动物生理学课件第十四章

1、第十四章第十四章 神经系统的高级机能神经系统的高级机能14.114.1大脑皮层的机能大脑皮层的机能一、大脑皮层的机能定位一、大脑皮层的机能定位 （图图） （图图）n运动区：中央前回运动区：中央前回n感觉区：中央后回感觉区：中央后回n视区：枕叶的后部视区：枕叶的后部n听区：颞叶的上部听区：颞叶的上部n大脑皮层的语言中枢（在左半球）：大脑皮层的语言中枢（在左半球）： 书写中枢损伤书写中枢损伤失写症；失写症； 听性语言中枢损伤听性语言中枢损伤感觉失语症；感觉失语症； 运动语言中枢损伤运动语言中枢损伤运动失语症；运动失语症； 视性语言中枢损伤视性语言中枢损伤失读症失读症二、大脑两半球的机能二、大脑两半

2、球的机能 皮层细胞的纵向柱状结构是皮层的基本机能单位。皮层细胞的纵向柱状结构是皮层的基本机能单位。具有具有相似功能的神经元倾向于在皮层中作垂直的排列，贯穿皮相似功能的神经元倾向于在皮层中作垂直的排列，贯穿皮层的大多数层次形成柱形结构，称为层的大多数层次形成柱形结构，称为皮层柱皮层柱。1、皮层柱、皮层柱 大脑半球外侧面等处的新皮层，具有六层：大脑半球外侧面等处的新皮层，具有六层：分子层；分子层；外颗粒层；外颗粒层；外锥体细胞层；外锥体细胞层；内颗粒层；内颗粒层；内锥体细胞内锥体细胞层；层；多形细胞层。新皮层的不同区域虽然具有相似的六层多形细胞层。新皮层的不同区域虽然具有相似的六层结构，但不同区域

3、各层的相应厚度并不相同，其中所含神经结构，但不同区域各层的相应厚度并不相同，其中所含神经元的形状与大小不完全相同。元的形状与大小不完全相同。 根据神经元成分与结构特征，可以把大脑皮层分成很多根据神经元成分与结构特征，可以把大脑皮层分成很多区，例如有人把它分成区，例如有人把它分成52个区。个区。（图）（图） 感觉区皮层细胞柱的活动有明显的界限，当刺激作用于外感觉区皮层细胞柱的活动有明显的界限，当刺激作用于外周感受野引起一个柱内细胞兴奋的同时，会引起其周围细胞周感受野引起一个柱内细胞兴奋的同时，会引起其周围细胞柱柱内细胞的抑制。柱柱内细胞的抑制。3、大脑皮层功能的一侧优势：、大脑皮层功能的一侧优势

4、：指人类的脑的高级功能向一侧半球集中的现象。指人类的脑的高级功能向一侧半球集中的现象。 （图）（图） 左半球：语言、书写、数字计算、抽象推理。左半球：语言、书写、数字计算、抽象推理。 右半球：形象思维、空间感受、音乐欣赏分辨、绘画、深右半球：形象思维、空间感受、音乐欣赏分辨、绘画、深度知觉、触觉认识度知觉、触觉认识非语言性认识功能。非语言性认识功能。 一侧优势是相对的。一侧优势是相对的。2、两侧大脑皮层功能的相关。、两侧大脑皮层功能的相关。 胼胝体。胼胝体。 大脑左右两个半球都能独立地感知刺激，但在切断胼胝体大脑左右两个半球都能独立地感知刺激，但在切断胼胝体后，不能交流它们各自的感知。后，不能

5、交流它们各自的感知。14.214.2 大脑皮层的电活动大脑皮层的电活动一、脑电图一、脑电图 （图）（图）二、皮层诱发电位：感觉传入系统受到刺激时，在皮层上某一二、皮层诱发电位：感觉传入系统受到刺激时，在皮层上某一局限区域产生的电位变化。局限区域产生的电位变化。波：波：813Hz，25100 V 清醒、安静并闭眼时出现清醒、安静并闭眼时出现 波：波：1430Hz，10 30 V 警觉（睁眼警觉（睁眼）波：波：47 Hz，100150 V 困倦时困倦时 波：波：0.53Hz， 20200 V 深睡深睡 皮层诱发电位并非单细胞放电，而是由细胞群体突触后电皮层诱发电位并非单细胞放电，而是由细胞群体突触

