医学专题人类大脑与记忆详解.pptx
人脑之迷人脑之迷 1873 1873年年年年,意大利人意大利人意大利人意大利人Camillo GolgiCamillo Golgi（左图，（左图，（左图，（左图，1843-19261843-1926，与，与，与，与CajalCajal分享了分享了分享了分享了19061906年诺贝尔奖）偶尔将一块脑放入盛有硝酸银的容器中，并在其中浸泡了年诺贝尔奖）偶尔将一块脑放入盛有硝酸银的容器中，并在其中浸泡了年诺贝尔奖）偶尔将一块脑放入盛有硝酸银的容器中，并在其中浸泡了年诺贝尔奖）偶尔将一块脑放入盛有硝酸银的容器中，并在其中浸泡了几星期。结果，人类第一次认识了脑中的重要秘密几星期。结果，人类第一次认识了脑中的重要秘密几星期。结果，人类第一次认识了脑中的重要秘密几星期。结果，人类第一次认识了脑中的重要秘密神经元。神经元。神经元。神经元。CajalCajal（右图，（右图，（右图，（右图，1852-19341852-1934），西班牙人，他认为神经元的突起不是连通），西班牙人，他认为神经元的突起不是连通），西班牙人，他认为神经元的突起不是连通），西班牙人，他认为神经元的突起不是连通的，它们通过接触而非连通传递信息。的，它们通过接触而非连通传递信息。的，它们通过接触而非连通传递信息。的，它们通过接触而非连通传递信息。12021/7/19 星期一神经科学研究的发展历史神经科学研究的发展历史神经科学研究的发展历史神经科学研究的发展历史 通过挖掘的距今通过挖掘的距今70007000年的头颅骨发现年的头颅骨发现,当时人们已经懂得在头颅骨上钻孔当时人们已经懂得在头颅骨上钻孔(环钻术环钻术),),而且显示病人在而且显示病人在术后有一段时间的存活术后有一段时间的存活,原因是头颅上有术后愈合的痕迹。原因是头颅上有术后愈合的痕迹。公元前公元前4 4世纪世纪,HippocratesHippocrates（公元前（公元前460-397460-397）认为：脑不仅参与了对环境的感知，而且是智慧的发）认为：脑不仅参与了对环境的感知，而且是智慧的发祥地。祥地。人类应该知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣喜、欢笑和运动，才有了悲痛、哀伤、绝望和无人类应该知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣喜、欢笑和运动，才有了悲痛、哀伤、绝望和无尽的忧思。因为有了脑，我们才以一种独特的方式拥有了智慧、获得了知识；我们才看得见、听得到；尽的忧思。因为有了脑，我们才以一种独特的方式拥有了智慧、获得了知识；我们才看得见、听得到；我们才懂得了美和丑、善和恶；我们才感受到甜美与无味我们才懂得了美和丑、善和恶；我们才感受到甜美与无味同样因为有了脑，我们才会发狂和神智昏同样因为有了脑，我们才会发狂和神智昏迷，才会被畏惧和恐怖所侵扰迷，才会被畏惧和恐怖所侵扰我们之所以会经受这些折磨，是因为脑有了病恙我们之所以会经受这些折磨，是因为脑有了病恙因为这样一个原因为这样一个原因，我认为，脑在一个人的机体中行使了至高无上的权力。因，我认为，脑在一个人的机体中行使了至高无上的权力。HippocratesHippocrates,On the Sacred Disease,On the Sacred Disease（论神圣的疾病）（论神圣的疾病）22021/7/19 星期一 但是其后著名的古希腊哲学家亚里士多德（公元前但是其后著名的古希腊哲学家亚里士多德（公元前384-397）笃信心是智力的中心。亚里士多德认为脑只）笃信心是智力的中心。亚里士多德认为脑只是一个散热器，它把被心脏加热的血液冷却！事实上，对于我们现在归诸于脑的所有功能，古希腊人都把它是一个散热器，它把被心脏加热的血液冷却！事实上，对于我们现在归诸于脑的所有功能，古希腊人都把它们定位于心或肺（古代中国，人们也认为心是灵魂的中心，们定位于心或肺（古代中国，人们也认为心是灵魂的中心，灵枢灵枢.本神本神中有中有“心藏神心藏神”一说，一说，“心主神明心主神明”）。）。古希腊人的这个离奇推论，即正常精神活动与脑无关，终于因为阿尔克迈翁（古希腊人的这个离奇推论，即正常精神活动与脑无关，终于因为阿尔克迈翁（Alcmaeon）的一个伟大发）的一个伟大发现而发生改变。阿尔克迈翁发现，确实有连接从眼导向脑。他断定，这个区域就是思维的发生地。现而发生改变。阿尔克迈翁发现，确实有连接从眼导向脑。