腦結(jié)構(gòu)與認(rèn)知

1、神神 經(jīng)經(jīng) 元元 神經(jīng)元組成：神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)元組成：神經(jīng)細(xì)胞體、樹突和軸突體、樹突和軸突 神經(jīng)元學(xué)說：神經(jīng)元是神經(jīng)元學(xué)說：神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生、形態(tài)、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生、形態(tài)、營養(yǎng)和功能的基本單位營養(yǎng)和功能的基本單位Neurons -Soma軸丘軸丘滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基器高爾基器 多核糖蛋白質(zhì)多核糖蛋白質(zhì) 線線 粒粒 體體 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體核糖體微管微管 細(xì)胞核細(xì)胞核 神經(jīng)元的分類神經(jīng)元的分類 Neurons can be classified according to the total number of neurites (axons and dendrites)

2、 that extend from the soma. A neuron that has a single neurite is said to be unipolar. If there are two neurites, the cell is bipolar, and if there are three or more, the cell is multipolar. Most neurons in the brain are multipolar. 軸突軸突 突觸突觸神神 經(jīng)經(jīng) 系系 統(tǒng)統(tǒng) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng) 大腦大腦 ( Cerebrum ) 小腦小腦 (Cerebellu

3、m) 腦干腦干 (Brain Stem) 脊髓脊髓 (Spinal Cord) 周圍神經(jīng)系統(tǒng)周圍神經(jīng)系統(tǒng) 軀體神經(jīng)軀體神經(jīng)（ Somatic PNS ） 植物神經(jīng)植物神經(jīng)（ Visceral PNS ）解解 剖剖 術(shù)術(shù) 語語 解剖面解剖面 矢狀面矢狀面 水平面水平面 冠狀面冠狀面大腦外側(cè)面大腦外側(cè)面腦的結(jié)構(gòu)分區(qū)腦的結(jié)構(gòu)分區(qū)大大 腦腦 分分 區(qū)區(qū)大腦內(nèi)側(cè)面大腦內(nèi)側(cè)面腦腦 成成 像像大腦底面大腦底面大腦大腦冠狀面冠狀面大腦結(jié)構(gòu)與功能大腦結(jié)構(gòu)與功能額葉運動區(qū)額葉運動區(qū)頂葉體感區(qū)頂葉體感區(qū)V1V1V2V2V2V2V3V3V4V4V5V5MTMT頂葉頂葉顳下回顳下回What通路通路Where通路通路1

4、1 大腦聯(lián)合皮層的組織結(jié)構(gòu)大腦聯(lián)合皮層的組織結(jié)構(gòu)2 2 大腦聯(lián)合皮層的工作原理大腦聯(lián)合皮層的工作原理 3 3 大腦聯(lián)合皮層的功能大腦聯(lián)合皮層的功能4 4 大腦兩半球的功能不對稱性大腦兩半球的功能不對稱性大腦聯(lián)合皮層與認(rèn)知大腦聯(lián)合皮層與認(rèn)知Primary sensory cortex (sematosensory, visual, auditory)Primary motor cortexUnimodal sensory association areasMultimodal sensory association areasMotor association cortex1 大腦聯(lián)合皮層的組織

5、結(jié)構(gòu) 頂葉聯(lián)合皮層頂葉聯(lián)合皮層（5，7，39，40區(qū)）區(qū)） 顳葉聯(lián)合皮層顳葉聯(lián)合皮層（20，21，22，37區(qū)）區(qū)） 前額葉聯(lián)合皮層前額葉聯(lián)合皮層（914，4547區(qū)）區(qū)）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 indi

6、viduals.(PET scan and fMRI) Recording the activity of cortical neurons in freely behaving animalsThree Principles Govern the Function of the Association Areas Sensory information is processed both sequentially and in parallel. Sensory information unimodal areas of cortex converges in multimodal area

7、s. The sequence of information processing is reversed in the motor system.隨著進化，動物前額葉聯(lián)合皮層面積也相應(yīng)地變得越來越大。在人類，前額葉聯(lián)合皮層占整個大腦皮層面積約29。 小結(jié) 前額葉聯(lián)合皮層參與注意力調(diào)控及反應(yīng)抑前額葉聯(lián)合皮層參與注意力調(diào)控及反應(yīng)抑制；制； 前額葉聯(lián)合皮層在空間和物體工作記憶中前額葉聯(lián)合皮層在空間和物體工作記憶中起關(guān)鍵作用；起關(guān)鍵作用； 前額葉聯(lián)合皮層與性格、情感及社會行為前額葉聯(lián)合皮層與性格、情感及社會行為調(diào)控密切相關(guān)。調(diào)控密切相關(guān)。 在人類，左側(cè)前額葉聯(lián)合皮層在人類，左側(cè)前額葉聯(lián)合皮層4545

