動(dòng)物生理學(xué)課件第十四章

1、第十四章第十四章 神經(jīng)系統(tǒng)的高級(jí)機(jī)能神經(jīng)系統(tǒng)的高級(jí)機(jī)能14.114.1大腦皮層的機(jī)能大腦皮層的機(jī)能一、大腦皮層的機(jī)能定位一、大腦皮層的機(jī)能定位 （圖圖） （圖圖）n運(yùn)動(dòng)區(qū)：中央前回運(yùn)動(dòng)區(qū)：中央前回n感覺(jué)區(qū)：中央后回感覺(jué)區(qū)：中央后回n視區(qū)：枕葉的后部視區(qū)：枕葉的后部n聽區(qū)：顳葉的上部聽區(qū)：顳葉的上部n大腦皮層的語(yǔ)言中樞（在左半球）：大腦皮層的語(yǔ)言中樞（在左半球）： 書寫中樞損傷書寫中樞損傷失寫癥；失寫癥； 聽性語(yǔ)言中樞損傷聽性語(yǔ)言中樞損傷感覺(jué)失語(yǔ)癥；感覺(jué)失語(yǔ)癥； 運(yùn)動(dòng)語(yǔ)言中樞損傷運(yùn)動(dòng)語(yǔ)言中樞損傷運(yùn)動(dòng)失語(yǔ)癥；運(yùn)動(dòng)失語(yǔ)癥； 視性語(yǔ)言中樞損傷視性語(yǔ)言中樞損傷失讀癥失讀癥二、大腦兩半球的機(jī)能二、大腦兩半

2、球的機(jī)能 皮層細(xì)胞的縱向柱狀結(jié)構(gòu)是皮層的基本機(jī)能單位。皮層細(xì)胞的縱向柱狀結(jié)構(gòu)是皮層的基本機(jī)能單位。具有具有相似功能的神經(jīng)元傾向于在皮層中作垂直的排列，貫穿皮相似功能的神經(jīng)元傾向于在皮層中作垂直的排列，貫穿皮層的大多數(shù)層次形成柱形結(jié)構(gòu)，稱為層的大多數(shù)層次形成柱形結(jié)構(gòu)，稱為皮層柱皮層柱。1、皮層柱、皮層柱 大腦半球外側(cè)面等處的新皮層，具有六層：大腦半球外側(cè)面等處的新皮層，具有六層：分子層；分子層；外顆粒層；外顆粒層；外錐體細(xì)胞層；外錐體細(xì)胞層；內(nèi)顆粒層；內(nèi)顆粒層；內(nèi)錐體細(xì)胞內(nèi)錐體細(xì)胞層；層；多形細(xì)胞層。新皮層的不同區(qū)域雖然具有相似的六層多形細(xì)胞層。新皮層的不同區(qū)域雖然具有相似的六層結(jié)構(gòu)，但不同區(qū)域

3、各層的相應(yīng)厚度并不相同，其中所含神經(jīng)結(jié)構(gòu)，但不同區(qū)域各層的相應(yīng)厚度并不相同，其中所含神經(jīng)元的形狀與大小不完全相同。元的形狀與大小不完全相同。 根據(jù)神經(jīng)元成分與結(jié)構(gòu)特征，可以把大腦皮層分成很多根據(jù)神經(jīng)元成分與結(jié)構(gòu)特征，可以把大腦皮層分成很多區(qū)，例如有人把它分成區(qū)，例如有人把它分成52個(gè)區(qū)。個(gè)區(qū)。（圖）（圖） 感覺(jué)區(qū)皮層細(xì)胞柱的活動(dòng)有明顯的界限，當(dāng)刺激作用于外感覺(jué)區(qū)皮層細(xì)胞柱的活動(dòng)有明顯的界限，當(dāng)刺激作用于外周感受野引起一個(gè)柱內(nèi)細(xì)胞興奮的同時(shí)，會(huì)引起其周圍細(xì)胞周感受野引起一個(gè)柱內(nèi)細(xì)胞興奮的同時(shí)，會(huì)引起其周圍細(xì)胞柱柱內(nèi)細(xì)胞的抑制。柱柱內(nèi)細(xì)胞的抑制。3、大腦皮層功能的一側(cè)優(yōu)勢(shì)：、大腦皮層功能的一側(cè)優(yōu)勢(shì)