他断定，这个区域就是思维的发生地。公元公元1世纪，希腊医生盖伦（公元世纪，希腊医生盖伦（公元130-200）通过解剖绵羊发现了大脑与小脑。大脑质地软，位于头颅的）通过解剖绵羊发现了大脑与小脑。大脑质地软，位于头颅的前部；小脑质地较硬，位于头颅的后部。根据大脑与小脑的结构不同，盖伦推测大脑是感觉的接受区，而小前部；小脑质地较硬，位于头颅的后部。根据大脑与小脑的结构不同，盖伦推测大脑是感觉的接受区，而小脑是控制肌肉运动的命令中枢。盖伦推断的依据是：形成记忆的关键是将感知脑是控制肌肉运动的命令中枢。盖伦推断的依据是：形成记忆的关键是将感知“刻印刻印”到脑上，而这一过程到脑上，而这一过程只能够发生在软绵绵的大脑上。盖伦在解剖羊脑时发现了只能够发生在软绵绵的大脑上。盖伦在解剖羊脑时发现了“脑室脑室”的结构，里面充满了液体（脑脊液），在的结构，里面充满了液体（脑脊液），在盖伦看来，这符合当时的理论：机体的功能有赖于盖伦看来，这符合当时的理论：机体的功能有赖于4种重要的液体以及其平衡。感知被大脑多记录，运动被大种重要的液体以及其平衡。感知被大脑多记录，运动被大脑所启动，都是由体液通过神经到达脑室和离开脑室而实现的（当时人们认为神经是中空的管道）。脑所启动，都是由体液通过神经到达脑室和离开脑室而实现的（当时人们认为神经是中空的管道）。18世纪初，佛洛昂（世纪初，佛洛昂（Flourens）通过摘除脑的不同部位来研究脑的功能分区，他发现，并不是脑的功能）通过摘除脑的不同部位来研究脑的功能分区，他发现，并不是脑的功能特异性地受到损害，而是所有功能都足见减弱。特异性地受到损害，而是所有功能都足见减弱。到了到了18世纪，人类关于脑的认识可概括为世纪，人类关于脑的认识可概括为4个方面：个方面：1 损害脑会干扰感觉、运动和思维功能，甚至导致死亡；损害脑会干扰感觉、运动和思维功能，甚至导致死亡；2 脑通过神经与身体其他部位通信；脑通过神经与身体其他部位通信；3 脑由具有不同特征的各部分组成，它们具有不同的功能；脑由具有不同特征的各部分组成，它们具有不同的功能；4 脑象一台机器一样工作，遵循自然法则。脑象一台机器一样工作，遵循自然法则。32021/7/19 星期一 19 19世纪人类关于脑的知识的突破体现在世纪人类关于脑的知识的突破体现在4 4个方面：个方面：1 1 神经是神经是“电线电线”而不是而不是“水管水管”；2 2 不同功能定位不同功能定位在脑的不同部位；在脑的不同部位；3 3 神经系统是进化的产物；神经系统是进化的产物；4 4 神经元是脑的基本结构和功能单位。神经元是脑的基本结构和功能单位。18591859年，英国博物学家达尔文（年，英国博物学家达尔文（Charles DarwinCharles Darwin）发表）发表物种起源物种起源(On the Origin of SpeciesOn the Origin of Species)，提，提出了进化论。达尔文认为人类受到惊吓时的反应模式与许多哺乳类动物相似，表明不同的物种起源于相同的出了进化论。达尔文认为人类受到惊吓时的反应模式与许多哺乳类动物相似，表明不同的物种起源于相同的祖先，这个祖先具有相同的行为特征。今天我们把许多从不同动物实验中得到的结论适用于人类，就是基于祖先，这个祖先具有相同的行为特征。今天我们把许多从不同动物实验中得到的结论适用于人类，就是基于不同物种的神经系统来源于共同的祖先，有着共同机制这一进化论思想。不同物种的神经系统来源于共同的祖先，有着共同机制这一进化论思想。18171817年，年，James ParkinsonJames Parkinson首次报道了帕金森综合症。首次报道了帕金森综合症。18611861年，法国神经学家布罗卡（年，法国神经学家布罗卡（Paul BrocaPaul Broca，1824-18801824-1880）首次证明了语言功能位于额叶的一个局部区）首次证明了语言功能位于额叶的一个局部区域（布罗卡氏区）。域（布罗卡氏区）。19351935年葡萄牙神经病学家莫尼斯提出了脑白质切除术，主要用于处理忧郁、焦虑、恐惧与侵犯等一系列年葡萄牙神经病学家莫尼斯提出了脑白质切除术，主要用于处理忧郁、焦虑、恐惧与侵犯等一系列极其强烈而持久的情绪反应。在极其强烈而持久的情绪反应。在1936-19781936-1978年间，在美国大约有年间，在美国大约有3500035000个病人接受这种外科手术。个病人接受这种外科手术。