作者：Ross Cunnington，Professor, Queensland Brain Institute, The University of Queensland，这篇文章由作者与中风康复和老年护理理疗师Zita Arends共同完成。
原文：https://directorsblog.nih.gov/2020/03/05/discovering-the-brains-nightly-rinse-cycle/
标题有改动，原标题为：大脑在部分组织受损后如何继续控制运动及形成新的神经连接，本文同时对原文有修改。
因为大脑，人类才能感受到“存在”，但对神经科学研究来说，要想真正开发大脑的惊人潜能，还有很长的路要走。目前，我们的Brain Control系列（研究/工作）探索了我们对于语言、情绪、记忆、视觉、个性和运动等6个已知大脑核心功能的统筹。
我们通过自主地控制身体的运动来与人、物体及周围环境交互。身体运动不仅仅是控制手臂和腿这样简单，我们也通过头和眼睛的协调配合来探查周围世界，通过面部表情来传递情绪，通过唇、舌和口腔的配合来交流。
在运动神经元疾病患者身上，我们观察到大脑如果不再能控制身体运动，会带来破坏性影响。例如，进行性退化和肌肉萎缩会导致部分患者产生“闭锁”症状，这意味着他们完全不能运动与交流。
运动系统与初级运动皮层
脑运动皮层主要位于额叶，它始于负责统筹复杂的运动前区，终于初级运动皮层。最终的信号通过初级运动皮层输出到脊髓，最终驱使特定的肌肉收缩和运动。
脑左侧的初级运动皮层控制右侧身体，与之对应的是右侧的初级运动皮层控制左侧身体。
初级运动皮层的不同区域连接身体的不同部分并控制其运动
初级运动皮层的不同区域连接身体的不同部分并控制其运动，将身体与对应的大脑部分相映射就形成了上面的图示。
图中所占据的弧形部分的大小代表了我们对相应部位精细运动的控制能力。例如，运动皮层的很大一部分与我们的手指、口腔和嘴唇的活动有关，后者对握持和言语表达这样的重要功能来说必不可少。
从初级运动皮层到肌肉的神经连接非常重要，任何一点损伤都会导致运动功能受损。比如，中风会导致病人大脑一侧的初级运动皮层受损，影响他们控制另一侧身体的运动，如果受损区域只是初级运动皮层的特定部位，则只会影响对应身体部位的运动。例如，假若上图中手部对应的脑区受损，则只有手部运动受影响。
The Conversation, CC BY-SA
神经可塑性与运动康复
和大脑的其他部分一样，初级运动皮层的神经元在受损后不会再生或修复。但是大脑仍然可以（以其他方式）自我修复并借由神经的可塑性来恢复丧失的功能。这是指未受损的部分可以改变它们现有的神经连接通路并重新映射到身体其他部位。通过这样的方式，大脑可以代偿运动皮层受损部位的功能。
神经可塑性理论是物理康复治疗的基本原理。例如，中风患者通过接受理疗能够恢复运动功能并康复。基于神经可塑性理论，特定动作重复的次数越多，大脑中相应的神经传递通路越强，同时将来做同样的动作也越容易。
神经可塑性理论是物理康复的基本原理，例如中风患者接受的理疗
让我们来看一下某个中风病人的案例：Harry，左腿运动功能异常。由于大脑右侧运动皮层用于控制腿部运动的区域受损，在不知不觉中他的大脑已经改变了行走模式。为了帮助Harry恢复行走能力，物理治疗师通过辅助他练习对左腿特定肌肉群的控制来最终帮助他实现良好的行走顺序或模式。
起初，Harry需要很高的专注度来让正确的肌肉发力，因为他的大脑正在建立新的神经通路来代偿受损区域的功能。但随着训练次数增多，新的通路逐渐产生，已有的那些则得到了加强，因而保持正确的运动模式变得更容易且不需要过多的专注。
同样的神经可塑性原理也被应用在健康大脑的学习过程中。在像练习骑自行车、签名和跳探戈舞这样的新技能学习过程中，大脑能够建立新的连接去适应并变化，这是我们能够学习新事物的基础。
因此，根据你是芭蕾舞演员还是体操运动员，游泳运动员还是足球运动员，手表制造商还是显微手术外科医生，大脑运动系统中的神经连接是不同的，这取决于你对身体不同部位的精细运动进行的练习和已有的熟练度。
运用脑机科技，为残疾人回归正常生活助力
我们的大脑如此强大。而针对肢体残缺或因脊髓病变等原因失去了运动功能的人，脑机接口这项新兴技术的出现，有如为他们重新插上了翅膀。早在2000年，被誉为“脑机接口之父”的米格尔·尼科莱利斯教授就带领他的团队，实现了让一只猴子通过脑机接口技术在体外控制机械臂；2006年，他们让在美国的一只猴子仅用它的思想来控制一台在日本的机器人行走；2014年，全球逾十亿观众见证了尼科莱利斯教授在“重拾行走计划（WAP）”中通过脑机接口控制外骨骼，让一位全身瘫痪的少年通过脑机接口控制外骨骼站起来并为巴西世界杯开球。
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