8、區(qū)與運動區(qū)與運動性語言功能有關(guān)。性語言功能有關(guān)。1 語言是人類獨有的能力2 語言信息處理的神經(jīng)模型3 語言障礙具有多種表現(xiàn)形式 4 閱讀與書寫障礙的腦區(qū)定位語言與語言障礙語言與語言障礙 1、語言語言是人類獨有的能力是人類獨有的能力 語言的創(chuàng)造性語言的創(chuàng)造性 語言的形式語言的形式 語言的內(nèi)容語言的內(nèi)容 語言的用途語言的用途現(xiàn)代人類大腦皮層與語言相關(guān)現(xiàn)代人類大腦皮層與語言相關(guān)的區(qū)域在形態(tài)學(xué)上是左右不對的區(qū)域在形態(tài)學(xué)上是左右不對稱的。由于大腦皮層重要的溝稱的。由于大腦皮層重要的溝回常常在顱骨內(nèi)側(cè)面留下壓跡，回常常在顱骨內(nèi)側(cè)面留下壓跡，因此，在顱骨內(nèi)側(cè)面可以找到因此，在顱骨內(nèi)側(cè)面可以找到大腦皮層左右不

9、對稱的痕跡。大腦皮層左右不對稱的痕跡。LeMay搜尋了這種不對稱性的搜尋了這種不對稱性的化石記載，發(fā)現(xiàn)這種不對稱性化石記載，發(fā)現(xiàn)這種不對稱性存在于存在于Neanderthal （距今（距今3萬萬至至5萬年前）和北京人（距今萬年前）和北京人（距今30萬至萬至50萬年前）。萬年前）。語 言 的 起 源 用磁共振成像技術(shù)對20只黑猩猩、5只倭黑猩猩和2只大猩猩的腦部進行了掃描，結(jié)果表明與人類相似，所有這3個物種的左半腦Brodmann 44區(qū)都比較大。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個和人類語言有關(guān)的基因FOXP21.1. 自然語言和手語都是定位的。自然語言和手語都是定位的。2.2. 語言在左半球的定位似乎與兩半球

10、間的解剖差異有語言在左半球的定位似乎與兩半球間的解剖差異有關(guān)。關(guān)。3.3. 顳平面的這一解剖學(xué)不對稱性在發(fā)育早期（妊娠顳平面的這一解剖學(xué)不對稱性在發(fā)育早期（妊娠3131周）即已存在，提示這種不對稱性并非由于后天經(jīng)周）即已存在，提示這種不對稱性并非由于后天經(jīng)驗而發(fā)展起來，實為先天所有。驗而發(fā)展起來，實為先天所有。4.4. 嬰兒出生時對各種聲音的差別具有廣泛的敏感性，嬰兒出生時對各種聲音的差別具有廣泛的敏感性，這種能力對于理解任何一種人類語言都是必不可少這種能力對于理解任何一種人類語言都是必不可少的。的。5.5. 語言的習(xí)得有著普遍規(guī)律。語言的習(xí)得有著普遍規(guī)律。語言能力是先天決定的語言能力是先天決

11、定的18851885年，布洛卡把自己的論年，布洛卡把自己的論文文我們用大腦左半球說話我們用大腦左半球說話公諸于世。這篇論文揭示腦公諸于世。這篇論文揭示腦是語言的生成和指揮器官，是語言的生成和指揮器官，指出語言中樞在哪里，表明指出語言中樞在哪里，表明大腦皮層的不同部位有不同大腦皮層的不同部位有不同的分工，為大腦皮層機能定的分工，為大腦皮層機能定位學(xué)說奠定了基礎(chǔ)，成為腦位學(xué)說奠定了基礎(chǔ)，成為腦科學(xué)發(fā)展史上的一個里程碑。科學(xué)發(fā)展史上的一個里程碑。語言腦區(qū)的定位語言腦區(qū)的定位18741874年，德國神經(jīng)學(xué)家卡年，德國神經(jīng)學(xué)家卡爾爾韋尼克在大腦皮層發(fā)現(xiàn)了韋尼克在大腦皮層發(fā)現(xiàn)了一個與理解語言有關(guān)的區(qū)域，一

