章節要點 5.1 大腦有三個主要區域 5.2 大腦執行高等腦部功能 5.3 間腦雖小但卻是重要的 5.4 中腦和後腦控制重要的身體功能 5.5 脊髓傳遞感覺和運動訊息

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1 Chapter 5 中樞神經系統

2 章節要點 5.1 大腦有三個主要區域 5.2 大腦執行高等腦部功能 5.3 間腦雖小但卻是重要的 5.4 中腦和後腦控制重要的身體功能 5.5 脊髓傳遞感覺和運動訊息

3 5.1 大腦有三個主要區域 胚胎神經管發育成腦和脊髓 發育中的腦部有三個區域 : 前腦 中腦和後腦 然後, 前腦和後腦又各分為兩個區域, 共形成五個腦區

4 中樞神經系統 -1 由腦和脊髓組成 胚胎神經管 (neural tube) 發育而成

5 中樞神經系統 -2 在懷孕第四週的中期, 神經管的前端有三個腫塊, 將成為大腦的三個主要區域 : 前腦 (forebrain) 中腦 (midbrain) 後腦 (hindbrain) 在發育第五週, 前腦和後腦再分成兩個區域, 形成五個大腦區域

6 圖 5.2 大腦發育的順序 第四週時, 大腦的三個主要區域形成 第五週時, 發育成五個區域, 開始形成特殊結構

7 大腦 前腦 端腦包含大腦 ; 間腦包含視丘和下視丘 中腦 包括背側四疊體 後腦 後腦包括橋腦和小腦 ; 末腦包括延腦

8 圖 5.3 成體腦部的正中矢狀切面圖 (a) 是結構圖,(b) 是大腦區域的照片 間腦 ( 紅色陰影 ) 和端腦 ( 無陰影部分 ) 形成前腦 ; 中腦是紫色陰影部分, 後腦是綠色陰影部分

9 圖 5.4 腦室 (a) 腦室的前視圖,(b) 腦室的側視圖 腦室是在腦部的孔洞, 充滿 CSF 第四腦室和脊髓中央管連接

10 圖 5.5 腦部磁核共振攝影掃描 含有腦脊髓液的腦室 灰質和白質很容易區分

11 5.2 大腦執行高等腦部功能 -1 大腦分成兩個腦半球, 各有專門功能 每個腦半球由灰質 大腦皮層和位於白質下方調控運動的神經核所組成 大腦的功能包括感官知覺 運動控制 語言 情感和記憶

12 5.2 大腦執行高等腦部功能 -2 大腦是腦部最大的部分, 占有腦部 80 % 的質量 大腦包括左右大腦半球, 它們藉著形成胼胝體的軸突徑交互連結 每個半球的表面有 2 到 4 毫米的灰質, 包含神經元本體和樹突, 而下方的白質則包含髓鞘軸突 ( 導致白色外觀 ) 大腦的灰色外層是大腦皮層

13 5.2 大腦執行高等腦部功能 -3 大腦皮層有許多褶層和槽, 稱為腦回 在腦回裡, 升高的摺疊部分稱為回, 下沉的溝槽是腦溝

14 5.2 大腦執行高等腦部功能 -4 深腦溝或稱為腦裂, 將每個大腦半球區分為五個分葉 : 額葉 (frontal lobe) 頂葉 (parietal lobe) 顳葉 (temporal lobe) 枕葉 (occipital lobe) 腦島 (insula)

15 圖 5.6 大腦皮層 (a) 側視圖 ;(b) 上視圖

16 5.2 大腦執行高等腦部功能 -5 中央溝將額葉和頂葉分開 中央溝的前方是中央前回, 位於額葉內, 主要控制脊髓的運動神經元, 所以位於中央前回的連絡神經元稱為上位運動神經元 因此, 中央前回稱為運動皮層 中央溝的後方是中央後回, 位在頂葉內, 是大腦皮層負責軀體感覺的主要區域 軀體感覺係來自於皮膚 肌肉 肌腱和關節

17 圖 5.7 運動皮層和感覺皮層 (a) 運動皮層是中央前回,(b) 軀體感覺皮層 ( 接收從皮膚 肌肉 肌鍵和關節的感覺 ) 是中央後回 扭曲男人的卡通圖呈現大腦區域圖

18 5.2 大腦執行高等腦部功能 -6 大腦皮層負責控制的顏面和手的感覺接收和運動控制區域, 遠大於其他身體部位 這是因為我們說話需要臉部表情 嘴巴 嘴唇和咽喉的肌肉的細微感覺和運動控制, 而手的靈巧度需要手和手指肌肉的細微感覺和運動控制

