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(shù)突和軸突體、樹(shù)突和軸突 神經(jīng)元學(xué)說(shuō)：神經(jīng)元是神經(jīng)元學(xué)說(shuō)：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(yíng)養(yǎng)和功能的基本單位營(yíng)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(lèi)神經(jīng)元的分類(lèi) 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?chē)窠?jīng)系統(tǒng)周?chē)窠?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(yǔ)語(yǔ) 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(yùn)動(dòng)區(qū)額葉運(yùn)動(dòng)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(duì)稱(chēng)性大腦兩半球的功能不對(duì)稱(chēng)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(jìn)化，動(dòng)物前額葉聯(lián)合皮層面積也相應(yīng)地變得越來(lái)越大。在人類(lèi)，前額葉聯(lián)合皮層占整個(gè)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(huì)行為前額葉聯(lián)合皮層與性格、情感及社會(huì)行為調(diào)控密切相關(guān)。調(diào)控密切相關(guān)。 在人類(lèi)，左側(cè)前額葉聯(lián)合皮層在人類(lèi)，左側(cè)前額葉聯(lián)合皮層4545

8、區(qū)與運(yùn)動(dòng)區(qū)與運(yùn)動(dòng)性語(yǔ)言功能有關(guān)。性語(yǔ)言功能有關(guān)。1 語(yǔ)言是人類(lèi)獨(dú)有的能力2 語(yǔ)言信息處理的神經(jīng)模型3 語(yǔ)言障礙具有多種表現(xiàn)形式 4 閱讀與書(shū)寫(xiě)障礙的腦區(qū)定位語(yǔ)言與語(yǔ)言障礙語(yǔ)言與語(yǔ)言障礙 1、語(yǔ)言語(yǔ)言是人類(lèi)獨(dú)有的能力是人類(lèi)獨(dú)有的能力 語(yǔ)言的創(chuàng)造性語(yǔ)言的創(chuàng)造性 語(yǔ)言的形式語(yǔ)言的形式 語(yǔ)言的內(nèi)容語(yǔ)言的內(nèi)容 語(yǔ)言的用途語(yǔ)言的用途現(xiàn)代人類(lèi)大腦皮層與語(yǔ)言相關(guān)現(xiàn)代人類(lèi)大腦皮層與語(yǔ)言相關(guān)的區(qū)域在形態(tài)學(xué)上是左右不對(duì)的區(qū)域在形態(tài)學(xué)上是左右不對(duì)稱(chēng)的。由于大腦皮層重要的溝稱(chēng)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(duì)稱(chēng)的痕跡。大腦皮層左右不對(duì)稱(chēng)的痕跡。LeMay搜尋了這種不對(duì)稱(chēng)性的搜尋了這種不對(duì)稱(chēng)性的化石記載，發(fā)現(xiàn)這種不對(duì)稱(chēng)性化石記載，發(fā)現(xiàn)這種不對(duì)稱(chēng)性存在于存在于Neanderthal （距今（距今3萬(wàn)萬(wàn)至至5萬(wàn)年前）和北京人（距今萬(wàn)年前）和北京人（距今30萬(wàn)至萬(wàn)至50萬(wàn)年前）。萬(wàn)年前）。語(yǔ) 言 的 起 源 用磁共振成像技術(shù)對(duì)20只黑猩猩、5只倭黑猩猩和2只大猩猩的腦部進(jìn)行了掃描，結(jié)果表明與人類(lèi)相似，所有這3個(gè)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(gè)和人類(lèi)語(yǔ)言有關(guān)的基因FOXP21.1. 自然語(yǔ)言和手語(yǔ)都是定位的。自然語(yǔ)言和手語(yǔ)都是定位的。2.2. 語(yǔ)言在左半球的定位似乎與兩半球