6、后电位总和而成。位总和而成。 fMRI基本原理：脑激活时局部血流增加，同时脑功能区基本原理：脑激活时局部血流增加，同时脑功能区静脉血中氧含量增加、去氧血红蛋白相对减少。静脉血中氧含量增加、去氧血红蛋白相对减少。 去氧血红蛋白是顺磁性物质，氧合血红蛋白是逆磁性物去氧血红蛋白是顺磁性物质，氧合血红蛋白是逆磁性物质；顺磁性物质的存在产生局部磁场的不均匀性，引起组质；顺磁性物质的存在产生局部磁场的不均匀性，引起组织内氢原子在所提供的磁场中产生的共振信号衰减缓慢，织内氢原子在所提供的磁场中产生的共振信号衰减缓慢，这种变化被相应的采集分析系统转换成局部脑区血流量变这种变化被相应的采集分析系统转换成局部脑区

7、血流量变化的观测指标。化的观测指标。 fMRI在脑高级功能活动研究中有广泛的用途。在脑高级功能活动研究中有广泛的用途。（图）（图）三、脑功能性磁共振成像术（三、脑功能性磁共振成像术（fMRI）14.3 睡眠与觉醒睡眠与觉醒 睡眠与觉醒是一种典型的生物节律性的生命现象。睡眠与觉醒是一种典型的生物节律性的生命现象。 体内可能存在多种生理钟，正常情况下生理钟是耦合在体内可能存在多种生理钟，正常情况下生理钟是耦合在一起的，促使它们同步的外界因素是光暗的昼夜变化。一起的，促使它们同步的外界因素是光暗的昼夜变化。一、睡眠时的生理变化一、睡眠时的生理变化 在睡眠过程中，按照脑电波的变化规律，一般将人的睡眠在

8、睡眠过程中，按照脑电波的变化规律，一般将人的睡眠分为分为4个时期，即入睡期、浅睡眠期、中度睡眠期和深度睡眠个时期，即入睡期、浅睡眠期、中度睡眠期和深度睡眠期期（图）（图）。在睡眠的全过程中，脑电图出现周期性的变化。在睡眠的全过程中，脑电图出现周期性的变化。 睡眠时，对感觉刺激的反应下降；脊髓反射活动普遍下降；睡眠时，对感觉刺激的反应下降；脊髓反射活动普遍下降；内脏机能普遍下降，心搏率减低，心输出量减少；呼吸缓慢，内脏机能普遍下降，心搏率减低，心输出量减少；呼吸缓慢，通气量下降；体温下降。通气量下降；体温下降。二、两种睡眠状态二、两种睡眠状态1. 慢波睡眠：脑电图呈现缓慢的慢波睡眠：脑电图呈现缓

9、慢的波。此时循环系统、呼吸波。此时循环系统、呼吸系统和交感神经的活动水平降低，骨骼肌松弛。包括系统和交感神经的活动水平降低，骨骼肌松弛。包括2、3、4期和首次出现的期和首次出现的1期。期。2. 快波睡眠：脑电图呈现快速的快波睡眠：脑电图呈现快速的波，眼球快速运动，因此又叫波，眼球快速运动，因此又叫做快速动眼睡眠（做快速动眼睡眠（REMS）。此时脑的活动水平高，但更难唤）。此时脑的活动水平高，但更难唤醒，睡得更深，又称异相睡眠。此时呼吸不规则、血压升高、醒，睡得更深，又称异相睡眠。此时呼吸不规则、血压升高、心率加快、四肢肌肉部分抽动、颈肌的张力进一步降低。心率加快、四肢肌肉部分抽动、颈肌的张力进

10、一步降低。 两个睡眠相在整个睡眠过程中多次循环和重复。两个睡眠相在整个睡眠过程中多次循环和重复。90100min 慢波睡眠期，细胞活动性降低，有利于大脑细胞修复自身的慢波睡眠期，细胞活动性降低，有利于大脑细胞修复自身的损伤。损伤。 异相睡眠期单胺类神经递质（去甲肾上腺素、异相睡眠期单胺类神经递质（去甲肾上腺素、5-HT）停止释）停止释放。单胺类神经递质的持续释放可钝化其受体，在放。单胺类神经递质的持续释放可钝化其受体，在REM睡眠期睡眠期停止释放可恢复其受体敏感性。停止释放可恢复其受体敏感性。在生命的早期，在生命的早期，REM睡眠期神经睡眠期神经元剧烈活动有利于大脑的正常发育。元剧烈活动有利于大脑的正常发育。 睡眠时相与觉醒的转换 一种动物需要多长的睡眠时间，主要取决于起形体的大小。动物体型越大需要的睡眠时间越短。 使用功能性磁共振成像技术检测视皮层的功能活动使用功能性磁共振成像