脑结构与认知课件

神神 经经 系系 统统中枢神经系统中枢神经系统大脑大脑(Cerebrum)小脑小脑(Cerebellum)脑干脑干(Brain Stem)脊髓脊髓(Spinal Cord)周围神经系统周围神经系统躯体神经躯体神经（Somatic PNS）植物神经植物神经（Visceral PNS）解解 剖剖 术术 语语解剖面解剖面矢状面矢状面水平面水平面冠状面冠状面大脑外侧面大脑外侧面脑的结构分区脑的结构分区大大 脑脑 分分 区区大脑内侧面大脑内侧面脑脑 成成 像像大脑底面大脑底面大脑大脑冠状面冠状面大脑结构与功能大脑结构与功能额叶运动区额叶运动区顶叶体感区顶叶体感区V1V1V2V2V2V2V3V3V4V4V5V5MTMT顶叶顶叶颞下回颞下回What通路通路Where通路通路1 1 大脑联合皮层的组织结构大脑联合皮层的组织结构2 2 大脑联合皮层的工作原理大脑联合皮层的工作原理 3 3 大脑联合皮层的功能大脑联合皮层的功能4 4 大脑两半球的功能不对称性大脑两半球的功能不对称性大脑联合皮层与认知大脑联合皮层与认知Primary sensory cortex(sematosensory,visual,auditory)Primary motor cortexUnimodal sensory association areasMultimodal sensory association areasMotor association cortex1 大脑联合皮层的组织结构顶叶联合皮层顶叶联合皮层（5，7，39，40区）区）颞叶联合皮层颞叶联合皮层（20，21，22，37区）区）前额叶联合皮层前额叶联合皮层（914，4547区）区）Understanding the function of the three association areas is based on:Observing the patients with damage to cortex(trauma,tumor,stroke,or surgery)“no-invasive”imaging studies of normal and brain damaged individuals.(PET scan and fMRI)Recording the activity of cortical neurons in freely behaving animalsThree Principles Govern the Function of the Association AreasSensory information is processed both sequentially and in parallel.Sensory information unimodal areas of cortex converges in multimodal areas.The sequence of information processing is reversed in the motor system.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前额叶联合皮层参与注意力调控及反应抑制；制；前额叶联合皮层在空间和物体工作记忆中前额叶联合皮层在空间和物体工作记忆中起关键作用；起关键作用；前额叶联合皮层与性格、情感及社会行为前额叶联合皮层与性格、情感及社会行为调控密切相关。调控密切相关。在人类，左侧前额叶联合皮层在人类，左侧前额叶联合皮层4545区与运动区与运动性语言功能有关。性语言功能有关。顶叶联合皮层顶叶联合皮层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语言与语言障碍 1、语言语言是人类独有的能力是人类独有的能力语言的创造性语言的创造性语言的形式语言的形式语言的内容语言的内容语言的用途语言的用途现代人类大脑皮层与语言相关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，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因此，在颅骨内侧面可以找到大脑皮层左右不对称的痕迹。大脑皮层左右不对称的痕迹。LeMay搜寻了这种不对称性的搜寻了这种不对称性的化石记载，发现这种不对称性化石记载，发现这种不对称性存在于存在于Neanderthal（距今（距今3万万至至5万年前）和北京人（距今万年前）和北京人（距今30万至万至50万年前）。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Brodmann 44区都比较大。科学家发现了一个和人类语言有关的基因FOXP21.1.自然语言和手语都是定位的。自然语言和手语都是定位的。2.2.语语言言在在左左半半球球的的定定位位似似乎乎与与两两半半球球间间的的解解剖剖差差异异有有关。关。3.3.颞颞平平面面的的这这一一解解剖剖学学不不对对称称性性在在发发育育早早期期（妊妊娠娠3131周周）即即已已存存在在，提提示示这这种种不不对对称称性性并并非非由由于于后后天天经经验而发展起来，实为先天所有。验而发展起来，实为先天所有。4.4.婴婴儿儿出出生生时时对对各各种种声声音音的的差差别别具具有有广广泛泛的的敏敏感感性性，这这种种能能力力对对于于理理解解任任何何一一种种人人类类语语言言都都是是必必不不可可少少的。的。5.5.语言的习得有着普遍规律。语言的习得有着普遍规律。语言能力是先天决定的语言能力是先天决定的18851885年，布洛卡把自己的论文年，布洛卡把自己的论文我们用大脑左半球说话公我们用大脑左半球说话公诸于世。这篇论文揭示脑是语诸于世。这篇论文揭示脑是语言的生成和指挥器官，指出语言的生成和指挥器官，指出语言中枢在哪里，表明大脑皮层言中枢在哪里，表明大脑皮层的不同部位有不同的分工，为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基础，成为脑科学发展史上的一个里程碑。一个里程碑。语言脑区的定位语言脑区的定位18741874年，德国神经学家卡尔年，德国神经学家卡尔韦尼克在大脑皮层发现了一个韦尼克在大脑皮层发现了一个与理解语言有关的区域，是语与理解语言有关的区域，是语言感受中枢。言感受中枢。语言脑区的定位语言脑区的定位用正电子发射断层扫描术（用正电子发射断层扫描术（PETPET）显示正在）显示正在完成与单词有关的一系列训练时的人脑完成与单词有关的一系列训练时的人脑1.Wernicke-Geschwind模型中强调的模型中强调的Wernicke区和区和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。