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脑结构脑结构(jigu)(jigu)与认知功能与认知功能第一页，共六十六页。神神 经经 元元神经元组成神经元组成(z chn)：神经细胞体、树突和轴神经细胞体、树突和轴突突神经元学说：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、营养和功能的根本单位营养和功能的根本单位第二页，共六十六页。Neurons-SomaChapter 2.The nervous systemChapter 2.The nervous systemPrinciple of Neural SciencePrinciple 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(wi un)细胞核细胞核 第三页，共六十六页。神经元的分类神经元的分类(fn li)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.第四页，共六十六页。轴突轴突 突触突触神经递质神经递质神经递质神经递质突触突触突触突触间隙间隙间隙间隙(jin x)(jin x)线线线线 粒粒粒粒 体体体体受受受受 体体体体突触突触突触突触前膜前膜前膜前膜突触后膜突触后膜突触后膜突触后膜突突突突 触触触触突突突突 触触触触囊囊囊囊 泡泡泡泡第五页，共六十六页。神神 经经 系系 统统中枢神经中枢神经(zhngshshnjng)系系统统大脑大脑(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 第六页，共六十六页。解解 剖剖 术术 语语解剖解剖(jipu)面面矢状面矢状面水平面水平面冠状面冠状面第七页，共六十六页。大脑大脑(dno)外侧面外侧面第八页，共六十六页。脑的结构脑的结构(jigu)分分区区第九页，共六十六页。大大 脑脑 分分 区区第十页，共六十六页。大脑大脑(dno)内侧内侧面面第十一页，共六十六页。脑脑 成成 像像第十二页，共六十六页。大脑大脑(dno)底面底面第十三页，共六十六页。大脑大脑(dno)冠状面冠状面第十四页，共六十六页。大脑结构大脑结构(jigu)与功能与功能第十五页，共六十六页。额叶运动额叶运动(yndng)区区第十六页，共六十六页。顶叶体感区顶叶体感区第十七页，共六十六页。第十八页，共六十六页。第十九页，共六十六页。第二十页，共六十六页。第二十一页，共六十六页。V1V1V2V2V2V2V3V3V4V4V5V5MTMT顶叶顶叶(d(dn n y)y)颞下回颞下回(xi(xi hu)hu)What通路通路(tngl)Where通路通路(tngl)第二十二页，共六十六页。第二十三页，共六十六页。第二十四页，共六十六页。第二十五页，共六十六页。第二十六页，共六十六页。第二十七页，共六十六页。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大脑联合皮层的工作(gngzu)(gngzu)原理原理 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大脑联合皮层(p cng)与认知与认知第二十八页，共六十六页。Primary sensory cortex(sematosensory,visual,auditory)Primary motor cortexUnimodal sensory association areasMultimodal sensory association areasMotor association cortex第二十九页，共六十六页。1 大脑联合(linh)皮层的组织结构顶叶(dn y)联合皮层5，7，39，40区颞叶联合皮层20，21，22，37区前额叶联合皮层914，4547区第三十页，共六十六页。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第三十一页，共六十六页。Three Principles Govern the Function of the Association AreasSensory 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.第三十二页，共六十六页。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(rnli)，前额叶联合皮层占整个大脑皮层面积约29。前额前额(qin)(qin)叶联合皮层叶联合皮层第三十三页，共六十六页。第三十四页，共六十六页。小结前额叶联合皮层参与注意力调控及反响抑制；前额叶联合皮层在空间和物体工作记忆中起关键作用；前额叶联合皮层与性格、情感及社会行为调控密切相关。在人类，左侧(zu c)前额叶联合皮层45区与运动性语言功能有关。第三十五页，共六十六页。顶叶联合顶叶联合(linh)(linh)皮层皮层第三十六页，共六十六页。第三十七页，共六十六页。1 语言是人类独有(d yu)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语言(yyn)与语言与语言(yyn)障障碍碍第三十八页，共六十六页。1、语言语言是人类是人类(rnli)(rnli)独有的能独有的能力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(nirng)(nirng)语言的用途语言的用途第三十九页，共六十六页。现代人类大脑皮层与语言相关的区域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。由于大在形态学上是左右不对称的。由于大脑皮层重要的沟回常常在颅骨内侧面脑皮层重要的沟回常常在颅骨内侧面留下留下(li xi)压迹，因此，在颅骨内侧压迹，因此，在颅骨内侧面可以找到大脑皮层左右不对称的痕面可以找到大脑皮层左右不对称的痕迹。迹。