认知神经科学专题脑神经基础课件

脑、神经基础脑、神经基础认知神经科学专题脑神经基础神神 经经 元元神经元组成：神经细胞神经元组成：神经细胞体、树突和轴突体、树突和轴突神经元学说：神经元是神经元学说：神经元是神经系统发生、形态、神经系统发生、形态、营养和功能的基本单位营养和功能的基本单位认知神经科学专题脑神经基础Neurons-Soma Chapter 2.The nervous systemChapter 2.The nervous systemPrinciple of Neural SciencePrinciple of Neural Science轴丘轴丘滑面内质网滑面内质网 高尔基器高尔基器 多核糖蛋白质多核糖蛋白质 线线 粒粒 体体 细胞膜细胞膜 粗面内质网粗面内质网核糖体核糖体微管微管 细胞核细胞核 认知神经科学专题脑神经基础NC的兴奋细胞、组织兴奋时，不论其外部表现如何不同，但都有电位的改变，统称为生物电。如肌肉兴奋时的收缩，神经的传导，都发生明显的电位变化。认知神经科学专题脑神经基础生物电现象细胞没有受到外来刺激处于静息状态下的膜电位称为静息电位。静息时膜电位的特点：膜外电位高于膜内电位。在生理学中通常都把膜外电位规定为，则膜内电位大都在-10至-100m之间。极化（polarization）状态：膜外为正电位，膜内为负电位，两者电位差呈稳定的水平状态。此时神经在静息的状态下，膜内外的电位差称为静息电位。静息膜电位(Resting potential,RP)认知神经科学专题脑神经基础 静息状态：内 外 K K Na Na(通透小)有机物 CL（通透小）()(+)K外流：静息电位是钾平衡电位大小：70 90mvC1C2认知神经科学专题脑神经基础生物电现象当神经组织受到刺激而兴奋时，沿着神经纤维传导的兴奋称为动作。钠的内流：钠平衡电位极化状态 极化倒反状态大小：2040 （变化90130）动作电位(Action potential,AP)认知神经科学专题脑神经基础NC之间的信息传递突触（synapse）在脑和脊髓以及外周神经节内，一个神经元与另一个神经元特化的相接触部位。是神经元之间在机能上发生联系的部位。轴突胞体型轴突树突型轴突轴突型认知神经科学专题脑神经基础轴突轴突 突触突触神经递质神经递质神经递质神经递质突触突触突触突触间隙间隙间隙间隙线线线线 粒粒粒粒 体体体体受受受受 体体体体突触突触突触突触前膜前膜前膜前膜突触后膜突触后膜突触后膜突触后膜突突突突 触触触触突突突突 触触触触囊囊囊囊 泡泡泡泡认知神经科学专题脑神经基础突触传递机制突触传递机制认知神经科学专题脑神经基础神经冲动到达突触小体，Ca2+通道开放，此时膜对Ca2+具有通透性，使膜外浓度高于膜内的Ca2+流入膜内，部分突触小泡移向突触前膜。由于Ca2+的内流，使突触小泡的膜与突触前膜贴附融合破裂，向突触间隙释放神经介质。放出的神经介质弥散到突触后膜，神经介质分子立即与突触后膜上的突触受体，即特殊受体蛋白结合，从而改变后膜对离子的通透性，激起突触后神经元的变化，产生神经冲动。认知神经科学专题脑神经基础兴奋性与抑制性突触后变化兴奋性突触当兴奋性介质与突触后膜上的特殊受体蛋白结合，使Na+通道开放。细胞外Na+浓度高于膜内，Na+内流，促使突触后膜去极化。这种突触后膜局部电位变化的反应称为兴奋性突触后电位（EPSP）。认知神经科学专题脑神经基础轴突冲动轴突冲动 突触前膜释放兴奋性递质突触前膜释放兴奋性递质经突触间隙扩散并与突触后膜受体结合经突触间隙扩散并与突触后膜受体结合突触后膜提高对突触后膜提高对Na+、K+，尤其对，尤其对Na+的通透性的通透性突触后膜去极化突触后膜去极化认知神经科学专题脑神经基础抑制性突触当抑制性介质与突触后膜上的特殊受体蛋白相结合，使K或Cl通道开放，分别引起K外流或Cl内流，其作用都可引起突触后膜的超极化。此时在突触后神经元的胞体上可记录到一个电位变化，称为抑制性突触后电位（IPSP）。认知神经科学专题脑神经基础抑制性抑制性NC末梢兴奋末梢兴奋 释放抑制性介质释放抑制性介质经扩散与突触后膜的受体结合经扩散与突触后膜的受体结合 提高突触后膜对提高突触后膜对Cl-的通透性的通透性 突触后膜超极化突触后膜超极化认知神经科学专题脑神经基础神经介质介质的种类按化学结构，介质可分为三类：乙酰胆碱单胺类氨基酸类同一种介质对不同的突触后膜可以发挥不同的作用，即对有的突触后膜发挥兴奋作用，而对另一些突触后膜则发生抑制作用。认知神经科学专题脑神经基础神经递质兴奋性介质：乙酰胆碱 去甲肾上腺素 抑制性介质：5-羟色胺 r-氨基丁酸认知神经科学专题脑神经基础神神 经经 系系 统统认知神经科学专题脑神经基础神经系统的构造及功能 中枢神经系统 脑（大脑、间脑、脑干、小脑）神经系统 脊髓 周围神经系统 脑神经 脊神经 周围神经系统 躯体神经 躯体传入（感觉）神经 （根据功能）躯体传出（运动）神经 内脏神经 内脏传入（感觉）神经 内脏传出（运动）神经 交感神经 （自主或植物神经）副交感神认知神经科学专题脑神经基础神经系统常用术语灰质（gray matter）：CNS NC的胞体树突 皮层（cortex）：大小脑表面的灰质认知神经科学专题脑神经基础白质（white matter）：CNS Nf（轴突）髓质（medulla）：大小脑内的白质 认知神经科学专题脑神经基础大脑外侧面大脑外侧面认知神经科学专题脑神经基础脑的结构分区脑的结构分区认知神经科学专题脑神经基础大大 脑脑 分分 区区认知神经科学专题脑神经基础大脑内侧面大脑内侧面认知神经科学专题脑神经基础脑脑 成成 像像认知神经科学专题脑神经基础大脑底面大脑底面认知神经科学专题脑神经基础大脑大脑冠状面冠状面认知神经科学专题脑神经基础大脑结构大脑结构认知神经科学专题脑神经基础大脑皮层的结构与功能大脑由左右两个半球组成。大脑皮层分为额叶、顶叶、枕叶、颞叶和岛叶。大脑皮层3个机能区，即皮层感觉区、皮层运动区和皮层联合区。皮层感觉区又分为视觉区（枕叶后端）、听觉区（颞叶的颞上回）和躯体感觉区（顶叶的中央后回）。皮层运动区位于额叶的中央前回。皮层联合区是不直接与感觉过程和运动过程相联系，而是起着联络、综合作用的结构和机能系统。