10、間的解剖差異有語(yǔ)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(duì)稱(chēng)性在發(fā)育早期（妊娠顳平面的這一解剖學(xué)不對(duì)稱(chēng)性在發(fā)育早期（妊娠3131周）即已存在，提示這種不對(duì)稱(chēng)性并非由于后天經(jīng)周）即已存在，提示這種不對(duì)稱(chēng)性并非由于后天經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)，實(shí)為先天所有。驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)，實(shí)為先天所有。4.4. 嬰兒出生時(shí)對(duì)各種聲音的差別具有廣泛的敏感性，嬰兒出生時(shí)對(duì)各種聲音的差別具有廣泛的敏感性，這種能力對(duì)于理解任何一種人類(lèi)語(yǔ)言都是必不可少這種能力對(duì)于理解任何一種人類(lèi)語(yǔ)言都是必不可少的。的。5.5. 語(yǔ)言的習(xí)得有著普遍規(guī)律。語(yǔ)言的習(xí)得有著普遍規(guī)律。語(yǔ)言能力是先天決定的語(yǔ)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(shuō)話我們用大腦左半球說(shuō)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(yǔ)言的生成和指揮器官，是語(yǔ)言的生成和指揮器官，指出語(yǔ)言中樞在哪里，表明指出語(yǔ)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(jī)能定的分工，為大腦皮層機(jī)能定位學(xué)說(shuō)奠定了基礎(chǔ)，成為腦位學(xué)說(shuō)奠定了基礎(chǔ)，成為腦科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑?？茖W(xué)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。語(yǔ)言腦區(qū)的定位語(yǔ)言腦區(qū)的定位18741874年，德國(guó)神經(jīng)學(xué)家卡年，德國(guó)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(gè)與理解語(yǔ)言有關(guān)的區(qū)域，一

12、個(gè)與理解語(yǔ)言有關(guān)的區(qū)域，是語(yǔ)言感受中樞。是語(yǔ)言感受中樞。 語(yǔ)言腦區(qū)的定位語(yǔ)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(shí)的人腦完成與單詞有關(guān)的一系列訓(xùn)練時(shí)的人腦1. Wernicke-Geschwind模型中強(qiáng)調(diào)的模型中強(qiáng)調(diào)的Wernicke區(qū)和區(qū)和Broca區(qū)在語(yǔ)言接受與表達(dá)方面的重要性實(shí)際上是基于范圍大的區(qū)在語(yǔ)言接受與表達(dá)方面的重要性實(shí)際上是基于范圍大的多的損傷。多的損傷。2. Wernicke-Geschwind模型強(qiáng)調(diào)皮層區(qū)域的重要性。而現(xiàn)模型強(qiáng)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(duì)語(yǔ)言也是非常重要的

13、。有的證據(jù)表明，皮層下結(jié)構(gòu)對(duì)語(yǔ)言也是非常重要的。3. 聽(tīng)覺(jué)輸入的語(yǔ)言信息的確由聽(tīng)皮層傳至角回，然后至聽(tīng)覺(jué)輸入的語(yǔ)言信息的確由聽(tīng)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(jué)輸入的語(yǔ)言區(qū)。然而，視覺(jué)輸入的語(yǔ)言信息并不經(jīng)過(guò)信息并不經(jīng)過(guò)Wernicke區(qū)，而是從視覺(jué)聯(lián)合皮層直接傳至區(qū)，而是從視覺(jué)聯(lián)合皮層直接傳至Broca區(qū)。因此通過(guò)眼睛看到的詞并不轉(zhuǎn)化為聽(tīng)覺(jué)表象。區(qū)。因此通過(guò)眼睛看到的詞并不轉(zhuǎn)化為聽(tīng)覺(jué)表象。事實(shí)上，對(duì)一個(gè)詞的視知覺(jué)和聽(tīng)知覺(jué)是由感覺(jué)模式特異的事實(shí)上，對(duì)一個(gè)詞的視知覺(jué)和聽(tīng)知覺(jué)是由感覺(jué)模式特異的通路相互獨(dú)立地處理的。這些通路各自獨(dú)立地到達(dá)通路相互獨(dú)立地