BrocaBroca（左（左图图）仔）仔细细研究了由于研究了由于脑损伤脑损伤而失而失语语的病的病人人脑脑，他确信不同的功能是定位于大，他确信不同的功能是定位于大脑脑的不同区的不同区域上。右域上。右图图是保存下来的哪个病人的是保存下来的哪个病人的脑脑，这这个病个病人于人于18611861年去世之前年去世之前丧丧失了失了语语言能力。言能力。图图中中圆圆圈圈标标注的区域注的区域为为造成其造成其语语言功能缺陷的言功能缺陷的损伤损伤位点。位点。42021/7/19 星期一感觉神经（传入神经）感觉神经（传入神经）运动神经（传出神经）运动神经（传出神经）延髓延髓脑桥脑桥中脑中脑小脑小脑间脑间脑端脑端脑 神经系统神经系统 中枢神经系统中枢神经系统 外周神经系统外周神经系统 脊髓脊髓脑脑 脑干脑干 位置位置 功能功能 脑神经（脑神经（1212对）对）脊神经（脊神经（3131对）对）躯体运动神经躯体运动神经 植物性神经植物性神经 交感神经交感神经副交感神经副交感神经（自主神经）（自主神经）神经系统的组成神经系统的组成神经系统的组成神经系统的组成52021/7/19 星期一神经系统疾病神经系统疾病描述描述阿尔茨海默病阿尔茨海默病脑的进行性退变病，患者表现出痴呆，并最终死亡。脑的进行性退变病，患者表现出痴呆，并最终死亡。脑性麻痹脑性麻痹出生时大脑损伤所引起的运动疾病出生时大脑损伤所引起的运动疾病忧郁征忧郁征严重的情绪性疾病，患者表现失眠，厌食和情绪低落。严重的情绪性疾病，患者表现失眠，厌食和情绪低落。癫痫癫痫表现为周期性脑电活动的紊乱，从而可引起抽搐，意识丧失和感知紊乱。表现为周期性脑电活动的紊乱，从而可引起抽搐，意识丧失和感知紊乱。多发性硬化多发性硬化影响神经传导的进行性疾病，患者表现为软弱、行动失调和语言障碍。影响神经传导的进行性疾病，患者表现为软弱、行动失调和语言障碍。帕金森综合症帕金森综合症脑的进行性疾病，导致随意运动发起困难。脑的进行性疾病，导致随意运动发起困难。精神分裂症精神分裂症表现为错觉、幻觉和奇怪行为的严重精神疾病。表现为错觉、幻觉和奇怪行为的严重精神疾病。脊髓损伤脊髓损伤脊髓受损引起的感觉和运动丧失。脊髓受损引起的感觉和运动丧失。中风中风由于血液供应不足引起的脑损伤，通常导致永久性感觉，运动或认知障碍。由于血液供应不足引起的脑损伤，通常导致永久性感觉，运动或认知障碍。一些主要的神经系统疾病一些主要的神经系统疾病62021/7/19 星期一心智和掌控中心心智和掌控中心心智和掌控中心心智和掌控中心-人体的脑人体的脑人体的脑人体的脑额叶额叶额叶额叶顶叶顶叶顶叶顶叶颞叶颞叶颞叶颞叶枕叶枕叶枕叶枕叶小脑小脑小脑小脑1 胼胝体胼胝体2 透明隔透明隔3 穹窿穹窿4 胼胝体膝胼胝体膝7 前连合前连合9 下丘脑下丘脑10 视交叉视交叉11 视神经视神经12 嗅球嗅球13 动眼神经动眼神经14 脑桥脑桥15延髓延髓16 脊髓脊髓18 丘脑丘脑20松果体松果体21 四叠体四叠体22 大脑导水管大脑导水管24 第四脑室第四脑室26小脑蚓部小脑蚓部27 小脑半球小脑半球30 中央管中央管72021/7/19 星期一 一般说来，动物越高等，脑就越大。人脑的重量可以体高一般说来，动物越高等，脑就越大。人脑的重量可以体高8.58.5克来估算，平均为克来估算，平均为14001400克，包含克，包含1 1万亿（万亿（10101212）个神经细胞。）个神经细胞。但是脑的重量、体积和脑重与体重之比都不能作为衡量动物和人智力高低的指标。但是脑的重量、体积和脑重与体重之比都不能作为衡量动物和人智力高低的指标。大象脑重大象脑重80008000克，为人类大脑的克，为人类大脑的5 5倍；倍；人脑占身体重量人脑占身体重量2.33%2.33%，大象仅为，大象仅为0.2%0.2%，鼩鼱为，鼩鼱为3.33%3.33%；只有大脑皮质才是神经系统的最高级中枢，是包括智力、记忆在内的一切高级精神活动只有大脑皮质才是神经系统的最高级中枢，是包括智力、记忆在内的一切高级精神活动的物质基础。的物质基础。人的大人的大人的大人的大脑脑脑脑皮皮皮皮质质质质面面面面积约积约积约积约有有有有1.5M1.5M1.5M1.5M2 2 2 2，有，有，有，有4 4 4 4张张张张人民日人民日人民日人民日报报报报的面的面的面的面积积积积那么大，黑猩猩只有那么大，黑猩猩只有那么大，黑猩猩只有那么大，黑猩猩只有1 1 1 1张报纸张报纸张报纸张报纸大，猴大，猴大，猴大，猴子只有明信片大，而老鼠只有子只有明信片大，而老鼠只有子只有明信片大，而老鼠只有子只有明信片大，而老鼠只有邮邮邮邮票大小。