人类大脑与记忆详解(1).pptx

,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。,第一页，共三十一页。,神经科学研究的开展历史,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，才有了悲哀、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,第二页，共三十一页。,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局部组成，它们具有不同的功能；4 脑象一台机器一样工作，遵循自然法那么。,第三页，共三十一页。,19世纪人类关于脑的知识的突破表达在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 神经元是脑的根本结构和功能单位。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响模式与许多哺乳类动物相似，说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响。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。,第四页，共三十一页。,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,第五页，共三十一页。,一些主要的神经系统疾病,第六页，共三十一页。,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,第七页，共三十一页。,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1万亿1012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上下的指标。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根底。,人的大脑皮质面积约有1.5M2，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。,第八页，共三十一页。,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根本结构和功能单位，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外表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。,第九页，共三十一页。,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。,第十页，共三十一页。,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根本单位，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年代创造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 Sherrington1857-1952命名,在人体的大脑皮层，假设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，大局部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C.B.Pett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。,第十一页，共三十一页。,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、MDMA5-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根底，一个典型的神经元会有500010000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。,第十二页，共三十一页。,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：是反射活动的根底，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、适度的抬腿反响，“膝跳反射在医学检查中用于检测病人脊髓是否受损。左以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，目的是尽量防止受到伤害。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，反响越快。,第十三页，共三十一页。,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，一侧半球所具有的特殊功能不会传给另外一侧。并且发现右半球在非词性的认识功能方面是占有优势地位和起主导作用的，许多高级的形象思维、观察力和综合能力集中有右半球。,中枢神经系统的感觉机能,特异性投射系统非特异性投射系统,感觉,第十四页，共三十一页。,特异性感觉投射系统,以下图显示人体躯体皮肤感觉在大脑皮层的定位及特点。图1是人体的左侧大脑半球，亮区是中央后回，是右侧躯体皮肤感觉在大脑皮层的投射区域，如果该区受损，结果是人体右侧躯体和右上下肢皮肤失去感觉作用，右侧头面部受损程度没有肢体大。图2显示的是图1中亮区的内部结构。图3中大脑结构与图2的一致，显示的是右侧头面部与肢体相对应部位的感觉投射区域，从图中可知，脚在上躯干和上肢在中间，头面部在下，与身体呈倒立的关系头面部是正立的。而且在大脑皮层所占区域的面积大小与感觉的精细程度相关。图4是把这种关系形象地表现出来。,图1,图2,图3,图4,第十五页，共三十一页。,特异性投射系统,第十六页，共三十一页。,非特异性感觉投射系统,上左图表示人体脑干左侧的外形，脑干由延髓、脑桥与中脑三局部组成，是大脑、间脑与小脑与躯体及头面部联系的通道，其中也有重要的调节中枢，例如生命中枢。由躯体与头面部传向大脑皮层的感觉信息绝大局部都要