神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)論課件

腦的奧秘

肖飛

(暨南大學(xué)神經(jīng)藥理室廣州510632)

眼見為實？

a.桌子的大小形狀是否一樣?yesornot

b.右邊的線條是螺旋形的嗎?yesornot

為什么要來上課？1、興趣?！爸卟蝗绾弥撸弥卟蝗鐦分摺?/p>

——孔子2、知識?！爸R就是力量”——培根3、思維?！皩W(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”

——孔子4、應(yīng)用?！袄碚撀?lián)系實際，具體問題具體分析”——馬克思哲學(xué)5、學(xué)習(xí)方法?！把驖u進，持之以恒”——孟子腦的樣子（側(cè)面照）位于顱骨內(nèi)，重約3斤。處理各種信息適應(yīng)環(huán)境。我們的視覺、聽覺、觸覺等各種感覺最終都要傳入腦中進行處理。腦(brain)成了信息中樞，對接受的各種信息作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。人類所獨有的更高級認知。我們的意識、思維、情感、和記憶都由它產(chǎn)生和保持。腦中有什么？人腦中有1000億個這樣的神經(jīng)細胞（神經(jīng)元,neuron1011個）。神經(jīng)元的獨特之處在于有如此眾多連接，以進行信息的傳遞（電信息和化學(xué)信息）。神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的連接有一千千億（1014）個。處理信息的能力神經(jīng)元不同于人體其它器官的獨特功能，每個人的差異就在于連接的不同。令人驚奇的是，連接具有可塑性（plasticity），每天動態(tài)的信息變化就能改變這些連接。大腦是自然界最復(fù)雜和精密的器官。神經(jīng)元連接形成通路——最簡單神經(jīng)反射（reflex)信息從感覺sensory神經(jīng)元（紅線條表示）傳遞到脊髓spinalcord，一部分上傳到腦，另一部分又通過運動motor神經(jīng)元（綠線條表示）支配肌肉的收縮。踩到釘子有什么反應(yīng)？如何發(fā)生的？神經(jīng)通路上信息的流動被破壞

破傷風(fēng)、蜘蛛和蛇使人中毒的共同之處

神經(jīng)與神經(jīng)細胞之間，以及神經(jīng)與肌肉連接之間都需要特殊的化學(xué)物質(zhì)（神經(jīng)遞質(zhì),neurotransmitter）的釋放來達到信息傳遞的作用。破傷風(fēng)、蜘蛛和蛇產(chǎn)生的神經(jīng)毒素進入血液后，通過血液循環(huán)，到達神經(jīng)與肌肉連接處（神經(jīng)肌接頭）。神經(jīng)毒素通過抑制神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，達到阻礙神經(jīng)與肌肉的信息傳遞，達到呼吸肌麻痹，呼吸衰竭。神經(jīng)與肌肉的連接處腦外傷（cerebraltrauma）

頭部外傷可造成腦內(nèi)出血，血塊壓迫大腦，顱內(nèi)高壓（頭痛、嘔吐、視乳頭水腫三主征），形成腦疝。若搶救不及時，壓迫腦干（心跳和呼吸中樞），造成心臟呼吸停止。腦部CT腦疝青年人居多的腦疾病——精神分裂癥、抑郁癥兩者均為思維和情緒的疾病。精神分裂癥（schizophrenia）是一種嚴重的性格疾病，表現(xiàn)出妄想(delusion)，幻覺（hallucination，illusion）和異常行為。多在青春期和成年早期發(fā)病，而且纏病終身。抑郁癥（depression）表現(xiàn)為強烈的情緒低落、自卑和負罪感。在美國大約有1500萬人在他們一生中的某個階段會患上此病。該疾病成為導(dǎo)致自殺的主要原因。第一講神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)論—腦科學(xué)的歷史及現(xiàn)狀一、古代對腦的認識二、近代對腦的認識三、當(dāng)今的神經(jīng)科學(xué)古代：“心思”還是“腦思”?西方醫(yī)學(xué)之父的希波克拉底（Hippocrates)認為:“腦不僅參與對環(huán)境的感知，而且是智慧的發(fā)源地”。柏拉圖(Platon)曾提出：人的欲望、思想、智慧是從腦產(chǎn)生的。Platon的學(xué)生亞里士多德（Aristotle)卻相信“心臟是智慧之源”，認為腦只是個散熱器，用來平衡體溫之用。無獨有偶，這個觀點在中國也得到認同。

