脑功能不全

第十七章脑功能不全BrainInsufficiency人脑（brain）具有极为复杂精细的结构和功能,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1.脑位于颅腔内，受到颅骨限制；2.脑由神经元和胶质细胞组成；3.脑血液供应来自成对椎动脉和颈内动脉；4.血液和脑神经元之间有血脑屏障；5.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；6.脑是能量代谢最活跃的器官，葡萄糖是最主要能源，脑所需能量几乎全部来自葡萄糖氧化，脑内氧及葡萄糖贮存量很少。二、脑疾病的表现特征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；（一）特殊规律②相同病变发生在不同部位可出现不同后果例如，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后果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、脑疾病的表现特征（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。大脑损伤最主要表现是认知或意识异常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。记忆学习语言运动情感思维创造精神认知障碍（cognitivedisorder）指与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。由于大脑的功能复杂，且认知障碍的不同类型互相关联、影响，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。大脑皮层Brodmann分区318571922191839374121404238222044454349111044646632311268上外侧面大脑皮层Brodmann分区823946111210123332322431253820283420373633242431363519181717181973125123027192818172330292637内侧面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；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）。二、认知障碍的主要表现形式1.学习、记忆障碍2.失语3.失认4.失用5.精神、神经异常6.痴呆(dementia)二、认知障碍的病因和发病机制（一）慢性脑损伤1．脑组织调节分子异常①多巴胺（dopamine）—帕金森病②去甲肾上腺素（norepinephrine）③乙酰胆碱(acetylcholine)—阿尔茨海默病④谷氨酸(glutamate)•神经递质及其受体异常•神经肽异常神经肽(neuropeptide)是生物体内的一类生物活性多肽，主要分布于神经组织。在脑内，神经肽与神经递质（neurotransmitter）常常共存于同一神经细胞。神经肽的异常与认知障碍密切相关。神经肽与经典神经递质特点比较1.神经肽比神经递质分子量大，脑组织中含量低；2.神经肽由无活性前体蛋白加工而成，而神经递质可在胞体或神经末梢直接合成；3.神经肽释放后主要经酶解而失活，神经递质则主要通过神经末梢重吸收反复利用；4.神经肽的调节缓慢而持久，神经递质的调节快速而精确等。•神经营养因子缺乏神经营养因子对神经元的存活和神经元突起的生长具有重要作用。已发现在多种神经退行性疾病中均有神经营养因子含量的改变，例如，在PD患者黑质NGF、BDNF和GDNF的含量明显降低。2.脑组织蛋白质异常聚集脑组织中蛋白质异常聚集可见于一大类脑神经细胞退行性变性疾病中，如AD、PD、亨廷顿病（Huntingtondisease,HD）、海绵状脑病(CreutzfeldtJokobdisease,CJD)等。脑组织蛋白质异常聚集原因•基因异常•蛋白质合成后的异常修饰细胞骨架蛋白tau被异常磷酸化、异常糖基化、异常糖化和异常泛素化修饰。•脑组织慢病毒感染—传染性的朊蛋白（prionprotein,PrP）3.慢性脑缺血性损伤•能量耗竭和酸中毒•细胞内Ca2+超载•自由基损伤•兴奋性毒性•炎症细胞因子损害4.环境、代谢毒素对脑的损害50岁以后发病的典型散发性神经退行性疾病,风险因素包括毒品、药物、酒精或重金属中毒等，各种慢性代谢性或中毒性脑病。5.脑外伤和脑老化•轻度外伤者可不出现症状；中度外伤者可失去知觉；重度者可导致学习记忆严重障碍，乃至智力丧失——拳击手•老年人（60岁）脑血液供应减少，合成和分解代谢及对毒素的清除能力均降低，造成脑神经细胞死亡，认知功能降低。（二）慢性全身性疾病•心血管系统病变，如高血压、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病等，可通过减少脑血液供应等机制，继发性降低大脑功能而引起认知障碍。