1、基础篇之四基础篇之四 第五讲第五讲 人脑的进化和结构人脑的进化和结构肖肖 飞飞 ( (暨南大学医学院暨南大学医学院 )引言引言 人从动物进化而来，具有生物性。但人却远远人从动物进化而来，具有生物性。但人却远远超越了动物，因为人还具有社会性和智慧性。所有超越了动物，因为人还具有社会性和智慧性。所有的不同，归根到底是人类拥有一个高度发达的脑。的不同，归根到底是人类拥有一个高度发达的脑。脑是如何进化的？它拥有哪些与众不同的结构呢？脑是如何进化的？它拥有哪些与众不同的结构呢？ 第五讲第五讲 人脑的进化和结构人脑的进化和结构一、人脑的进化二、人脑的结构生物进化树生物进化树(evolution tree)
2、地球的生命经过漫长的生物进化而来，具有共同的祖先。地球的生命经过漫长的生物进化而来，具有共同的祖先。脑的进化伴随着生物的进化脑的进化伴随着生物的进化1、人在生物进化系统中的位置、人在生物进化系统中的位置单细胞单细胞 多细胞多细胞 鱼类鱼类 两栖类两栖类 爬行类爬行类 哺乳类哺乳类 哺乳哺乳纲纲， 灵长灵长目目， 人人科科， 人人属属， 智人智人种种2、人脑经过漫长的进化，成为自然界中唯一具有意识、高度、人脑经过漫长的进化，成为自然界中唯一具有意识、高度智慧的脑，并具有认识和改造自然界的能力。而其它动物虽然智慧的脑，并具有认识和改造自然界的能力。而其它动物虽然可以适应自然界的环境，但无法认识自身
3、和自然界。可以适应自然界的环境，但无法认识自身和自然界。3、那么人脑与其它动物到底不同在哪里？、那么人脑与其它动物到底不同在哪里？脑的进化脑的进化 脑的进化脑的进化 脑的进化脑的进化 脑的进化脑的进化 脑的进化脑的进化 哺乳动物脑的新特点哺乳动物脑的新特点基本结构大体相同，由大脑、基本结构大体相同，由大脑、小脑、脑干组成。小脑、脑干组成。大脑表面的这一层称为大脑表面的这一层称为大脑大脑皮质皮质(cortex),大脑皮质由平大脑皮质由平行排列的脑细胞层组成。行排列的脑细胞层组成。哺乳动物脑皮质在进化过程哺乳动物脑皮质在进化过程中多增加三层细胞，这个增中多增加三层细胞，这个增加的细胞层称之为加的细
4、胞层称之为新皮质。新皮质。使哺乳动物的脑更加复杂，使哺乳动物的脑更加复杂，适应环境的能力更强。适应环境的能力更强。旧皮质旧皮质大鼠脑大鼠脑短吻鳄脑短吻鳄脑新皮质新皮质人脑的新特点人脑的新特点人属于哺乳动物，脑与哺乳人属于哺乳动物，脑与哺乳动物脑相似性。同样可分为动物脑相似性。同样可分为大脑、小脑及脑干三大部分。大脑、小脑及脑干三大部分。越是有智慧的动物，其大脑越是有智慧的动物，其大脑皮质越发达。由于皮质不断皮质越发达。由于皮质不断扩展，面积的增加，而受限扩展，面积的增加，而受限于颅骨的容量，形成折皱。于颅骨的容量，形成折皱。人的大脑皮质面积进一步增人的大脑皮质面积进一步增加，覆盖了整个脑。人具
5、有加，覆盖了整个脑。人具有高度发达的大脑皮质，这就高度发达的大脑皮质，这就是人和动物脑主要的不同。是人和动物脑主要的不同。人人海豚海豚黑猩猩黑猩猩山羊山羊猫猫兔兔大鼠大鼠鼠脑和人脑的比较鼠脑和人脑的比较脑的基本结构相似。脑的基本结构相似。但人的大脑皮质面积增大了但人的大脑皮质面积增大了许多，扩展受到颅骨大小的许多，扩展受到颅骨大小的限制，在大脑表面形成折皱，限制，在大脑表面形成折皱，称为称为脑沟和脑回脑沟和脑回。人的大脑皮质高度发达，是人的大脑皮质高度发达，是人类所独有的认知和思维能人类所独有的认知和思维能力所在地。力所在地。蓝色蓝色:大脑大脑绿色绿色: 小脑小脑紫色红色浅绿色：脑干紫色红色浅