多的损伤。2.Wernicke-Geschwind模型强调皮层区域的重要性。而现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。有的证据表明，皮层下结构对语言也是非常重要的。3.听觉输入的语言信息的确由听皮层传至角回，然后至听觉输入的语言信息的确由听皮层传至角回，然后至Wernicke区，再传递至区，再传递至Broca区。然而，视觉输入的语言区。然而，视觉输入的语言信息并不经过信息并不经过Wernicke区，而是从视觉联合皮层直接传至区，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。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。区以及与语言含义和语言表达相关的更高级区域。Wernicke-Geschwind模型的不足之处模型的不足之处 语言障碍语言障碍失语症是由于特定脑区损伤（通常是大脑皮层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）所致的区域损伤，如血管破坏、创伤或肿瘤）所致的语言障碍。语言障碍。特定脑区的损伤并不导致语言能力的全面衰退，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。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如某些失语症患者理解说和写的语言均有困难（Wernicke Wernicke 失语），另一些则难以通过写字失语），另一些则难以通过写字和说话来表达思想（和说话来表达思想（Broca Broca 失语）。失语）。特定脑区的破坏导致特定的语言障碍提供了深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。入了解大脑语言组织的良机。Wernicke Wernicke 失语失语 Wernicke Wernicke 失语的特征是语言失语的特征是语言理解力的显著缺陷。语言输出是流畅的。理解力的显著缺陷。语言输出是流畅的。言语错乱言语错乱paraphasiaparaphasia语词创新，语词创新，neologismsneologisms多语症，多语症，logorrhealogorrhea言语空洞言语空洞另外，另外，WernickeWernicke 失语患者有严重的阅读和书写失语患者有严重的阅读和书写障碍。障碍。Wernicke 失语失语BrocaBroca 失语症的主要特征是语言理解能力部分的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。保留，但语言的生成不流畅。BrocaBroca 失语症患者只使用关键词。失语症患者只使用关键词。BrocaBroca 失语症无法将几个短语组分协调地构建成失语症无法将几个短语组分协调地构建成一个句子。一个句子。与与WernickeWernicke失语症不同，失语症不同，BrocaBroca 失语症患者一般失语症患者一般都有能意识到自己地语言错误。都有能意识到自己地语言错误。BrocaBroca 失语症患失语症患者虽然在语言地生成上有严重障碍，但对口头和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。因为他们的书写语言的理解正常。因为他们的WernickeWernicke语言语言区未受损。然而，区未受损。然而，BrocaBroca 失语症患者朗读困难，失语症患者朗读困难，写字也像说话一样困难。写字也像说话一样困难。Broca 失语失语失语症的临床症状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。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大脑右半球也有语言功能失读症失读症（dyslexiadyslexia，阅读能力受到破坏）和，阅读能力受到破坏）和失写症失写症（agraphiaagraphia，书写能力受到破坏）是成年人大脑皮层，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，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。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，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，信息被传送至颞叶整合。经过整合后，信息被传送至颞叶WernickeWernicke语言语言区，而后传送至额叶区，而后传送至额叶BrocaBroca语言区。患者无法将视觉语言区。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通过角回和缘上回向WernickeWernicke语言区传递的通路被中语言区传递的通路被中断。断。利用高空间分辨率的功能磁共振成像利用高空间分辨率的功能磁共振成像(fMRI)(fMRI)这一脑科学研究新兴技术，发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。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。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进化史上早在3030万年前就已出现。万年前就已出现。人的语言潜能似乎在出生时就已存在。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。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。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。有助于我们理解大脑复杂的高级认知功能。边边 缘缘 叶叶扣带回扣带回海马旁回海马旁回扣带下回扣带下回齿状回齿状回海马海马穹隆穹隆边边 缘缘 系系 统统穹隆穹隆海马海马下丘脑下丘脑杏仁核杏仁核海海 马马间间 脑脑 再见