第十一讲-大脑的功能与结构

中国科学技术大学认知神经心理学实验室大脑的功能与结构——神经心理学初步中国科学技术大学认知神经心理学实验室神经系统•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）中国科学技术大学认知神经心理学实验室脑功能的各种学说•颅相说•定位说•整体说•技能系统说•模块说•泛脑网络论中国科学技术大学认知神经心理学实验室颅相说•颅相说是关于颅骨外形特征与性格相关的一种学说。•19世纪德国医生加尔提出，其弟子施普茨海姆采用颅相说一词。•加尔认为颅骨的外部形状与内部脑的结构有关，并且心理特征与颅骨形状也有一定相关。中国科学技术大学认知神经心理学实验室•加尔通过观察周围熟悉人的心理与颅骨外形特征，确定了27个功能区，后施普茨海姆修订为35个。•曾一度受到人们关注，但仅是主观推断，未得到实证研究支持。颅相说中国科学技术大学认知神经心理学实验室•神经系统不同部位各有其功能，并呈现出不同等级。最高等级是大脑皮层，以下依次为：基底节、间脑、小脑、脑干、脊髓•18-19世纪，随着布洛卡言语中枢、温尔尼克区、运动中枢与感觉中枢相继发现，启示人们：大脑不同部位各司其职。•20世纪加拿大神经学家潘菲尔德用微弱的电刺激病人的颞叶，病人会回忆起以前经历事情的详尽细节，说明记忆与颞叶有关。定位说中国科学技术大学认知神经心理学实验室大脑皮层功能等势说•法国生理学家弗卢龙，19世纪中叶对动物的脑采用部分毁除法，发现不同部位却有特殊机能，但又发现神经系统具有统一性，任何部分的消除都可减少其它部分的能力，还发现一种机能损伤后，还可复得。•三原则：①各种感觉器官虽然在皮层上分别有其投射区，但它们的功能作用却依赖于大脑皮层的整体；②功能丧失的程度和切除的脑组织的多少有关；③如果有足够的皮层组织依然完好，这部分剩下的组织就可接管整体脑的功能。中国科学技术大学认知神经心理学实验室•随着脑科学的发展，人们确实发现脑有机能定位，但又不是截然分开的，各区域相互联系又相互制约。中国科学技术大学认知神经心理学实验室机能系统说前苏联神经心理学家鲁利亚在治疗二战期间脑损伤病人时发现，脑特定部位的损伤，不仅导致单一心理机能的丧失，而是导致一系列过程的障碍。得出：脑是一个动态的、复杂的机能系统。分三部分：1、调节激活与维持觉醒状态的机能系统2、心理接受、加工、储存的系统3、行为调节系统他认为人的各种行为和心理活动是三个系统相互作用、协调活动的结果，各系统有发挥着不同作用。中国科学技术大学认知神经心理学实验室模块说•1976年，美国生理学家加查尼加提出•人脑在结构和功能上是由高度专门化和相对独立的模块组成的，模块间复杂而巧妙的结合，是实现复杂而精细的认知功能的基础。模块是一种快速、特异的信息过程。•同定位说相比它揭示的是人脑的整体性。现代认知科学的研究成果一证明了这一点。•如：猴子的视觉是颜色、运动、形状、知觉的合成，与31个脑区、多个模块有关，它们间的精细分工与合作是视觉的神经基础。中国科学技术大学认知神经心理学实验室泛脑网络论•此说把大脑看成是一个具有层次的巨大的网络系统，其定位既相对隔离，又动态联系，主张从不同层次研究大脑，在相互联系中看待大脑。中国科学技术大学认知神经心理学实验室脑发展与心理发展•脑的进化多细胞动物出现了协调身体各部分的神经系统，随动物进化，神经系统也在不断进化。低等脊椎动物的神经系统区分为中枢神经和周围神经，出现真正的脑。哺乳动物的大脑皮层更为完善。灵长类动物是哺乳动物发展的高级阶段，类人猿的脑与人脑有396个相同点。中国科学技术大学认知神经心理学实验室•人脑的进化（1）脑量的变化从猕猴到黑猩猩到猿人再到人，脑容积不断增长，晚期猿人与现代人完全一样。