大脑的结构和功能.ppt
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1、大脑的结构和功能大脑的结构和功能 南京医科大学南京医科大学江钟立江钟立一、脑的大体局部解剖学一、脑的大体局部解剖学 n脑脑由由三三个个主主要要部部分分,即即大大脑脑半半球球、脑脑干干和小脑。和小脑。n与与人人的的高高级级功功能能有有关关的的主主要要是是大大脑脑半半球球,其次是中脑。其次是中脑。n小小脑脑主主要要与与运运动动协协调调和和控控制制肌肌张张力力及及平平衡有关,与高级功能关系很少。衡有关,与高级功能关系很少。1 1、大脑半球、大脑半球n成成对对的的两两半半球球由由卷卷曲曲的的灰灰质质层层即即大大脑脑皮皮质质所所覆覆盖盖(图图2 26)6)。大大脑脑皮皮质质盖盖住住了了里里面面的的白白质
2、质和和总总称为基底节的深部的灰质集合体或神经元群。称为基底节的深部的灰质集合体或神经元群。n灰灰质质是是神神经经细细胞胞的的集集合合体体,而而白白质质是是将将脑脑的的不不同部位互相联系起来的细胞纤维同部位互相联系起来的细胞纤维(图图2 27)7)。n两两半半球球被被纵纵裂裂所所分分开开,纵纵裂裂在在前前(额额)部部和和后后(枕枕)部部将将两两半半球球完完全全地地分分开开(图图2 28)8)。大大脑脑镰镰在在这这两两半半球球间间形形成成了了一一隔隔膜膜。两两半半球球的的中中央央部部由由一一厚厚的的白白质质带带胼胼胝胝体体联联合合起起来来,两两半球间的功能主要是通过胼胝体相连接。半球间的功能主要是
3、通过胼胝体相连接。图图26图图27图图28n外外侧侧面面:以以外外侧侧沟沟、中中央央沟沟、顶顶枕枕沟沟为为界限分为额叶、颞叶、顶叶和枕叶。界限分为额叶、颞叶、顶叶和枕叶。n内内侧侧面面:胼胼胝胝体体(嘴嘴部部、膝膝部部、体体部部、压压部部)、扣扣带带回回、海海马马旁旁回回、旁旁中中央央沟沟等。等。n底面:直回、眶回、中颅窝内、舌回等。底面:直回、眶回、中颅窝内、舌回等。2 2、边缘叶和边缘系统、边缘叶和边缘系统 n每个大脑半球的内侧面有一围绕脑干前部每个大脑半球的内侧面有一围绕脑干前部(嘴嘴)和连接和连接半球的连合处的结构环。半球的连合处的结构环。n边缘叶的主要部分是由在上面的扣带回和在下面的
4、旁边缘叶的主要部分是由在上面的扣带回和在下面的旁海马回组成,也包括较小的胼胝下回、海马结构与齿海马回组成,也包括较小的胼胝下回、海马结构与齿状回。状回。(图图2 29)9)n边缘系统指的是较广泛而复杂的结构,它不仅包括边边缘系统指的是较广泛而复杂的结构,它不仅包括边缘叶的结构,而且还包括额极、脑岛前部、额叶眶面缘叶的结构,而且还包括额极、脑岛前部、额叶眶面后部和一些皮质下核。后部和一些皮质下核。n这些皮质下核包括丘脑核、下丘核、隔核和杏仁核,这些皮质下核包括丘脑核、下丘核、隔核和杏仁核,也有证据说明与中脑网状结构和丘脑网状核有密切关也有证据说明与中脑网状结构和丘脑网状核有密切关系。系。n边缘系
5、统包括如此多的结构和通路,这种合成一个系边缘系统包括如此多的结构和通路,这种合成一个系统的概念有多大用处是未解决的问题。统的概念有多大用处是未解决的问题。n当然有大量与不同功能有关的回路汇合到这里。因此当然有大量与不同功能有关的回路汇合到这里。因此它们一般位于脑块的中轴。它们一般位于脑块的中轴。n早在早在19321932年,年,PapezPapez明确了这个系统的回明确了这个系统的回归或归或“闭合闭合”部分,现在称为部分,现在称为“Papez“Papez回回路路”作为控制情绪和情绪表达的物质基作为控制情绪和情绪表达的物质基础。础。nPapezPapez回路包括下述连接:海马回路包括下述连接:海