“心之官則思”——《孟子》“心居中虛，以治五官”——《荀子》“心憂炭賤愿天寒”——唐·白居易《賣炭翁》“心樂之”——唐·柳宗元《至小丘西小石潭記》心想、心理、心情、言為心聲、心不在焉、心地善良、心煩意亂、心無二用等等最有力的證據(jù)在中國雖然主流觀點是心派，但仍有少數(shù)人持正確的認識。如秦代醫(yī)書《皇帝內(nèi)經(jīng)?素問》里說“頭者，精神之府”。明代李時珍也指出：“腦為元神之府”。兩種學(xué)說都有支持者，爭論持續(xù)了一千多年，但誰都拿不出有力的證據(jù)。每個人都希望自已更聰明，根據(jù)“吃什么，補什么”的簡單思維，狐貍(心）和猴子（腦）開始遭殃。這種混亂情況最終由古羅馬的醫(yī)生蓋倫（Galen)用最為有力的實驗所證實。他分別對動物的心臟和腦的進行夾捏刺激，發(fā)現(xiàn)夾捏心臟表現(xiàn)為呼吸急促，四肢掙扎等；而夾捏腦卻出現(xiàn)感覺喪失，很快昏迷，進入無意識狀態(tài)，失去了全身各種有意識的活動。因此，結(jié)論再簡單不過了，感覺思維和隨意運動都是由腦產(chǎn)生的！蓋論觀點：大腦是感覺接收裝置，小腦則支配肌肉。

他是怎么得出這個結(jié)論的？希臘醫(yī)師蓋倫接受了Hippocrates的關(guān)于腦功能的觀點，還對動物的腦進行了大量而細致的解剖。現(xiàn)象：大腦較為松軟，而小腦較為堅硬結(jié)論：大腦很可能是感覺接收裝置，小腦則一定是支配肌肉依據(jù)：“結(jié)構(gòu)-功能相關(guān)性”形成記憶的關(guān)鍵是將感知“刻印”（imprint)于腦，這一過程自然只能發(fā)生在面團般松軟的大腦上。錯誤的依據(jù)中得出正確的一般性結(jié)論。圖片羊腦解剖圖返回（大腦）（小腦）（側(cè)面觀）（頂面觀）切開的羊腦并顯示出腦室返回（腦室）神經(jīng)系統(tǒng)已經(jīng)可以完整的剝離出來，它的大體解剖也因此獲得了更為細致的描述。另一些科學(xué)家展開腦物質(zhì)構(gòu)成的更深入研究。一些觀察表明腦組織分為灰質(zhì)（graymatter)和白質(zhì)（whitematter)。由于白質(zhì)是軀體神經(jīng)的延續(xù)性結(jié)構(gòu)，因此認為白質(zhì)包含有纖維，這些纖維起到向灰質(zhì)傳遞信息，以及傳遞灰質(zhì)發(fā)出信息的作用。腦表面觀察到廣泛存在的隆起（稱為腦回，gyri)以及一些凹槽（稱為溝和裂，sulci和fissure)。這一結(jié)構(gòu)使得大腦以葉（lobe)的形式組裝起來，成為了不同腦功能定位于不同腦回上這一理論的基礎(chǔ)。這一突破開創(chuàng)了腦功能定位研究的新時代。圖片2圖片1圖片3返回18世紀的腦研究進展神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)（nervoussystem)

外周神經(jīng)系統(tǒng)（Peripheralnervoussystem,PNS）

中樞神經(jīng)系統(tǒng)