4、：指人類的腦的高級(jí)功能向一側(cè)半球集中的現(xiàn)象。指人類的腦的高級(jí)功能向一側(cè)半球集中的現(xiàn)象。 （圖）（圖） 左半球：語(yǔ)言、書寫、數(shù)字計(jì)算、抽象推理。左半球：語(yǔ)言、書寫、數(shù)字計(jì)算、抽象推理。 右半球：形象思維、空間感受、音樂(lè)欣賞分辨、繪畫、深右半球：形象思維、空間感受、音樂(lè)欣賞分辨、繪畫、深度知覺(jué)、觸覺(jué)認(rèn)識(shí)度知覺(jué)、觸覺(jué)認(rèn)識(shí)非語(yǔ)言性認(rèn)識(shí)功能。非語(yǔ)言性認(rèn)識(shí)功能。 一側(cè)優(yōu)勢(shì)是相對(duì)的。一側(cè)優(yōu)勢(shì)是相對(duì)的。2、兩側(cè)大腦皮層功能的相關(guān)。、兩側(cè)大腦皮層功能的相關(guān)。 胼胝體。胼胝體。 大腦左右兩個(gè)半球都能獨(dú)立地感知刺激，但在切斷胼胝體大腦左右兩個(gè)半球都能獨(dú)立地感知刺激，但在切斷胼胝體后，不能交流它們各自的感知。后，不能

5、交流它們各自的感知。14.214.2 大腦皮層的電活動(dòng)大腦皮層的電活動(dòng)一、腦電圖一、腦電圖 （圖）（圖）二、皮層誘發(fā)電位：感覺(jué)傳入系統(tǒng)受到刺激時(shí)，在皮層上某一二、皮層誘發(fā)電位：感覺(jué)傳入系統(tǒng)受到刺激時(shí)，在皮層上某一局限區(qū)域產(chǎn)生的電位變化。局限區(qū)域產(chǎn)生的電位變化。波：波：813Hz，25100 V 清醒、安靜并閉眼時(shí)出現(xiàn)清醒、安靜并閉眼時(shí)出現(xiàn) 波：波：1430Hz，10 30 V 警覺(jué)（睜眼警覺(jué)（睜眼）波：波：47 Hz，100150 V 困倦時(shí)困倦時(shí) 波：波：0.53Hz， 20200 V 深睡深睡 皮層誘發(fā)電位并非單細(xì)胞放電，而是由細(xì)胞群體突觸后電皮層誘發(fā)電位并非單細(xì)胞放電，而是由細(xì)胞群體突觸

6、后電位總和而成。位總和而成。 fMRI基本原理：腦激活時(shí)局部血流增加，同時(shí)腦功能區(qū)基本原理：腦激活時(shí)局部血流增加，同時(shí)腦功能區(qū)靜脈血中氧含量增加、去氧血紅蛋白相對(duì)減少。靜脈血中氧含量增加、去氧血紅蛋白相對(duì)減少。 去氧血紅蛋白是順磁性物質(zhì)，氧合血紅蛋白是逆磁性物去氧血紅蛋白是順磁性物質(zhì)，氧合血紅蛋白是逆磁性物質(zhì)；順磁性物質(zhì)的存在產(chǎn)生局部磁場(chǎng)的不均勻性，引起組質(zhì)；順磁性物質(zhì)的存在產(chǎn)生局部磁場(chǎng)的不均勻性，引起組織內(nèi)氫原子在所提供的磁場(chǎng)中產(chǎn)生的共振信號(hào)衰減緩慢，織內(nèi)氫原子在所提供的磁場(chǎng)中產(chǎn)生的共振信號(hào)衰減緩慢，這種變化被相應(yīng)的采集分析系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成局部腦區(qū)血流量變這種變化被相應(yīng)的采集分析系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成局部腦區(qū)

7、血流量變化的觀測(cè)指標(biāo)?；挠^測(cè)指標(biāo)。 fMRI在腦高級(jí)功能活動(dòng)研究中有廣泛的用途。在腦高級(jí)功能活動(dòng)研究中有廣泛的用途。（圖）（圖）三、腦功能性磁共振成像術(shù)（三、腦功能性磁共振成像術(shù)（fMRI）14.3 睡眠與覺(jué)醒睡眠與覺(jué)醒 睡眠與覺(jué)醒是一種典型的生物節(jié)律性的生命現(xiàn)象。睡眠與覺(jué)醒是一種典型的生物節(jié)律性的生命現(xiàn)象。 體內(nèi)可能存在多種生理鐘，正常情況下生理鐘是耦合在體內(nèi)可能存在多種生理鐘，正常情況下生理鐘是耦合在一起的，促使它們同步的外界因素是光暗的晝夜變化。一起的，促使它們同步的外界因素是光暗的晝夜變化。一、睡眠時(shí)的生理變化一、睡眠時(shí)的生理變化 在睡眠過(guò)程中，按照腦電波的變化規(guī)律，一般將人的睡眠在