6、马穹窿穹窿乳头体乳头体丘脑丘脑扣带皮质扣带皮质海马。海马。n近年来也积累了大量证据说明海马近年来也积累了大量证据说明海马穹穹窿窿乳头体的病变与称为乳头体的病变与称为KorsakoffKorsakoff遗忘遗忘综合征的这类记忆障碍有关。综合征的这类记忆障碍有关。3 3、海马系统、海马系统 n是大脑较原始的一部分,它有一非常简是大脑较原始的一部分,它有一非常简单的三层的皮质单的三层的皮质-旧皮质旧皮质(图图2 210)10)。n海马系统是由旁海马回和钩回、海马结海马系统是由旁海马回和钩回、海马结构、齿状回、束状回、灰被、撒和穹隆构、齿状回、束状回、灰被、撒和穹隆组成。组成。n这些结构形成了由室间孔
7、处开始并伸展这些结构形成了由室间孔处开始并伸展到侧脑室下角顶部的一对半圆形。脑底到侧脑室下角顶部的一对半圆形。脑底面近中线处可见到旁海马回和钩回。面近中线处可见到旁海马回和钩回。二、大脑皮质二、大脑皮质 n大脑皮质是中枢神经系统中最晚形成的结构,大脑皮质是中枢神经系统中最晚形成的结构,对哺乳类有特殊意义,大脑皮质相对其他结构对哺乳类有特殊意义,大脑皮质相对其他结构而言是最大的。而言是最大的。n皮质是由六层细胞组成,但细胞的排列在脑的皮质是由六层细胞组成,但细胞的排列在脑的不同区有所不同。这六层型式用于区别新皮质不同区有所不同。这六层型式用于区别新皮质与旧皮质,低等动物旧皮质占优势的,主要与与旧
8、皮质,低等动物旧皮质占优势的,主要与嗅觉有关,有时称之为嗅脑。嗅觉有关,有时称之为嗅脑。n人类仍保存了一定量的较原始结构的皮质,但人类仍保存了一定量的较原始结构的皮质,但已移到脑的较深处,几乎完全被新皮质所覆盖。已移到脑的较深处,几乎完全被新皮质所覆盖。新皮质成为人类大脑皮质的主要部分。新皮质成为人类大脑皮质的主要部分。1 1、皮质的细胞层、皮质的细胞层 、丛丛状状层层或或分分子子层层:大大部部分分由由细细胞胞的的树树状状突突尖尖端端组组成成,下层有少量水平细胞。下层有少量水平细胞。、外颗粒层:、外颗粒层:由小锥体和颗粒或星状细胞组成。由小锥体和颗粒或星状细胞组成。、外锥体层:、外锥体层:由中
9、等大小的锥体细胞组成。由中等大小的锥体细胞组成。、内内颗颗粒粒层层:由由小小颗颗粒粒细细胞胞(星星状状细细胞胞)和和少少量量小小锥锥体体细胞组成。细胞组成。、内内锥锥体体(神神经经节节)层层:由由大大量量的的大大、中中和和短短锥锥体体细细胞胞组成。组成。、多形层:、多形层:因含有许多不同形状的细胞故名。许多细因含有许多不同形状的细胞故名。许多细胞呈纺锤状,也称棱状层。胞呈纺锤状,也称棱状层。2 2、皮质的功能区、皮质的功能区 n皮质的功能区是用多种方法来确定的,包括给不同刺皮质的功能区是用多种方法来确定的,包括给不同刺激后皮质诱发电位的研究和在进行神经外科手术时刺激后皮质诱发电位的研究和在进行
10、神经外科手术时刺激清醒的人的暴露在外的皮质。激清醒的人的暴露在外的皮质。n运动区位于前中央回,感觉区在后中央回,两者均有运动区位于前中央回,感觉区在后中央回,两者均有局部躯体的代表区。局部躯体的代表区。n视觉区位于枕叶皮质,在距状沟的两侧,主要在半球视觉区位于枕叶皮质,在距状沟的两侧,主要在半球的内侧面,部分在半球的上外侧面。的内侧面,部分在半球的上外侧面。n听觉区位于听觉区位于HeschlHeschl横回,大部分隐蔽在额叶皮质的深横回,大部分隐蔽在额叶皮质的深部,在外侧裂内刚达到半球的外侧面处。部,在外侧裂内刚达到半球的外侧面处。n其余的在中央皮质后的顶叶、额叶和枕叶等与进入的其余的在中央皮
