華北理工精神病學(xué)基礎(chǔ)課件02神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)

第二章神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)腦結(jié)構(gòu)與精神活動神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程神經(jīng)管的形成☆懷孕3周，胎盤分內(nèi)、外兩個胚層?！钆弑P尾部，背面外胚層中線處有一條帶狀增厚區(qū)，稱原條?！钤瓧l前方的外胚層，受其下方脊索的誘導(dǎo)，背面中線部分增厚形成神經(jīng)板。☆神經(jīng)板外側(cè)邊緣部分神經(jīng)上皮增殖而增厚形成神經(jīng)褶?！钌窠?jīng)板在正中線處逐漸凹陷成為神經(jīng)溝。神經(jīng)褶神經(jīng)褶神經(jīng)溝☆神經(jīng)褶進一步增厚，并從兩側(cè)向正中線相互靠近，與胚胎第四周愈合成神經(jīng)管。

☆神經(jīng)管的前端膨大，演化成腦；后端較細，演化為脊髓。

胚胎第4周，神經(jīng)管前部膨大，發(fā)育成3個原始腦泡，從前往后依次為前腦、中腦、后腦。3個腦泡進一步發(fā)育成5個部分，分別為端腦、間腦、中腦、后腦、末腦。后腦演化為腦橋和小腦；末腦演化成延髓。腦的發(fā)育第二節(jié)神經(jīng)影像學(xué)基礎(chǔ)一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)CT掃描的過程是由高度準直的X線束環(huán)繞人體某一檢查部位作360度的橫斷面掃描的過程。檢查床平移時，X線從不同方向照射病人，穿過人體的X線束因有部分光子被人體吸收而發(fā)生衰減，未被吸收的光子穿透人體再經(jīng)后準直由探測器接收。探測器接受了穿過人體以后的強弱不同的X線，轉(zhuǎn)換為自信號由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(dataacquisitionsystem，DAS)進行采集。大量接收到模擬信號信息通過模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入電子計算機進行處理運算。經(jīng)過初步處理的成為采集的原始數(shù)據(jù)(rawdata)，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過卷曲、濾過處理，其后稱為濾過后的原始數(shù)據(jù)(6lteredrawdata)。由數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器通過不同的灰階在顯示屏上顯像從而獲得該部位橫斷面的解剖結(jié)構(gòu)圖象，即CT橫斷面圖象。（一）電子計算機斷層掃描成像（CT）一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)CT成像的原理：通常，探測器所接受到的射線信號的強弱，取決于該部位的人體截面內(nèi)組織的密度。密度高的組織，例如骨骼吸收X線較多，探測器接收到的信號較弱；密度較低的組織，例如脂肪、空腔臟器等吸收X線較少，探測器獲得的信號較強。這種不同組織對X線吸收值不同的性質(zhì)可用組織的吸收系數(shù)μ來表示，所以探測器所接收到的信號強弱所反映的是人體組織不同的μ值。而CT正是利用X線穿透人體后的衰減特性作為其診斷疾病的依據(jù)。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（二）磁共振成像（MRI）原理：核磁共振成像是隨著計算機技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。醫(yī)生考慮到患者對“核”的恐懼心理，故常將這門技術(shù)稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進動的氫核（即H+）發(fā)生章動產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)計算機處理而成像的。