票大小。票大小。票大小。82021/7/19 星期一神经系统的结构与功能单位神经系统的结构与功能单位神经系统的结构与功能单位神经系统的结构与功能单位-神经元神经元神经元神经元 1900 1900年，由于拉蒙年，由于拉蒙-卡哈尔的观察，才确定了神经细胞是神经系统和脑的卡哈尔的观察，才确定了神经细胞是神经系统和脑的基本结构和功能单位，神经元学说就此诞生。基本结构和功能单位，神经元学说就此诞生。人脑中的神经元数量约为人脑中的神经元数量约为人脑中的神经元数量约为人脑中的神经元数量约为10001000亿个，神经元包括胞体亿个，神经元包括胞体亿个，神经元包括胞体亿个，神经元包括胞体（somasoma，来源于希腊语，来源于希腊语“身体身体”）和突起，而突起又分为树突和突起，而突起又分为树突和突起，而突起又分为树突和突起，而突起又分为树突（dendrites，来源于希腊语，来源于希腊语“树树”）和轴突。和轴突。和轴突。和轴突。1839 1839年，德国动物学家年，德国动物学家Theodor SchwannTheodor Schwann提出了细胞概念，认为一切组织均由被提出了细胞概念，认为一切组织均由被称为细胞的显微单位所构成。称为细胞的显微单位所构成。德国解剖学家德国解剖学家Otto DeitersOtto Deiters的这幅发表于的这幅发表于18651865年的图描绘了一个神经细胞及其表年的图描绘了一个神经细胞及其表面许多被称为神经突的投射。在相当长的一段时间里，不同神经元的轴突被认为可能面许多被称为神经突的投射。在相当长的一段时间里，不同神经元的轴突被认为可能象血管一样彼此融合在一起。现在我们知道神经元是一些相互独立的实体，彼此间靠象血管一样彼此融合在一起。现在我们知道神经元是一些相互独立的实体，彼此间靠化学信息来进行通讯。值得注意的是这幅图比化学信息来进行通讯。值得注意的是这幅图比GolgiGolgi于于于于18731873年制成神经元组织切片的年制成神经元组织切片的年制成神经元组织切片的年制成神经元组织切片的时间要早。时间要早。时间要早。时间要早。92021/7/19 星期一 神经元的工作方式是神经动作电位。动作电位可沿神经细胞膜传导，神经元的工作方式是神经动作电位。动作电位可沿神经细胞膜传导，速度可以高达速度可以高达352公里公里/小时。小时。传导：神经冲动沿神经纤维传播的过程传导：神经冲动沿神经纤维传播的过程 意大利生理学家，意大利生理学家，路易吉路易吉.伽伐尼（伽伐尼（Luigi Galvani）最先证明自脊髓伸出的神经活动与电）最先证明自脊髓伸出的神经活动与电有密切关系。有密切关系。路易吉路易吉.伽伐尼在一次雷雨中把青蛙的腿放在一块金属板上。伽伐尼在一次雷雨中把青蛙的腿放在一块金属板上。令人惊讶的是，蛙腿随着雷鸣电闪而抽搐。但是令人惊讶的是，蛙腿随着雷鸣电闪而抽搐。但是伽伐尼错误地推论伽伐尼错误地推论所有的电都处于活组织中。所有的电都处于活组织中。Ax:Ax:神经轴突；神经轴突；神经轴突；神经轴突；Ms:Ms:髓鞘髓鞘髓鞘髓鞘髓鞘由神经胶质细胞（上图为髓鞘由神经胶质细胞（上图为髓鞘由神经胶质细胞（上图为髓鞘由神经胶质细胞（上图为施万细胞，施万细胞，施万细胞，施万细胞，Schwann cellSchwann cell）形成，神经胶质细胞的数量是形成，神经胶质细胞的数量是形成，神经胶质细胞的数量是形成，神经胶质细胞的数量是神经元的神经元的神经元的神经元的1010倍。倍。倍。倍。102021/7/19 星期一神经元之间的联系桥梁神经元之间的联系桥梁神经元之间的联系桥梁神经元之间的联系桥梁-突触及其传递突触及其传递突触及其传递突触及其传递 关于神经元的联系方式，高尔基认为，所有的神经元是联关于神经元的联系方式，高尔基认为，所有的神经元是联结在一起的；但是西班牙组织学家拉蒙结在一起的；但是西班牙组织学家拉蒙.卡赫卡赫（Ramony CajalRamony Cajal，提出神经元是神经结构的基本单位，提出神经元是神经结构的基本单位，19061906年获得诺贝尔医学与年获得诺贝尔医学与生理学奖）生理学奖）相信，在神经元之间有一个间隙。这个问题一直到相信，在神经元之间有一个间隙。这个问题一直到20世纪世纪50年代发明了电子显微镜后才明确地解决了。年代发明了电子显微镜后才明确地解决了。突触：是使冲动从一个神经元传到另一个神经元（或肌细胞）的特殊结构。