认知神经科学专题脑神经基础额叶运动区额叶运动区认知神经科学专题脑神经基础 交叉性支配交叉性支配(头面部多为双侧性头面部多为双侧性)机能代表区大小机能代表区大小 与运动精细程度与运动精细程度 呈正变关系呈正变关系倒置机能定位倒置机能定位 (头面部局部正立头面部局部正立)主要运动区的功能特征主要运动区的功能特征认知神经科学专题脑神经基础顶叶体感区顶叶体感区认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础V1V1V2V2V2V2V3V3V4V4V5V5MTMT顶叶顶叶颞下回颞下回What通路通路Where通路通路认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础1 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）认知神经科学专题脑神经基础随着进化，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认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础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前额叶联合皮层在空间和物体工作记忆中起关键作用；键作用；前额叶联合皮层与性格、情感及社会行为调控前额叶联合皮层与性格、情感及社会行为调控密切相关。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区与运动性语区与运动性语言功能有关。言功能有关。认知神经科学专题脑神经基础顶叶联合皮层顶叶联合皮层认知神经科学专题脑神经基础言语言语认知神经科学专题脑神经基础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认知神经科学专题脑神经基础18741874年，德国神经学家卡尔年，德国神经学家卡尔韦尔尼克在大脑皮层发现了一韦尔尼克在大脑皮层发现了一个与理解语言有关的区域，是个与理解语言有关的区域，是语言感受中枢。语言感受中枢。语言脑区的定位语言脑区的定位认知神经科学专题脑神经基础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认知神经科学专题脑神经基础语言障碍语言障碍失语症是由于特定脑区损伤（通常是大脑皮层区域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。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和说话失语），另一些则难以通过写字和说话来表达思想（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入了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。解大脑语言组织的良机。认知神经科学专题脑神经基础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。Wernicke 失语失语认知神经科学专题脑神经基础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 失语失语认知神经科学专题脑神经基础失语症的临床症状失语症的临床症状认知神经科学专题脑神经基础 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。与右半球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。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认知神经科学专题脑神经基础失读症失读症（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。认知神经科学专题脑神经基础Wernicks areaBrocas area角角 回回 (失读症失读症)大脑皮层的语言中枢大脑皮层的语言中枢额中回后部额中回后部 (失写症失写症)额下回后部额下回后部 (运动失语症运动失语症)颞上回后部颞上回后部 (感觉失语症感觉失语症)认知神经科学专题脑神经基础边边 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认知神经科学专题脑神经基础边边 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认知神经科学专题脑神经基础海海 马马认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础间间 脑脑认知神经科学专题脑神经基础间脑（diencephalon）间脑位于中脑与大脑半球之间，大部分被两侧大脑半球所覆盖。间脑主要分为：丘脑（感觉的重要中枢）上丘脑（嗅觉、激素调节）下丘脑（内脏活动调节）底丘脑（调节肌张力）认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础丘脑（brain thalamic）丘脑位于间脑的背侧部，是一对卵圆形灰质块，被“Y”形的白质纤维分隔为前核、内侧核和外侧核三部分。前核 在内髓板分叉处的前方，与内脏活动有关。内侧核 位于内髓板的内侧，可能是躯体和内脏感觉冲动整合的中枢。外侧核 在内髓板外侧，是一般躯体感觉的中继核。认知神经科学专题脑神经基础上丘脑丘脑的后上方。认知神经科学专题脑神经基础下丘脑（hypothalamus）下丘脑位于丘脑的前下方。根据内部构造，下丘脑的细胞形体大小不等，有的核团界限明确，如视上核、室旁核、乳头体核，但较多的核团是弥散分布的，缺乏一般神经核的特征。下丘脑的结构和功能较复杂，与一些激素的分泌，水的平衡、糖和脂肪的代谢、体温调节、睡眠以及情绪性变化均有关系。下丘脑被认为是植物性神经的较高级中枢。认知神经科学专题脑神经基础底丘脑中脑和丘脑间的过渡区域，只能在切面上辨认。认知神经科学专题脑神经基础后丘脑位于丘脑的后外侧，包括内侧膝状体和外侧膝状体。内侧膝状体是外侧丘系终止核，是听觉传导通路上的中继核。外侧膝状体是视神经的终止核，是视觉传导通路上的最后中继核。认知神经科学专题脑神经基础认知神经科学专题脑神经基础