第十七章脑功能不全-王建枝

1总字数：25,111图：3表：0第十七章脑功能不全第一节概述一、脑的结构、代谢与功能特征二、脑疾病的表现特征第二节认知障碍一、认知的脑结构基础二、认知障碍的主要表现形式三、病因和发病机制四、认知障碍防治的病理生理基础第三节意识障碍一、意识维持和意识障碍的脑结构基础二、意识障碍的主要表现形式三、意识障碍的病因和发病机制四、意识障碍对机体的主要危害五、意识障碍防治的病理生理基础2第十七章脑功能不全人脑（brain）由数以亿计的神经细胞和1014以上的突触组成，具有极为复杂精细的结构和功能。脑是调控各系统、器官功能的中枢，参与学习、记忆、综合分析、意识等高级神经活动。脑功能异常对人的精神、情感、行为、意识以及几乎所有的脏器功能都会产生不同程度的影响。第一节概述一、脑的结构、代谢与功能特征脑位于颅腔内，这种结构特点一方面对脑起保护作用，另一方面，颅骨对脑组织的限制也常常是颅内高压和脑疝形成的结构基础。从细胞水平，脑由神经元（neuron）和胶质细胞（neuroglia）组成，前者是脑各种功能的行使者，后者对神经元起营养和保护作用。脑的血液供应来自成对的椎动脉和颈内动脉，其分支形成血管网，以保证充足的血液供应。血液中的物质进入脑神经元首先要通过血脑屏障，血脑屏障的解剖学基础包括内皮细胞层、基膜、神经胶质突起与紧密连接等。凡是与蛋白质结合的物质基本上不能通过血脑屏障，因此不会进人脑组织；脂溶性强的物质可快速进入脑组织，而脂溶性弱或非脂溶性物质则进入脑组织极慢或完全不能进入；某些物质进入脑部的速率取决于该脑区对这些特殊物质的代谢需要。例如当髓磷脂生成时，脑内有胆固醇聚积，一旦髓鞘形成完毕，脑内胆固醇含量即降低。脑是体内能量代谢最活跃的器官，血流量与耗氧量大。葡萄糖是脑组织的主要能源，脑所需之能量几乎全部来自葡萄糖的氧化，但由于脑内氧及葡萄糖的贮存量很少，故需不断地从血液中摄取。多种损伤因素均可通过影响脑的能量代谢而导致脑的结构和功能异常。二、脑疾病的表现特征（一）特殊规律3由于脑在解剖和生理学上的某些特殊性，故在疾病的表现上具有和其它实质性器官（如肝、肾）不同的一些特殊规律：①病变定位和功能障碍之间关系密切。例如，位于左大脑半球皮层的病变，可能有失语、失用、失读、失书、失算等症状；位于皮层下神经核团及其传导束的病变，可能出现相应的运动、感觉及锥体外系功能异常；位于海马区的病变可损伤学习与记忆，位于小脑的疾病可引起身体的平衡功能障碍或共济失调等；②相同的病变发生在不同的部位，可出现不同的后果。例如，发生在额叶前皮层联络区的小梗死灶可不产生任何症状，但若发生在延髓则可导致死亡；③成熟神经元无再生能力。虽然近年来在成年脑中发现存在一些具分化潜能的祖细胞，但是，神经系统在老化过程中或受损伤后，神经细胞数量的减少基本不能从自身得到补充。神经细胞的慢性丢失将导致脑不同功能区萎缩，从而出现相应的功能障碍；④病程缓急常引起不同的后果。一般而言，急性脑功能不全常导致意识障碍，而慢性脑功能不全的后果则是认知功能的损伤。（二）对损伤的基本反应脑对损伤的基本反应是神经元的坏死、凋亡、退行性变性（轴突和树突断裂，缩短，细胞萎缩）；神经胶质细胞、星形胶质细胞炎性反应、增生、肥大；少突胶质细胞脱髓鞘等。由于脑的结构和功能极其复杂，故受损伤时的表现也千变万化，而且许多科学问题目前尚未能阐明。大脑损伤的最主要表现是认知或意识的异常，本章将从这两个方面讨论脑功能不全的有关病理生理学问题。第二节认知障碍认知是机体认识和获取知识的智能加工过程，涉及学习、记忆、语言、思维、精神、情感等一系列随意、心理和社会行为。认知障碍（cognitivedisorder）指与上述学习记忆以及思维判断有关的大脑高级智能加工过程出现异常，从而引起严重学习、记忆障碍（learningandmemoryimpairment），同时伴有失语（aphasia）或失用（apraxia）或失认（agonosia）或失行（disturbanceinexecutivefunctioning）等改变的病理过程。