突触：是使冲动从一个神经元传到另一个神经元（或肌细胞）的特殊结构。突触由Charles Scott Sherrington（1857-1952）命名 在人体的大脑皮层，假如你用每秒一个的速度数其神经元之间的在人体的大脑皮层，假如你用每秒一个的速度数其神经元之间的突触连接，它将花去你三千二百万年的时间。人类大脑拥有几千万亿突触连接，它将花去你三千二百万年的时间。人类大脑拥有几千万亿个神经突触，大约是神经元数量的几百万倍。个神经突触，大约是神经元数量的几百万倍。突触传递：突触传递：神经冲动跨神经元传播的过程，大部分神经突触的传递需要一种被称为神经冲动跨神经元传播的过程，大部分神经突触的传递需要一种被称为“神经递质神经递质”的化学物质的帮的化学物质的帮助。助。神经电冲动是怎样通过突触间隙？早在神经电冲动是怎样通过突触间隙？早在19世纪，法国人克劳世纪，法国人克劳.巴纳尔认为：化学物质通过某种方式干扰体巴纳尔认为：化学物质通过某种方式干扰体内的神经活动。同时他提出了箭毒的作用原理。内的神经活动。同时他提出了箭毒的作用原理。1929年，奥地利生理学家奥托年，奥地利生理学家奥托.勒维（勒维（Otto Loewi，1936年获得诺贝尔生理学与医学奖）证明化学物质年获得诺贝尔生理学与医学奖）证明化学物质是神经元信息联系的关键物质（被是神经元信息联系的关键物质（被Loewi发现的化学物质为发现的化学物质为ACh，乙酰胆碱）。，乙酰胆碱）。1973年，美国的药理学家珀特（年，美国的药理学家珀特（C.B.Pett）在脑内发现吗啡受体）在脑内发现吗啡受体 勒维的实验：第一步把动物的心脏游离，并浸浴在生理溶液中。第二步，刺激与心脏相连的迷走神经，勒维的实验：第一步把动物的心脏游离，并浸浴在生理溶液中。第二步，刺激与心脏相连的迷走神经，使心脏活动变慢。第三步，把浸浴心脏的生理溶液用来浸浴第二个游离的心脏，结果使该心脏的心跳活动变使心脏活动变慢。第三步，把浸浴心脏的生理溶液用来浸浴第二个游离的心脏，结果使该心脏的心跳活动变慢。现在知道第一心脏被刺激后释放的化学物质是乙酰胆碱，它同样能使第二个心脏心跳频率变慢。慢。现在知道第一心脏被刺激后释放的化学物质是乙酰胆碱，它同样能使第二个心脏心跳频率变慢。112021/7/19 星期一影响神经突触传递而发挥作用的药物影响神经突触传递而发挥作用的药物影响神经突触传递而发挥作用的药物影响神经突触传递而发挥作用的药物模拟神经递质的药物：模拟神经递质的药物：模拟神经递质的药物：模拟神经递质的药物：尼古丁（乙酰胆碱）、吗啡（脑啡肽、强啡肽、内啡肽）尼古丁（乙酰胆碱）、吗啡（脑啡肽、强啡肽、内啡肽）抑制神经递质分解的药物：抑制神经递质分解的药物：抑制神经递质分解的药物：抑制神经递质分解的药物：可卡因、苯丙胺（针对去甲肾上腺素的回收）可卡因、苯丙胺（针对去甲肾上腺素的回收）增加神经递质的释放：增加神经递质的释放：增加神经递质的释放：增加神经递质的释放：致幻剂、致幻剂、MDMA（5-HT）大脑神经元之间存在突触是实现化学信息传递，构成思维与大脑神经元之间存在突触是实现化学信息传递，构成思维与记忆活动的基础，一个典型的神经元会有记忆活动的基础，一个典型的神经元会有500050001000010000个突触，个突触，能够接受来自于大约能够接受来自于大约10001000个其他神经元的信息（神经元间的突触个其他神经元的信息（神经元间的突触达达10001000万亿万亿1 1亿亿亿亿），大脑皮层复杂的神经网络以及信息在神），大脑皮层复杂的神经网络以及信息在神经线路上的传递，实现了大脑的高级精神活动。经线路上的传递，实现了大脑的高级精神活动。122021/7/19 星期一神经系统的活动方式神经系统的活动方式神经系统的活动方式神经系统的活动方式-反射反射反射反射反射：指在中枢神经系统的参与下机体对内外反射：指在中枢神经系统的参与下机体对内外 环境刺激所作出的规律性应答。环境刺激所作出的规律性应答。反射弧：是反射活动的基础，由感受器、传入反射弧：是反射活动的基础，由感受器、传入 神经、反射中枢、传出神经和效应器组成。神经、反射中枢、传出神经和效应器组成。左上图是一种被称为左上图是一种被称为“膝跳反射膝跳反射”的反射弧路径图，在该反射中，的反射弧路径图，在该反射中，敲击髌骨下的肌腱，正常人体会作出迅速的、适度的抬腿反应，敲击髌骨下的肌腱，正常人体会作出迅速的、适度的抬腿反应，“膝跳反射膝跳反射”在医学检查中用于检测病人脊髓是否受损。