14、處理的。這些通路各自獨(dú)立地到達(dá)Broca區(qū)以及與語(yǔ)言含義和語(yǔ)言表達(dá)相關(guān)的更高級(jí)區(qū)域。區(qū)以及與語(yǔ)言含義和語(yǔ)言表達(dá)相關(guān)的更高級(jí)區(qū)域。Wernicke-Geschwind模型的不足之處模型的不足之處 語(yǔ)言障礙語(yǔ)言障礙 失語(yǔ)癥是由于特定腦區(qū)損傷（通常是大腦皮層失語(yǔ)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(yǔ)言障礙。語(yǔ)言障礙。 特定腦區(qū)的損傷并不導(dǎo)致語(yǔ)言能力的全面衰退，特定腦區(qū)的損傷并不導(dǎo)致語(yǔ)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(yǔ)言障礙。而是不同腦區(qū)的損傷引起不同形式的語(yǔ)言障礙。如某些失語(yǔ)癥患者理解說(shuō)和寫(xiě)的語(yǔ)言均有困

15、難如某些失語(yǔ)癥患者理解說(shuō)和寫(xiě)的語(yǔ)言均有困難（Wernicke Wernicke 失語(yǔ)），另一些則難以通過(guò)寫(xiě)字失語(yǔ)），另一些則難以通過(guò)寫(xiě)字和說(shuō)話來(lái)表達(dá)思想（和說(shuō)話來(lái)表達(dá)思想（Broca Broca 失語(yǔ)）。失語(yǔ)）。 特定腦區(qū)的破壞導(dǎo)致特定的語(yǔ)言障礙提供了深特定腦區(qū)的破壞導(dǎo)致特定的語(yǔ)言障礙提供了深入了解大腦語(yǔ)言組織的良機(jī)。入了解大腦語(yǔ)言組織的良機(jī)。 WernickeWernicke 失語(yǔ)失語(yǔ) WernickeWernicke 失語(yǔ)的特征是語(yǔ)言失語(yǔ)的特征是語(yǔ)言理解力的顯著缺陷。語(yǔ)言輸出是流暢的。理解力的顯著缺陷。語(yǔ)言輸出是流暢的。 言語(yǔ)錯(cuò)亂言語(yǔ)錯(cuò)亂paraphasiaparaphasia 語(yǔ)詞創(chuàng)新，

16、語(yǔ)詞創(chuàng)新，neologismsneologisms 多語(yǔ)癥，多語(yǔ)癥，logorrhealogorrhea 言語(yǔ)空洞言語(yǔ)空洞另外，另外，WernickeWernicke 失語(yǔ)患者有嚴(yán)重的閱讀和書(shū)寫(xiě)失語(yǔ)患者有嚴(yán)重的閱讀和書(shū)寫(xiě)障礙。障礙。Wernicke 失語(yǔ)失語(yǔ) BrocaBroca 失語(yǔ)癥的主要特征是語(yǔ)言理解能力部分的失語(yǔ)癥的主要特征是語(yǔ)言理解能力部分的保留，但語(yǔ)言的生成不流暢。保留，但語(yǔ)言的生成不流暢。 BrocaBroca 失語(yǔ)癥患者只使用關(guān)鍵詞。失語(yǔ)癥患者只使用關(guān)鍵詞。 BrocaBroca 失語(yǔ)癥無(wú)法將幾個(gè)短語(yǔ)組分協(xié)調(diào)地構(gòu)建成失語(yǔ)癥無(wú)法將幾個(gè)短語(yǔ)組分協(xié)調(diào)地構(gòu)建成一個(gè)句子。一個(gè)句子。 與與

17、WernickeWernicke失語(yǔ)癥不同，失語(yǔ)癥不同，BrocaBroca 失語(yǔ)癥患者一般失語(yǔ)癥患者一般都有能意識(shí)到自己地語(yǔ)言錯(cuò)誤。都有能意識(shí)到自己地語(yǔ)言錯(cuò)誤。BrocaBroca 失語(yǔ)癥患失語(yǔ)癥患者雖然在語(yǔ)言地生成上有嚴(yán)重障礙，但對(duì)口頭和者雖然在語(yǔ)言地生成上有嚴(yán)重障礙，但對(duì)口頭和書(shū)寫(xiě)語(yǔ)言的理解正常。因?yàn)樗麄兊臅?shū)寫(xiě)語(yǔ)言的理解正常。因?yàn)樗麄兊腤ernickeWernicke語(yǔ)言語(yǔ)言區(qū)未受損。然而，區(qū)未受損。然而，BrocaBroca 失語(yǔ)癥患者朗讀困難，失語(yǔ)癥患者朗讀困難，寫(xiě)字也像說(shuō)話一樣困難。寫(xiě)字也像說(shuō)話一樣困難。Broca 失語(yǔ)失語(yǔ)失語(yǔ)癥的臨床癥狀失語(yǔ)癥的臨床癥狀人類(lèi)語(yǔ)言還具有重要的情感成

