人类大脑与记忆详解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,人脑之迷,1873,年,意大利人,Camillo Golgi,（左图，,1843-1926,，与,Cajal,分享了,1906,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,神经元。,Cajal,（右图，,1852-1934,），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。,神经科学研究的发展历史,通过挖掘的距今,7000,年的头颅骨发现,当时人们已经懂得在头颅骨上钻孔,(,环钻术,),而且显示病人在术后有一段时间的存活,原因是头颅上有术后愈合的痕迹。,公元前,4,世纪,Hippocrates,（公元前,460-397,）认为：脑不仅参与了对环境的感知，而且是智慧的发祥地。,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,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,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，我认为，脑在一个人的机体中行使了至高无上的权力。,Hippocrates,On the Sacred Disease,（论神圣的疾病）,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，,灵枢,.,本神,中有“心藏神”一说，“,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（,Alcmaeon,）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。,公元,1,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“刻印”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“脑室”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,4,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）。,18,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，并不是脑的功能特异性地受到损害，而是所有功能都足见减弱。,到了,18,世纪，人类关于脑的认识可概括为,4,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；,2,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；,4,脑象一台机器一样工作，遵循自然法则。,19,世纪人类关于脑的知识的突破体现在,4,个方面：,1,神经是,“,电线,”,而不是,“,水管,”,；,2,不同功能定位在脑的不同部位；,3,神经系统是进化的产物；,4,神经元是脑的基本结构和功能单位。,1859,年，英国博物学家达尔文（,Charles Darwin,）发表,物种起源,(,On the Origin of Species,),，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。,1817,年，,James Parkinson,首次报道了帕金森综合症。,1861,年，法国神经学家布罗卡（,Paul Broca,，,1824-1880,）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）。,1935,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,1936-1978,年间，在美国大约有,35000,个病人接受这种外科手术。,Broca,（左图）仔细研究了由于脑损伤而失语的病人脑，他确信不同的功能是定位于大脑的不同区域上。右图是保存下来的哪个病人的脑，这个病人于,1861,年去世之前丧失了语言能力。图中圆圈标注的区域为造成其语言功能缺陷的损伤位点。,感觉神经（传入神经）,运动神经（传出神经）,延髓,脑桥,中脑,小脑,间脑,端脑,神经系统,中枢神经系统,外周神经系统,脊髓,脑,脑干,位置,功能,脑神经（,12,对）,脊神经（,31,对）,躯体运动神经,植物性神经,交感神经,副交感神经,（自主神经）,神经系统的组成,神经系统疾病,描述,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。,脑性麻痹,出生时大脑损伤所引起的运动疾病,忧郁征,严重的情绪性疾病，患者表现失眠，厌食和情绪低落。,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。,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。,帕金森综合症,脑的进行性疾病，导致随意运动发起困难。,精神分裂症,表现为错觉、幻觉和奇怪行为的严重精神疾病。,脊髓损伤,脊髓受损引起的感觉和运动丧失。,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。,一些主要的神经系统疾病,心智和掌控中心,-,人体的脑,额叶,顶叶,颞叶,枕叶,小脑,1,胼胝体,2,透明隔,3,穹窿,4,胼胝体膝,7,前连合,9,下丘脑,10,视交叉,11,视神经,12,嗅球,13,动眼神经,14,脑桥,延髓,16,脊髓,18,丘脑,松果体,21,四叠体,22,大脑导水管,24,第四脑室,小脑蚓部,27,小脑半球,30,中央管,一般说来，动物越高等，脑就越大。人脑的重量可以体高,8.5,克来估算，平均为,1400,克，包含,1,万亿（,10,12,）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。,大象脑重,8000,克，为人类大脑的,5,倍；,人脑占身体重量,2.33%,，大象仅为,0.2%,，鼩鼱为,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的物质基础。,人的大脑皮质面积约有,1.5M,2,，有,4,张人民日报的面积那么大，黑猩猩只有,1,张报纸大，猴子只有明信片大，而老鼠只有邮票大小。,神经系统的结构与功能单位,-,神经元,1900,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,1000,亿个，神经元包括胞体,（,soma,，来源于希腊语“身体”）,和突起，而突起又分为树突,（,dendrites,，来源于希腊语“树”）,和轴突。,1839,年，德国动物学家,Theodor Schwann,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。,德国解剖学家,Otto Deiters,的这幅发表于,1865,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,Golgi,于,1873,年制成神经元组织切片的时间要早。,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,352,公里,/,小时。,传导：神经冲动沿神经纤维传播的过程,意大利生理学家，路易吉,.,伽伐尼（,Luigi Galvani,）最先证明自脊髓伸出的神经活动与电有密切关系。,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。令人惊讶的是，蛙腿随着雷鸣电闪而抽搐。但是,伽伐尼错误地推论所有的电都处于活组织中。,Ax:,神经轴突；,Ms:,髓鞘,髓鞘由神经胶质细胞（上图为施万细胞，,Schwann cell,）形成，神经胶质细胞的数量是神经元的,10,倍。,神经元之间的联系桥梁,-,突触及其传递,关于神经元的联系方式，高尔基认为，所有的神经元是联结在一起的；但是西班牙组织学家拉蒙,.,卡赫,（,Ramony Cajal,，提出神经元是神经结构的基本单位，,1906,年获得诺贝尔医学与生理学奖）,相信，在神经元之间有一个间隙。这个问题一直到,20,世纪,50,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。,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“神经递质”的化学物质的帮助。,神经电冲动是怎样通过突触间隙？早在,19,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,.,勒维（,Otto Loewi,，,1936,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,Loewi,发现的化学物质为,ACh,，乙酰胆碱）。,1973,年，美国的药理学家珀特（）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，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。,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：,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：,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：,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，构成思维与记忆活动的基础，一个典型的神经元会有,5000,10000,个突触，能够接受来自于大约,1000,个其他神经元的信息（神经元间的突触达,1000,万亿,1,亿亿,），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。,神经系统的活动方式,-,反射,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。,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。,左上图是一种被称为“膝跳反射”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，“膝跳反射”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。,大脑皮质的分区和机能定位,Broca(1861),根据其临床研究,提出了左优势半球的观点,他发现左半球额叶,(44,区,),损害可导致语言表达的障碍。,Wernicke(1874),发现左半球颞叶,(42,区,),损害可导致语言感受障碍。,美国神经学家,（,Roger Sperry,）经过,20,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