在医学检查中用于检测病人脊髓是否受损。左下图是一种防御性反射活动的反射弧，当受试者皮肤被刺激致痛左下图是一种防御性反射活动的反射弧，当受试者皮肤被刺激致痛时，人体会迅速作出反射，例如迅速把手缩回。该反射的反射时极时，人体会迅速作出反射，例如迅速把手缩回。该反射的反射时极短，目的是尽量避免受到伤害。在反射弧中参与反射活动的神经元短，目的是尽量避免受到伤害。在反射弧中参与反射活动的神经元数量越少，突触越少，突触延搁（神经冲动通过突触传递需要的时数量越少，突触越少，突触延搁（神经冲动通过突触传递需要的时间）越短，反应越快。间）越短，反应越快。132021/7/19 星期一大脑皮质的分区和机能定位大脑皮质的分区和机能定位大脑皮质的分区和机能定位大脑皮质的分区和机能定位 Broca(1861)Broca(1861)根据其临床研究根据其临床研究根据其临床研究根据其临床研究,提出了左优势半球的观点提出了左优势半球的观点提出了左优势半球的观点提出了左优势半球的观点,他发现左他发现左他发现左他发现左半球额叶半球额叶半球额叶半球额叶(44(44区区区区)损害可导致语言表达的障碍。损害可导致语言表达的障碍。损害可导致语言表达的障碍。损害可导致语言表达的障碍。Wernicke(1874)Wernicke(1874)发现左发现左发现左发现左半球颞叶半球颞叶半球颞叶半球颞叶(42(42区区区区)损害可导致语言感受障碍。损害可导致语言感受障碍。损害可导致语言感受障碍。损害可导致语言感受障碍。美国神经学家美国神经学家美国神经学家美国神经学家（Roger SperryRoger Sperry）经过）经过）经过）经过2020年对裂脑人的研究终于发年对裂脑人的研究终于发年对裂脑人的研究终于发年对裂脑人的研究终于发现，大脑半球的功能到成年后已经高度分化，一侧半球所具有的特现，大脑半球的功能到成年后已经高度分化，一侧半球所具有的特现，大脑半球的功能到成年后已经高度分化，一侧半球所具有的特现，大脑半球的功能到成年后已经高度分化，一侧半球所具有的特殊功能不会传给另外一侧。并且发现右半球在非词性的认识功能方殊功能不会传给另外一侧。并且发现右半球在非词性的认识功能方殊功能不会传给另外一侧。并且发现右半球在非词性的认识功能方殊功能不会传给另外一侧。并且发现右半球在非词性的认识功能方面是占有优势地位和起主导作用的，许多高级的形象思维、观察力面是占有优势地位和起主导作用的，许多高级的形象思维、观察力面是占有优势地位和起主导作用的，许多高级的形象思维、观察力面是占有优势地位和起主导作用的，许多高级的形象思维、观察力和综合能力集中有右半球。和综合能力集中有右半球。和综合能力集中有右半球。和综合能力集中有右半球。中枢神经系统的感觉机能中枢神经系统的感觉机能中枢神经系统的感觉机能中枢神经系统的感觉机能特异性投射系统特异性投射系统非特异性投射系统非特异性投射系统感觉感觉 142021/7/19 星期一特异性感觉投射系统特异性感觉投射系统特异性感觉投射系统特异性感觉投射系统下图显示人体躯体皮肤感觉在大脑皮层的定位及特点。图下图显示人体躯体皮肤感觉在大脑皮层的定位及特点。图1是人体的左侧大脑半球，亮区是中央后回，是右侧躯体皮肤感觉在大是人体的左侧大脑半球，亮区是中央后回，是右侧躯体皮肤感觉在大脑皮层的投射区域，如果该区受损，结果是人体右侧躯体和右上下肢皮肤失去感觉作用，右侧头面部受损程度没有肢体大。图脑皮层的投射区域，如果该区受损，结果是人体右侧躯体和右上下肢皮肤失去感觉作用，右侧头面部受损程度没有肢体大。图2显示的是图显示的是图1中亮区的内部结构。图中亮区的内部结构。图3中大脑结构与图中大脑结构与图2的一致，显示的是右侧头面部与肢体相对应部位的感觉投射区域，从图中的一致，显示的是右侧头面部与肢体相对应部位的感觉投射区域，从图中可知，脚在上躯干和上肢在中间，头面部在下，与身体呈倒立的关系（头面部是正立的）。而且在大脑皮层所占区域的面积大小可知，脚在上躯干和上肢在中间，头面部在下，与身体呈倒立的关系（头面部是正立的）。而且在大脑皮层所占区域的面积大小与感觉的精细程度相关。图与感觉的精细程度相关。图4是把这种关系形象地表现出来。是把这种关系形象地表现出来。