8、睡眠過(guò)程中，按照腦電波的變化規(guī)律，一般將人的睡眠分為分為4個(gè)時(shí)期，即入睡期、淺睡眠期、中度睡眠期和深度睡眠個(gè)時(shí)期，即入睡期、淺睡眠期、中度睡眠期和深度睡眠期期（圖）（圖）。在睡眠的全過(guò)程中，腦電圖出現(xiàn)周期性的變化。在睡眠的全過(guò)程中，腦電圖出現(xiàn)周期性的變化。 睡眠時(shí)，對(duì)感覺(jué)刺激的反應(yīng)下降；脊髓反射活動(dòng)普遍下降；睡眠時(shí)，對(duì)感覺(jué)刺激的反應(yīng)下降；脊髓反射活動(dòng)普遍下降；內(nèi)臟機(jī)能普遍下降，心搏率減低，心輸出量減少；呼吸緩慢，內(nèi)臟機(jī)能普遍下降，心搏率減低，心輸出量減少；呼吸緩慢，通氣量下降；體溫下降。通氣量下降；體溫下降。二、兩種睡眠狀態(tài)二、兩種睡眠狀態(tài)1. 慢波睡眠：腦電圖呈現(xiàn)緩慢的慢波睡眠：腦電圖呈現(xiàn)緩

9、慢的波。此時(shí)循環(huán)系統(tǒng)、呼吸波。此時(shí)循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和交感神經(jīng)的活動(dòng)水平降低，骨骼肌松弛。包括系統(tǒng)和交感神經(jīng)的活動(dòng)水平降低，骨骼肌松弛。包括2、3、4期和首次出現(xiàn)的期和首次出現(xiàn)的1期。期。2. 快波睡眠：腦電圖呈現(xiàn)快速的快波睡眠：腦電圖呈現(xiàn)快速的波，眼球快速運(yùn)動(dòng)，因此又叫波，眼球快速運(yùn)動(dòng)，因此又叫做快速動(dòng)眼睡眠（做快速動(dòng)眼睡眠（REMS）。此時(shí)腦的活動(dòng)水平高，但更難喚）。此時(shí)腦的活動(dòng)水平高，但更難喚醒，睡得更深，又稱異相睡眠。此時(shí)呼吸不規(guī)則、血壓升高、醒，睡得更深，又稱異相睡眠。此時(shí)呼吸不規(guī)則、血壓升高、心率加快、四肢肌肉部分抽動(dòng)、頸肌的張力進(jìn)一步降低。心率加快、四肢肌肉部分抽動(dòng)、頸肌的張力進(jìn)

10、一步降低。 兩個(gè)睡眠相在整個(gè)睡眠過(guò)程中多次循環(huán)和重復(fù)。兩個(gè)睡眠相在整個(gè)睡眠過(guò)程中多次循環(huán)和重復(fù)。90100min 慢波睡眠期，細(xì)胞活動(dòng)性降低，有利于大腦細(xì)胞修復(fù)自身的慢波睡眠期，細(xì)胞活動(dòng)性降低，有利于大腦細(xì)胞修復(fù)自身的損傷。損傷。 異相睡眠期單胺類神經(jīng)遞質(zhì)（去甲腎上腺素、異相睡眠期單胺類神經(jīng)遞質(zhì)（去甲腎上腺素、5-HT）停止釋）停止釋放。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的持續(xù)釋放可鈍化其受體，在放。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的持續(xù)釋放可鈍化其受體，在REM睡眠期睡眠期停止釋放可恢復(fù)其受體敏感性。停止釋放可恢復(fù)其受體敏感性。在生命的早期，在生命的早期，REM睡眠期神經(jīng)睡眠期神經(jīng)元?jiǎng)×一顒?dòng)有利于大腦的正常發(fā)育。元?jiǎng)×一顒?dòng)有利于大腦的正常發(fā)育。 睡眠時(shí)相與覺(jué)醒的轉(zhuǎn)換 一種動(dòng)物需要多長(zhǎng)的睡眠時(shí)間，主要取決于起形體的大小。動(dòng)物體型越大需要的睡眠時(shí)間越短。 使用功能性磁共振成像技術(shù)檢測(cè)視皮層的功能活動(dòng)使用功能性磁共振成像