脑科学.

脑科学脑：身体神经系统的一部分，指挥中心脑科学：是研究脑的结构和功能的科学，包括认知神经科学等研究目标：了解脑，保护脑，创造脑了解脑——阐明脑功能阐明产生感知、情感和意识的脑区结构和功能（功能定位、认知、运动、情感、学习、思维、直觉、自我意识）阐明脑通讯功能（语言信息在脑神经网络中表达的机制，人类获得语言能力的过程，语言、思想和智力之间的关系）保护脑——征服脑疾患控制脑发育和衰老过程（识别与脑发育及分化相关的基因家族，研究调节脑发育和分化的技术手段，促进人类大脑健康发育和防止异常发育，控制人脑衰老）神经性和精神性疾病的康复和预防（药物成瘾性、修复受损脑组织、神经组织移植和基因疗法、老年性痴呆、帕金森氏病、精神分裂症的治疗和预防的方法）创造脑——开发脑型计算机发展脑型器件和结构（具有学习和记忆能力的神经元芯片，具有智力、情感和意识的脑型计算机）脑型信息产生和处理系统的设计和开发（支持人类机能的机器人系统）神经系统种系发生的三个阶段链状神经系管状神经系—水高高等腔肠动物—水母（双胚层动物）网状神经系（双胚层动物）神经系统种系发生的三个阶段网状神经系管状神经系环节动物（蚯蚓）：脑神经节1对，咽下神经节1对——发出神经到头部及内脏器官链状神经系（三胚层的无脊椎动物）腹神经索1对——发出神经至体壁控制感觉和运动（与体节数相等的神经节和节间纤维）神经系统种系发生的三个阶段网状神经系链状神经系管状神经系（三胚层的脊椎动物所特有）当动物演化成脊索动物时，由外胚层细胞形成的神经板集中于脊索背侧，卷曲成了管状的神经管。神经管的头端膨大成脑泡，随着动物的进化，进而进化发育成脑的各部结构和脊髓。大脑间脑（丘脑和下丘脑）中脑小脑脑桥延髓脊髓脑干中枢神经系统脑:神经组织组成高度特化的组织,构成人体神经系统的主要成分。分布广泛，具有联系、调节和支配各器官的功能等活动。神经细胞（神经元，neuron）：神经组织主要成分，结构和功能的单位。有感受刺激、传导冲动并进行综合分析产生反应的特点。神经胶质细胞（neuroglialcell）：神经组织的辅助成分，数量是neuron10倍左右，对神经其支持、营养、绝缘、保护和修复等作用。（一）TheNeuron（神经元）Thebrain’smostbasicfunctionalunit一个成人大脑内有上千亿个神经细胞（1011），还有超过1014个神经突触。胞体：由细胞膜、细胞核、细胞质、细胞器组成。进行着维持生命的各种代谢活动。树突：较短，负责接受刺激，并把刺激传向胞体。轴突：较长，每个神经元只有一个轴突。作用是传导刺激到它联系的各种细胞。胞体轴突轴突末梢神经元树突髓鞘胞体轴突轴突末梢神经元树突髓鞘•髓鞘：–包裹在轴突外，由施万细胞或少突胶质细胞构成。施万细胞呈长卷筒状，一个接一个地套在轴突外面。–能提高神经冲动传递速度神经冲动神经元是通过接收和传递神经冲动来进行信息交换的。大脑加工的信息也是这种神经冲动。什么是神经冲动,如何产生的?是指沿神经纤维传导着的兴奋。实质是膜的去极化过程，以很快速度在神经纤维上的传播，即动作电位的传导。神经冲动静息电位神经元处于静息状态时，细胞膜内外存在一定的电位差。一般膜内电位低，带负电；膜外电位高，带正电。这是由于细胞膜对不同的离子具有不同的通透性。在静息状态下，细胞膜对K+的通透性较大，对Na+的通透性较差，结果K+外流，致使膜内外出现电位差。膜内比膜外略带负电，出现静息电位。动作电位：神经元受到刺激时，细胞膜的通透性发生变化。它使Na＋比K＋和Cl－更容易通过。Na＋进入细胞内部，使膜内正电荷迅速上升，并高于膜外电位。这一电位变化（去极化）过程叫动作电位。神经冲动的电传导神经元内，冲动传导的方式：电传导无髓神经纤维：兴奋与邻近未兴奋部位之间出现电位差，发生电荷移动，即局部电流。局部电流刺激邻近的安静部位，使之兴奋，即产生动作电位。依次推进，使膜的动作电位沿整个神经纤维传导有髓神经纤维：在局部电流的刺激下，兴奋就以跳跃方式从一个郎飞结传至下一个郎飞结而不断向前传导（速度快！）