後天環境對腦發育和腦損傷的修復起著非常重要的作用，有利的環境促進腦發育和腦損傷的修復，而不利的環境則相反。
一、基礎研究
1、神經可塑性
神經可塑性是中樞神經系統在形態結構和功能活動上的可修飾性。從突觸在果蠅屬的細胞和分子機制，到老年人腦卒中的恢復，都存在著神經可塑性。未成熟腦在發育過程中具有可塑性，發育成熟後，為了適應各種內外環境變化，如在神經系統遭受損傷或老齡化後，神經迴路在整個生活過程中仍可變、可修飾或可塑。神經可塑性主要表現在突觸可塑性。
突觸可塑性分結構可塑性和功能可塑性。突觸結構可塑性指突觸形態的改變以及新的突觸連線形成和傳遞功能的建立，是一種持續時間較長的可塑性。突觸功能可塑性指突觸的反覆活動引致突觸傳遞效率的增加或降低，包括長時程增強(Long term potentiation，LTP)和長時程抑制(Long term depression，LTD)，LTP和LTD被認為是學習和記憶的基礎。另外，沉默突觸的逐漸減少或轉變為功能性突觸也起著重要作用。
2、後天環境
在動物的研究中，後天環境包括豐富環境、標準環境和孤獨環境。標準環境是指標準的鼠籠裡飼養3-6只老鼠。孤獨環境是指在很小的鼠籠裡僅僅飼養一隻老鼠。豐富環境是指在較大的鼠籠裡飼養8-12只老鼠，並且籠內還放置不同顏色及形狀的物體，如轉盤、管道、斜坡、吊環和玩具等，做到定期更換和調整以製造新異的刺激，從而提供更充分的多感官刺激、主動運動和情感體驗的機會。
3、豐富環境對腦損傷後神經可塑性的影響
3.1 結構可塑性
研究證實，豐富環境可引起神經系統形態學結構的變化。許多傷害性刺激如腦缺氧、腦缺血、腦外傷、顱內感染和中毒等均可降低神經系統可塑性，造成不同程度的腦功能障礙。給予豐富環境刺激則可以減輕大腦半球的損傷程度，抑制神經元凋亡，增加非損傷區樹突分支和側棘數量，從而增強神經元代償性可塑能力。通過轉基因技術剔除海馬CA1區NMDA受體1基因的遺傳突變型小鼠，其學習記憶能力明顯減退，給予豐富環境刺激後其海馬突觸密度增加，樹突棘增多，小鼠學習記憶能力增強。
將大腦中動脈梗死後的原發性高血壓實驗大鼠飼養於豐富環境，1周後梗死區對側皮質神經元樹突分支及棘突數量較飼養於標準環境的大鼠增多。豐富環境還可誘導星形膠質細胞的可塑性，星形膠質細胞在腦損傷恢復中具有重要作用，在腦損傷早期可吞噬有害神經遞質、維持腦微環境穩定，分泌神經營養活性物質，並防止缺血後神經細胞進一步損害。超微結構的研究結果表明，飼養於豐富環境中的大鼠皮質星形細胞呈快速改變趨勢，星形細胞與突觸間聯絡明顯增多。
3.2功能可塑性
突觸可塑性常聯絡著行為學功能的改變，豐富環境刺激可補償腦損害導致的障礙和神經退化。人們模擬各種腦損傷動物模型並給予豐富環境刺激後發現，豐富的環境能改善實驗動物的腦功能，加強其在複雜的行為學測試中解決問題的能力。
給予豐富環境刺激可在一定程度上促進腦功能的恢復，主要表現為感覺運動功能和學習記憶能力增強。給予缺氧缺血性腦損傷新生大鼠早期觸控和豐富環境刺激後進行感覺運動功能和行為檢測，非干預組大鼠分辨學習能力和感覺運動功能較干預組和正常對照組差，而干預組和正常對照組無顯著差異，結果表明環境刺激可改善缺氧缺血性腦損傷大鼠感覺運動功能和分辨學習能力，有效地降低腦功能障礙的發生率。電生理研究證實，環境刺激與海馬LTP的產生有關，可增強中樞神經系統的可塑性和學習記憶能力。