（2）皮层相对大小及结构的变化人类皮层的增长不仅表现为数量的增加，也表现为功能的增加（3）新机能区的出现例如语言中枢中国科学技术大学认知神经心理学实验室常见的几个物种脑的大小比较物种脑容积脑指数鼠2.30.40猫25.31.01罗猴106.42.09猩猩440.02.48人1350.06.30中国科学技术大学认知神经心理学实验室脑的个体发展1.脑的重量增加从胎儿期到出生六个月脑细胞数量的增长最为迅速第一次脑激增在妊娠10-18周第二次脑激增在出生后开始中国科学技术大学认知神经心理学实验室7岁前儿童脑重的变化时间脑重相当于成人脑重的比例胎儿出生到6-7个月200-300克20%出生时300-390克25%6个月时650克50%1岁时800-900克60%2岁时1000-1150克80%7岁时1280克95%中国科学技术大学认知神经心理学实验室2.脑皮层结构的复杂化人类胚胎发育反映了动物种系发生的演化过程，在种系发生中比较古老的结构先发育，在进化中出现较晚的结构后发育。6、7个月的胎儿，脑的基本结构已经具备，出生后，大脑各区域逐渐分化3岁左右小脑的发育基本完成6岁左右完成大脑神经纤维的髓鞘化。中国科学技术大学认知神经心理学实验室解剖术语•解剖面–矢状面–水平面–冠状面中国科学技术大学认知神经心理学实验室一大脑外形中国科学技术大学认知神经心理学实验室二大脑内部结构•基底核•髓（白）质•皮（灰）质•侧脑室（略）中国科学技术大学认知神经心理学实验室基底核1纹状体:尾状核与豆状核新纹状体:尾状核与豆状核的壳;旧纹状体:豆状核内侧为苍白球,在种系发生上较古老;2屏状核3杏仁体(核)中国科学技术大学认知神经心理学实验室大脑半球白质纤维联络纤维•长纤维联系本侧半球各叶，短纤维联系相邻脑回；•1钩束：连额、颞叶•2上纵束：连额顶枕颞叶•3下纵束：连枕叶和颞叶•4扣带：连边缘叶中国科学技术大学认知神经心理学实验室•连合纤维1胼胝体:嘴,膝,干和压部;2前连合3穹窿及穹窿连合中国科学技术大学认知神经心理学实验室投射纤维内囊•位于尾状核,背侧丘脑与豆状核之间;•水平切面呈“”形;•分前肢，后肢及内囊膝。中国科学技术大学认知神经心理学实验室内囊投射纤维的分布•1前肢：下行的额桥束和上行的丘脑前辐射•2膝：下行的皮质核束•3后肢:下行的皮质脊髓束,皮质红核束和顶桥束;上行的丘脑中央辐射和丘脑后辐射；•临床意义:此区广泛受损而至“三偏”,即对侧偏身感觉丧失(丘脑中央辐射受损)，对侧上、下肢体偏瘫(皮质脊髓束受损)及对侧眼裂以下面部表情肌瘫痪（皮质核束受损）。中国科学技术大学认知神经心理学实验室大脑皮质（灰质）•位置：覆盖在大脑半球表面的灰质；•分类：原皮质—海马，齿状回旧皮质—嗅脑新皮质—其余部分分区：Brodmann分区法分成52区中国科学技术大学认知神经心理学实验室大脑皮层•大脑皮层是脑的最高级部位，是心理活动最重要的器官。•大脑皮层的厚度在1.5~4.5mm之间。中国科学技术大学认知神经心理学实验室中国科学技术大学认知神经心理学实验室中央沟外侧沟顶枕沟端脑三沟Sulcus中国科学技术大学认知神经心理学实验室额叶顶叶颞叶枕叶岛叶端脑五叶lobes中国科学技术大学认知神经心理学实验室中央沟顶叶枕叶小脑额叶外侧裂颞叶思维，动机，计划，性格中国科学技术大学认知神经心理学实验室Previous:well-balancedmind,shrewd,smart,energeticpersistentPost:theequilibriumorintellectualfacultiesandanimalpropensitiesseemstohavebeendestroyed.Heisfitful,irreverentindulgingattimesinthegrossest,littledeference,impatientofrestraint•PhineasGage’scase中国科学技术大学认知神经心理学实验室中央沟顶叶枕叶小脑额叶外侧裂颞叶运动指挥、协调与注意中国科学技术大学认知神经心理学实验室一侧空间忽视•表现为对一侧事物的不注意，而且往往是对左侧视野中的事物不注意。