3脑结构与认知

滑面内质网 轴丘
微管
Principle of Neural Science
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 – 突触
突触 前膜 突 触 线粒体
突 触 囊 泡
神经递质
突触后膜 突触 间隙 受 体
神经系统
• 中枢神经系统
– – – – 大脑 ( Cerebrum ) 小脑 (Cerebellum) 脑干 (Brain Stem) 脊髓 (Spinal Cord)
• 周围神经系统
– 躯体神经（ Somatic PNS ） – 植物神经（ Visceral PNS ）
Wernicke-Geschwind模型的不足之处 模型的不足之处
1. Wernicke-Geschwind模型中强调的 模型中强调的Wernicke区和 区和Broca 模型中强调的 区和 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。 模型强调皮层区域的重要性 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， 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， 信息并不经过Wernicke区，而是从视觉联合皮层直接传 信息并不经过 区 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， 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Broca 通路相互独立地处理的。这些通路各自独立地到达 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。
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
语言能力是先天决定的
自然语言和手语都是定位的。 1. 自然语言和手语都是定位的。 2. 语言在左半球的定位似乎与两半球间的解剖差异有 关。 3. 颞平面的这一解剖学不对称性在发育早期（妊娠31 颞平面的这一解剖学不对称性在发育早期（妊娠31 即已存在， 周）即已存在，提示这种不对称性并非由于后天经 验而发展起来，实为先天所有。 验而发展起来，实为先天所有。 婴儿出生时对各种声音的差别具有广泛的敏感性， 4. 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 的。 语言的习得有着普遍规律。 5. 语言的习得有着普遍规律。
语言脑区的定位
1885年，布洛卡把自己的论 1885年 我们用大脑左半球说话》 文《我们用大脑左半球说话》 公诸于世。 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， 指出语言中枢在哪里，表明 大脑皮层的不同部位有不同 的分工， 的分工，为大脑皮层机能定 位学说奠定了基础， 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。
前额叶联合皮层
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％。
百度文库
小结
• 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、 调控密切相关。 调控密切相关。 • 在人类，左侧前额叶联合皮层45区与运动 在人类，左侧前额叶联合皮层45区与运动 45 性语言功能有关。 性语言功能有关。
解剖术语
• 解剖面
– 矢状面 – 水平面 – 冠状面
大脑外侧面
脑的结构分区
大脑分区
大脑内侧面
脑成像
大脑底面
大脑 冠状面
大脑结构与功能
额叶运动区
顶叶体感区
What通路 通路——Where通路 通路 通路
顶叶
V3 V2 V1 V2 V4
V5 MT
颞下回
大脑联合皮层与认知
§1 §2 §3 §4 大脑联合皮层的组织结构 大脑联合皮层的工作原理 大脑联合皮层的功能 大脑两半球的功能不对称性
Primary sensory cortex (sematosensory, visual, auditory……) Primary motor cortex Unimodal sensory association areas Multimodal sensory association areas Motor association cortex
• 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
失读症（dyslexia，阅读能力受到破坏） 失读症（dyslexia，阅读能力受到破坏）和失写症 agraphia，书写能力受到破坏） （agraphia，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。 但失去了阅读和书写的能力。失读症伴失写症通常与 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。 枕联合皮层区从事视觉、 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Wernicke Wernicke语言 整合。经过整合后，信息被传送至颞叶Wernicke语言 而后传送至额叶Broca语言区。 Broca语言区 区，而后传送至额叶Broca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， 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。 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， 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Wernicke Wernicke语言区传递的通路被中 通过角回和缘上回向Wernicke语言区传递的通路被中 断。
顶叶联合皮层
语言与语言障碍
§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
1、语言是人类独有的能力 、语言是人类独有的能力
• 语言的创造性 • 语言的形式 • 语言的内容 • 语言的用途
语 言 的 起 源
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 称的。 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， 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， 化石记载，发现这种不对称性 存在于Neanderthal （距今 万 距今3万 存在于 万年前） 至5万年前）和北京人（距今 万年前 和北京人（距今30 万至50万年前 万年前）。 万至 万年前）。
§1 大脑联合皮层的组织结构
• 顶叶联合皮层 （5，7，39，40区） ， ， ， 区 • 颞叶联合皮层 （20，21，22，37区） ， ， ， 区 • 前额叶联合皮层 （9－14，45－47区） － ， － 区
Understanding the function of the three association areas is based on:
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.
脑结构与认知功能
神经元
• 神经元组成：神经细胞 神经元组成： 体、树突和轴突 • 神经元学说：神经元是 神经元学说： 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
Chapter 2. The nervous system
细胞膜
线粒体
细胞核 Neurons -Soma
粗面内质网 核糖体 多核糖蛋白质 高尔基器
失语症的临床症状
大脑右半球也有语言功能
人类语言还具有重要的情感成分。 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。 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。右半球前部损伤的患者无论是悲还是 缺失。 讲话时语调总是平板的； 喜，讲话时语调总是平板的；右半球后部损 伤的患者则不能理解别人语言中的情感成分。 伤的患者则不能理解别人语言中的情感成分。
Wernicke 失语
Wernicke 失语 Wernicke 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paraphasia 言语错乱paraphasia 语词创新， 语词创新，neologisms 多语症， 多语症，logorrhea 言语空洞
语言脑区的定位
1874年 1874年，德国神经学家卡 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。
用正电子发射断层扫描术（PET）显示正在 用正电子发射断层扫描术（PET） 完成与单词有关的一系列训练时的人脑
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（ 区域损伤，如血管破坏、创伤或肿瘤） 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 失语）， ），另一些则难以通过写字 （Wernicke 失语），另一些则难以通过写字 和说话来表达思想（ 失语）。 和说话来表达思想（Broca 失语）。 • 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。
另外， 另外，Wernicke 失语患者有严重的阅读和书写 障碍。 障碍。
Broca 失语
• Broca 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 失语症患者只使用关键词。 失语症患者只使用关键词。 • Broca 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Wernicke失语症不同，Broca 失语症患者一般 Wernicke失语症不同 失语症不同， 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。Broca 失语症患 者虽然在语言地生成上有严重障碍， 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Wernicke Wernicke语言 书写语言的理解正常。因为他们的Wernicke语言 区未受损。然而， 失语症患者朗读困难， 区未受损。然而，Broca 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。