中樞神經受損后其遠側段也發生軸突和髓鞘的變性且病程較長，有人切斷脊神經后，術后100天仍見有后索的變性纖維。在變性初期，變性纖維被星形膠質細胞所包圍。術后30天發現小膠質細胞增生，變性的髓鞘被巨噬細胞所吞噬。

中樞神經近側端受損傷的主要變化是出現逆行性的神經細胞變性。軸突被切斷后，胞體出現染色質溶解現象。但經過一定時間后，有的細胞恢復了原有狀態，有的細胞趨向縮小、消失的歸宿。有的細胞胞體腫脹，可使其體積增加2倍以上，細胞核偏移而位于胞體的周邊甚至向表面突出。尼氏體的溶解由核周向胞體周邊進行，所以細胞的中心部在尼氏染色時不見著色。在恢復過程中尼氏體亦從核周重新出現而向四周擴延。在電鏡下可見到高爾基復合體的膨脹、粗面內質網或線粒體的膨脹、斷裂，神經微絲增加及各種致密小體增加。

與此同時，局部的星形膠質細胞增大、增生，稱為反應性星形膠質細胞，增大的胞體內含大量膠質絲、糖原和脂肪，溶酶體增多，細胞的代謝活動增強，亦可見吞髓鞘的碎片。當損傷區的潰變產物被吞噬細胞清除后，星形膠質細胞即以其突起充填潰變區域的空隙，形成膠質瘢痕，從而把損傷區和正常組織分開。

周圍神經元變性局限于受損神經元，不累及下一個神經元。但中樞神經的變性可跨越突觸引起與之接觸的下一個神經元的變性，這種現象稱跨神經元或跨突觸變性。最早研究是通過切斷猴一側視神經后，外側膝狀體的細胞嗜堿性降低（RNA減少），胞體萎縮。1個月后發生核膜變化和核內含物濃縮，核酸代謝改變，核萎縮。4個月后核仁也萎縮。內質網及高爾基復合體這些有膜包圍的系統發生腫脹。Trumpy（1977）廣泛切除幼貓大腦皮質研究腦橋核的變化發現，7～17日小貓在術后5日幾乎所有的神經細胞潰變，而生后21～43日小貓僅見少數細胞完全潰變，其余的神經細胞僅表現為明顯縮小。也有報道跨二級以上神經元的長距離變性，如摘除眼球后大腦皮質視區發現神經細胞樹突小棘減少，樹突分支數量減少。

上述例子均系順行性跨神經元變性，亦有逆行性跨神經元變性的報道，但實例很少。

所謂神經的可塑性是指在一定條件下，神經系統的結構和功能對損傷或環境變化作出適應性變化的能力。如神經損傷后，鄰近神經元會出現軸突的側支抽芽并與失支配的靶結構建立功能聯系、樹突嵴或樹突分支數目增多以增大接受信息的面積、神經元膜上神經遞質受體的結合能力和數目的變化而增強神經元的活性和信息的傳導等。神經可塑性是神經系統的基本特性之一，它對腦的認知功能和神經損傷的修復發揮重要作用。

中樞神經纖維受損后其再生過程與周圍神經相同，能夠再生，但再生的效果與周圍神經有極大差別。成年哺乳動物中樞神經系統再生一般在2周后停止，再生的軸突往往不能越過膠質瘢痕，即使越過，也不能到達靶神經元與之形成功能性突觸聯系。中樞神經所伸出的肢芽往往不能延伸很遠（約1mm）且會潰變。為什么中樞神經系統的再生與周圍神經不同，如何才能促進中樞神經的再生？近年來許多學者進行了深入的研究。

周圍神經的膠質細胞是施萬細胞，而中樞神經的膠質細胞有形成髓鞘的少突膠質細胞以及小膠質細胞和星形膠質細胞，這些膠質細胞在中樞神經再生中所起的作用與施萬細胞不同。

少突膠質細胞是中樞神經髓鞘形成細胞，它形成中樞有髓神經纖維的髓鞘。但與施萬細胞形成髓鞘不同，一個少突膠質細胞有許多分支突起，可同時與多條軸突接觸形成許多髓鞘結間體，此外中樞神經纖維外面沒有基板。