（Centralnervoussystem,CNS）腦(Brain)脊髓(Spinalcord)腦又由三部分組成1.大腦（Cerebrum)2.小腦(Cerebellum)3.腦干(Brainstem)返回大腦的五葉

返回（額葉）（枕葉）（頂葉）（顳葉）（小腦）腦干

神經(jīng)“電纜”論特定的功能在腦不同部位的定位神經(jīng)系統(tǒng)的進化神經(jīng)元：腦的基本功能單位返回接下來的100年里，人類對腦功能的了解超出了此前有記載的所有知識的總和，要點有以下四個方面。

神經(jīng)“電纜”論意大利的LuigiGalvani證明神經(jīng)受到電刺激時會引起肌肉的顫動，同時腦本身也能產(chǎn)生電流。這些發(fā)現(xiàn)最終取代了“神經(jīng)通過液體的流動而與腦相聯(lián)系”的觀點。產(chǎn)生了新觀點：神經(jīng)是一些“電纜”，它們將電信號傳入傳出腦。那么引起肌肉運動的信號和來自皮膚的感覺信號是否經(jīng)過同一根神經(jīng)電纜進行傳導(dǎo)？這個問題被蘇格蘭內(nèi)科醫(yī)生CharlesBell解決了。Bell推論：每根神經(jīng)都是許多“電纜”的復(fù)合體，其中一些纖維將來自皮膚的信息傳入腦和脊髓，而另一些則將腦和脊髓發(fā)出的信息傳送到肌肉。但對于每一根感覺和運動纖維而言，信息傳遞則表現(xiàn)出嚴格的單向性。圖片返回Bell的實驗返回（脊髓）（腹根）（神經(jīng)）（背根）（脊椎骨）神經(jīng)纖維（軸突）顱相學(xué)圖譜返回特定的功能在腦不同部位的定位法國神經(jīng)科醫(yī)生Broca的發(fā)現(xiàn)。曾遇到這樣一個病人，該病人能夠理解別人的言語，但自已卻無法說話。當(dāng)這個病人死后，Broca仔細的研究了他的腦子，結(jié)果在其左額葉上發(fā)現(xiàn)了損傷。根據(jù)這一病例以及其他幾個類似的病例，Broca認為大腦的這一區(qū)域具體負責(zé)語言的形成。很快一些來自動物的實驗為腦功能定位學(xué)說提供了可靠的支持，法國的生理學(xué)家Flourens通過系統(tǒng)的損毀腦的某一部位，進而決定其功能的方法(實驗性切除法)，在多種動物上進行了研究，證實小腦確實在運動的協(xié)調(diào)方面起作用；德國生理學(xué)家Hermann采用類似的方法證明了大腦枕葉是視覺功能所必需的。而德國赫茨格用電刺激狗大腦皮質(zhì)的方法，發(fā)現(xiàn)對側(cè)肢體發(fā)生抽動，在大腦上勾畫出運動皮質(zhì)的粗略圖。我們現(xiàn)在知道，大腦有非常明確的分部，而這些不同的部位的執(zhí)行了彼此不同的功能。今天腦功能定位圖譜，可以與顱相圖譜相媲美。圖片返回PaulBroca(1824-1880)研究腦損傷而失語的病人，確信不同功能可能是定位于不同的大腦區(qū)域失語的病人的腦返回神經(jīng)系統(tǒng)的進化1859年，生物學(xué)家達爾文（darwin）出版了《物種起源》一書，明確的闡述了進化的理論：所有生命物種均起源于共同祖先，物種之間的差異源于“自然選擇”的過程。不同物種的神經(jīng)系統(tǒng)進化源于共同祖先，而且不同的物種的神經(jīng)系統(tǒng)具有共同的作用機制，這一思想為將動物實驗的結(jié)果用于人類提供了理論基礎(chǔ)。

