3脑结构与认知

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脑结构与认知功能 神经元神经元组成：神经细胞体、树突和轴突神经元学说：神经元是神经系统发生、形态、营养和功能的基本单位 Neurons-SomaChapter2.ThenervoussystemPrincipleofNeuralScience轴丘滑面内质网高尔基器多核糖蛋白质线粒体细胞膜粗面内质网核糖体微管细胞核 神经元的分类Neuronscanbeclassifiedaccordingtothetotalnumberofneurites(axonsanddendrites)thatextendfromthesoma.Aneuronthathasasingleneuriteissaidtobeunipolar.Iftherearetwoneurites,thecellisbipolar,andiftherearethreeormore,thecellismultipolar.Mostneuronsinthebrainaremultipolar. 轴突–突触神经递质突触间隙线粒体受体突触前膜突触后膜突触突触囊泡 神经系统中枢神经系统大脑(Cerebrum)小脑(Cerebellum)脑干(BrainStem)脊髓(SpinalCord)周围神经系统躯体神经（SomaticPNS）植物神经（VisceralPNS） 解剖术语解剖面矢状面水平面冠状面 大脑外侧面 脑的结构分区 大脑分区 大脑内侧面 脑成像 大脑底面 大脑冠状面 大脑结构与功能 额叶运动区 顶叶体感区 V1V2V2V3V4V5MT顶叶颞下回What通路——Where通路 §1大脑联合皮层的组织结构§2大脑联合皮层的工作原理§3大脑联合皮层的功能§4大脑两半球的功能不对称性大脑联合皮层与认知 Primarysensorycortex(sematosensory,visual,auditory……)PrimarymotorcortexUnimodalsensoryassociationareasMultimodalsensoryassociationareasMotorassociationcortex §1大脑联合皮层的组织结构顶叶联合皮层（5，7，39，40区）颞叶联合皮层（20，21，22，37区）前额叶联合皮层（9－14，45－47区） Understandingthefunctionofthethreeassociationareasisbasedon:Observingthepatientswithdamagetocortex(trauma,tumor,stroke,orsurgery)“no-invasive”imagingstudiesofnormalandbraindamagedindividuals.(PETscanandfMRI)Recordingtheactivityofcorticalneuronsinfreelybehavinganimals ThreePrinciplesGoverntheFunctionoftheAssociationAreasSensoryinformationisprocessedbothsequentiallyandinparallel.Sensoryinformationunimodalareasofcortexconvergesinmultimodalareas.Thesequenceofinformationprocessingisreversedinthemotorsystem. 随着进化，动物前额叶联合皮层面积也相应地变得越来越大。在人类，前额叶联合皮层占整个大脑皮层面积约29％。前额叶联合皮层 小结前额叶联合皮层参与注意力调控及反应抑制；前额叶联合皮层在空间和物体工作记忆中起关键作用；前额叶联合皮层与性格、情感及社会行为调控密切相关。在人类，左侧前额叶联合皮层45区与运动性语言功能有关。 顶叶联合皮层 §1语言是人类独有的能力§2语言信息处理的神经模型§3语言障碍具有多种表现形式§4阅读与书写障碍的脑区定位语言与语言障碍 1、语言是人类独有的能力语言的创造性语言的形式语言的内容语言的用途 现代人类大脑皮层与语言相关的区域在形态学上是左右不对称的。由于大脑皮层重要的沟回常常在颅骨内侧面留下压迹，因此，在颅骨内侧面可以找到大脑皮层左右不对称的痕迹。LeMay搜寻了这种不对称性的化石记载，发现这种不对称性存在于Neanderthal（距今3万至5万年前）和北京人（距今30万至50万年前）。语言的起源 用磁共振成像技术对20只黑猩猩、5只倭黑猩猩和2只大猩猩的脑部进行了扫描，结果表明与人类相似，所有这3个物种的左半脑Brodmann44区都比较大。 科学家发现了一个和人类语言有关的基因FOXP2 自然语言和手语都是定位的。语言在左半球的定位似乎与两半球间的解剖差异有关。