当要求病人读一行字时，只读右半而忽视左半；当临摹一幅画时，只画右边的一半而不画左边的一半。这种障碍主要见顶叶右半球或非优势半球的病变。中国科学技术大学认知神经心理学实验室中央沟顶叶枕叶小脑额叶外侧裂颞叶•听觉功能，长时记忆中国科学技术大学认知神经心理学实验室•记忆障碍：颞叶海马回破坏时可出现记忆障碍，通常双侧损害时出现，记忆障碍可伴有定向障碍。•听觉和平衡障碍：一侧损害时仅有轻度双侧听力障碍，双侧破坏时可导致皮质性全聋。颞上回也是前庭的皮质中枢，因此颞叶病变可出现平衡障碍和眩晕。•言语障碍：颞上回后部损害可出现感觉性失语，患者能听到讲话的声音但不能理解其意义，自己的言语也不能听懂。优势半球颞上回后部与顶叶缘上回的移形区损害时，可出现命名性失语。中国科学技术大学认知神经心理学实验室右颞叶大脑存在天才“按钮”•美国加利福尼亚大学的布鲁斯·米勒博士不久前曾在大脑内成功地发现“天才区段”，它位于右颞叶下的一个特别区域，其作用是让人在某些方面具备天分、成为天才。但这个区域通常被一些神经元压制，因而在一般情况下不容易被“启动”，如果打开这个“按钮”，则人就会天才迸发。怎样才能启动这个按钮呢？从事此类研究的科学家发现：脑部受损后，这部分神经元死亡，可以解除其对“天才区段”的抑制。米勒博士在自己的实验室里，曾对72名因各种原因导致大脑受到损伤的病人进行过研究。他发现，只要是右颞下受的伤，患者会在智力方面变得让人惊讶。如，一个56岁的工程师，在大脑右半球皮质的部分神经元受到损害后，成为一名不错的画家。米勒认为，抑制神经元在枯死时，把它一辈子压制了的“绘画天分区域彻底解放了”。中国科学技术大学认知神经心理学实验室中央沟顶叶枕叶小脑额叶外侧裂颞叶视觉功能中国科学技术大学认知神经心理学实验室皮质盲（corticalblindness）•皮质盲：皮质视中枢病变所导致的视觉缺失称为皮质盲。•单侧枕叶皮质病变仅引起同位性偏盲，只有双侧枕叶功能障碍才能引起双侧视觉丧失，但这种视觉丧失也未必是完全的，常伴有黄斑回避现象。中国科学技术大学认知神经心理学实验室两种特殊的现象•黄斑回避现象：当单侧同位性偏盲性时，中央视野可不受累，称为黄斑回避现象。•Anton综合症：亦称盲症否认现象。患者对视觉缺陷漠不关心甚至否认，这是部分皮质盲患者的特征。•盲症否认是由于视觉系统与大脑其他高级认知层的联系中断引起的。中国科学技术大学认知神经心理学实验室岛叶身体感觉中国科学技术大学认知神经心理学实验室岛叶损伤的病人丧失了吸烟的欲望中国科学技术大学认知神经心理学实验室中央沟顶叶枕叶小脑额叶外侧裂颞叶中国科学技术大学认知神经心理学实验室小脑功能维持躯体平衡、调节肌肉紧张程度、协调随意运动。对人体的运动起协调的作用。•小脑受损的病人，表现出四肢乏力，行走摇晃不稳，闭目站立，无法维持平衡。中国科学技术大学认知神经心理学实验室三、言语活动的中枢机制•说—听—读—写•言语运动中枢：布洛卡中枢。若受损伤，则产生表达性失语症——不会说•言语听觉中枢：威尔尼克中枢。若受损伤，则产生接受性失语症——听不懂•视觉性言语中枢：角回。若受损，失读症——看不懂•书写性言语中枢：失写症——不会写中国科学技术大学认知神经心理学实验室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。语言脑区的定位中国科学技术大学认知神经心理学实验室（一）言语听觉中枢——威尔尼克区听1、部位：顶、枕、颞叶交会处的颞上回2、受损表现：接受性失语症3、表现：能听到声音，但不能分辨语音和理解语义。病人说话时，语音与语法均正常。中国科学技术大学认知神经心理学实验室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