关于脑部的基础知识

1 解剖学基本术语：

1.1 解剖学方向

• 前侧（anterior）/喙侧（rostral）：指向鼻子的方向
• 后侧（posterior）/尾侧（caudal）：指向尾巴的方向
• 背侧（dorsal）：向上的方向（想象一只趴在地上的老鼠，其上方就是背侧）
• 腹侧（ventral）：向下的方向（想象一只趴在地上的老鼠，其下方就是背侧）
• 内侧（medial）：靠近中线（将神经系统分成对称的左右两半的正中间的线）的一侧
• 外侧（lateral）：远离中线的一侧

1.2 解剖学平面

• 水平面（horizontal plane）：与地面平行的面叫做水平面
• 矢状面（sagittal plane）：将大脑分成左右两部分的平面叫做矢状面，其中分成对称的左右两半的平面叫做正中矢状面（midsagittal plane）
• 冠状面（coronal plane）：将大脑分成前后部分的平面叫做冠状面
  

1.3 神经元集合体

• 灰质（gray matter）：中枢神经系统中神经元胞体集合体的通称，因呈现灰色而得名。
• 皮层（cortex）：薄层状神经元集合体，通常在脑表面。
• 核团（nucleus，复数为nuclei）：可明显辨别的成团神经元，常位于脑的深处，譬如杏仁核（amygdaloid nucleus，参与情绪调控的核团）。
• 质（substantia）：脑深部的神经元集合体，其边界通常没有核团明显，譬如黑质（substantia nigra，脑干中参与控制运动的神经元集合体）。
• 斑（locus）：小的、界限分明的神经元集合体，譬如蓝斑（locus coeruleus，脑干中参与控制觉醒和行为的神经元集合体）。
• 神经节（ganglion，复数为ganglia）：外周神经系统中的神经元集合体，譬如背根神经节（dorsal root ganglion）。中枢神经系统仅有一个神经元集合体有类似命名，即基底神经节（basal ganglion，大脑深部参与运动控制的神经元集合体）。

1.4 神经元轴突集合体

• 白质（white matter）：中枢神经系统轴突束的统称，因呈现白色而得名。
• 神经（nerve）：外周神经系统的轴突束。在中枢神经系统，仅有视神经（optic nerve）被称为神经。
• 束（tract）：中枢神经系统内神经元的轴突集合，所有轴突具有相同的起点和终点。譬如皮层脊髓束（Corticospinal tract，从大脑皮层发出，终止于脊髓的传导束）。
• 束（bundle）：并行的神经元轴突集合，并不一定具有相同的起点和终点。譬如内侧前脑束（Medial forebrain bundle）。
• 囊（capsule）：连接大脑与脑干的轴突集合，譬如内囊（capsula interna）。
• 联合（commissure）：连接左右半脑的大轴突束。
• 丘系（lemniscus）：脑内的轴突传导通路，譬如内侧丘系（medial lemniscus，携带从脊神经传来的触觉信息穿过脑干）。

2 中枢神经系统CNS

2.1 脑 Brain

美国神经科学学会（SfN）旗下的科普网站Brain Facts有3D大脑模型网站，可以让大家直观地了解大脑的结构及其相应的功能：https://www.brainfacts.org/3D-Brain#intro=false&focus=Brain

从发育的角度，脑（brain）可以分为前脑 （forebrain）、中脑（midbrain）和后脑（hindbrain）三个部分，其中前脑发育为大脑（cerebrum） 和间脑（diencephalon），中脑发育为顶盖（tectum）和被盖（tegmentum）等，后脑发育为脑桥（pons）、延髓（medulla oblongata）和 小脑（cerebellum）。此外，常说的脑干（brain stem）是由中脑（midbrain）、脑桥（pons）和延髓（medulla oblongata）组成。