11、质后的顶叶、额叶和枕叶等与进入的感觉信息的整合和形成有关。感觉信息的整合和形成有关。n鲁利亚将鲁利亚将中央沟后面的全部脑区中央沟后面的全部脑区分为三类皮质区,这分为三类皮质区,这些皮质区有不同的功能类型,病变后能反映出相应的些皮质区有不同的功能类型,病变后能反映出相应的特性。特性。n第一级皮质区第一级皮质区(或或投射区投射区),从外周来的冲动达到这里,从外周来的冲动达到这里或是冲动由这里走向外周;或是冲动由这里走向外周;n第二级皮质区第二级皮质区(或或投射联络区投射联络区),对所接受的信息进,对所接受的信息进行加工,或者准备相应的程序;行加工,或者准备相应的程序;n第三级皮质区第三级皮质区(或
12、或“重叠区重叠区”)”),是大脑两半球最后发,是大脑两半球最后发展起来的器官,保证那些要求脑皮质许多区协同参与展起来的器官,保证那些要求脑皮质许多区协同参与的心理活动的最复杂形式。的心理活动的最复杂形式。投射区(第一区)投射区(第一区)n具具有有高高度度模模式式特特异异性性,每每个个特特殊殊区区对对高高度度分分化化的的视视觉觉、听听觉觉或或体体感感信信息息发发生生反反应应。按按刺刺激激的的特特性性系系统统而而规规则则地地在在皮皮质质定定位位,例例如如从从身身体体不不同同部部分分来来的的感感觉觉信信息息投投射射到到特特定定的的感感觉觉皮皮质质区区。特特定定的的音音调调投投射射到到听听皮皮质质的的
13、特定区。特定部位的视野投射到视皮质的特定区。特定区。特定部位的视野投射到视皮质的特定区。n初初级级区区主主要要是是由由皮皮质质传传入入层层的的神神经经元元所所组组成成,它它们们的特异性和局部解剖的结构对神经病学诊断有帮助。的特异性和局部解剖的结构对神经病学诊断有帮助。n每个初级区主要由只对特定感觉模式发生反应的细胞每个初级区主要由只对特定感觉模式发生反应的细胞组成组成,但也有少数细胞对其他刺激模式发生反应,这,但也有少数细胞对其他刺激模式发生反应,这可能与皮质要保持觉醒或警戒的最宜状态或鲁利亚称可能与皮质要保持觉醒或警戒的最宜状态或鲁利亚称为为“皮质张力皮质张力”的特性有关。皮质张力是由脑干网
14、状的特性有关。皮质张力是由脑干网状结构调节的。结构调节的。投射联络区(第二区,认知的皮质区)投射联络区(第二区,认知的皮质区)n与初级投射区邻近,在这里与初级投射区邻近,在这里模式特异性的信息整合成模式特异性的信息整合成有意义的整体有意义的整体。n一般而言,初级区可能与感觉有关,而投射联络区一般而言,初级区可能与感觉有关,而投射联络区则则与知觉或认识有关与知觉或认识有关。n在投射联络区传入层主要是在投射联络区传入层主要是、层细胞层细胞,这种细,这种细胞模式特异性程度较低,并含有许多胞模式特异性程度较低,并含有许多具有短轴突的有具有短轴突的有较多联系的神经元,使进入的兴奋能联合成必须的功较多联系
15、的神经元,使进入的兴奋能联合成必须的功能型式能型式,因此它们对综合功能有帮助。,因此它们对综合功能有帮助。n投射联络区的破坏会引起局限于一种知觉模式的认投射联络区的破坏会引起局限于一种知觉模式的认识或知觉障碍,例如听觉、视觉或触觉失认症。识或知觉障碍,例如听觉、视觉或触觉失认症。重叠区(第三区,后联络区)重叠区(第三区,后联络区)n各个分析器的皮质部分的重叠区,保证着整个各个分析器的皮质部分的重叠区,保证着整个一组分析器协同工作的机能,可整合多种感觉一组分析器协同工作的机能,可整合多种感觉模式的信息。模式的信息。n位于顶位于顶(躯体感觉躯体感觉)、颞(听觉)和枕(视觉)、颞(听觉)和枕(视觉)