一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)優(yōu)點：①除了能顯示被選部位的解剖結(jié)構(gòu)外，還能顯示組織的生理物理信息。②對人體沒有游離輻射損傷。③各種參數(shù)都可以用來成像，多個成像參數(shù)能提供豐富的診斷信息，這使得醫(yī)療診斷和對人體內(nèi)代謝和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值變大，而肝癌的T1值更大，作T1加權(quán)圖像，可區(qū)別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)優(yōu)點：④通過調(diào)節(jié)磁場可自由選擇所需剖面。能得到其它成像技術(shù)所不能接近或難以接近部位的圖像。對于椎間盤和脊髓，可作矢狀面、冠狀面、橫斷面成像，可以看到神經(jīng)根、脊髓和神經(jīng)節(jié)等。能獲得腦和脊髓的立體圖像，不像CT（只能獲取與人體長軸垂直的剖面圖）那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位。⑤能診斷心臟病變，CT因掃描速度慢而難以勝任。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)缺點：①設(shè)備昂貴，檢查費用高，檢查所需時間比CT長。②體內(nèi)裝有心臟起搏器或顱腦手術(shù)后在顱內(nèi)留在金屬夾等金屬異物者屬于禁忌癥。新科技三分鐘《無形解剖刀--MRI》.flv一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)ECT(EmissionComputedtomography)是單光子發(fā)射型計算機斷層儀，是同位素發(fā)射計算機輔助斷層顯像的英文縮寫。其原理是利用儀器探測人體內(nèi)同位素的動態(tài)分布而成像；特點是可作功能、代謝方面的影像觀察。ECT是由電子計算機斷層（CT）與核醫(yī)學(xué)示蹤原理相結(jié)合的高科技技術(shù)。ECT包括SPECT和PET。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（三）單光子發(fā)射型計算機斷層成像(SPECT)指應(yīng)用放射性核素標記的某些藥物，將它引入體內(nèi)，并通過體外的探測儀器檢測射線分布與量，從而反應(yīng)放射性核素在體內(nèi)的吸收、分布、排泄的一種功能性顯像，而不是組織的解剖學(xué)密度變化圖像。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)原理：SPECT是利用引入體內(nèi)的放射性核素發(fā)出的γ射線，經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，借助計算機處理系統(tǒng)可以從一系列投影影像重建橫向斷層影響，由橫向斷層影像的三維信息再經(jīng)影像重建組合獲得矢狀、冠狀斷層或任意斜位方向的斷層影像。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)SPECT圖像是反映放射性藥物在體內(nèi)的斷層分布圖，放射性藥物能夠選擇性聚集在特定臟器、組織或病變部位，使其與鄰近組織之間的放射性分布形成一定程度濃度差，而放射性藥物中的放射性核素可發(fā)射出具有一定穿透力的γ射線，SPECT在體外探測、記錄到這種放射性濃度差，從而顯示出臟器、組織或病變部位的形態(tài)、位置、大小及臟器功能變化。心肌灌注血流圖一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（四）正電子發(fā)射型計算機斷層成像(PET)目前最先進的醫(yī)療診斷設(shè)備。當人體內(nèi)含有發(fā)射正電子的核素時，正電子在人體中很短的路程內(nèi)（小于幾mm）即可和周圍的負電子發(fā)生湮滅而產(chǎn)生一對γ光子，這兩個γ光子的運動方向相反，能量均為0.511Mev，因此，用兩個位置相對的探測器分別探測這兩個γ光子，并進行符合測量即可對人體的臟器成像。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)PET與SPECT相比較具有靈敏度高和能用于較精確定量分析的優(yōu)點，加上所用放射性核素多為人體組織天然元素的同位素，能進行真正的示蹤研究，故PET已成為當前最理想的定量代謝顯像技術(shù)，為醫(yī)學(xué)的進步作出了很多獨一無二的貢獻。但它造價昂貴，必須就近配置生產(chǎn)正電子核素的加速器和標記熱室（因為常用正電子發(fā)射體的物理半衰期都很短），故尚難于推廣應(yīng)用。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（五）功能磁共振成像（fMRI）原理：利用了血氧水平作為對比劑，即血氧水平依賴性（bloodoxygenleveldependent,BOLD）對比。BOLD對比依賴于大腦皮質(zhì)局部微血管網(wǎng)內(nèi)去氧血紅蛋白和氧和血紅蛋白濃度之間的平衡轉(zhuǎn)換。氧和血紅蛋白的磁敏感性與周圍組織基本相同，兩者都是反磁性物質(zhì)，即不存在永久的磁極運動；而去氧血紅蛋白則是順磁性的，具有永久的磁極運動，并可以在外加磁場的作用下，部分地沿磁場方向排列，從而導(dǎo)致磁場的不均勻性。磁場的不均勻性可導(dǎo)致自旋磁矩去相位及彌散，其結(jié)果是T2WI上的信號減弱。神經(jīng)元活動刺激血管反應(yīng)，從而促使大腦血流量、血容量和血氧濃度增加，甚至超過活動的神經(jīng)元的需要。神經(jīng)元刺激導(dǎo)致在興奮的腦皮質(zhì)局部微血管網(wǎng)內(nèi)的去氧血紅蛋白向氧和血紅蛋白的轉(zhuǎn)變，結(jié)果是T2WI上信號變強。