近年來，Schwab（1990）等通過細胞培養發現少突膠質細胞及髓鞘內存在著某種軸索生長抑制因子，Fawcit等（1999）發現少突膠質細胞可分泌髓磷脂相關糖蛋白，少突膠質細胞前體產生NG ₂DSD-1。星形膠質細胞產生tenascin、brevican及neurocan，受刺激時產生NG ₂。腦膜細胞能產生NG ₂及其他蛋白聚糖，并激活小膠質細胞產生自由基、一氧化氮等，以上物質均能參與抑制軸索再生。

哺乳動物中樞神經系統在損傷后形成的膠質瘢痕被認為是影響再生纖維延伸的重要原因，膠質瘢痕是由反應性膠質細胞的突起及有關物質所形成的網狀結構，阻止再生軸突的延伸。最近的研究發現，瘢痕組織中有一種抑制因子，稱損傷膜蛋白聚糖，它使生長錐塌陷，可能是阻止中樞神經纖維不能延伸的原因。Silver（1991）及其同事的研究發現，在成年哺乳動物瘢痕組織的周圍存在著細胞抑制素和硫酸軟骨素等物質，這些物質能限制體外培養中神經細胞軸突的生長。

雖然膠質細胞能產生抑制因子影響軸索再生，但膠質細胞也能促進再生。

在中樞神經系發育過程中，星形膠質細胞能引導神經元遷移到目的地。有實驗研究表明若把胼胝體切斷，然后移植一塊有星形膠質細胞生長的塑料濾膜，能引導中樞神經系統神經纖維生長到對側半球，重建胼胝體。因此星形膠質細胞在損傷時應當是產生積極的促進神經再生的因素。

現代研究認為，在神經變性和損傷早期，星形膠質細胞的反應性增生具有修復功能。許多實驗證明，反應性星形膠質細胞能合成和釋放多種神經營養因子和細胞因子，如神經生長因子、睫狀神經節營養因子、膠質源性神經營養因子、堿性成纖維細胞生長因子、血小板源性生長因子、膠質細胞成熟因子等，這些神經營養因子對神經元起保護作用，并能促進神經纖維的延伸。此外，星形膠質細胞還能分泌產生許多細胞外基質成分，如層粘連蛋白、纖維連接蛋白、神經細胞黏附分子、膠質細胞源性粘連蛋白等，這些物質均能保護神經元并能促進神經突起的生長。

隨著基因工程和基因轉移等分子遺傳學技術的發展，發現了癌基因和原癌基因，這些基因被認為在外界刺激后其蛋白起著第三信使的作用。而且還發現正常成年哺乳動物中樞神經系統神經元有低水平的癌基因，但膠質細胞沒有癌表達。當中樞神經系統受損時，在神經元的癌基因mRNA和癌基因大量增加時，反應性星形膠質細胞亦被誘導表達癌基因蛋白，已有研究提出癌基因的表達與細胞分裂和分化有關。

小膠質細胞約占中樞膠質細胞的5%～20%，遍布整個中樞神經系統，但其分布有區域性差異。小膠質細胞在損傷時被激活形成反應性小膠質細胞或變為吞噬性小膠質細胞，吞噬潰變的組織細胞及髓鞘碎片等，以利軸突的再生，此外，它還能釋放一種星形膠質細胞生長因子，刺激星形膠質細胞增生和肥大。小膠質細胞還能產生多種細胞因子，如白細胞介素1、白細胞介素6和腫瘤壞死因子，這些細胞因子通過旁分泌或自分泌直接或間接地影響神經元和膠質細胞的增殖、發育、遷移和分化。在小膠質細胞分泌的細胞因子的刺激下，星形膠質細胞能進一步分泌白細胞介素3、白細胞介素6、神經生長因子、神經營養素3、堿性成纖維細胞生長因子等以促進神經突起的生長。

值得一提的是，近年來發現嗅覺系統的嗅鞘細胞兼有星形膠質細胞及施萬細胞的特點，對神經再生有促進作用，用于修復脊髓的再生。

自從Levi-Montalcini（1953）發現神經生長因子以來，陸續發現多種類似的因子。迄今已經鑒定的神經營養因子已有10余種，還有許多待定的因子。

近年的研究表明，神經元不僅可以從神經元、周圍的膠質細胞或其本身得到營養支持，而且一種神經營養因子可以影響多種類型神經元；一種類型的神經元可以被多種神經營養因子作用；神經營養因子也有多種反應，可以影響神經元存活、分化、軸突的延伸。在此介紹幾種神經營養因子對神經細胞的保護及再生作用。