。神经冲动电传导的特征“全或无的法则”：指每个神经元都有一个刺激阈值，对阈值以下的刺激不发生反应；对阈值以上的刺激，不论其强弱均给出同样高度（幅值）的神经脉冲发放。神经冲动电传导的特征完整性:即神经纤维必须保持解剖学上与生理学上的完整性；绝缘性:即神经冲动在传导时不能传导至同一个神经干内的邻近神经纤维；双向传导:即刺激神经纤维的任何一点，产生的冲动可沿纤维向两端同时传导；相对不疲劳性:神经冲动的传导以局部电流的方式进行，耗能远小于突触传递非递减性:这是动作电位传导的特征。突触神经元之间、神经元与非神经元之间的一种特化的细胞连接。是神经元之间的联系和进行生理活动的关键性结构。神经元的冲动传导---突触。突触突触前成分：突触小泡(神经递质)，突触前膜。（神经递质——神经细胞间神经信息传递的中介化学物质）突触间隙：突触后部分：临近神经元的树突末梢或胞体内的一定部位。后膜含有神经递质受体。神经元之间的神经冲动的化学传导神经兴奋在突触间的传递，是借助于化学物质（神经递质）来完成的。兴奋作用在轴突末梢，突触小泡释放神经递质，作用到突触后膜的受体，改变了膜的通透性，引起突触后神经元的电位变化。递质与分子受体的结合具备两个条件：1不能有其它递质或者化学分子附着到分子受体上2神经递质的构型必须与分子受体的构型相匹配。神经递质兴奋性：Acetylcholine乙酰胆碱Serotonin5-羟色胺Epinephrine（肾上腺素）andNorepinephrine（去甲肾上腺素）抑制性：Dopamine多巴胺箭毒（Curare）甘氨酸大脑的活动实际上就是一系列神经元之间信息的相互传导。（二）神经胶质细胞广泛分布于中枢和周围神经系统数量突起功能电活动神经元少，约10%有，分树突和轴突感受刺激，综合分析传导冲动神经胶质细胞神经元的10-50倍有，无树突和轴突之分支持、营养、绝缘等不能分裂能力有丝分裂后期（但是--）能分裂在星形胶质细胞上培养的海马神经元中枢神经系统的胶质细胞1.星形胶质细胞：1)支持和分隔神经元的作用2)能分泌神经营养因子，维持神经元的生存和功能活动。3）中枢神经系统受伤时，可增生肥大，填充空缺，形成胶质瘢痕。2.少突胶质细胞中枢神经系统的髓鞘形成细胞分布在神经元胞体附近和神经纤维周围，突起末端扩展成扁平薄膜，包卷神经元的轴突形成髓鞘。少突胶质细胞（大脑皮质，镀银染色）1)周围神经系统的髓鞘形成细胞2)在周围神经再生中起重要的作用3)产生一些神经营养因子周围神经系统的胶质细胞施万细胞（Schwanncell）:周围神经纤维的鞘细胞（三）神经纤维和神经神经纤维(nervefiber)：由神经元的长轴突外包胶质细胞组成神经：周围神经系统的神经纤维集合在一起构成有髓神经纤维：周围神经系统的有髓神经纤维：施万细胞一个接一个同心圆状包卷轴突而成。轴突越粗，髓鞘（类脂80%和蛋白质）越厚。神经末梢：周围神经纤维的终末部分，终止与全身各器官、组织，形成各种神经末梢。一）感觉神经末梢：感受器，感受内、外环境的各种刺激，并将冲动传向中枢，产生感觉。1、游离神经末梢：感觉冷、热、轻触和痛的刺激表皮内游离神经未梢（卡哈尔氏法）肌梭（卡哈尔氏法）手指真皮内的环层小体触觉小体（手指皮肤，卡哈尔氏法）2、有被囊神经末梢：（1）触觉小体:感觉触觉（2）环层小体:感受压觉,震动觉（3）肌梭:本体感受器，感受肌纤维的伸缩变化二）运动神经末梢：1.躯体运动神经末梢：分布于骨骼肌内2.内脏运动神经末梢运动终板骨骼肌神经纤维运动终板神经纤维的溃变和再生溃变：神经纤维受损伤如神经被切断后，切断处远侧段的神经纤维全长发生溃变，轴突和髓鞘碎裂和溶解。与胞体相连的近侧段则发生逆行性溃变，溃变一般停止于临近断端的第一侧支处。再生：胞体存活是必要条件。周围神经纤维的再生：施万细胞（诱导、营养）中枢神经纤维的再生：较难少突胶质细胞产生抑制因子星形细胞形成胶质瘢痕伤筋动骨一百天脑人体内结构和功能最复杂的组织，是接受外界信号、产生感觉、形成意识、进行逻辑思维、发出指令、产生行为的指挥部。