一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)應(yīng)用：fMRI被試用于測繪感覺運動皮質(zhì)、視覺皮質(zhì)、主要的聽覺皮質(zhì)、聯(lián)系區(qū)和語言區(qū)。這項技術(shù)的各種臨床應(yīng)用效果已經(jīng)越來越明顯。功能MRI最直接的臨床應(yīng)用是：當病人的損傷部位與重要的功能區(qū)域，尤其是感覺運動區(qū)、語言、記憶和視覺區(qū)相鄰時，fMRI可做出術(shù)前的功能區(qū)測繪圖。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)目前已完成了對多種精神疾病的研究，如精神分裂癥、強迫癥、藥物濫用、早老性癡呆等。但fMRI對這些疾病研究的臨床應(yīng)用仍很有限。并且，由于存在一些容易引起混亂的變量，如降低的顱內(nèi)容量、皮質(zhì)萎縮、局部形態(tài)測量的改變等，使得fMRI的結(jié)果解釋仍存在方法學(xué)上的缺陷。這些引起混亂的變量在精神疾病病人中更容易出現(xiàn)。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（六）彌散張量成像（DTI）是一種描述大腦結(jié)構(gòu)的新方法，是核磁共振成像(MRI)的特殊形式。舉例來說，如果說核磁共振成像是追蹤水分子中的氫原子，那么彌散張量成像便是依據(jù)水分子移動方向制圖。彌散張量成像圖(呈現(xiàn)方式與以前的圖像不同)可以揭示腦瘤如何影響神經(jīng)細胞連接，引導(dǎo)醫(yī)療人員進行大腦手術(shù)。它還可以揭示同中風(fēng)、多發(fā)性硬化癥、精神分裂癥、閱讀障礙有關(guān)的細微反常變化。