LeMay搜寻了这种不对称性的化搜寻了这种不对称性的化石记载，发现这种不对称性存在于石记载，发现这种不对称性存在于Neanderthal 距今距今3万至万至5万年前万年前和北京人距今和北京人距今30万至万至50万年前。万年前。语 言 的 起 源 第四十页，共六十六页。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(jnxng)了扫描，结果说明与人类相似，所有这3个物种的左半脑Brodmann 44区都比较大。第四十一页，共六十六页。科学家发现了一个(y)和人类语言有关的基因FOXP2第四十二页，共六十六页。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关。语言在左半球的定位似乎与两半球间的解剖差异有关。3.3.颞颞平平面面的的这这一一解解剖剖学学不不对对称称性性在在发发育育早早期期妊妊娠娠3131周周即即已已存存在在，提提示示这这种种不不对对称称性性并并非非由由于于后后天天经经验验而而开开展展起来，实为先天所有。起来，实为先天所有。4.4.婴婴儿儿出出生生时时对对各各种种声声音音的的差差异异具具有有广广泛泛的的敏敏感感性性，这这种种能力对于理解任何一种人类语言都是必不可少的。能力对于理解任何一种人类语言都是必不可少的。5.5.语言的习得有着语言的习得有着(yu zhe)(yu zhe)普遍规律。普遍规律。语言能力是先天语言能力是先天(xintin)决定决定的的第四十三页，共六十六页。18851885年，布洛卡把自己的论文年，布洛卡把自己的论文?我们用大脑左半球说话我们用大脑左半球说话?公诸于公诸于世。这篇论文揭示脑是语言的生世。这篇论文揭示脑是语言的生成和指挥器官，指出语言中枢成和指挥器官，指出语言中枢(zhngsh)(zhngsh)在哪里，说明大脑皮在哪里，说明大脑皮层的不同部位有不同的分工，为层的不同部位有不同的分工，为大脑皮层机能定位学说奠定了根大脑皮层机能定位学说奠定了根底，成为脑科学开展史上的一个底，成为脑科学开展史上的一个里程碑。里程碑。语言语言(yyn)脑区的定脑区的定位位第四十四页，共六十六页。18741874年，德国神经学家卡尔年，德国神经学家卡尔韦韦尼克在大脑皮层发现尼克在大脑皮层发现(fxin)(fxin)了一个了一个与理解语言有关的区域，是语言与理解语言有关的区域，是语言感受中枢。感受中枢。语言语言(yyn)脑区的定脑区的定位位第四十五页，共六十六页。第四十六页，共六十六页。第四十七页，共六十六页。第四十八页，共六十六页。第四十九页，共六十六页。用正电子发射断层扫描术用正电子发射断层扫描术PETPET显示显示(xinsh)(xinsh)正在完成与单词有关的一系列训练正在完成与单词有关的一系列训练时的人脑时的人脑第五十页，共六十六页。1.Wernicke-Geschwind模型中强调的模型中强调的Wernicke区和区和Broca区在语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。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。2.WernickeGeschwind模型强淘气层区域的重要性。而现有的证模型强淘气层区域的重要性。而现有的证据说明，皮层下结构对语言也是非常重要的。据说明，皮层下结构对语言也是非常重要的。3.听觉听觉(tngju)输入的语言信息确实由听皮层传至角回，然后至输入的语言信息确实由听皮层传至角回，然后至Wernicke区，再传递至区，再传递至Broca区。然而，视觉输入的语言信息并区。然而，视觉输入的语言信息并不经过不经过Wernicke区，而是从视觉联合皮层直接传至区，而是从视觉联合皮层直接传至Broca区。因区。因此通过眼睛看到的词并不转化为听觉此通过眼睛看到的词并不转化为听觉(tngju)表象。事实上，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通路相互独立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区以及与语言含义和语言表达相关的更高级区域。语言表达相关的更高级区域。Wernicke-Geschwind模型模型(mxng)的缺的缺乏之处乏之处 第五十一页，共六十六页。第五十二页，共六十六页。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区域失语症是由于特定脑区损伤通常是大脑皮层区域损伤，如血管破坏损伤，如血管破坏(phui)(phui)、创伤或肿瘤所致的、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，而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。如某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，另一些那么难以通过写字和说话失语，另一些那么难以通过写字和说话来表达思想来表达思想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入了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。解大脑语言组织的良机。第五十三页，共六十六页。Wernicke Wernicke 失语失语 Wernicke Wernicke 失语的特征是语言理失语的特征是语言理解力的显著缺陷。语言输出是流畅的。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 失语患者有严重失语患者有严重(ynzhng)(ynzhng)的阅读和书写的阅读和书写障碍。障碍。Wernicke 失语失语(sh y)第五十四页，共六十六页。Broca Broca 失语症的主要特征是语言理解能力局部的保失语症的主要特征是语言理解能力局部的保存，但语言的生成不流畅。存，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一失语症无法将几个短语组分协调地构建成一个句子。个句子。