨別或行為訓(xùn)練，相應(yīng)感覺和運(yùn)動皮層代表區(qū)均會顯著擴(kuò)大。

這種皮層可塑性并不限于微小尺度。Pons等人(1991)發(fā)現(xiàn)切斷成年獼猴上肢傳入神經(jīng)12年后，上肢感覺代表區(qū)完全改為支配面部區(qū)域。甚至只要部分切斷軀干部感覺傳入22～23個月，即可誘發(fā)丘腦和皮層水平面部代表區(qū)向手部甚至腿部和足部擴(kuò)展。在切斷一側(cè)聽神經(jīng)后，投射到聽覺皮層的視覺傳入信息可引發(fā)聽覺定向反應(yīng)；這種經(jīng)聽皮層處理過的視覺信息更像聲音信號的性質(zhì)，因為它能像聲音一樣快速引發(fā)條件性恐懼反應(yīng)。這類現(xiàn)象被稱為神經(jīng)系統(tǒng)的使用依賴性重組。

2.2成年神經(jīng)系統(tǒng)可以新生

cajal曾說過中樞神經(jīng)系統(tǒng)不可能再生，但在他晚期的作品中又提出，神經(jīng)系統(tǒng)在修復(fù)當(dāng)中可能再生。上世紀(jì)60年代后期，Altman實驗室證明大鼠和豚鼠出生后在海馬、尾核、伏核中均仍然存在神經(jīng)元再生現(xiàn)象。這些發(fā)現(xiàn)得到電子顯微觀察的證實。Nottebohm(1981)發(fā)現(xiàn)，金絲雀每到秋季鳴叫腦區(qū)神經(jīng)元就會大部凋亡，到春天再生出新的神經(jīng)回路。這種現(xiàn)象在靈長類一度難以觀察到(Rakic，1985)。直至20世紀(jì)90年代才最終確認(rèn)，它最常見于海馬、嗅球等部位，可能與學(xué)習(xí)過程、新鮮的感覺刺激以及大腦的修復(fù)有關(guān)，而且受應(yīng)激等因素的調(diào)節(jié)。

人們發(fā)現(xiàn)，將大鼠置于豐富環(huán)境中飼養(yǎng)，其皮層容積增加5％。Comely等(1996)發(fā)現(xiàn)，豐富環(huán)境中的大鼠不僅皮質(zhì)較厚，突觸密集、樹突增生，而且能更快地找到食物。Kompormann等(1997)指出，讓成年大鼠置身類似野外的多元環(huán)境中45天，其海馬齒狀回神經(jīng)元增生15％。這種現(xiàn)象也同樣存在于老年大鼠。1998年，Edkssan等(1998)利用溴脫氧尿嘧啶標(biāo)記觀察老年腫瘤患者，證明人的齒狀回中也在新生神經(jīng)元，其速度約為每天500～1000個。

研究表明，豐富環(huán)境中造成新生神經(jīng)元增生最重要的因素是主動運(yùn)動。動物在轉(zhuǎn)輪上自由跑步即可增加海馬齒狀回的神經(jīng)元增生，而且令神經(jīng)元有更多的樹突，每支樹突上有更多的小棘。在細(xì)胞分子水平上，主動運(yùn)動使齒狀回神經(jīng)元更容易產(chǎn)生LTP，并促使該區(qū)域BDNF以及NR2B基因表達(dá)增加；同時細(xì)胞內(nèi)線粒體解偶聯(lián)蛋白2增加，且與新樹突突觸增生及神經(jīng)元內(nèi)線粒體數(shù)目增加密切關(guān)聯(lián)。因此，運(yùn)動促使神經(jīng)干細(xì)胞形成新神經(jīng)元，并不斷遷移到齒狀回區(qū)域；而豐富的環(huán)境則促使這些新生神經(jīng)元很快融入神經(jīng)回路并獲得功能意義，從而得以保留。在老年動物，運(yùn)動促使大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞增生以及學(xué)習(xí)能力加強(qiáng)的現(xiàn)象仍然存在。