12、個與理解語言有關(guān)的區(qū)域，是語言感受中樞。是語言感受中樞。 語言腦區(qū)的定位語言腦區(qū)的定位用正電子發(fā)射斷層掃描術(shù)（用正電子發(fā)射斷層掃描術(shù)（PETPET）顯示正在）顯示正在完成與單詞有關(guān)的一系列訓(xùn)練時的人腦完成與單詞有關(guān)的一系列訓(xùn)練時的人腦1. Wernicke-Geschwind模型中強調(diào)的模型中強調(diào)的Wernicke區(qū)和區(qū)和Broca區(qū)在語言接受與表達(dá)方面的重要性實際上是基于范圍大的區(qū)在語言接受與表達(dá)方面的重要性實際上是基于范圍大的多的損傷。多的損傷。2. Wernicke-Geschwind模型強調(diào)皮層區(qū)域的重要性。而現(xiàn)模型強調(diào)皮層區(qū)域的重要性。而現(xiàn)有的證據(jù)表明，皮層下結(jié)構(gòu)對語言也是非常重要的

13、。有的證據(jù)表明，皮層下結(jié)構(gòu)對語言也是非常重要的。3. 聽覺輸入的語言信息的確由聽皮層傳至角回，然后至聽覺輸入的語言信息的確由聽皮層傳至角回，然后至Wernicke區(qū)，再傳遞至區(qū)，再傳遞至Broca區(qū)。然而，視覺輸入的語言區(qū)。然而，視覺輸入的語言信息并不經(jīng)過信息并不經(jīng)過Wernicke區(qū)，而是從視覺聯(lián)合皮層直接傳至區(qū)，而是從視覺聯(lián)合皮層直接傳至Broca區(qū)。因此通過眼睛看到的詞并不轉(zhuǎn)化為聽覺表象。區(qū)。因此通過眼睛看到的詞并不轉(zhuǎn)化為聽覺表象。事實上，對一個詞的視知覺和聽知覺是由感覺模式特異的事實上，對一個詞的視知覺和聽知覺是由感覺模式特異的通路相互獨立地處理的。這些通路各自獨立地到達(dá)通路相互獨立地

14、處理的。這些通路各自獨立地到達(dá)Broca區(qū)以及與語言含義和語言表達(dá)相關(guān)的更高級區(qū)域。區(qū)以及與語言含義和語言表達(dá)相關(guān)的更高級區(qū)域。Wernicke-Geschwind模型的不足之處模型的不足之處 語言障礙語言障礙 失語癥是由于特定腦區(qū)損傷（通常是大腦皮層失語癥是由于特定腦區(qū)損傷（通常是大腦皮層區(qū)域損傷，如血管破壞、創(chuàng)傷或腫瘤）所致的區(qū)域損傷，如血管破壞、創(chuàng)傷或腫瘤）所致的語言障礙。語言障礙。 特定腦區(qū)的損傷并不導(dǎo)致語言能力的全面衰退，特定腦區(qū)的損傷并不導(dǎo)致語言能力的全面衰退，而是不同腦區(qū)的損傷引起不同形式的語言障礙。而是不同腦區(qū)的損傷引起不同形式的語言障礙。如某些失語癥患者理解說和寫的語言均有困

15、難如某些失語癥患者理解說和寫的語言均有困難（Wernicke Wernicke 失語），另一些則難以通過寫字失語），另一些則難以通過寫字和說話來表達(dá)思想（和說話來表達(dá)思想（Broca Broca 失語）。失語）。 特定腦區(qū)的破壞導(dǎo)致特定的語言障礙提供了深特定腦區(qū)的破壞導(dǎo)致特定的語言障礙提供了深入了解大腦語言組織的良機。入了解大腦語言組織的良機。 WernickeWernicke 失語失語 WernickeWernicke 失語的特征是語言失語的特征是語言理解力的顯著缺陷。語言輸出是流暢的。理解力的顯著缺陷。語言輸出是流暢的。 言語錯亂言語錯亂paraphasiaparaphasia 語詞創(chuàng)新，

16、語詞創(chuàng)新，neologismsneologisms 多語癥，多語癥，logorrhealogorrhea 言語空洞言語空洞另外，另外，WernickeWernicke 失語患者有嚴(yán)重的閱讀和書寫失語患者有嚴(yán)重的閱讀和書寫障礙。障礙。Wernicke 失語失語 BrocaBroca 失語癥的主要特征是語言理解能力部分的失語癥的主要特征是語言理解能力部分的保留，但語言的生成不流暢。保留，但語言的生成不流暢。 BrocaBroca 失語癥患者只使用關(guān)鍵詞。失語癥患者只使用關(guān)鍵詞。 BrocaBroca 失語癥無法將幾個短語組分協(xié)調(diào)地構(gòu)建成失語癥無法將幾個短語組分協(xié)調(diào)地構(gòu)建成一個句子。一個句子。 與與