19 5.2 大腦執行高等腦部功能 -7 顳葉包含聽覺中樞, 負責接收和分析聽覺 枕葉是負責視覺的主要區域 腦島參與嗅覺訊息的解釋, 以及痛覺與內臟反應的整合

20 圖 5.8 大腦左半球的分葉 此圖顯示大腦皮層的主要運動區和感覺區

21 大腦側化 -1 左右大腦半球是特化性的 每個大腦半球透過中央前回或運動皮層進行調控身體對側邊的運動 這是因為在這些大腦半球的神經元軸突會交叉到身體對側 感覺軸突纖維的交叉, 身體右側的皮膚 肌肉 肌腱和關節的感覺會投射到左大腦半球, 反之亦然

22 大腦側化 -2 大腦左半球 ( 控制身體的右側 ) 通常是佔優勢的, 研究顯示它專司語言和分析能力 大腦右半球專司空間理解能力

23 語言能力存在於大腦皮層 布洛卡區位於左腦額葉下回和周邊區域 布洛卡失語症經常伴隨右臂和右邊臉部的無力 韋尼克區位於左腦顳葉上回 患有韋尼克失語症的人說話很容易, 但使用的詞彙混雜無章 說話和書寫語言 ( 介入聽覺和視覺 ) 必須投射到韋尼克區才可被患者理解

24 圖 5.9 專司語言的大腦區域 這些區域的損傷會產生語言缺陷, 稱為失語症 韋尼克區負責語言理解, 接收來自於許多大腦區域的訊息, 包括聽覺皮層 ( 聽到字詞 ) 視覺皮層 ( 看到字詞 ) 和其他腦區 為了讓所說的話清晰明瞭, 韋尼克區必須傳遞訊息到布洛卡區 ( 負責說話的運動控制 ), 然後再傳入運動皮層

25 邊緣系統 -1 邊緣系統是由一群大腦神經核 ( 神經元細胞本體聚集 ) 和形成圍繞腦幹的環狀軸突束所組成 邊緣系統包括扣帶回 杏仁核 海馬回和中隔內核

26 圖 5.10 邊緣系統 此圖移除左邊顳葉, 以顯示邊緣系統 ( 綠色 ) 的結構 邊緣系統含有特定神經核 ( 神經元本體的聚集 ) 和大腦的軸突束, 可以產生情緒 位於間腦的下視丘, 參與邊緣系統負責的情緒行為

27 邊緣系統 -2 一些與情感有關的邊緣系統和下視丘的功能 : 攻擊性 : 刺激杏仁核的特定區域 恐懼 : 杏仁核和下視丘的電位刺激而產生 性 : 下視丘和邊緣系統促進調控性慾和性行為 目標導向行為 : 刺激邊緣系統的特殊位置和下視丘

28 記憶 短期記憶 長期記憶 非陳述性記憶 陳述性記憶 顳葉內側是將短期陳述性記憶轉換成長期陳述性記憶所需, 特別是海馬回和杏仁核 在特定神經路徑的突觸, 長期增益的神經傳遞會形成長期記憶

29 基底核 基底核位於大腦深部 控制運動的大腦皮層區域的軸突延伸到基底核 在基底核的神經元軸突延伸到視丘 ( 間腦的部分 ), 視丘將軸突送到中央前回, 完成運動迴路 作用 : 肌肉和身體運動的神經調控

30 圖 5.11 基底核 由一些神經核組成的基底核, 形成大腦深處的灰質區域 基底核參與大腦對身體運動的控制

31 5.3 間腦雖小但卻是重要的 間腦包括視丘 下視丘和一部分的腦垂體 視丘是感覺訊息轉接站 下視丘具有許多執行重要功能的神經核, 包括控制腦垂體 調節晝夜規律 飢渴的反應, 以及參與邊緣系統情感運作的過程

32 間腦 -1 視丘主要做為轉接中心 所有帶進 CNS 的感覺訊息最後必須被帶到負責分析和感官知覺的大腦半球, 這些訊息 ( 除了嗅覺 : 第 19 張 slide) 會首先送到視丘 在視丘形成突觸後, 神經元會將感覺訊息傳送到適當的大腦皮層

33 間腦 -2 下視丘 誘發動物攝食 乾渴感覺 有恆溫作用 調控腦垂體

34 圖 5.12 下視丘的神經核 下視丘位於腦垂體的上方, 但是包含許多神經核, 專司各式各樣的功能 例如, 視交叉上核 (SCN) 控制身體晝夜節律的生理時鐘 ; 視上核及室旁核產生由腦垂體後葉分泌的激素