神經(jīng)元增生可能具有重要意義。例如，主動運(yùn)動大大提高了小鼠的學(xué)習(xí)能力，但強(qiáng)迫游泳不能促進(jìn)海馬神經(jīng)元增生，這可能與應(yīng)激因子的分泌有關(guān)。不過，在跑步機(jī)上被動運(yùn)動仍可顯著促進(jìn)成年大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞增殖；孕鼠被動跑步甚至可促進(jìn)后代幼鼠腦內(nèi)BNDF基因表達(dá)、海馬神經(jīng)細(xì)胞存活數(shù)目增加、以及短期記憶能力的提高。另一方面，抑郁癥患者齒狀回發(fā)生萎縮；若阻斷神經(jīng)元再生，百憂解等抗抑郁藥物無法發(fā)揮療效。因此，讓抑郁癥患者從事運(yùn)動，可能成為緩解抑郁的手段。

2.3腦功能始終保持動態(tài)可塑性

人們發(fā)現(xiàn)，先天失聰者周邊視野的視覺誘發(fā)電位幅度比聽覺正常者增大2～3倍，且在聽覺皮層出現(xiàn)視覺誘發(fā)電位；他們對周邊視野內(nèi)物體移動方向的判斷正確率也顯著高于正常人；但其顏色視覺等“物體辨別通路”功能則保持不變。類似地，失明者的周邊聽覺辨別變得更為敏銳，且他們的聽覺誘發(fā)電位出現(xiàn)于視覺皮層。

Pascusl-Leone和Tortes(1993)發(fā)現(xiàn)，盲人使用布萊葉盲文后右手食指觸覺誘發(fā)電位加強(qiáng)，皮層代表區(qū)擴(kuò)大；而且盲人閱讀盲文時視覺皮層激活，利用TMS刺激視覺皮層可選擇性地干擾盲人閱讀盲文的能力。盲人即使回憶默誦單詞表，其視皮層激活也遠(yuǎn)超正常人，且與單詞記憶成績成正比；在動詞命名任務(wù)中，盲人視皮層強(qiáng)烈激活，而正常人只激活語言區(qū)；此時干預(yù)視皮層會使他們產(chǎn)生錯誤，而正常人則必須干預(yù)前額葉。這表明，失明者皮層功能發(fā)生了徹底重組。

成年后失明者是否也能重組視覺皮層功能?Pascual-Leone實驗室對成年人做連續(xù)5天24小時視覺剝奪，證實這些視力正常者的視覺皮層開始對觸覺和聽覺信號發(fā)生反應(yīng)，并在閱讀盲文時被激活。這表明，感覺信息向皮層各部具有相當(dāng)廣泛的投射，這些投射在感覺忽然喪失時會被迅速激活，并可在長期使用后成為新的優(yōu)勢投射。

3利用神經(jīng)可塑性修復(fù)大腦與心靈

3.1修復(fù)生理與病理問題的要素

Recanzone等(1993)曾發(fā)現(xiàn)，給猴聽音樂會使出現(xiàn)最頻繁的音律在腦中之代表區(qū)擴(kuò)大。同樣的，對特殊語言障礙兒童采用拉長某些困難音節(jié)的方法進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，可以大大提高這些兒童的語言水平。經(jīng)過8周訓(xùn)練后，他們在執(zhí)行押韻判斷任務(wù)時左顳項皮層與左額下回的功能信號均恢復(fù)正常兒童的水平。另一方面，Taub認(rèn)為，中風(fēng)患者運(yùn)動功能未能康復(fù)，是因為他們相信自己無法使用患肢，因此放棄了功能開發(fā)的努力。他將該現(xiàn)象稱為習(xí)得性失用。為此他開發(fā)了“強(qiáng)制誘發(fā)動作療法”，迫使患者使用患側(cè)肢體，發(fā)現(xiàn)一年以上的陳舊性中風(fēng)患者亦可顯著加快運(yùn)動功能康復(fù)，且該效應(yīng)在治療之后兩年仍然保持；經(jīng)CIMT訓(xùn)練的中風(fēng)患者，其運(yùn)動皮層相應(yīng)肢體代表區(qū)也會顯著擴(kuò)大。該療法的應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到中風(fēng)后失語癥，稱為強(qiáng)制誘發(fā)失語療法。