认知的基础是大脑皮层的正常功能，任何引起大脑皮层功能和结构异常的因素均可导致认知障碍。由于大脑的功4能复杂，且认知障碍的不同类型互相关联，即某一方面的认知问题可以引起另一方面或多个方面的认知异常（例如，一个病人若有注意力和记忆方面的缺陷，就会出现解决问题的障碍）。因此，认知障碍是脑疾病诊断和治疗中最困难的问题之一。一、认知的脑结构基础认知的结构基础是大脑皮层。大脑皮层由主区（primarycortex）和辅助区(associatedcortex)组成，对事物的观察、分析与判断以及对躯体运动的协调均由主区控制，但主区完成这些功能依赖辅助区对行为和智能进行高层次整合。Brodmann根据形态特征将大脑皮层分为52个功能区（图17-1），并提出不同的皮层形态分区分别执行不同的功能。①额叶皮层区负责自主运动，书写、记忆、创造性思维、判断、远见、社会责任感等复杂的智力活动，该区损伤将导致中侧性偏瘫（4区）、失写症（6区）及额叶性痴呆（9区和12区）等；脑左半球额叶皮层Broca’s语言区（44区和45区）损伤导致运动性失语症；②顶叶皮层的主要功能是对感觉信息的高级加工和整合。顶叶皮层1区至3区的损伤导致对侧感觉障碍；39区的损伤导致感觉性失读症（此时患者无构语障碍，但不能理解书写的文字）；40区的损伤引起触觉缺失等；③颞叶接受听觉刺激，其41区和42区感受声音，而听觉辅助皮层22区帮助对声音的理解，22区损伤将导致感觉性（Wernicke’s）失语症（与Broca’s失语症不同，Wernicke’s失语症者不能正确使用语言和语法，常常言不达意）；颞叶的海马和蓝斑结构参与记忆加工，损伤时分别引起空间或情感记忆障碍；④枕叶含有原始视觉皮层，17区感知和接受视觉刺激，该区损伤引起视野缺陷；视觉联络皮层18区和19区包绕视皮层，诠释视觉信息和内容。该区损伤将导致个体不能识别物体，不理解物体的用途或生命的形式（如不能区别猫和狗）。图17-1Brodmam脑功能分区示意图（同第六版图18-1）二、认知障碍的主要表现形式人脑所涉及的认知功能范畴极其广泛，包括学习、记忆，语言、运动，思维、创造，精神、情感，等等，因此，认知障碍的表现形式也多种多样，这些表现可5单独存在，但多相伴出现。1．学习、记忆障碍学习、记忆是一种复杂的动态过程，对学习、记忆基本机制的了解得益于对一种低等无脊椎动物—海兔（aplysia）的简单的神经系统的研究。记忆是处理、贮存和回忆讯息的能力，与学习和知觉相关。记忆过程包括感觉输入→感觉记忆→短时记忆→长时记忆→贮存讯息的回忆等过程。短时记忆涉及特定蛋白质的磷酸化和去磷酸化平衡，而长时记忆除特定蛋白质的磷酸化改变外，还涉及新蛋白质的合成。在大脑皮层不同部位受损伤时，可引起不同类型的记忆障碍，如颞叶海马区受损主要引起空间记忆障碍，蓝斑、杏仁核区受损主要引起情感记忆障碍等。2．失语失语是由于脑损害所致的语言交流能力障碍。患者在意识清晰、无精神障碍及严重智能障碍的前提下，无视觉及听觉缺损，亦无口、咽、喉等发音器官肌肉瘫痪及共济运动障碍，却听不懂别人及自己的讲话，说不出要表达的意思，不理解亦写不出病前会读、会写的字句等。传统观念认为，失语只能是由大脑皮层语言区损害引起。CT问世后证实，位于优势侧皮层下结构(如丘脑及基底节)病变也可引起失语。3．失认失认是指脑损害时患者并无视觉、听觉、触觉、智能及意识障碍的情况下，不能通过某一种感觉辨认以往熟悉的物体，但能通过其它感觉通道进行认识。例如，患者看到手表而不知为何物，通过触摸手表的外形或听表走动的声音，便可知其为手表。4．失用要完成一个复杂的随意运动，不仅需要上、下运动神经元和锥体外系及小脑系统的整合，还须有运动的意念，这是联络区皮层的功能。失用是指脑部疾患时患者并无任何运动麻痹、共济失调、肌张力障碍和感觉障碍，也无意识及智能障碍的情况下，不能在全身动作的配合下，正确地使用一部分肢体功能去完成那些本来已经形成习惯的动作，如不能按要求做伸舌、吞咽、洗脸、刷牙、划火柴和开锁等简单动作，但病人在不经意的情况下却能自发地做这些动作。