16、等第二区的交界处。等第二区的交界处。在顶颞枕联系区的重在顶颞枕联系区的重叠区,其模式的特异性消失了叠区,其模式的特异性消失了。n第三区皮质其细胞主要来自皮质层,这类皮质第三区皮质其细胞主要来自皮质层,这类皮质仅见于人。在个体发生上这部分脑是最晚成熟仅见于人。在个体发生上这部分脑是最晚成熟的,约的,约7 7岁以前它不能充分发展。岁以前它不能充分发展。n大脑后部的第三级区几乎整个是由皮质的大脑后部的第三级区几乎整个是由皮质的第第和第和第层(联络层)细胞层(联络层)细胞组成的,因此,它们的机能几乎完组成的,因此,它们的机能几乎完全被归结为对来自各个分析器的兴奋的全被归结为对来自各个分析器的兴奋的整合
17、整合。n这些区的神经元的绝大部分有着这些区的神经元的绝大部分有着多模式多模式的性质,它们的性质,它们对环境中的综合标志(例如,对空间位置的标志、要对环境中的综合标志(例如,对空间位置的标志、要素的数量)起反应,而皮质的第一、二级区的神经元素的数量)起反应,而皮质的第一、二级区的神经元对于这些标志是不起反应的。对于这些标志是不起反应的。n第三区破坏引起凌驾于任何单个模式之上的障碍,因第三区破坏引起凌驾于任何单个模式之上的障碍,因此可认为有此可认为有超模式的特征超模式的特征。n鲁利亚的中央皮质后区鲁利亚的中央皮质后区(或额后皮质或额后皮质)的概念是有等级的概念是有等级性的性的,它从有高度模式特异性
18、的部位转到超模式的。它从有高度模式特异性的部位转到超模式的。鲁利亚的基本功能联合区鲁利亚的基本功能联合区n任何一种心理活动的实现都必须要有三个任何一种心理活动的实现都必须要有三个“基基本功能联合区本功能联合区”的参与。的参与。(1 1)保证调节紧张度或觉醒状态的联合区;)保证调节紧张度或觉醒状态的联合区;(2 2)接接受受、加加工工和和保保存存来来自自外外部部世世界界的的信信息息的的联合区;联合区;(3 3)制定程序、调节和控制心理活动的联合区。)制定程序、调节和控制心理活动的联合区。第一功能区第一功能区n为了保证心理过程完全合乎要求地进行,人应处于觉为了保证心理过程完全合乎要求地进行,人应处
19、于觉醒状态中。只有在最适宜的觉醒状态条件下,人才能醒状态中。只有在最适宜的觉醒状态条件下,人才能接受信息和对信息进行加工,在记忆中引起需要的、接受信息和对信息进行加工,在记忆中引起需要的、有选择性的联系系统,制定自己的活动程序和对自己有选择性的联系系统,制定自己的活动程序和对自己的心理过程的进行实行控制,同时校正自己的活动的的心理过程的进行实行控制,同时校正自己的活动的错误和保持自己活动的方向性。错误和保持自己活动的方向性。n保证和调节皮质紧张度的部位在脑干和皮质下部位。保证和调节皮质紧张度的部位在脑干和皮质下部位。这些部位既增强皮质的紧张度,又接受皮质的调节。这些部位既增强皮质的紧张度,又接
20、受皮质的调节。n脑干内上行网状系统在激活和调节皮质的紧张度中起脑干内上行网状系统在激活和调节皮质的紧张度中起决定性作用,是脑的决定性作用,是脑的“第一功能区第一功能区”的重要部分,它的重要部分,它是非特异性系统。是非特异性系统。第二功能区第二功能区n大脑的第一功能联合区器官,在调节皮质的积极状态大脑的第一功能联合区器官,在调节皮质的积极状态和觉醒状态水平中起着重要作用。和觉醒状态水平中起着重要作用。n这一联合区是按这一联合区是按“非特异性非特异性”神经网的型式建立起来神经网的型式建立起来的。的。n这种神经网是通过逐步地、分阶段地改变其状态来实这种神经网是通过逐步地、分阶段地改变其状态来实现自己