3.2修復(fù)心理與精神疾患的要素

給猴同時聽音樂和刺激手指，但訓(xùn)練它們只注意兩種刺激之一，則只有所注意的刺激之功能代表區(qū)才會擴(kuò)大。這表明，專注對腦功能重塑至關(guān)重要。讓強(qiáng)迫癥患者在平靜中學(xué)習(xí)在出現(xiàn)強(qiáng)迫癥狀時不做情緒化反應(yīng)，并了解這些癥狀只是神經(jīng)系統(tǒng)中眶額皮質(zhì)與紋狀體活動異常增高的產(chǎn)物；經(jīng)過10周訓(xùn)練，患者眶額皮質(zhì)的過度活動明顯緩解，證實堅定專注的意志力可以改變大能的功能狀態(tài)。同樣，引入專注與自覺訓(xùn)練后，認(rèn)知療法顯著改善抑郁癥患者的負(fù)性想法，并使復(fù)發(fā)率降低44％；尤其令人興奮的是，它對反復(fù)發(fā)作的重度抑郁療效尤佳。進(jìn)一步的機(jī)制研究表明，與抗抑郁藥相反，認(rèn)知行為療法可降低前額葉的過度活動并提高海馬的神經(jīng)活動。這表明。認(rèn)知療法可能是一種通過高級認(rèn)知過程啟動的自上而下重塑腦功能的治療過程。

幼年期經(jīng)歷會塑造個體的人格或基本社會行為模式。然而研究表明，暫時啟動依附安全感，即可增加互動意愿，減少負(fù)面和敵對反應(yīng)；同時，被試的同情心更強(qiáng)，更樂于犧牲自己讓他人從痛苦中解脫。同樣。對惡性疾病患者的照片主動發(fā)出善良的祝福與愿望，可顯著降低被試的恐懼和厭惡，同時降低杏仁的活動；且祝愿時前額葉活動越強(qiáng)，杏仁活動的降低就越明顯。這些運(yùn)用善良和同情訓(xùn)練內(nèi)心的技術(shù)可能導(dǎo)致個體處于更好的情感狀態(tài)，并改變他們的社會行為模式。

由此可見，采用專注、自覺、正直、利他等認(rèn)知訓(xùn)練，有可能利用大腦的可塑性，徹底改變?nèi)藗兊恼J(rèn)知、情緒等過程。

4基于腦功能可塑性的汶川地震災(zāi)后心理康復(fù)

基于前文所述的神經(jīng)可塑性原理及其應(yīng)用原則，我們?yōu)殂氪ǖ卣馂?zāi)后心理康復(fù)設(shè)計了一系列生物心理調(diào)節(jié)方案。該方案以放松、專注的心態(tài)為基礎(chǔ)，利用對他人境遇的同情、關(guān)懷等正性意念，利用提高自我覺察的技巧，訓(xùn)練參與者的健康用腦習(xí)慣，使之獲得修復(fù)心理創(chuàng)傷，提高心理健康水平的效果。為了幫助參與者學(xué)會放松專注的用腦方式，并提高對自己狀態(tài)的覺察能力，我們還開發(fā)了基于腦電信號的腦功能狀態(tài)指標(biāo)i_35與i_22。前者與心理放松有密切關(guān)系，而后者則標(biāo)志著專注的狀態(tài)。因此，參與者如果能將兩個指標(biāo)同時降低，即表明他處于一個良好的用腦狀態(tài)。

4.1生物心理調(diào)節(jié)的行為效應(yīng)

我們利用反映心理放松狀態(tài)韻i_35作為實時生物反饋指標(biāo)，并采用反映專注狀態(tài)的i_22作為輔助指標(biāo)，對汶川地震受災(zāi)地區(qū)被試進(jìn)行為期15天的生物反饋下的放松訓(xùn)練。參與者反映，他們在訓(xùn)練中學(xué)會了在緊張工作中保持放松的方法；并能夠察覺自己的緊張，從而建立自我放松的自覺性。同時，參與者的PTSD量表評分顯著降低(圖1)。

4.2生物心理調(diào)節(jié)的電生理效應(yīng)