一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)纖維追蹤是一種沿著纖維束的走向重建其三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)，可以提供關(guān)于腦區(qū)之間解剖連接的詳細知識（如通過彌散張量方法得到的纖維長度、體積、數(shù)量、各向異性和表觀彌散系數(shù)等）可能間接地提供關(guān)于fMRI研究中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點激活時程的線索，這類信息對探索皮質(zhì)之間的同步化尤為重要，對于解釋fMRI結(jié)果及確定參與認知過程的網(wǎng)絡(luò)非常有用。大腦纖維成像圖一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（七）磁共振波譜（MRS）作為一種無創(chuàng)傷性研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物定量分析的方法，目前主要在腦部應(yīng)用研究較多，隨著磁共振及其波譜裝置不斷改進，軟件開發(fā)及臨床研究的不斷深入，人們通過磁共振波譜對各種疾病的生化代謝的認識將不斷提高，為臨床的診斷、鑒別、分期、治療和預(yù)后提供更多有重要價值的信息。有的還可應(yīng)用磁共振的功能成像對腦梗塞進行早期診斷，甚至在超急性期即能發(fā)現(xiàn)腦梗塞灶，提高了病變檢出的準確性和效率，達到早診斷、早治療，以減少致殘率和致死率。一、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)（八）腦磁圖（MEG）腦磁圖（MEG）是目前最先進的磁源成像技術(shù)，它采用低溫超導(dǎo)技術(shù)（SQUID）實時地測量大腦磁場信號的變化，將獲得的電磁信號轉(zhuǎn)換成等磁線圖，并與MRI解剖影像信息疊加整合，形成具有功能信息的解剖學(xué)定位圖像，具有極高的時間和空間分辨率。腦磁圖是一種對人體完全無創(chuàng)性、無放射性的腦功能圖像探測技術(shù)，對病人沒有任何危險性。二、精神疾病的腦結(jié)構(gòu)改變腦體積測量方法：感興趣區(qū)（ROI）及基于體素的形態(tài)測量（VBM）。ROI要求手工測量繪制腦圖，可能會有一定的誤差，并且比較耗時，所以應(yīng)用較少。VBM通過比較腦組織的局部構(gòu)成來探討腦區(qū)的體積和密度差異。二、精神疾病的腦結(jié)構(gòu)改變VBM繪制全腦的灰質(zhì)（GM）、白質(zhì)（WM）及腦脊液（CSF）圖像。一些精神分裂癥的VBM研究發(fā)現(xiàn)，患者50個腦區(qū)的灰質(zhì)和白質(zhì)異常，左顳上回和左顳內(nèi)側(cè)區(qū)尤為明顯，提示這兩個腦區(qū)為sch腦結(jié)構(gòu)異常的關(guān)鍵腦區(qū)。三、精神疾病的腦功能改變（一）精神疾病患者腦功能異常定位腦功能定位分為：基于刺激的腦功能定位，基于任務(wù)的腦功能定位，基于受試者反應(yīng)和作業(yè)成績的腦功能定位。三、精神疾病的腦功能改變基于刺激的腦功能定位指在腦功能掃描時給受試者呈現(xiàn)不同類型的刺激，如圖片、聲音等，采集數(shù)據(jù)后通過數(shù)據(jù)處理確定對刺激有顯著響應(yīng)的腦區(qū)，從而獲得針對刺激的腦功能定位信息。大量研究表明，精神疾病患者存在認知功能損害。三、精神疾病的腦功能改變基于任務(wù)的腦功能定位要求受試者在掃描過程中完成一些認知任務(wù)或進行一定認知操作，受試者不僅要接受刺激，還要對外界刺激做出反應(yīng)?；谑茉囌叻磻?yīng)及作業(yè)成績的腦功能定位較復(fù)雜，直至1996年建立事件相關(guān)fMRI技術(shù)之后，才誕生真正意義上的基于反應(yīng)和作業(yè)成績的功能定位，為人們深入研究精神疾病的腦功能提供了更多選擇。三、精神疾病的腦功能改變（二）精神疾病患者腦區(qū)間功能聯(lián)結(jié)的腦影像學(xué)研究研究者采用相關(guān)分析、協(xié)方差分析、路徑分析和結(jié)構(gòu)方程建模等方法對功能影像學(xué)數(shù)據(jù)進行分析，試圖用定量的方法研究精神疾病患者腦區(qū)之間的功能相關(guān)性。其中發(fā)展最快的是利用fMRI檢測不同腦區(qū)的低頻同步活動，并通過分析低頻同步震蕩的相關(guān)程度推斷腦區(qū)間的聯(lián)結(jié)強度。三、精神疾病的腦功能改變1.精神疾病患者靜息狀態(tài)下的腦區(qū)間的連接研究指出腦內(nèi)存在一種自發(fā)性的低頻活動或低頻振蕩現(xiàn)象，一些學(xué)者認為，兩個腦區(qū)低頻振蕩的同步化程度可以較好地反映這兩個腦區(qū)之間的功能連接性。三、精神疾病的腦功能改變研究者設(shè)想阿爾茲海默病的神經(jīng)纖維纏結(jié)和老年斑等病理改變可能會影響神經(jīng)元之間的連接性，而這些病理改變又以海馬等部位最為嚴重，因此他們重點分析了AD患者海馬內(nèi)各個像素之間的自發(fā)性低頻震蕩的同步程度。結(jié)果表明，AD患者海馬的COSLOF指數(shù)顯著低于健康青年和老年對照組，也低于輕度認知功能損害患者。三、精神疾病的腦功能改變2.精神疾病患者認知任務(wù)狀態(tài)下腦區(qū)之間的連接任務(wù)狀態(tài)下腦區(qū)間的連接性可發(fā)生兩種變化，第一種為認知任務(wù)可引起某些腦區(qū)的激活增高，而有些腦區(qū)的激活減弱，前者構(gòu)成任務(wù)正激活網(wǎng)絡(luò)，后者構(gòu)成任務(wù)負激活網(wǎng)絡(luò)或稱為默認網(wǎng)絡(luò)。三、精神疾病的腦功能改變認知任務(wù)相關(guān)的fMRI研究發(fā)現(xiàn)，精神分裂癥存在眾多皮層以及皮層下腦區(qū)之間的功能連接異常，主要涉及額葉、顳葉、頂葉、基底節(jié)、丘腦和小腦。一些研究表明，精神分裂癥患者存在任務(wù)負激活網(wǎng)絡(luò)的功能連接升高，任務(wù)正激活網(wǎng)絡(luò)的功能連接升高和降低，以及任務(wù)負激活網(wǎng)絡(luò)和任務(wù)正激活網(wǎng)絡(luò)的反向相關(guān)關(guān)系升高。第三節(jié)