給予腦梗死大鼠運動康復訓練後，康復組大鼠海馬CA3 區突觸效應的習得性LTP的形成速度明顯快於不給予任何訓練的模型組，提高了學習工作效率，促進了學習記憶的恢復。有學者發現，即使腦的物理損傷恢復了，但認知的缺陷會持久存在並影響著那些慢性患者的生活質量，損傷後的空間導航和記憶缺失可持續數月，而非侵入性的環境刺激對減輕認知障礙和維持組織完整是有益的。在行為學測試中，應用最經典的是水迷宮試驗，它與空間學習記憶密切相連。如癲癇後處於眩暈狀態的大鼠，在豐富環境刺激28天后，雖然腦電圖和腦形態學改變無差異，但在水迷宮試驗中，其認知能力得到改善。
4、後天刺激與神經可塑性的機制
後天刺激對神經系統的作用是一個複雜的過程，諸多因素參與其中。目前研究主要從形態學和行為學兩方面探討了後天刺激對腦發育和發育期腦損傷修復的影響，但其機制至今尚未明瞭。研究表明，豐富環境刺激可誘導腦內神經營養因子mRNA的表達，尤其是增加神經生長因子的數量和神經生長因子受體的密度，而神經營養因子在發育腦和腦損傷修復過程中均有重要作用。
將腦灶性缺血的大鼠放入豐富環境中，結果發現缺血後2-7天其腦內NGF的表達上調。NGF表達依賴於興奮性穀氨酸如NMDA、AMPA和KA受體的啟用，參與細胞形態學長時間改變的訊號通路。NMDA受體的啟用被稱為學習記憶的分子開關。豐富環境刺激後NMDA受體的敏感性和表達都增加，其功能依賴於其亞單位成分。對腦缺血模型的研究發現，環境依賴性作用與缺血對側皮質AMPA和KA受體結合密度有關，而後兩者與缺血後功能恢復狀態的維持相連。
海馬AMPA 受體介導了空間記憶損害的阻斷，可能參與了損傷後的補償機制，以至能克服空間記憶的障礙。海馬亞區的AMPA受體結合區在水迷宮試驗中與游泳速度有關。豐富環境刺激後AMPA受體增多，它在反覆活動引起的突觸可塑性中起著重要作用;另有學者研究發現，與孤獨環境相比，豐富環境可使海馬CA1、CA3 區核轉錄因子AP-2 基因表達分別減少31％、67％ ，AP-2 位點在基因的啟動子區域，而GC-Rs 基因啟動子包含與結合的GC 同源序列，因此推測AP-2可能參與介導環境因素對海馬GC-Rs 基因表達的影響。
此外，環境刺激可影響下丘腦垂體腎上腺軸的功能。鹽皮質激素(type I, MR)的啟用可誘導LTP產生，海馬MR的水平與認知功能有關。經豐富環境刺激後糖皮質激素(type II, GR)受體表達的增高，一方面可改善損傷後大鼠的神經可塑性，另一方面過量和延遲的GR啟用卻會增加神經元的易損性。用豐富環境刺激有產前應激的大鼠，可見下丘腦-垂體-腎上腺軸對應激反應減弱，皮質酮分泌延長，其社交行為改善。對新生大鼠進行早期觸控可降低體內糖皮質激素水平，從而減少其對海馬的損害，對大鼠進入老年後的學習記憶能力有促進作用。
另外，豐富環境還可以增加腦內誘導型和神經元型一氧化氮合酶的活性，增加海馬細胞凋亡調節基因如半胱氨酸蛋白酶(caspases)和 bcl-2家族基因的表達，而這兩種基因可阻斷全球性腦缺血後海馬CA1區細胞死亡，促進大腦神經纖維髓鞘的發育，從而影響中樞神經系統損傷後的修復過程。
二、新生兒腦損傷的後天環境
採用各種良好的運動模式和刺激，建立適當的感覺資訊輸入，促進腦結構與功能的塑型與優化，是新生兒期腦損傷後天環境干預的理論基礎。
1、目標