21、的机能的,与接受和加工来自外部的信息,或现自己的机能的,与接受和加工来自外部的信息,或拟定行为意图、计划和程序都没有直接的关系。拟定行为意图、计划和程序都没有直接的关系。n这就把基本上位于脑干部、间脑组织和新皮质的内侧这就把基本上位于脑干部、间脑组织和新皮质的内侧部位的脑的第一功能联合区,与脑的第二功能联合区部位的脑的第一功能联合区,与脑的第二功能联合区器官在本质上区别开来。器官在本质上区别开来。n第二机能联合区的基本机能则在于第二机能联合区的基本机能则在于接受、加工和储存接受、加工和储存外部的信息外部的信息。n位于大脑半球的后部,包括视觉区位于大脑半球的后部,包括视觉区(枕叶枕叶)、听、听觉
22、区觉区(颞叶颞叶)和一般感觉区和一般感觉区(顶叶顶叶)以及相应的皮以及相应的皮之下结构。之下结构。n按其组织结构来说,它是由皮质下神经元和皮按其组织结构来说,它是由皮质下神经元和皮质神经元组成的。与第一联合区的器官不同,质神经元组成的。与第一联合区的器官不同,这些神经元在接受个别神经冲动并把它们转到这些神经元在接受个别神经冲动并把它们转到其他神经元去的时候,不是根据分阶段变化的其他神经元去的时候,不是根据分阶段变化的原则,而是根据原则,而是根据“全或无全或无”的规律来工作的。的规律来工作的。n这一联合区的器官具有这一联合区的器官具有分层次的结构分层次的结构,同时可,同时可区分为区分为接受信息并
23、把它们分解为最小的组成部接受信息并把它们分解为最小的组成部分的分的“第一级第一级”区区(投射区投射区)、保证将这些组成保证将这些组成部分编码部分编码(综合综合)和使躯干的投射转变为机能组和使躯干的投射转变为机能组织的织的“第二级第二级”区区(投射投射-联络区联络区)、以及、以及保证保证各个分析器协同工作和作为认识活动复合形式各个分析器协同工作和作为认识活动复合形式的超模式的超模式(象征性的象征性的)图式的图式的“第三级第三级”区区(或或重叠区重叠区)。n第二功能联合区中所描述的分层次地构成的皮第二功能联合区中所描述的分层次地构成的皮质区,是按照质区,是按照模式特异性递减和机能侧向化递模式特异性
24、递减和机能侧向化递增增的原则工作的。的原则工作的。n这两个原则,保证了脑的工作的最复杂形式的这两个原则,保证了脑的工作的最复杂形式的可能性,而这些形式,乃是人的认识活动最高可能性,而这些形式,乃是人的认识活动最高形式的基础,这种高级形式从发生学上说是与形式的基础,这种高级形式从发生学上说是与劳动相联系着的,而从结构上说则是同言语参劳动相联系着的,而从结构上说则是同言语参与心理过程的组织联系着的。与心理过程的组织联系着的。第三功能联合区第三功能联合区n是规划、调节和控制心理行为活动的联合区,是规划、调节和控制心理行为活动的联合区,位于大脑两半球的前部,在中央前回前方。位于大脑两半球的前部,在中央
25、前回前方。n中央前回是大脑皮质的投射区,是大脑皮质的中央前回是大脑皮质的投射区,是大脑皮质的执行器官,额叶的运动前区是第二级区所在部执行器官,额叶的运动前区是第二级区所在部位。位。n在脑的第二联合区,是由第一级区走向第二级在脑的第二联合区,是由第一级区走向第二级区和第三级区。区和第三级区。n而在脑的第三联合区,是从最高级的第三级区而在脑的第三联合区,是从最高级的第三级区和第二级区开始,在那里形成运动计划和程序,和第二级区开始,在那里形成运动计划和程序,然后传递到第一级运动器官,由该区把准备好然后传递到第一级运动器官,由该区把准备好了的运动冲动发往外周。了的运动冲动发往外周。n一个一个“功能系统
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