18、分。語(yǔ)言的某人類(lèi)語(yǔ)言還具有重要的情感成分。語(yǔ)言的某些情感成分依賴(lài)于右半球的專(zhuān)門(mén)處理。與右些情感成分依賴(lài)于右半球的專(zhuān)門(mén)處理。與右半球損傷相關(guān)的語(yǔ)言情感成分喪失稱(chēng)為語(yǔ)韻半球損傷相關(guān)的語(yǔ)言情感成分喪失稱(chēng)為語(yǔ)韻缺失。右半球前部損傷的患者無(wú)論是悲還是缺失。右半球前部損傷的患者無(wú)論是悲還是喜，講話時(shí)語(yǔ)調(diào)總是平板的；右半球后部損喜，講話時(shí)語(yǔ)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(yǔ)言中的情感成分。傷的患者則不能理解別人語(yǔ)言中的情感成分。大腦右半球也有語(yǔ)言功能大腦右半球也有語(yǔ)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(xiě)癥失寫(xiě)癥（agraphiaa

19、graphia，書(shū)寫(xiě)能力受到破壞）是成年人大腦皮層，書(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě)能力被選擇性地破壞，小范圍損傷導(dǎo)致的閱讀或書(shū)寫(xiě)能力被選擇性地破壞，而說(shuō)話及其他認(rèn)知功能不受傷害的語(yǔ)言障礙。而說(shuō)話及其他認(rèn)知功能不受傷害的語(yǔ)言障礙。失讀癥伴失寫(xiě)癥：患者能說(shuō)話，也能聽(tīng)懂別人說(shuō)話，失讀癥伴失寫(xiě)癥：患者能說(shuō)話，也能聽(tīng)懂別人說(shuō)話，但失去了閱讀和書(shū)寫(xiě)的能力。失讀癥伴失寫(xiě)癥通常與但失去了閱讀和書(shū)寫(xiě)的能力。失讀癥伴失寫(xiě)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(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)信息的頂顳枕聯(lián)合皮層區(qū)從事視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和

20、觸覺(jué)信息的整合。經(jīng)過(guò)整合后，信息被傳送至顳葉整合。經(jīng)過(guò)整合后，信息被傳送至顳葉WernickeWernicke語(yǔ)言語(yǔ)言區(qū)，而后傳送至額葉區(qū)，而后傳送至額葉BrocaBroca語(yǔ)言區(qū)。患者無(wú)法將視覺(jué)語(yǔ)言區(qū)?；颊邿o(wú)法將視覺(jué)符號(hào)與視覺(jué)符號(hào)所代表的聲音聯(lián)系起來(lái)。同樣地，患符號(hào)與視覺(jué)符號(hào)所代表的聲音聯(lián)系起來(lái)。同樣地，患者不能識(shí)認(rèn)大聲拼讀出來(lái)的詞，自己葉不會(huì)拼讀?；颊卟荒茏R(shí)認(rèn)大聲拼讀出來(lái)的詞，自己葉不會(huì)拼讀?；颊卟荒芡ㄟ^(guò)觸摸識(shí)認(rèn)浮凸的字母，因?yàn)槠つw觸覺(jué)信息者不能通過(guò)觸摸識(shí)認(rèn)浮凸的字母，因?yàn)槠つw觸覺(jué)信息通過(guò)角回和緣上回向通過(guò)角回和緣上回向WernickeWernicke語(yǔ)言區(qū)傳遞的通路被中語(yǔ)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(guó)人閱讀中文的大腦部位與現(xiàn)支配中國(guó)人閱