与与WernickeWernicke失语症不同，失语症不同，Broca Broca 失语症患者一般都失语症患者一般都有能意识到自己地语言错误。有能意识到自己地语言错误。Broca Broca 失语症患者虽失语症患者虽然在语言地生成上有严重障碍，但对口头和书写语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。因为他们的言的理解正常。因为他们的WernickeWernicke语言区未受损。语言区未受损。然而，然而，Broca Broca 失语症患者朗读困难，写字失语症患者朗读困难，写字(xi z)(xi z)也像说话一样困难。也像说话一样困难。Broca 失语失语(sh y)第五十五页，共六十六页。失语症的临床失语症的临床(ln chun)病症病症第五十六页，共六十六页。人类语言还具有重要的情感成分。语言的某些情感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。与右半球损伤相关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的语言情感成分丧失称为语韵缺失(qu sh)(qu sh)。右。右半球前部损伤的患者无论是悲还是喜，讲话时语调半球前部损伤的患者无论是悲还是喜，讲话时语调总是平板的；右半球后部损伤的患者那么不能理解总是平板的；右半球后部损伤的患者那么不能理解别人语言中的情感成分。别人语言中的情感成分。大脑大脑(dno)右半球也有语言功能右半球也有语言功能第五十七页，共六十六页。失读症失读症dyslexiadyslexia，阅读能力受到破坏和失写症，阅读能力受到破坏和失写症agraphiaagraphia，书写能力受到破坏是成年人大脑皮层小范，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，而说话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。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，但失读症伴失写症：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。失读症伴失写症通常与顶失去了阅读和书写的能力。失读症伴失写症通常与顶颞枕联合皮层的角回或缘上回的损伤有联系。顶颞颞枕联合皮层的角回或缘上回的损伤有联系。顶颞枕联合皮层区从事视觉、听觉和触觉信息的整合。经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，信息被传送至颞叶过整合后，信息被传送至颞叶WernickeWernicke语言区，而后传语言区，而后传送至额叶送至额叶BrocaBroca语言区。患者无法将视觉符号与视觉符语言区。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，患者不能识认大声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。患者不能通过触摸识拼读出来的词，自己叶不会拼读。患者不能通过触摸识认浮凸的字母，因为皮肤触觉信息通过角回和缘上回向认浮凸的字母，因为皮肤触觉信息通过角回和缘上回向(hu xin)Wernicke(hu xin)Wernicke语言区传递的通路被中断。语言区传递的通路被中断。第五十八页，共六十六页。利用高空间分辨率的功能磁共振成像利用高空间分辨率的功能磁共振成像(fMRI)fMRI)这一脑科学研究新兴技术，发现这一脑科学研究新兴技术，发现支配中国人阅读中文的大脑支配中国人阅读中文的大脑(dno)(dno)部位与支部位与支配英美等国人阅读英文的大脑配英美等国人阅读英文的大脑(dno)(dno)区域在区域在空间位置上明显不同。空间位置上明显不同。第五十九页，共六十六页。语言是人类特有的通讯手段。语言在本语言是人类特有的通讯手段。语言在本质上是一套符号系统质上是一套符号系统(xtng)(xtng)。人类借助语言。人类借助语言交流思想，借助语言进行思维和推理。交流思想，借助语言进行思维和推理。第六十页，共六十六页。语言功能定位于大脑左半球。语言功能定位于大脑左半球。语言功能相关的大脑半球结构不对称在人类进语言功能相关的大脑半球结构不对称在人类进化史上早在化史上早在3030万年前就已出现。万年前就已出现。人的语言潜能似乎在出生时就已存在。人的语言潜能似乎在出生时就已存在。语言的普遍特征被认为局部起源于左半球语言语言的普遍特征被认为局部起源于左半球语言相关皮层区域的特殊结构。相关皮层区域的特殊结构。从生物学意义上讲，语言不是单一能力，而是从生物学意义上讲，语言不是单一能力，而是一组能力，理解和表达就是一组能力，理解和表达就是(jish)(jish)其中的两其中的两个。语言理解和表达能力定位于左半球大脑皮个。语言理解和表达能力定位于左半球大脑皮层的不同区域。这些区域受损将导致不同表现层的不同区域。这些区域受损将导致不同表现形式的失语。对语言功能的神经根底的研究有形式的失语。对语言功能的神经根底的研究有助于我们理解大脑复杂的高级认知功能。助于我们理解大脑复杂的高级认知功能。第六十一页，共六十六页。边边 缘缘 叶叶扣带回扣带回海马旁回海马旁回扣带下回扣带下回(xi hu)齿状回齿状回海马海马穹隆穹隆第六十二页，共六十六页。边边 缘缘 系系 统统穹隆穹隆(qinglng)海马海马(hi m)下丘脑下丘脑杏仁核杏仁核第六十三页，共六十六页。海海 马马第六十四页，共六十六页。间间 脑脑第六十五页，共六十六页。内容(nirng)总结脑结构与认知功能。神经元学说：神经元是神经系统发生、形态、营养和功能的根本单位。What通路Where通路。914，4547区。与Wernicke失语症不同，Broca 失语症患者一般都有能意识到自己地语言错误。顶颞枕联合皮层区从事视觉、听觉和触觉信息的整合。患者无法将视觉符号与视觉符号所代表的声音联系起来。语言功能相关的大脑半球结构不对称在人类(rnli)进化史上早在30万年前就已出现。杏仁核第六十六页，共六十六页。