1.1提高肌張力。
1.2增強屈肌作用。
1.3提高自發性運動的質量。
1.4提高對正中線的定向力。
1.5促進頭翻正反射。
1.6增進肌體狀態。
1.7改善視聽反射。
1.8使感覺運動體驗正常化。
2.、環境要求與干預指導
2.1臥位：俯臥姿勢，使嬰兒的重心前傾達到面頰附近，可以加強頸與軀體伸展、觸覺和本體覺的刺激。側臥可提高中線與屈肌的反應，而且左右交換的側臥位，可促使左右對稱姿勢和運動的發育。仰臥位有利於新生兒正常活動模式的發展。蝶形或U型枕更有利於嬰兒臥位下的姿勢模式的發展。
2.2觸覺刺激：口部、手掌、足底對觸覺非常敏感，是強調刺激的部位。口周的刺激即從顳下頜關節到口部的按摩和對上脣施加適當的壓力。對手掌和足底的刺激就是對手掌和腳底施加一定的壓力和按摩。承重和其他形式的本體感受刺激可以使嬰兒的觸覺系統功能恢復和正常化。緊張的襁褓、慢節奏的輕撫對安撫過度應激的嬰兒有效，可以使嬰兒鎮靜下來;快速不規律的動作有利於讓嬰兒覺醒或警覺。對面板要整個手掌去觸控，而不是隻用手指尖去碰觸，這將有利於使新生兒從煩躁中安靜下來。肌膚的接觸對嬰兒是一種積極的體驗，比用安慰品或手指在口中使嬰兒得到的感覺輸入更好。
2.3視覺和聽覺：刺激新生兒的視覺發展可採用鏡子、人臉圖片、人臉玩具，距離控制在18-20cm;嬰兒喜歡人的聲音，女性比男性聲音更易被嬰兒接受，且母親的聲音環境最佳。
2.4味覺：新生兒喜歡甜味而不太喜歡苦或鹹味。
2.5吊床懸帶技術：該技術能對前庭系統刺激，從而提高警覺與行為能力，還能促進頸部與軀體伸肌的伸長、頸前與腹部肌系統的啟用，上肢遠端的中線活動增強，使動作發育正常化。吊床總是能引出活躍的動作並增加前庭感覺的輸入。
2.6攜抱技巧：通過輕搖位於手臂彎曲部的嬰兒來培養嬰兒的屈曲與中線的固定;應該雙側交替的攜抱嬰兒以使其運動和姿勢勻稱發育。
2.7NICU:要注意合適的燈光與噪聲，並給新生兒提供自發性運動的機會。工作人員可以通過在嬰兒的保溫箱上蓋上一層遮光布以減少燈光的過度照射，也可以關好保溫箱的門來減少噪音，從而使嬰兒所處的NICU的環境更像子宮內的環境。特別要注意在NICU的嬰兒視覺與聽覺已經處於過度刺激的狀態，而真正不足的是嬰兒的觸覺、前庭覺的刺激。
2.8餵養問題：
瞭解新生兒口部運動反射與潛在的病理模式是很重要的。口部進食前應對嬰兒的口部運動反射的發育狀況進行評估。嘔吐反射是一種對抗吸入的基本反射，如果嘔吐反射亢進，嬰兒可能不會接受乳頭。評估包括舌頭的運動、覓食反射、吸吮反射等。安靜和警覺的狀態對餵食有利。
非營養性吮吸可以加強吮吸反射。評估其吮吸的力量與節律是很重要的。評估嬰兒是否會協調的前後運動舌頭，是否會關閉嘴脣以防液體從口腔漏出，是否會在進食時自然的呼吸也是很重要的。如果吮吸時舌頭上抬困難，應通過給奶嘴適當的壓力，即向上(上顎方向)或向下(舌頭方向)，來刺激並促進嬰兒進食能力。
口部運動技術可以促進脣部的閉合、下頜的穩定、吮吸與吞嚥功能的改善。另外應根據嬰兒的吮吸力、耐力及喜好來選擇合適的奶嘴。奶嘴有不同的型號、流速與柔韌度。使用軟奶嘴會使嬰兒很難學會在嘴裡保持更多的液體，從而影響進食能力的發展。用硬一點的奶嘴，可建立更好的吮吸方式，增強頸部和口腔部的肌肉力量。
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