图图1 图图2 图图3 图图4152021/7/19 星期一中央后回中中央后回中上部、旁中上部、旁中央小叶后部央小叶后部周围突、经脊神经周围突、经脊神经中枢突、经后根中枢突、经后根 脊髓丘脑束脊髓丘脑束丘脑皮质束、经内囊丘脑皮质束、经内囊浅浅 感感 觉觉 传传 导导 通通 路路脑干、四脑干、四肢的皮肤肢的皮肤脊神经节脊神经节后角细胞后角细胞丘脑外侧核丘脑外侧核特异性投射系统特异性投射系统162021/7/19 星期一非特异性感觉投射系统非特异性感觉投射系统非特异性感觉投射系统非特异性感觉投射系统 上左图表示人体脑干左侧的外形，脑干由延髓、脑桥与中脑三部分组成，是大脑、间脑与小脑与躯体及上左图表示人体脑干左侧的外形，脑干由延髓、脑桥与中脑三部分组成，是大脑、间脑与小脑与躯体及头面部联系的通道，其中也有重要的调节中枢，例如生命中枢。由躯体与头面部传向大脑皮层的感觉信息头面部联系的通道，其中也有重要的调节中枢，例如生命中枢。由躯体与头面部传向大脑皮层的感觉信息绝大部分都要通过脑干，非特异性感觉投射系统的信息来源与特异性感觉投射系统一样，所不同的是信息绝大部分都要通过脑干，非特异性感觉投射系统的信息来源与特异性感觉投射系统一样，所不同的是信息在通过脑干传向大脑皮层时通过神经通路的分支进入脑干的网状结构，在此经过反反复复的换元，神经信在通过脑干传向大脑皮层时通过神经通路的分支进入脑干的网状结构，在此经过反反复复的换元，神经信息再上行投射到大脑皮层的广泛区域（右图），其特点是失去了准确的来源地定位，目的是保持大脑广泛息再上行投射到大脑皮层的广泛区域（右图），其特点是失去了准确的来源地定位，目的是保持大脑广泛区域的同步兴奋，产生觉醒，提高大脑的注意力。由于这样的感觉投射不能产生特定的感觉，因此称为非区域的同步兴奋，产生觉醒，提高大脑的注意力。由于这样的感觉投射不能产生特定的感觉，因此称为非特异性感觉投射系统。在该投射系统中，同样要经过丘脑，在脑干与丘脑中存在着控制上传大脑皮层信息特异性感觉投射系统。在该投射系统中，同样要经过丘脑，在脑干与丘脑中存在着控制上传大脑皮层信息量的量的“闸门闸门”，如果闸门开放的太多，信息进入到大脑皮层的量太多，会产生幻觉与妄想的症状。，如果闸门开放的太多，信息进入到大脑皮层的量太多，会产生幻觉与妄想的症状。172021/7/19 星期一视觉感受皮层视觉感受皮层位于双侧大脑皮层的枕叶位于双侧大脑皮层的枕叶听觉感受皮层听觉感受皮层位于双侧大脑皮层的颞叶位于双侧大脑皮层的颞叶特殊感觉投射系统特殊感觉投射系统特殊感觉投射系统特殊感觉投射系统182021/7/19 星期一运动传导路运动传导路 锥体系锥体系锥体外系锥体外系 中枢神经系统的运动机能中枢神经系统的运动机能中枢神经系统的运动机能中枢神经系统的运动机能神经肌肉接头神经肌肉接头 人体的随意运动由大脑躯体运动区发起与支配，位置在大脑皮人体的随意运动由大脑躯体运动区发起与支配，位置在大脑皮层的中央前回（上左图），由下行的运动神经通路把运动信息传到层的中央前回（上左图），由下行的运动神经通路把运动信息传到骨骼肌（上右图，该通路为锥体系之一，支配头面部骨骼肌的运动）骨骼肌（上右图，该通路为锥体系之一，支配头面部骨骼肌的运动），对运动的控制除了锥体系外，还需要锥体外系的调节才能使骨骼，对运动的控制除了锥体系外，还需要锥体外系的调节才能使骨骼肌的运动协调和准确。右图显示的是运动神经与骨骼肌的接头，神肌的运动协调和准确。右图显示的是运动神经与骨骼肌的接头，神经信息从此处传递给骨骼肌纤维，如果该处被抑制（例如受筒箭毒经信息从此处传递给骨骼肌纤维，如果该处被抑制（例如受筒箭毒作用）骨骼肌就不能收缩而瘫痪。作用）骨骼肌就不能收缩而瘫痪。192021/7/19 星期一神经系统的高级功能神经系统的高级功能神经系统的高级功能神经系统的高级功能条件反射的建立和消退条件反射的建立和消退 大脑皮层的电活动大脑皮层的电活动 英国生理学家英国生理学家 Richard Richard Caton1875Caton1875年的工作奠定了脑电图年的工作奠定了脑电图（electroencephalogram,EEGelectroencephalogram,EEG）的基础。的基础。CatonCaton利用一种对电压敏利用一种对电压敏感的粗糙装置在狗和兔子的脑表面感的粗糙装置在狗和兔子的脑表面记录到了电活动。记录到了电活动。19291929年，奥地利年，奥地利精神病学家汉斯精神病学家汉斯.贝格尔（贝格尔（Hans Hans BergarBergar）首次对人脑进行电流的首次对人脑进行电流的测定测定这是脑电图（这是脑电图（EEGEEG）的开）的开始，始，BergerBerger发现睡眠与觉醒时发现睡眠与觉醒时EEGEEG有明显的不同。