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脑结构与认知功能脑结构与认知功能 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 Neurons-Soma Chapter 2.The nervous system Principle 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 神经元的分类神经元的分类 Neurons can be classified according to the total number of neurites(axons and dendrites)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.轴突轴突 突触突触 神经递质神经递质 突触突触 间隙间隙 线线 粒粒 体体 受受 体体 突触突触 前膜前膜 突触后膜突触后膜 突突 触触 突突 触触 囊囊 泡泡 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 V1V1 V2V2 V2V2 V3V3 V4V4 V5V5 MTMT 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 cortex Unimodal sensory association areas Multimodal sensory association areas Motor association cortex 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）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 animals Three 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 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FOXP2 1.1.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.语言在左半球的定位似乎与两半球间的解剖差异有语言在左半球的定位似乎与两半球间的解剖差异有关关。3.3.颞平面的这一解剖学不对称性在发育早期颞平面的这一解剖学不对称性在发育早期（妊娠妊娠3131周周）即已存在即已存在，提示这种不对称性并非由于后天经提示这种不对称性并非由于后天经验而发展起来验而发展起来，实为先天所有实为先天所有。4.4.婴儿出生时对各种声音的差别具有广泛的敏感性婴儿出生时对各种声音的差别具有广泛的敏感性，这种能力对于理解任何一种人类语言都是必不可少这种能力对于理解任何一种人类语言都是必不可少的的。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，布洛卡把自己的论年，布洛卡把自己的论文文我们用大脑左半球说话我们用大脑左半球说话公诸于世。这篇论文揭示脑公诸于世。这篇论文揭示脑是语言的生成和指挥器官，是语言的生成和指挥器官，指出语言中枢在哪里，表明指出语言中枢在哪里，表明大脑皮层的不同部位有不同大脑皮层的不同部位有不同的分工，为大脑皮层机能定的分工，为大脑皮层机能定位学说奠定了基础，成为脑位学说奠定了基础，成为脑科学发展史上的一个里程碑。科学发展史上的一个里程碑。语言脑区的定位语言脑区的定位 18741874年，德国神经学家卡年，德国神经学家卡尔尔 韦尼克在大脑皮层发现了韦尼克在大脑皮层发现了一个与理解语言有关的区域，一个与理解语言有关的区域，是语言感受中枢。是语言感受中枢。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区，而是从视觉联合皮层直接传至至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，Wernicke Wernicke 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 Broca Broca 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。Broca Broca 失语症患者只使用关键词。失语症患者只使用关键词。Broca Broca 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，Broca Broca 失语症患者一