利用上述原則，將i_35轉(zhuǎn)化為背景音樂的音量作為反饋指標(biāo)。結(jié)果表明，在放松開始后，i_35的數(shù)值逐漸降低，并在進(jìn)入較好的放松之后可以在較低的水平上保持相當(dāng)長時間的穩(wěn)定；在放松訓(xùn)練結(jié)束后，該指標(biāo)才逐漸恢復(fù)基線水平(圖2)。

經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練，參與者的靜息態(tài)i_35數(shù)值也逐漸有降低的趨勢，表明他們平時也比較容易處于心理放松的狀態(tài)。這與參與者的自我報告一致(圖3)。

4.3生物心理調(diào)節(jié)的生化效應(yīng)

為了考察這種以降低i_35為目標(biāo)的生物反饋訓(xùn)練的生理意義，我們測定了參與者訓(xùn)練前后的唾液可的松含量。結(jié)果表明，訓(xùn)練前后唾液可的松分泌量的差值與基礎(chǔ)i_35的數(shù)值成正比(圖4)。這表明，通過反復(fù)訓(xùn)練，在改變了參與者腦電生理活動特征的同時，也提高了他們放松自己，控制焦慮程度的能力。

總之，我們的初步研究結(jié)果顯示，這種訓(xùn)練不僅可以為參與者帶來行為學(xué)的和主觀的改善，而且他們反映應(yīng)激狀態(tài)的生理指標(biāo)也得到明顯改善。這表明，該方法有望成為災(zāi)后心理應(yīng)激問題康復(fù)的有效手段。

5結(jié)語與展望

近幾十年來神經(jīng)可塑性研究的進(jìn)展證實，大腦具有終生的近乎全能的可塑性。真正限制人類獲得身心健康的人生之最主要因素，是對這種可塑性及其應(yīng)用方式的缺乏認(rèn)識。如果能夠解放思想，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)誘導(dǎo)這種可塑性，人們完全有可能按照自己的意愿重塑腦功能，以更為健康的生理和心理狀態(tài)面對人生。實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵條件，是學(xué)會平靜和專注的心理能力，以及保持充滿活力的生理狀態(tài)。運(yùn)動所帶來的活力促使神經(jīng)細(xì)胞再生增加，而放松和專注可以使神經(jīng)系統(tǒng)迅速對外界環(huán)境刺激或內(nèi)部的思維活動作出適應(yīng)性改變，從而實現(xiàn)調(diào)整生理和心理活動模式，重塑腦功能的目的。

這類主動利用腦功能可塑性的技術(shù)具有重要的應(yīng)用意義。例如，唐一源實驗室發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過僅僅5次的短暫放松專注訓(xùn)練，就可以改變?nèi)藗兺ǔ５淖⒁夥植剂?xí)慣，從而大幅度提高人們在注意資源沖突時的工作效率，并減少焦慮、抑郁等負(fù)性情緒。這一現(xiàn)象伴隨著的是對單個對象注意資源分配習(xí)慣的改變；經(jīng)過長期訓(xùn)練后，這種資源重分配更顯著的個體對注意對象擁有更穩(wěn)定的theta反應(yīng)相位，提示大腦的運(yùn)作方式已經(jīng)發(fā)生了可塑性改變。這表明，人們在日常生活中完全可以主動改變腦的使用習(xí)慣，從而在處理感覺、認(rèn)知、情緒等信息時具有更為健康的心理狀態(tài)。

這種運(yùn)用放松、專注訓(xùn)練，結(jié)合感覺、行為與認(rèn)知調(diào)節(jié)技術(shù)，激發(fā)神經(jīng)可塑性潛力來重塑大腦的活動模式，從而修復(fù)正常神經(jīng)和心理功能的3R技術(shù)，對于神經(jīng)精神問題的康復(fù)具有重大的意義。人們在經(jīng)歷人生的災(zāi)難性事件后，有時會因應(yīng)對方式不當(dāng)，導(dǎo)致應(yīng)激反應(yīng)持續(xù)存在，嚴(yán)重干擾了正常生活。我們的初步結(jié)果表明，適當(dāng)運(yùn)用本文所介紹的原理和技術(shù)，有可能促進(jìn)這些個體的腦功能重塑，從而緩解這些災(zāi)后應(yīng)激癥候群。因此，正確運(yùn)用這一3R技術(shù)對于各種災(zāi)難后正常心理功能的重建將具有重要的理論和實用意義。