17、WernickeWernicke失語癥不同，失語癥不同，BrocaBroca 失語癥患者一般失語癥患者一般都有能意識到自己地語言錯誤。都有能意識到自己地語言錯誤。BrocaBroca 失語癥患失語癥患者雖然在語言地生成上有嚴(yán)重障礙，但對口頭和者雖然在語言地生成上有嚴(yán)重障礙，但對口頭和書寫語言的理解正常。因為他們的書寫語言的理解正常。因為他們的WernickeWernicke語言語言區(qū)未受損。然而，區(qū)未受損。然而，BrocaBroca 失語癥患者朗讀困難，失語癥患者朗讀困難，寫字也像說話一樣困難。寫字也像說話一樣困難。Broca 失語失語失語癥的臨床癥狀失語癥的臨床癥狀人類語言還具有重要的情感成

18、分。語言的某人類語言還具有重要的情感成分。語言的某些情感成分依賴于右半球的專門處理。與右些情感成分依賴于右半球的專門處理。與右半球損傷相關(guān)的語言情感成分喪失稱為語韻半球損傷相關(guān)的語言情感成分喪失稱為語韻缺失。右半球前部損傷的患者無論是悲還是缺失。右半球前部損傷的患者無論是悲還是喜，講話時語調(diào)總是平板的；右半球后部損喜，講話時語調(diào)總是平板的；右半球后部損傷的患者則不能理解別人語言中的情感成分。傷的患者則不能理解別人語言中的情感成分。大腦右半球也有語言功能大腦右半球也有語言功能失讀癥失讀癥（dyslexiadyslexia，閱讀能力受到破壞）和，閱讀能力受到破壞）和失寫癥失寫癥（agraphiaa

19、graphia，書寫能力受到破壞）是成年人大腦皮層，書寫能力受到破壞）是成年人大腦皮層小范圍損傷導(dǎo)致的閱讀或書寫能力被選擇性地破壞，小范圍損傷導(dǎo)致的閱讀或書寫能力被選擇性地破壞，而說話及其他認(rèn)知功能不受傷害的語言障礙。而說話及其他認(rèn)知功能不受傷害的語言障礙。失讀癥伴失寫癥：患者能說話，也能聽懂別人說話，失讀癥伴失寫癥：患者能說話，也能聽懂別人說話，但失去了閱讀和書寫的能力。失讀癥伴失寫癥通常與但失去了閱讀和書寫的能力。失讀癥伴失寫癥通常與頂顳枕聯(lián)合皮層的角回或緣上回的損傷有聯(lián)系。頂顳枕聯(lián)合皮層的角回或緣上回的損傷有聯(lián)系。頂顳枕聯(lián)合皮層區(qū)從事視覺、聽覺和觸覺信息的頂顳枕聯(lián)合皮層區(qū)從事視覺、聽覺和

20、觸覺信息的整合。經(jīng)過整合后，信息被傳送至顳葉整合。經(jīng)過整合后，信息被傳送至顳葉WernickeWernicke語言語言區(qū)，而后傳送至額葉區(qū)，而后傳送至額葉BrocaBroca語言區(qū)。患者無法將視覺語言區(qū)?；颊邿o法將視覺符號與視覺符號所代表的聲音聯(lián)系起來。同樣地，患符號與視覺符號所代表的聲音聯(lián)系起來。同樣地，患者不能識認(rèn)大聲拼讀出來的詞，自己葉不會拼讀?；颊卟荒茏R認(rèn)大聲拼讀出來的詞，自己葉不會拼讀?；颊卟荒芡ㄟ^觸摸識認(rèn)浮凸的字母，因為皮膚觸覺信息者不能通過觸摸識認(rèn)浮凸的字母，因為皮膚觸覺信息通過角回和緣上回向通過角回和緣上回向WernickeWernicke語言區(qū)傳遞的通路被中語言區(qū)傳遞的通路被中斷。斷。利用高空間分辨率的功能磁共振成像利用高空間分辨率的功能磁共振成像(fMRI)(fMRI)這一腦科學(xué)研究新興技術(shù)，發(fā)這一腦科學(xué)研究新興技術(shù)，發(fā)現(xiàn)支配中國人閱讀中文的大腦部位與現(xiàn)支配中國人閱