颞平面的这一解剖学不对称性在发育早期（妊娠31周）即已存在，提示这种不对称性并非由于后天经验而发展起来，实为先天所有。婴儿出生时对各种声音的差别具有广泛的敏感性，这种能力对于理解任何一种人类语言都是必不可少的。语言的习得有着普遍规律。语言能力是先天决定的 1885年，布洛卡把自己的论文《我们用大脑左半球说话》公诸于世。这篇论文揭示脑是语言的生成和指挥器官，指出语言中枢在哪里，表明大脑皮层的不同部位有不同的分工，为大脑皮层机能定位学说奠定了基础，成为脑科学发展史上的一个里程碑。语言脑区的定位 1874年，德国神经学家卡尔·韦尼克在大脑皮层发现了一个与理解语言有关的区域，是语言感受中枢。语言脑区的定位 用正电子发射断层扫描术（PET）显示正在完成与单词有关的一系列训练时的人脑 Wernicke-Geschwind模型中强调的Wernicke区和Broca区在语言接受与表达方面的重要性实际上是基于范围大的多的损伤。Wernicke-Geschwind模型强调皮层区域的重要性。而现有的证据表明，皮层下结构对语言也是非常重要的。听觉输入的语言信息的确由听皮层传至角回，然后至Wernicke区，再传递至Broca区。然而，视觉输入的语言信息并不经过Wernicke区，而是从视觉联合皮层直接传至Broca区。因此通过眼睛看到的词并不转化为听觉表象。事实上，对一个词的视知觉和听知觉是由感觉模式特异的通路相互独立地处理的。这些通路各自独立地到达Broca区以及与语言含义和语言表达相关的更高级区域。Wernicke-Geschwind模型的不足之处 语言障碍失语症是由于特定脑区损伤（通常是大脑皮层区域损伤，如血管破坏、创伤或肿瘤）所致的语言障碍。特定脑区的损伤并不导致语言能力的全面衰退，而是不同脑区的损伤引起不同形式的语言障碍。如某些失语症患者理解说和写的语言均有困难（Wernicke失语），另一些则难以通过写字和说话来表达思想（Broca失语）。特定脑区的破坏导致特定的语言障碍提供了深入了解大脑语言组织的良机。 Wernicke失语Wernicke失语的特征是语言理解力的显著缺陷。语言输出是流畅的。言语错乱paraphasia语词创新，neologisms多语症，logorrhea言语空洞另外，Wernicke失语患者有严重的阅读和书写障碍。Wernicke失语 Broca失语症的主要特征是语言理解能力部分的保留，但语言的生成不流畅。Broca失语症患者只使用关键词。Broca失语症无法将几个短语组分协调地构建成一个句子。与Wernicke失语症不同，Broca失语症患者一般都有能意识到自己地语言错误。Broca失语症患者虽然在语言地生成上有严重障碍，但对口头和书写语言的理解正常。因为他们的Wernicke语言区未受损。然而，Broca失语症患者朗读困难，写字也像说话一样困难。Broca失语 失语症的临床症状 人类语言还具有重要的情感成分。语言的某些情感成分依赖于右半球的专门处理。与右半球损伤相关的语言情感成分丧失称为语韵缺失。右半球前部损伤的患者无论是悲还是喜，讲话时语调总是平板的；右半球后部损伤的患者则不能理解别人语言中的情感成分。大脑右半球也有语言功能 失读症（dyslexia，阅读能力受到破坏）和失写症（agraphia，书写能力受到破坏）是成年人大脑皮层小范围损伤导致的阅读或书写能力被选择性地破坏，而说话及其他认知功能不受伤害的语言障碍。失读症伴失写症：患者能说话，也能听懂别人说话，但失去了阅读和书写的能力。失读症伴失写症通常与顶－颞－枕联合皮层的角回或缘上回的损伤有联系。顶－颞－枕联合皮层区从事视觉、听觉和触觉信息的整合。经过整合后，信息被传送至颞叶Wernicke语言区，而后传送至额叶Broca语言区。患者无法将视觉符号与视觉符号所代表的声音联系起来。同样地，患者不能识认大声拼读出来的词，自己叶不会拼读。患者不能通过触摸识认浮凸的字母，因为皮肤触觉信息通过角回和缘上回向Wernicke语言区传递的通路被中断。 利用高空间分辨率的功能磁共振成像(fMRI)这一脑科学研究新兴技术，发现支配中国人阅读中文的大脑部位与支配英美等国人阅读英文的大脑区域在空间位置上明显不同。 语言是人类特有的通讯手段。语言在本质上是一套符号系统。人类借助语言交流思想，借助语言进行思维和推理。 语言功能定位于大脑左半球。语言功能相关的大脑半球结构不对称在人类进化史上早在30万年前就已出现。人的语言潜能似乎在出生时就已存在。语言的普遍特征被认为部分起源于左半球语言相关皮层区域的特殊结构。从生物学意义上讲，语言不是单一能力，而是一组能力，理解和表达就是其中的两个。语言理解和表达能力定位于左半球大脑皮层的不同区域。这些区域受损将导致不同表现形式的失语。对语言功能的神经基础的研究有助于我们理解大脑复杂的高级认知功能。 边缘叶扣带回海马旁回扣带下回齿状回海马穹隆 边缘系统穹隆海马下丘脑杏仁核 海马 间脑