大脑–思想,语言,推理,运动,感觉小脑–运动,平衡脑干–呼吸,心律额叶顶叶枕叶大脑皮层功能分区颞叶额叶–性格,计划,情感,问题处理能力等运动皮层-movementBroca’sarea–speechproduction顶叶–触觉颞叶–听觉下颞叶皮质–objectrecognitionWernicke’sarea–languagecomprehension枕叶–视觉脑的功能分区对结构和功能的研究发现：皮质细胞是呈纵向柱状排列的--称为垂直柱。它可能是大脑皮质活动的基本功能单位。其内神经元都对同一类型的周围刺激起反应。1分子层神经元较少，水平细胞和星形细胞2外颗粒层星形细胞和少量小型锥体细胞构成3外锥体细胞层中、小型锥体细胞4内颗粒层细胞密集，多数是星形细胞5内锥体细胞层大、中型锥体细胞6多型细胞层梭型细胞为主，锥体细胞和颗粒细胞大脑皮层1分子层2外颗粒层3外锥体细胞层4内颗粒层5内锥体细胞层6多型细胞层大脑皮层的基本运作过程接受传入信息(各层细胞相互联系，构成局部神经环路，对各种信息进行分析、整合和贮存)传出纤维下丘脑的功能1.体温调节2.水平衡调节3.对腺垂体激素的调节4.生物节律控制5.摄食行为的控制下丘脑的功能-生物节律高频（低于一天）中频（日周期）低频（长于一天）日节律血细胞数、体温促肾上腺皮质激素分泌下丘脑腹内侧区（视交叉上核）小脑作用并不小调节身体平衡调节肌紧张协调运动编制和存储精巧运动程序处理感觉信息小脑皮层分子层大量神经纤维，神经元少蒲肯野细胞层一层排列规则的蒲肯野细胞胞体颗粒层颗粒细胞、高尔基细胞小脑的主要作用是处理感觉而非控制运动骨骼支持中枢神经系统脑膜TheBlood-BrainBarrier（血脑屏障）脑内血管内皮细胞紧密相连，形成血脑屏障选择性地通过少数分子保护脑免受身体其他部分激素、神经递质等分子的影响血脑屏障可能被感染、头部创伤、和高血压等的破坏脑脊液(cerebrospinalfluid)脉络丛上皮细胞的分泌物，营养和保护脑与脊髓。大脑的活动实际上就是一系列神经元之间信息的相互传导。脑与学习和记忆学习：指人和动物获得关于外界信息的过程。记忆：将获得的信息进行储存和读出的过程。记忆的基本形式4阶段：感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两个阶段相当于短时程记忆，后两个阶段相当于长时程记忆。感觉性记忆：指通过感觉系统获得信息后，首先在脑的感觉区内储存的阶段，这个阶段一般不超过1秒钟，如果未经处理，就会很快消失。如果在这阶段把那些不连续的、先后进来的信息整合成新的连续的印象，即可转入第一级记忆。这种转移一般有两条途径，一是将感觉性记忆资料变成能口头表达的符号，如语言符号，这是最常见的；二是非口头表达性途径，机制尚不清楚，但它必然是幼儿学习所必须采取的途径。信息在第一级记忆中的停留时间仍很短，平均约几秒钟。通过反复学习运用，信息便在第一级记忆中循环，从而延长信息在第一级记忆中的停留时间，这样就使信息容易转入第二级记忆之中。第二级记忆是一个大而持久的储存系统。发生在第二级记忆内的遗忘似乎是由于被先前的或后来的信息干扰所致，这种干扰分别称为前活动性干扰和后活动性干扰。有些记忆的痕迹，如自己的名字和每天都在进行操作的手艺等，通过长年累月的运用，是不易遗忘的，这一类记忆储存在第三级记忆中。感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两个阶段相当于上述的短时程记忆，后两个阶段相当于长时程记忆。感觉性记忆：指通过感觉系统获得信息后，首先在脑的感觉区内储存的阶段，这个阶段一般不超过1秒钟，如果未经处理，就会很快消失。如果在这阶段把那些不连续的、先后进来的信息整合成新的连续的印象，即可转入第一级记忆。这种转移一般有两条途径，一是将感觉性记忆资料变成能口头表达的符号，如语言符号，这是最常见的；二是非口头表达性途径，机制尚不清楚，但它必然是幼儿学习所必须采取的途