高危人群，冠脉搭桥手术后（三）精神、心理异常•轻松、愉快、多彩的生活环境可促进实验动物大脑皮层的增长，使脑重量增加；不良的心理、社会因素，如负性生活事件、处境困难、惊恐、抑郁等均可成为认知障碍的诱因。•社会心理功能减退患者——皮层萎缩•精神失常患者——神经细胞数目减少，细胞体积变小（四）人文因素的影响•受教育程度是最恒定的影响认知的因素，认知测验的得分与受教育年限呈负相关神经递质、受体、神经肽、神经营养因子异常基因异常慢病毒感染慢性脑缺血致病因素脑代谢异常蛋白质异常修饰蛋白质聚集ATP减少，酸中毒，Ca2+、自由基、炎症因子增高，兴奋性毒性慢性脑损伤脑功能异常认知障碍认知障碍病因及发病机制四、认知障碍防治的病理生理基础•对症和神经保护性治疗•恢复和维持神经递质的正常水平胆碱酯酶抑制剂阻断神经细胞突触间隙乙酰胆碱的降解，以提高神经系统乙酰胆碱的含量，治疗PD患者•手术治疗：以微电极定位、计算机控制的新的立体定位损毁疗法治疗晚期PD患者，苍白球的不同部位具有明显不同的电生理特征（外侧部具有相对不规律的或短暂爆发式放电，内侧部具有相对持续的高频放电）。第三节意识障碍意识是对自身状态和客观环境的主观认识能力，包含觉醒状态和意识内容。觉醒状态：与睡眠呈周期性交替的清醒状态，能对自身和周围环境产生基本反应，属皮层下中枢的功能；意识内容：包括认知、情感、意志活动等高级神经活动，能对自身和周围环境作出理性的判断并产生复杂的反应，属大脑皮层的功能。认知功能主要依赖大脑皮层；意识的维持涉及大脑皮层及皮层下脑区的结构和功能完整。意识障碍(consciousdisorder)指不能正确认识自身状态和/或客观环境，不能对环境刺激做出反应的一种病理过程，其病理学基础是大脑皮层、丘脑和脑干网状系统的功能异常。意识障碍通常同时包含有觉醒状态和意识内容两者的异常，常常是急性脑功能不全的主要表现形式。一、意识维持和意识障碍的脑结构基础脑干网状结构、丘脑和大脑皮层在维持意识方面起着极其重要的作用，意识障碍的发生机制实质上就是网状结构-丘脑-大脑皮层系统发生器质性损伤、代谢紊乱或功能性异常的机制。（一）脑干网状结构功能障碍脑干网状结构是保证大脑清醒状态的结构基础。其上行激动系统(ARAS)与上行抑制系统（ARIS）之间动态平衡及其与大脑皮层的相互联系决定意识水平。ARAS的投射纤维终止于大脑皮层广泛区域，主要维持大脑皮层兴奋性，维持觉醒状态和产生意识活动。ARAS在网状结构中多次更换神经元，通过的突触及牵涉的神经递质很多。ARIS神经元发出的上行纤维走行与ARAS大体一致，其主要功能是对大脑皮层兴奋性起抑制作用。（二）丘脑功能障碍•丘脑(thalamus)由许多核团组成，丘脑核团可分为特异性丘脑核和非特异性丘脑核，特异性丘脑核组成丘脑特异性投射系统，向大脑皮层传递各种特异性感觉信息。•非特异性丘脑核接受脑干网状结构上行纤维并向大脑皮层广泛部位投射，终止于大脑皮层各叶和各层，构成非特异性投射系统，参与维持大脑皮层觉醒状态。此系统被破坏可使动物长期昏睡。（三）大脑皮层功能障碍大脑皮层(cerebralcortex)是有机体全部功能活动的最高调节器。清晰的意识首先要求大脑皮层处于适当的兴奋状态，这种适宜的兴奋性要有脑干网状结构上行激动系统的支持，还取决于大脑皮层本身的代谢状态，尤其是能量代谢状态。二、意识障碍的主要表现形式意识障碍可有以觉醒状态异常为主的表现，亦可有以意识内容异常为主的表现，但更多的是两者兼而有之。•谵妄(delirium)：以意识内容异常为主的急性精神错乱状态，其表现在不同病人或同一病人不同时间可明显不同。常有睡眠-觉醒周期紊乱以及错觉、幻觉、兴奋性增高（如躁狂、攻击性行为等）为主的精神运动性改变等。•精神错乱(confusion)：觉醒状态和意识内容两种成份皆出现异常，处于一种似睡似醒的状态，并常有睡眠-觉醒周期颠倒。•昏睡(stupor)：觉醒水平、意识内容均降至最低水平，强烈疼痛刺激可使病人出现睁眼、眼球活动等反应，但很快又陷入昏睡状态，病人几无随意运动，但腱反射尚存。是仅次于昏迷的较严重意识障碍。•昏迷(coma)：指觉醒状态、意识内容、随意运动持续（至少6小时）、完全丧失的极严重意识障碍，昏迷时出现病理反射，强烈的疼痛刺激偶可引出简单的防御性肢体运动，但不能使之觉醒。昏迷发生的机制是大脑半球和脑干网状结构广泛的轴突损伤和水肿。•植物状态(vegetativestate)：意识内容和觉醒状态分离。患者可有自主睁眼、眼球无目的活动等反应，显示出患者觉醒机制仍保存，但无任何认知、情感和有意义的反应，无完整的意识内容成份。可见于大脑皮层广泛损伤，而脑干植物功能尚完整的状态。三、意识障碍的病因和发病机制各种脑器质性病变、躯体疾病引起的脑中毒、各种精神疾病或病理过程均可通过各自不同的机制破坏脑干网状结构-丘脑—大脑皮层对意识的正常调节功能，引起意识障碍。（一）急性脑损伤病因：1.颅内弥漫性感染(脑