人脑的各部分分工是怎么确定的呢?各部分除了位置不同还有别的不同吗?

除了有一些神经元是连着眼啊四肢啊之类的 还有一些不控制感觉和运动的区域是怎么确定分工的呢=。=

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影歌社会应激与抑郁症,副教授

2013-12-31 01:12

大脑确定分工主要是结合心理学实验和神经学检测的方法。首先需要对大脑进行精确的定位,这要从大脑的结构划分开始讲起。

最简单的是根据大脑的皮层沟回分布,划分成如下几个皮层部分——

http://morphonix.com/software/education/science/brain/game/specimens/cerebral_cortex_lobes.html
左-右:额叶,顶叶,枕叶
最下:颞叶

然后根据几个主要的沟回,又可以分成如下主要的脑回:

(来自wiki,皮层外侧结构示意图)


(来自wiki,皮层内侧结构示意图)

英文名称我就不一一翻译了。名称的区别主要是按照位置来的,例如Superior是上部,inferior是下部,middle是中部,Caudal是尾侧,Rostral是吻部,Lateral是外侧,Medial是内侧。

更详细的分区来自于德国的布罗德曼分区系统,包括每个半球的52个区域。这个划分系统比较好记忆,从Brodmann 1区到52区。

(图片来自wiki。大脑外侧面。)


(图片来自wiki。大脑内侧面。)

皮层下的结构主要也还是通过视觉上的结构区别,例如海马体和杏仁核都是边界比较清晰的小核团。

(图片来自wiki,图中红色标示为左侧杏仁核)

从上图也可以很容易看出大脑白质和灰质的区别。大脑灰质是由神经元和神经胶质细胞组成,是主要的功能区域;白质则主要是由轴突组成,协调脑区功能。虽然大脑主要是由神经元和胶质细胞组成,并不像身体其他部分有其他诸如骨骼细胞和肌细胞等来形成各种不同的结构,但是不同脑区的神经元密度,种类,神经元和胶质细胞比例,神经元上不同神经递质受体的分布不同,都造成了大脑不同脑区的功能差异。这些功能差异并非主要由连接决定的。

目前研究大脑功能的方法很多,主要有功能性磁共振成像(fMRI),脑电图(Electroencephalography,EEG),脑磁图(Magnetoencephalography, MEG),正电子发射计算机断层扫描(Positron emission tomography,PET)等。举个简单的例子,如果想要知道那部分脑区跟某种特殊的行为有关,只要设计一个跟该行为有关的实验,然后通过仪器检测出该行为触发活动的脑区,那么这个脑区就特异性的和该功能相关。这些是无创伤的研究方法,\主要用于健康人类的研究。

此外还可以通过研究特殊的病人,例如手术后某个脑区损伤的病人,通过研究这个病人的行为变化,也可以揭示出该受损脑区和某个功能的正常发挥有关。

使用动物模型则可以研究的更加精细。例如使用药物手段让某个大脑脑区失去功能或者过分活跃,通过研究对比该动物模型和正常动物的不同行为,也可以得到该行为对应的功能脑区。

下图展示的是一个非常基础的功能分工示意图。
上:左-右:运动前区皮质,初级运动皮层,初级躯体感觉皮层,Wernicke区(视觉听觉语言中枢)
下:左-右:Broca区(运动性语言中枢),初级听皮层,初级视皮层

下图展示了根据布罗德曼区域和其后的行为学研究总结的大脑结构功能简图:

(来源:http://spot.colorado.edu/~dubin/talks/brodmann/brodmann.html


大脑的脑区划分和功能区分依然在进行中,这也是目前的认知科学主要的研究目标。可以明确的是,大脑的各部分并不完全是独立的,其行使功能更像是一个网络,是互相协作互相影响的结果。

(上图所示为一种皮层的功能连接模式。来源:http://newsinfo.iu.edu/news-archive/8469.html

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前几天刚看过一个国外的纪录片,说的是上世纪早期有个外国人(好像是一位作家),得了脑卒中。他的儿子坚持让他像狗一样爬,最终他居然康复的像正常人一样了。后来他的儿子去学医,成了一名脑科医生。

再后来,这老人居然又结婚了。死在了一次爬山引起的与大脑无关的急症。

他的儿子坚持要给父亲做大脑解剖。打开他父亲的大脑,参与解剖的所有人都惊呆了。他父亲的大脑90%以上早就坏死了。由此人们改变了对大脑传统分工的看法,也促进了脑卒中病人康复相关技术与产业的发展。

人的大脑的可塑性真的很强。

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