如研究槍烏賊巨大軸突上獲得的神經(jīng)電沖動傳導(dǎo)的知識同樣適用于人類。大鼠獲得重復(fù)自我攝取可卡因時，就會表現(xiàn)出明確的成癮癥狀，使用這種大鼠模型可以研究成癮的機制及治療藥物。另一方面，物種間的差異是由于其生活環(huán)境差異造成的，某一物種的許多行為性狀與該物種的局部生活環(huán)境有高度特異性。

枝頭靈活攀援的猴子具有敏銳的視覺，而習(xí)慣在地洞中穿梭的老鼠卻具有高度進化的觸覺功能。每一物種的腦結(jié)構(gòu)和功能均反應(yīng)了對環(huán)境的適應(yīng)。圖片返回

恒河猴和大鼠不同的腦功能特化

返回神經(jīng)元：腦的基本功能單位19世紀早期，伴隨著顯微鏡的發(fā)明，科學(xué)家第一次有機會觀察動物組織。1839年德國動物學(xué)家施旺提出了已廣為人知的細胞理論：一切組織均有被稱為細胞的顯微單位所構(gòu)成。神經(jīng)系統(tǒng)自然也不例外，構(gòu)成大腦中的細胞被稱為神經(jīng)細胞，又稱神經(jīng)元。神經(jīng)元是腦的基本功能單位，腦的一切功能都必需以神經(jīng)元為基礎(chǔ)。但由于神經(jīng)細胞有許多從中心細胞體向外伸展的突起，人們當(dāng)時無法肯定來自不同的神經(jīng)細胞突起是否會融合在一起，如果是那樣的話，不同神經(jīng)細胞相互連接的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”才可能是腦功能的基本單位。返回當(dāng)今的神經(jīng)科學(xué)從研究的層次來分分子神經(jīng)科學(xué)：腦中最基本在成份—各種分子的功能糖、蛋白質(zhì)、DNA、神經(jīng)遞質(zhì)細胞神經(jīng)科學(xué)：由分子組成的神經(jīng)元是如何行使其功能系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)：某一共同的功能——如視覺和運動系統(tǒng)——許多神經(jīng)元構(gòu)成了復(fù)雜的環(huán)路。認知神經(jīng)科學(xué)：神經(jīng)系統(tǒng)是怎樣一起工作，產(chǎn)生協(xié)調(diào)的行為和認知。神經(jīng)科學(xué)的終極目標是弄清人類的精神活動——如自我意識、思維想象——的神經(jīng)機制。從研究的領(lǐng)域來分臨床類：神經(jīng)科、精神科、腦外科實驗類：神經(jīng)生物學(xué)、發(fā)育神經(jīng)學(xué)、神經(jīng)解剖學(xué)、神經(jīng)化學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)等結(jié)語本講介紹了神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展歷史，不同時代對神經(jīng)科學(xué)的認識，反應(yīng)了人們對探索人腦的一種嘗試和努力。神經(jīng)科學(xué)的研究目的在于了解神經(jīng)系統(tǒng)的功能，腦是如何工作的？在了解腦的工作機制的基礎(chǔ)上，進一步找到治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效辦法。問題：大腦的基本功能有哪些？腦功能不正常會產(chǎn)生哪些常見的疾病？第一講神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)論第二講腦的基本要素第三講神經(jīng)元膜靜息電位第四講電信號傳導(dǎo)——動作電位第五講神經(jīng)元之間的化學(xué)信號傳遞《大腦與感官》第六講人腦的進化和結(jié)構(gòu)《腦的進化》第七講感覺《思想之窗》第八講運動《大腦神經(jīng)》第九講腦的適應(yīng)功能《盡在腦中尋》第十講需要和動機《萬物之首》第十一講情緒《情感澎湃》第十二講腦的節(jié)律—睡眠和覺醒《最終的謎團》第十三講學(xué)習(xí)與記憶《思想培訓(xùn)》第十四講思維《大腦迷思》課排安程基礎(chǔ)篇

專題篇機動課時:腦的討論課

教學(xué)參考書：

MarkF.Bear編，王建軍譯《神經(jīng)科學(xué)——探索腦》JohnG.Nichol