有明显的不同。巴莆洛夫，俄国生理学家，巴莆洛夫，俄国生理学家，19041904年因消化腺的研究获得诺贝尔奖。在大年因消化腺的研究获得诺贝尔奖。在大脑精神活动方面提出了著名的条件反射学说（上图显示巴莆洛夫在著名脑精神活动方面提出了著名的条件反射学说（上图显示巴莆洛夫在著名的条件反射建立实验中的工作情景）。巴莆洛夫在研究人类的高级神经的条件反射建立实验中的工作情景）。巴莆洛夫在研究人类的高级神经活动规律时，把人脑的神经活动归纳为三个功能系统：活动规律时，把人脑的神经活动归纳为三个功能系统：1 1、皮质下系统活、皮质下系统活动，即先天性非条件反射活动，包括本能活动。动，即先天性非条件反射活动，包括本能活动。2 2、第一信号系统活动，、第一信号系统活动，即对现实的具体信号形成的条件反射活动，为动物和人类所共有。即对现实的具体信号形成的条件反射活动，为动物和人类所共有。3 3、第、第二信号系统活动，即对现实的抽象信号语言文字形成的条件反射活动，二信号系统活动，即对现实的抽象信号语言文字形成的条件反射活动，为人类所特有。巴莆洛夫又把人的神经类型分为：艺术型、思维型和中为人类所特有。巴莆洛夫又把人的神经类型分为：艺术型、思维型和中间型。艺术型的人第一信号系统活动比较占优势，也就是形象的情感活间型。艺术型的人第一信号系统活动比较占优势，也就是形象的情感活动占优势；思维型的人则第二信号系统占优势，也就是以抽象的语言思动占优势；思维型的人则第二信号系统占优势，也就是以抽象的语言思维占优势。中间型的人，第一和第二信号系统活动相对平衡。维占优势。中间型的人，第一和第二信号系统活动相对平衡。202021/7/19 星期一睡眠与觉醒睡眠与觉醒睡眠与觉醒睡眠与觉醒 对于我们的祖先来说，睡眠是一件相对于我们的祖先来说，睡眠是一件相当危险的事情，既然我们每天有当危险的事情，既然我们每天有8小时的小时的睡眠时间出现明显的弱点，说明睡眠一睡眠时间出现明显的弱点，说明睡眠一定有某种益处。现在已经知道的是，在定有某种益处。现在已经知道的是，在睡眠期，脑制造蛋白质的速度远远高于睡眠期，脑制造蛋白质的速度远远高于觉醒期。觉醒期。按照平均一夜睡眠时间按照平均一夜睡眠时间7.5小时计算，人总共需要小时计算，人总共需要1.5-2小时的小时的REM睡眠。当唤醒一个睡眠。当唤醒一个REM睡眠的人时他在下一个睡眠的人时他在下一个睡眠期内会增加其睡眠期内会增加其REM睡眠量。在睡眠量。在REM睡眠中，我们的肌睡眠中，我们的肌肉变得麻痹，这种麻痹状态有其重要性，因为她可以防止睡肉变得麻痹，这种麻痹状态有其重要性，因为她可以防止睡眠者表现出梦境的动作来。眠者表现出梦境的动作来。a这些图象显示脑的这些图象显示脑的3个不同的水平位切面，颜色表示个不同的水平位切面，颜色表示REM睡眠睡眠和觉醒之间脑活动的变化（黄色和红色表示在和觉醒之间脑活动的变化（黄色和红色表示在REM睡眠时神经活动睡眠时神经活动更加活跃的区域）。脑切面底部（后面）的黑色楔形区提示纹状皮更加活跃的区域）。脑切面底部（后面）的黑色楔形区提示纹状皮层在两种状态下的活跃程度相似。层在两种状态下的活跃程度相似。b这这3个脑切面显示个脑切面显示REM睡眠与睡眠与非非REM睡眠之间的差异。在睡眠之间的差异。在REM睡眠期间，纹状皮层的活动较弱。睡眠期间，纹状皮层的活动较弱。212021/7/19 星期一最长时间没有睡觉的人最长时间没有睡觉的人最长时间没有睡觉的人最长时间没有睡觉的人 4343岁英国人托尼岁英国人托尼.赖特至少连续赖特至少连续1111天不睡觉，创下一项世界记录。天不睡觉，创下一项世界记录。根据觉醒时有没有意识内容活动，可将觉醒分为根据觉醒时有没有意识内容活动，可将觉醒分为意识觉醒意识觉醒（皮质觉醒，（皮质觉醒，由大脑皮质与上行投射系统相互作用下产生）和由大脑皮质与上行投射系统相互作用下产生）和无意识觉醒无意识觉醒（皮质下觉醒，（皮质下觉醒，由丘脑下部生物钟在脑干上行网状激活系统的作用下产生）两种。由丘脑下部生物钟在脑干上行网状激活系统的作用下产生）两种。皮质下觉醒是指觉醒皮质下觉醒是指觉醒/睡眠交替出现的周期（昼夜节律）以及情绪、植物睡眠交替出现的周期（昼夜节律）以及情绪、植物性神经功能和内分泌功能等本能行为。性神经功能和内分泌功能等本能行为。松果体在调节睡眠和觉醒方面是很重要的。松果体在调节睡眠和觉醒方面是很重要的。觉醒状态为主的意识障碍可分为：觉醒状态为主的意识障碍可分为：