35 5.4 中腦和後腦控制重要的 身體功能 中腦和後腦一起組成腦幹 這些腦區有許多要的功能, 包括幫助調控骨骼肌產生身體運動 酬賞與處罰的調控 呼吸和血壓的調節 睡眠和清醒的調節

36 腦幹 ( 中腦 + 後腦 ) 中腦位於間腦和橋腦 ( 橋腦 + 小腦 = 後腦 ) 之間 四疊體控制視覺反射和聽覺反射 黑質體參與調節身體運動, 這些神經元損失會導致帕金森氏症 中腦邊緣多巴胺系統參與情緒性酬賞

37 圖 5.13 中腦的多巴胺釋放神經元 中腦內有兩個軸突徑系統, 負責在突觸區釋放多巴胺 黑質紋狀體多巴胺系統源自黑質體, 在基底核紋狀體產生突觸, 負責身體運動的調控 中腦邊緣多巴胺系統源自中腦, 在伏隔核和前額葉皮層形成突觸, 負責情緒性酬賞

38 圖 5.14 腦幹 腦幹由中腦和後腦組成 腦幹網狀系統貫穿中腦和後腦 此區域包含呼吸中樞 ( 即圖中延腦內紫色的橢圓形結構 )

39 後腦 -1 橋腦 提供顱神經內的運動軸突 小腦 接收來自於本體受體 ( 肌肉 肌腱和關節受體 ) 的感覺輸入, 並與基底核和大腦的運動皮層共同協調身體運動 小腦是運動學習 適時運動和施力所需

40 延腦 後腦 -2 所有下傳動作路徑和上傳感覺路徑在脊髓和腦部間穿過延腦 這些纖維束在延腦交叉 ( 反向交叉 ) 形成突起的結構, 稱為錐體 延腦包含其他神經核, 有助於調節呼吸和心血管系統, 因此又稱為生命中樞 血管舒縮中心調控支配血管的自主神經活動 心臟控制中心調控支配心臟的自主神經活動 呼吸中樞直接調控支配呼吸的脊髓運動神經元

41 網狀活化系統 腦幹網狀系統 (RAS) 是一群從橋腦通過中腦的互聯神經元 增強大腦皮層對視丘傳入的感覺訊息的覺醒 RAS 的活性會促進覺醒 RAS 會受另一群在下視丘釋放 GABA 的神經元所抑制, 而抑制 RAS 會誘發睡意

42 網狀活化系統 (RAS): 橘色 : 加強視丘對大腦的能量紅色 : 直接加強大腦感覺訊息

43 5.5 脊髓傳遞感覺和運動訊息 脊髓包含在被白質圍繞的灰質中心區 上傳感覺路徑和下傳運動路徑組成白質 灰質包含運動神經元和連結性神經元的細胞本體

44 脊髓 -1 白質是在脊髓外層, 灰質在脊髓內部 感覺神經元本體集中在脊髓外的背根神經節

45 上傳路徑 脊髓 -2 上傳感覺訊息到腦部 脊髓視丘路徑 下傳路徑 從腦部下傳運動訊息到脊髓 由以下兩群組成 : 皮質脊髓路徑 : 起源於中央前回, 又稱為運動皮層 錐體外路徑 : 開始於各種腦區

46 錐體路徑 & 錐體外路徑

47 圖 5.16 脊髓剖面圖 灰質位於內部, 呈現蝴蝶狀, 而白質區是在脊髓外層 灰質包含運動神經元 ( 紫色 ) 和連絡神經元 ( 黃色 ) 的神經元細胞本體 感覺神經元 ( 綠色 ) 的細胞本體是在脊髓外部的背脊神經節 脊椎背根和腹根神經的線路圖呈現一種反射弧

48 圖 5.17 上傳感覺神經元路徑 脊髓神經的感覺神經元 ( 一級感覺神經元 ) 與二級連絡神經元形成突觸, 二級連絡神經元交叉到對側, 然後投射到視丘 接著在視丘與三級神經元形成突觸, 之後三級神經元再投射到中央後回 中央後回是軀體感覺皮層 ( 圖 5.7)

49 圖 5.18 下傳皮質脊髓運動路徑 ( 或稱錐體運動路徑 ) 這些路徑包含自大腦皮層中央前回到脊髓的軸突, 並與脊髓中間神經元和下位運動神經元形成突觸

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