2.1.1 大脑 = 大脑皮层 + 皮层下结构

• 大脑（cerebrum，又称端脑 telencephalon）：分为大脑皮层和皮层下结构（subcortical structures），后者包括基底神经节、杏仁核与海马体。
• 大脑皮层（cerebral cortex）：属于新皮层（neocortex），详情请见下面第六点
  • 额叶（frontal lobe）
  • 顶叶（parietal lobe）
  • 颞叶（temporal lobe）
  • 枕叶（occipital lobe）
  • 岛叶（又称脑岛，insular lobe）
• 基底神经节（basal ganglia）
  • 纹状体（striatum）：纹状体由尾状核（caudate nucleus）、壳核（putamen）、苍白球（globus pallidus）组成。壳核与苍白球合称豆状核（lentiform nucleus），尾状核与壳核合称新纹状体（neostriatum），苍白球又称旧纹状体（paleostriatum）。
  • 屏状核（claustrum）
  • 伏隔核（nucleus accumbens，NAc）
• 嗅球（olfactory bulb）
• 杏仁核（amygdala / amygdaloid nuclei）
• 海马体（hippocampus）：属于古皮层（archeocortex）

2.1.2 间脑 = 丘脑 + 下丘脑 + 垂体

• 间脑（diencephalon）：位于中脑之上，两大脑半球之间，左右各一，其间的室腔为第三脑室。结构较复杂，有人将后丘脑、上丘脑、底丘脑划为独立于丘脑的结构。
• 丘脑（thalamus，又称背侧丘脑）：处理从中枢神经系统的其余部分到达大脑皮层的大部分信息，拥有多达50个丘脑核团。
  • 丘脑枕（pulvinar）
  • 后丘脑（metathalamus）：包括内侧膝状体（medial geniculate body）和外侧膝状体（lateral geniculate body）等，前者是听觉传导路的中继核，后者是视觉传导路的中继核。
  • 上丘脑（epithalamus）：包括松果体（Pineal body）、缰核（habenular nuclei）等
  • 底丘脑（subthalamus）：包括丘脑底核（subthalamic nucleus）
• 下丘脑（hypothalamus）：调节自主神经、内分泌和内脏功能，更多核团信息可参考Wikipedia – Hypothalamus。
  • 视交叉（optic chiasm）
  • 视上部（supraoptic）：包括视交叉上核（Suprachiasmatic nucleus）、视上核（supraoptic nucleus，注意与视交叉上核区分）和室旁核（paraventricular nucleus）等
  • 结节部（tuberal）
  • 乳头部（mammillary）：包括乳头体（corpus albicans）等
• 垂体（pituitary）：垂体为一悬垂于脑的底面的卵圆形小体，通过漏斗柄与下丘脑相连，是身体内最复杂的内分泌腺

2.1.3 中脑 = 顶盖 + 大脑脚

• 中脑 （mesencephalon / midbrain）：第四脑室在中脑已缩窄成细管称中脑水管（mesencephalic aqueduct），管的后方称顶盖，管的腹侧是大脑脚。每侧大脑脚又被斜位的黑质分为背侧的被盖和腹侧的脚底。
• 顶盖（tectum，又称四叠体）：位于中脑背侧部，由两对圆形小丘组成，分别称为上丘（superior colliculus）和下丘（inferior colliculus）
• 大脑脚（cerebral peduncle / cerebral crus）
  • 被盖（tegmentum）：包括腹侧被盖区（ventral tegmental area，简称VTA），内有含多巴胺等多种递质的神经元
  • 黑质（substantia nigra）：包括黑质致密部（substantia nigra pars compacta，简称SNc，内含多巴胺能神经元和胆碱能神经元），以及黑质网状部（substantia nigra pars reticulata，简称SNr）
  • 网状结构（reticular formation）
  • 红核（red nucleus）
  • 大脑脚底

2.1.4 脑桥 = 脑桥基底 + 脑桥被盖

• 脑桥（pons）
• 脑桥基底
• 脑桥被盖（tegmentum）：
  • 网状结构（reticular formation）
  • 蓝斑（locus coeruleus）

2.1.5 延髓

• 延髓（medulla / medulla oblongata）

2.1.6 小脑

• 神经元数量与两个大脑半球的总数相同，运动控制中心

注：脑神经部分属于中枢神经系统，部分属于外周神经系统

2.2 脊髓（spinal cord）

注：脊髓属于中枢，但脊神经属于外周

3 补充：功能介绍

3.1 皮质与脑叶

脑皮质Cerebral Cortex，脑皮质也就是人们所说的大脑皮层，是大脑的最外层结构，控制着较高的大脑功能，例如信息处理。 大脑皮质(cerebral cortex)上存在大量沟回，增加了皮质的总面积 ，同时便于神经元之间形成紧密的 三维联系 。

