腦與認(rèn)知科學(xué)1 腦的基本結(jié)構(gòu)下

• Cortical Topography
• Microanatomy and Histology
• 神經(jīng)細(xì)胞簡(jiǎn)介

Cortical Topography

我們延續(xù)上一講的內(nèi)容，繼續(xù)討論大腦皮層的功能分區(qū)。Cortical Topography的技術(shù)是在癲癇病人的手術(shù)治療過程中逐漸總結(jié)起來的。早期癲癇病人的治療方式就是給病人做開顱手術(shù)，切掉大腦中的病灶。但為了避免影響其他功能區(qū)，醫(yī)生會(huì)在手術(shù)區(qū)域上選取不同的位置給予微弱的電刺激，詢問病人的反應(yīng)，以此判斷對(duì)應(yīng)位置的功能以及能不能直接切除。我們來看下面這張圖：

這張圖展示的是中央前回和中央后回的功能。上一講提到中央前回是motor cortex，中央后回是somatosensory cortex；如果按從superior到inferior的方向?qū)χ醒肭盎嘏c中央后回的不同位置施加微小的電刺激，我們就能觀察到中央前回與中央后回的功能分區(qū)。這張圖里下面這兩個(gè)小圖就是中央前回與中央后回的冠狀面切片以及對(duì)應(yīng)區(qū)域的功能。比如中央前回位于大腦縱裂最深處的位置是控制腳趾的運(yùn)動(dòng)的，中央后回位于Sylvian Fissure附近的位置是控制舌頭的知覺的。Homunculus的意思是皮質(zhì)小人，它有兩種，一種是motor Homunculus，一種是somatosensory Homunculus，如果把器官按控制這個(gè)器官的大腦皮層的面積縮放，就是皮質(zhì)小人的樣子，越大的器官說明需要的大腦皮層面積越大，功能就越復(fù)雜。

Microanatomy and Histology

上一講介紹的大腦分區(qū)方式是通過觀察大腦的形態(tài)，用一些帶有明顯的分界特征的溝回來分類；上面介紹的是根據(jù)大腦的功能進(jìn)行分區(qū)；還有一種根據(jù)大腦的微觀解剖性質(zhì)來分區(qū)的方法，叫Cytoarchitectonic map，早期比較有影響力的是Brodmann area (BA)，見下圖
這種分區(qū)方式是采用細(xì)胞染色（cell staining）的方法，對(duì)大腦細(xì)胞進(jìn)行染色，根據(jù)染色后細(xì)胞顯微特征的不同對(duì)大腦進(jìn)行分區(qū)，它的假設(shè)是功能相同的區(qū)域染色后應(yīng)該是沒有什么區(qū)別的，但不同功能的區(qū)域染色后區(qū)別會(huì)比較大。

細(xì)胞染色方法是Golgi和Cajal提出并發(fā)揚(yáng)光大的，二人于1906年因?yàn)橛眉?xì)胞染色技術(shù)描繪了神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。下圖就是細(xì)胞染色后的神經(jīng)元的樣子

Gajal比較有藝術(shù)天分，他把自己用染色技術(shù)觀察到神經(jīng)細(xì)胞畫下來，下圖就是一個(gè)哺乳動(dòng)物的視網(wǎng)膜

得益于這樣的細(xì)胞染色技術(shù)，大腦皮層被染色后可以比較清晰得觀察出神經(jīng)細(xì)胞的排列方式，下圖是大腦皮層的一個(gè)溝回，Area 18左右兩側(cè)的神經(jīng)細(xì)胞排列密度明顯是不一樣的。

神經(jīng)細(xì)胞簡(jiǎn)介

神經(jīng)系統(tǒng)主要有兩大類細(xì)胞構(gòu)成：神經(jīng)元（neuron，大概是~$10^{11}$個(gè)）和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（glial cells，大概是~$10^{12}$個(gè)）。神經(jīng)元是實(shí)現(xiàn)腦功能的細(xì)胞，它們可以傳遞并處理一些特定的信息，通常是高度分化不會(huì)再生的；神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞主要是起結(jié)構(gòu)支撐的作用，并且還起到絕緣體的作用，讓相鄰的神經(jīng)元的電信號(hào)不會(huì)互相干擾，提高信息傳遞的效率，同時(shí)也是神經(jīng)元的一層屏障，為他們隔絕有害物質(zhì)。

這是一個(gè)典型的神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)，它由三部分構(gòu)成，樹突（dendrities）、細(xì)胞體（cell body）、軸突（axon）。樹突的作用是接受傳來的信息，細(xì)胞體的作用是整合并處理這些信息，軸突的作用是把處理之后的信息向下一個(gè)神經(jīng)元傳送。但事實(shí)上并不是所有神經(jīng)元都長(zhǎng)這個(gè)樣子，下圖是一些不同的神經(jīng)元的素描和熒光染色圖，可以看到真實(shí)的神經(jīng)細(xì)胞其實(shí)也是奇形怪狀的。

信息在一個(gè)神經(jīng)元上的傳遞靠的是電信號(hào)，電信號(hào)的產(chǎn)生靠的是軸突細(xì)胞膜內(nèi)外離子濃度差差生的電位差。

而信息在兩個(gè)神經(jīng)元之間的傳遞靠的則是神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter）。在上一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的軸突與下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的樹突交接的位置形成突觸（synapse），突觸釋放神經(jīng)遞質(zhì)與下一個(gè)神經(jīng)元樹突上的受體結(jié)合實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的脑与认知科学1 脑的基本结构下的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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