神經生長因子能維持和促進發生中的交感神經元和神經嵴源的感覺神經元的存活、分化、生長和成熟；能保護基底前腦隔尾殼核膽堿能神經元存活，防止其凋亡。若給新生大鼠腦隔區、海馬或新皮質注入神經生長素，可見相關腦區膽堿能神經元環腺苷酸水平明顯升高，膽堿乙酰轉移酶活性增高2倍。在新生大鼠腦內連續7天注入神經生長因子，交感神經節神經元的軸突定向通過背根神經節伸入脊髓。在體外培養的培養液中加入神經生長因子不僅能保護膽堿能神經元，而且能促進其軸突延伸。在阿爾茨海默癥鼠腦移植研究中，神經生長因子對移植的膽堿能神經元有促進作用并見有功能效應。

還有研究報道，神經生長因子能阻止軸突切斷后引起的視網膜節細胞的死亡，在離體的培養中促進雞胚視網膜節細胞存活及軸突生長。近年來研究發現腦源性神經營養因子為腦、脊神經感覺神經節、大腦皮質、海馬、紋狀體發生中存活的主要依賴因子，也是基底前腦膽堿能神經元、運動神經元、交感神經元、黑質多巴胺神經元及小腦顆粒細胞存活的主要因子。在體外培養中，腦源性神經營養因子可以支持視網膜節細胞的存活及軸突生長，腦源性神經營養因子及其高親和性受體TrkB不僅在上丘表達，同樣也在視網膜中表達，可以推測視網膜也合成并分泌腦源性神經營養因子，起一種自分泌模式的局部營養作用。腦源性神經營養因子可以增加爪蛙蟾蝌視網膜節細胞軸突分支和終末分支多樣性。對膽堿能神經亦有保護作用，但不及神經營養因子。

神經營養素 ₃和腦源性神經營養因子是同一家族，研究發現神經營養素 ₃基因靶突變純合子小鼠的肢體有嚴重的運動缺陷，與完全缺失肌梭和腱梭有關。肌梭形成時運動神經元表達神經營養素 ₃mRNA水平最高。還有研究發現在成體大鼠橫斷皮質脊髓束，神經營養素3可以促進離斷的皮質脊髓束發出側芽。對紋狀體的膽堿能神經元不僅有保護作用，而且能促進膽堿能神經元分化及突起延伸，還能促進視網膜前體細胞的分化及剛分化的神經元成熟。

神經營養素 _4／5與腦源性神經營養因子共有trkB受體，因此神經營養素 _4／5亦能增加視網膜節細胞的存活和軸突生長。新生大鼠離斷坐骨神經后給予腦源性神經營養因子，神經營養素 ₃、神經營養素 ₄能保護脊髓運動神經元的存活。

睫狀神經節營養因子為多效能神經營養因子，對背根神經節、脊髓運動神經元、海馬神經元、交感神經元等均有生物學效應，它是神經元存活和分化因子，能保護受損的運動神經元，阻止軸突離斷的多巴胺神經元退變。最近發現睫狀神經節營養因子和白血病抑制因子都可以誘導純化的成年哺乳動物視網膜節細胞軸突生長，睫狀神經節營養因子的促進視網膜細胞存活的作用與劑量相關。

膠質細胞系源性神經營養因子是由小鼠膠質細胞株49細胞分離出的糖基化的二硫鍵結合的二聚體蛋白質，最初研究發現rh膠質細胞系源性神經營養因子有促進大鼠胚中腦多巴胺神經元存活和攝取多巴胺的能力及影響形態分化。以后的研究發現膠質細胞系源性神經營養因子能保護離斷軸突的多巴胺能神經元不萎縮死亡和免受1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶毒的損害。膠質細胞系源性神經營養因子還能防止斷離軸突的面神經運動核的萎縮。在1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶誘發的帕金森病猴腦內注入膠質細胞系源性神經營養因子后可減輕行動緩慢和強直姿勢等癥狀，并使中腦黑質多巴胺神經元增大，中腦和蒼白球內多巴胺含量增高。