• 大脑皮层是大脑的最大部分，是大脑的最终控制和信息处理中心
• 大脑皮层负责许多高级大脑功能，例如感觉，知觉，记忆，联想，思想等
• ·端脑是大脑的主要部分，是大脑的思想和控制中心。

皮质：多层细胞构成，但平均厚度 仅为3mm，包含神经元的细胞体、 树突和部分轴突，因含细胞体导致 颜色较深，也被称为“灰质” ； 皮质下是神经元轴突构成的神经束 ，因颜色较白被称为**“白质”** ；

3.1.1 皮质和脑叶

端脑Cerebrum：
在大脑皮层下方的就是端脑，它是大脑的主要思想和控制中心。它是诸如情感和决策等高级思想的所在地（与诸如平衡，移动和反射之类的低级思想相对）。

脑侧化Brain Lateralization:
大脑分为两半，称为半球。有证据表明，每个大脑半球都有其独特的功能，这种现象被称为侧化。左半球似乎主导了语音，语言处理和理解以及逻辑推理的功能，而右半球表现空间感。

脑皮质Cortex：
大脑皮层是哺乳动物大脑的最大部分，是罩在大脑外层的灰色外壳，是大脑的控制中心和信息处理中心。皮质分为四个不同的裂片（顶叶parietal lobes，枕叶occipital lobes，颞叶temporal lobes和额叶frontal lobes），每个都有不同的特定功能。

• 额叶frontal lobes：额叶与执行功能和运动表现有关。执行功能是人类具有的一些最高阶的认知过程，比如做决定，列计划等。
• 颞叶Temporal Lobe：颞叶与短期和长期记忆的保留有关。它处理感觉输入，包括听觉信息，语言理解和命名。它还会产生情绪反应并控制诸如攻击性和性行为之类的生物驱动力。颞叶包含海马体，这是大脑的记忆中心。根据杏仁体的情绪输入，海马在充满情绪的长期记忆的形成中起着关键作用。左颞叶拥有主要的听觉皮层，这对于处理语音的语义很重要。
• 枕叶Occipital Lobe：枕叶包含大部分视觉皮层，是大脑的视觉处理中心。视觉皮层通过眼睛视网膜中的传感器接收原始的感觉信息，然后通过视线将其传递到视觉皮层。若受到损伤有可能导致失明。
• 顶叶Parietal Lobe：顶叶与逻辑与空间感有关。左顶叶参与语言和数学的符号功能，而右顶叶专门处理图像和地图解释（即空间关系）

3.2 边缘系统

边缘系统(limbic system)
也 称边缘叶，边缘系统能将高级的心理功能和原始情感结合在一起。它不仅关系到我们的情感生活，而且关系到高级的心理功能，例如学习和记忆的形成。边缘系统是某些身体事物（例如进食）对我们来说如此令人愉悦的原因，也是某些医疗状况（例如高血压）是由精神压力引起的原因.包括以下区域：

• 扣带回(cingulate gyrus)
• 海马(hippocampus)
• 丘脑(thalamus)
• 下丘脑(hypothalamus)
• 杏仁核(amygdala)

重点：

• 位于丘脑两侧大脑下方的边缘系统不仅负责我们的情感生活，而且还负责许多高级心理功能，例如学习和记忆的形成。
• ·边缘系统内的主要结构包括杏仁核，海马，丘脑，下丘脑，基底神经节和扣带回。
• 杏仁核是大脑的情感中心，而海马在形成有关过去经历的新记忆方面起着至关重要的作用。
• 丘脑和下丘脑与情绪反应的改变有关。
• 扣带回可以用愉悦的记忆协调气味和视觉，还能引起对疼痛的情绪反应，并有助于调节攻击性行为。
• 基底神经节是一组位于额叶皮层下白质深处的核。它的功能包括组织运动行为和协调基于规则的习惯性学习。

3.2.1 具体介绍

海马： ** **
海马(hippocampus)位于颞叶深处，形状像海马。由从杏仁核弯曲回来的两个角组成。心理学家和神经科学家对海马的确切作用提出了质疑，但通常都认为海马在形成有关过去经历的新记忆中起着至关重要的作用。

杏仁核The Amygdala
杏仁核是杏仁状的小结构。左右颞叶各有一个。杏仁核被称为大脑的情感中心，它参与评估情境（例如，快乐，悲伤，恐惧）的情感价值。它可以帮助大脑识别潜在威胁，并通过增加心脏和呼吸频率来帮助身体为战斗或逃避反应做好准备。杏仁核还负责基于奖励或惩罚的学习。由于靠近海马体，杏仁核参与了记忆巩固的过程，特别是充满情绪的记忆。