一般认为，6左侧缘上回是运用功能的皮层代表区，由该处发出的纤维至同侧中央前回，再经胼胝体而到达右侧中央前回。因此左侧顶叶缘上回病变可产生双侧失用症，从左侧缘上回至同侧中央前回间的病变可引起右侧肢体失用，胼胝体前部或右侧皮层下白质受损时引起左侧肢体失用。5．其它精神、神经活动的改变患者常常表现出语多唠叨、情绪多变，焦虑、抑郁、激越（agitation）、欣快等精神、神经活动方面的异常改变。6．痴呆痴呆(dementia)是认知障碍的最严重的表现形式，是慢性脑功能不全产生的获得性和持续性智能障碍综合征。智能损害包括不同程度的记忆、语言、视空间功能障碍、人格异常及其他认知（概括、计算、判断、综合和解决问题）能力的降低，患者常常伴有行为和情感的异常，这些功能障碍导致病人日常生活、社会交往和工作能力的明显减退。三、病因和发病机制认知是大脑皮层复杂高级功能的反映，任何直接或间接导致大脑皮层结构和功能慢性损伤的因素均可通过不同机制引起认知障碍，现将其归纳如下：（一）慢性脑损伤1．脑组织调节分子异常（1）神经递质及其受体异常大多数神经元之间的信息传递是通过神经递质（neurotransmitter）及其相应的受体完成的。这些神经递质或受体异常改变均可导致不同类型和不同程度的认知异常。①多巴胺（dopamine）：多巴胺是以酪氨酸为底物，在酪氨酸羟化酶(tyrosinehydroxylase)和多巴脱羧酶(dopaminedecarboxlase)的作用下合成的。研究发现：脑中多巴胺含量显著降低时可导致动物智能减退、行为情感异常、言语错乱等高级神经活动障碍。例如，在帕金森病（Parkinsondisease,PD）患者黑质多巴胺能神经元减少，酪氨酸羟化酶和多巴脱羧酶活性及纹状体多巴胺递质含量明显下降。此外，在动物实验中发现多巴胺过多也可导致动物认知功能的异常改变。多巴胺受体有D1和D2受体两大家族，精神分裂症患者与大脑额叶7皮层的D1受体功能低下和皮层下结构D2受体功能亢进双重因素有关，因此有人提出用D1激动和D2阻断治疗精神分裂症的新概念；②去甲肾上腺素（norepinephrine）：去甲肾上腺素是最早被发现的单胺类神经递质，是多巴胺经羟化酶作用生成的产物。在脑内，去甲肾上腺素通过α1、α2和受体发挥调节作用。在突触前，α2受体通过Gi蛋白介导，减少cAMP的生成和cAMP依赖性蛋白激酶的活性，减少蛋白激酶对N-型Ca2+通道的磷酸化，以至Ca2+通道关闭，Ca2+内流减少，从而对去甲肾上腺素的释放起抑制作用（负反馈调节）；α2受体激动还可抑制在警醒状态下的蓝斑神经元的放电增加；在突触后，α2受体激动可引起K+通道开放，K+外流增加，神经元倾向超极化而产生抑制效应。而α1受体激活则使K+通道功能降低，K+外流减少，神经元去极化产生兴奋效应。一般认为，脑中α2受体激动与维持正常的认知功能有关，而α1受体持续、过度激活可致认知异常。在正常警醒状态时，脑细胞含适量去甲肾上腺素，α2受体功能占优势，维持正常的认知功能。在应激状态下产生大量去甲肾上腺素，α1受体功能占优势，这可能是个体长期处于应激状态更易出现认知障碍的机制之一；③乙酰胆碱(acetylcholine)：乙酰胆碱由乙酰辅酶A和胆碱在胆碱乙酰转移酶的作用下生成。神经细胞合成并释放的乙酰胆碱通过M-受体（M-AchR，毒蕈碱受体）和N-受体（N-AchR，烟碱受体）发挥调节作用，M-AchR是G-蛋白偶联受体，N-AchR是配体门控离子通道受体。脑内的胆碱能神经元被分为两类，即局部环路神经元和投射神经元，自Meynert基底核发出的胆碱能纤维投射至皮层的额叶、顶叶、颞叶和视皮层，此通路与学习记忆功能密切相关。阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)患者在早期便有Meynert基底区胆