成纖維細胞生成因子家族是一個大的家族，成纖維細胞生成因子1和成纖維細胞生成因子2是促進細胞生長作用很強的多肽因子，又是重要的有絲分裂原，參與細胞的生長發育和組織損傷的修復。在中樞神經有高水平的成纖維細胞生成因子1及成纖維細胞生成因子2。對成纖維細胞生成因子1及成纖維細胞生成因子2的研究證明它們具有明顯的營養作用，體外培養的研究顯示成纖維細胞生成因子1、成纖維細胞生成因子2是少突膠質細胞、星形膠質細胞和施萬細胞的強大的有絲分裂原，能促進各種膠質前體細胞的繁殖和分化，促進交感和副交感神經元以及大腦皮質、海馬和運動神經元的存活。其機制是直接激活神經元的受體而起作用，也可能由激活膠質細胞所介導。有研究展示成纖維細胞生成因子2對切斷軸突的隔膽堿能神經元有保護和促進再生的作用，對被1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶損傷的黑質多巴胺神經元或缺血的海馬神經元均有保護作用。成纖維細胞生成因子1亦有促進受損軸突再生的能力。

神經營養因子對中樞神經系統的保護和促進再生作用的研究表明，沒有一種神經營養因子能百分之百的保護神經元。因此神經科學家們設想是否兩種神經營養因子同時使用能起協同作用。Mitsumoto等發現，給予具有運動神經元疾病的Wolbler小鼠睫狀神經節營養因子及腦源性神經營養因子兩種營養因子后神經元的退變幾乎完全被制止了，提示這兩種神經營養因子具有協同作用或者在這種動物，脊髓運動神經元有兩種，一種對睫狀神經節營養因子有效，而另一種對腦源性神經營養因子起反應。另外的研究亦報道神經生長因子和腦源性神經營養因子、腦源性神經營養因子和神經營養素 ₃以及神經生長因子＋腦源性神經營養因子同時使用對膽堿能神經元存活、分化及突起延伸均有協同作用。其他的研究將成纖維細胞生成因子＋神經營養素 ₃、腦源性神經營養因子＋神經營養素 ₃、睫狀神經節營養因子＋神經營養素 ₃等聯合運用均具有協同作用，這些研究為今后臨床聯合應用營養因子修復神經系統疾病打下了基礎。

20世紀80年代初，Aguayo和他的同事將一段外周神經移植到中樞神經系統的不同區域，發現中樞神經系統中不同類型的神經元在軸突受損后都可以再生出纖維長入移植的外周神經中，有的可達幾厘米，這表明中樞神經在適宜的環境下能夠再生。具有上述再生能力的神經元有脊髓、腦干、丘腦、大腦皮質和視網膜中的神經元。由于視覺系統解剖、生理特點，使研究較易入手。因此許多再生的研究以視網膜模型來進行。

方法是將自體坐骨神經段的一端連于眶內視神經的斷端，存活一段時間后，再將坐骨神經另一端植入上丘，存活2～18個月后將順行標志物（HRP）注射到眼球玻璃體中以標記再生的神經節的軸突和末梢。結果在上丘中見到再生纖維及HRP標記的突觸，這些突觸與正常視神經纖維和上丘神經元之間的突觸形態相類似。

上述實驗表明軸突損傷后的視網膜節細胞可再生出纖維長入移植的外周神經中。外周神經移植后能分泌許多神經營養因子促進神經再生，視網膜節細胞纖維再生的速度與發育中視網膜節細胞相似，而且這些再生纖維有正常的生理功能。實驗還表明，視網膜節細胞軸突再生與生長相關蛋白增加密切相關。

Aguayo將外周神經的一端插入延髓，另一端插入脊髓。在動物存活數月后發現延髓和脊髓均有纖維伸入外周神經。

近年來對脊髓再生的研究不斷深入。在脊髓T ₈橫斷后，拿去一段脊髓（T ₉～T ₁₁），然后放入一人造引導管，即一內面光滑的半透膜管。然后再將純化的施萬細胞移植入管內以誘導脊髓的軸突再生。動物存活一段時間后，再在引導管中部注入快藍，結果發現脊髓中間神經元軸突延伸入移植物，并見少數背根神經節被逆行標記。該實驗表明，在引導管中植入施萬細胞能提高脊髓中間神經元及感覺神經元軸索再生入胸部脊髓。

以上的研究表明，基底膜是神經軸突延伸的必不可少的條件，但若缺乏存活的施萬細胞，完整的基底膜亦不能支持軸突再生。表明施萬細胞不僅能產生營養因子、黏著分子等，還能誘導軸突進入移植物。研究表明，改變軸突生長的外在環境能提高損傷神經元軸突的內在再生能力。有理由相信，在將來一定能找到促進中樞神經再生的新途徑。