丘脑 ： 中转站
** 丘脑(thalamus) 包括外侧膝状体、内侧膝状体、腹后侧核团等 。 丘脑被称为“皮质的关口”，除了嗅觉输入 以外，其余感觉通道的信息都需要经过丘脑 中的相应区域后到达初级感觉皮质** 。

• 视觉：视网膜神经元–外侧膝状体–初级视皮质
• 听觉：内耳听觉神经元–内侧膝状体–初级听皮质
• 躯体感觉：躯体感觉神经元–腹后侧核团–初级躯体感觉皮质

丘脑不仅是感觉信息输入大脑的中继站， 还接收大量来自相同皮质区域的输入信息 。

**下丘脑 ： **
**下丘脑(hypothalamus)**对神经系统和 内分泌系统非常重要，还参与情绪控 制过程并控制与其底部相连的垂体 。接收边缘系统等其他脑区的输入信息 以调节生理周期的节律 。 输出信息到前额叶皮质、垂体等脑区 ，还可以通过向血液中释放激素进行远距离的神经调控 。

** 基底神经节 ： **
**基底神经节(basal ganglia)**是皮质下多个神经组织的集合，在运动控制中起重要作用
基底神经节并不参与对运动的直接控 制，而是参与监控运动活动的进程 。

扣带回The Cingulate Gyrus
扣带回位于大脑内侧，紧挨胼胝体（corpus callosum）。关于扣带回科学家们仍在发掘其功效，但众所周知，其前部将气味和景象与曾经的愉悦情感联系在一起。该区域还参与了我们对疼痛的情绪反应以及攻击性行为的调节。

3.3 下层结构

下层结构，由脑干，脊髓和小脑构成
重点：

• · 大脑的下层结构是大脑演化过程中最古老的结构，主要负责的是一些基础的身体机能
• · 除脊髓外，大脑的下层结构主要位于后脑，间脑和中脑内
• · 后脑由延髓，脑桥和小脑组成，它们控制呼吸和其他功能。
• · 中脑介于后脑和前脑之间。它的腹侧区域专用于运动功能，而背侧区域则参与感觉信息回路
• · 丘脑和下丘脑位于间脑内，并且是边缘系统的一部分。他们调节情绪和动机行为，例如性和饥饿。
• · 脊髓是嵌在脊椎椎管内的尾状结构，并参与感觉运动信息的传输和附近器官的控制

后脑Hindbrain：
后脑，包括延髓，脑桥和小脑，负责一些最古老，最原始的身体功能。

脑桥(pons)和延髓(medulla) :
** 脑桥主体由大量的神经束及其中散布的脑桥核团组成: **

** 小脑 **
小脑(cerebellum)覆盖于脑干上部， 处于脑桥水平位置 ;参与运动和感觉信息加工，但不直接 控制运动，而是整合身体和运动信息并调整运动，从而维持姿态、行走以 及协调运动，使其变得流畅而协调 ;

**中脑(midbrain) ：**中脑位于后脑和前脑之间，但实际上是脑干的一部分
** **参与视觉运动（上丘、动眼神经核、滑车神经核等）、视觉反 射（顶盖前区）、听觉中继（下丘）和运动调节（红核）等 ； 脑干中网状结构是一系列运动和感觉核团的集合，参与唤醒、 呼吸、心血管调节、肌肉反射活动、疼痛的调节 ；

间脑The Diencephalon/“interbrain”：
间脑出现在脑干的上端，位于大脑和脑干之间。主要管理情感。分为四个部分：丘脑thalamus，底丘脑subthalamus，下丘脑hypothalamus，与上丘脑epithalamus

脊髓 ：Spinal Cord：
脊髓后角内的感觉神经元：从身 体的外周感受器中接收感觉信息并传导到大脑皮质 ;
脊髓前角内的运动神经元：将大 脑产生的运动控制信息传递到相 应的肌肉组织

参考：

解剖 | 神经系统的结构是怎么样的？ - 凝眸 NeuroMoment的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/273181282
大脑的功能与构造-2皮质与脑叶 - 墨华的文章 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/108948276