神經(jīng)電生理學(xué)基礎(chǔ)一、腦電圖（一）腦電圖技術(shù)原理是在顱骨表面記錄得到大腦神經(jīng)細胞整體電活動信號，性質(zhì)與心電圖記錄心肌整體電活動相似，但強弱程度只有心電信號的千分之一。主要起源于靠近記錄電極處的大腦皮質(zhì)活動，各個波反映了神經(jīng)元樹突部分興奮性突觸后電位和抑制性突觸后電位的交替活動。二、多導(dǎo)睡眠圖睡眠與覺醒交替出現(xiàn)，稱為人體的生物鐘，這個生物鐘周期稱為晝夜節(jié)律。生物鐘位于下丘腦的視交叉上核（SCN）。二、多導(dǎo)睡眠圖人體生物鐘周期為25小時，為了使生物鐘與自然周期相同，進行同步化。同步化方式包括光位相反應(yīng)及黑色素。二、多導(dǎo)睡眠圖睡眠分為非快速眼動睡眠（non-REM）和快速眼動睡眠（REM）。非快速眼動睡眠，又稱為慢波睡眠，它分為入睡期，淺睡期，中度睡眠期，深度睡眠期?？焖傺蹌铀?，也叫做快波睡眠，做夢是其特征之一。兩種睡眠狀態(tài)都可以直接轉(zhuǎn)為覺醒狀態(tài)，但是在覺醒狀態(tài)下，一般只能進入慢波睡眠，不能直接進入快波睡眠。二、多導(dǎo)睡眠圖多導(dǎo)睡眠圖(Polysomnogram,PSG)又稱睡眠腦電圖.現(xiàn)行正規(guī)PSG監(jiān)測除腦電圖外,應(yīng)包括心電圖、肌電圖、眼動圖、胸式和腹式呼吸張力圖、鼻及口通氣量、體位體動、血氧飽和度以及陰莖海綿體肌容積等10余個通道的生理信號.

二、多導(dǎo)睡眠圖監(jiān)測主要由三部份組成：①分析睡眠結(jié)構(gòu)、進程和監(jiān)測異常腦電。②監(jiān)測睡眠呼吸功能，以發(fā)現(xiàn)睡眠呼吸障礙，分析其類型和嚴重程度。③監(jiān)測睡眠心血管功能。此外還可根據(jù)需要，記錄肢體活動或陰莖勃起情況等，以了解失眠的某些原因和陽痿的性質(zhì)等。三、誘發(fā)電位誘發(fā)電位（EP）是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)在接受特定刺激條件下產(chǎn)生的生物電活動，通過多次疊加而顯現(xiàn)出來。三、誘發(fā)電位誘發(fā)電位的分類方法有多種，依據(jù)刺激通道分為聽覺誘發(fā)電位、視覺誘發(fā)電位、體感誘發(fā)電位等；根據(jù)潛伏期長短分為早潛伏期誘發(fā)電位、中潛伏期誘發(fā)電位、晚(長)潛伏期誘發(fā)電位和慢波。臨床上實用起見，將誘發(fā)電位分為兩大類：與感覺或運動功能有關(guān)的外源性刺激相關(guān)電位和與認知功能有關(guān)的內(nèi)源性事件相關(guān)電位(Event-RelatedPotentialS，ERPs)。

四、事件相關(guān)電位事件相關(guān)電位（ERP）是一種特殊的腦誘發(fā)電位，通過有意地賦予刺激儀特殊的心理意義，利用多個或多樣的刺激所引起的腦的電位。它反映了認知過程中大腦的神經(jīng)電生理的變化，也被稱為認知電位，也就是指當人們對某課題進行認知加工時，從頭顱表面記錄到的腦電位。四、事件相關(guān)電位關(guān)聯(lián)性負變化（CNV），即慢電位成分，與人腦對時間的期待、