6、绿色：脑干三种大脑皮质的比较三种大脑皮质的比较大脑皮质可分为很多区域，总的来说可分为大脑皮质可分为很多区域，总的来说可分为3大类：大类：1.运动区运动区：掌管运动的中枢皮质，控制躯体随意运动。：掌管运动的中枢皮质，控制躯体随意运动。2.感觉区感觉区：掌管感觉的中枢皮质，有躯体感觉、视觉、听觉等。：掌管感觉的中枢皮质，有躯体感觉、视觉、听觉等。3.联合区联合区：在运动区和感觉区之间的皮质区域，是灵长类动物的：在运动区和感觉区之间的皮质区域，是灵长类动物的显著特征。对运动和感觉的信息进行更高级的整合。掌管人显著特征。对运动和感觉的信息进行更高级的整合。掌管人类的心智（类的心智（ mind ）、愿望
7、、信仰等精神。）、愿望、信仰等精神。Motor:运动运动 sensory:感觉感觉 Visual：视觉：视觉 Auditory: 听觉听觉从动物到人的进化关键点从动物到人的进化关键点-古猿的分化古猿的分化人和现生的类人猿同属灵长类，都是由古猿进化而来。古人和现生的类人猿同属灵长类，都是由古猿进化而来。古猿是指化石猿类，据已有化石记录，古猿生活在中新世时猿是指化石猿类，据已有化石记录，古猿生活在中新世时候，距今候，距今2200万万500万年，广泛分布于世界各地万年，广泛分布于世界各地.通过通过DNA的比较进行血缘关系鉴定。人与黑猩猩的最接近，的比较进行血缘关系鉴定。人与黑猩猩的最接近，约与约与5
8、00万前分歧。万前分歧。 古猿古猿由于气候的变化，很多古猿灭绝，一部分发展成现在由于气候的变化，很多古猿灭绝，一部分发展成现在的类人猿，另一部分古猿开始下树，适应半直立行走，开的类人猿，另一部分古猿开始下树，适应半直立行走，开始使用石器工具，语言思维的发展，发展艺术。与此同时始使用石器工具，语言思维的发展，发展艺术。与此同时脑容量不断增加，皮质面积增加，两者相互促进。脑容量不断增加，皮质面积增加，两者相互促进。从猿到人的过程中，脑的进化是关键从猿到人的过程中，脑的进化是关键南方古猿南方古猿 直立人直立人 早期智人早期智人 晚期智人（古代到现生人类）晚期智人（古代到现生人类）从猿到人从猿到人 南
9、方古猿南方古猿 直立人直立人 早期智人早期智人 晚期智人（人类）晚期智人（人类） 返回返回 500万年前万年前 50万年前万年前 203万年前万年前 1万年前万年前塔翁头骨塔翁头骨 北京猿人北京猿人 大荔人大荔人 山顶洞人山顶洞人能直立行走能直立行走 制造石器制造石器 更精美的石器更精美的石器 骨针，饰物骨针，饰物 保存火种保存火种 埋葬死者埋葬死者 雕刻，绘画雕刻，绘画 简单的发声简单的发声 兽皮遮身兽皮遮身 可建简陋的房子可建简陋的房子 简单的语言简单的语言 语言基本成熟语言基本成熟脑脑容容 350-700ml 750- 1250ml 1400ml 1300-1500ml量量 不同角度下观
10、察人脑不同角度下观察人脑 上面观上面观外侧观外侧观内侧观内侧观下面观下面观0-7周周8-15周周16-25周周14.3w21.4w7w26周周或以上或以上30w38w胎儿期脑发育胎儿期脑发育脑最早由神经管发育而来脑最早由神经管发育而来12周脑的结构分区已基本成形周脑的结构分区已基本成形新生儿大脑（新生儿大脑（38周）基本结构已成形周）基本结构已成形婴儿刚出生时，大脑的重量仅有婴儿刚出生时，大脑的重量仅有350400克，大约是成人克，大约是成人大脑重量的大脑重量的1/4。婴儿的大脑在外形上已具备了成人大脑的形状和基本结构婴儿的大脑在外形上已具备了成人大脑的形状和基本结构，但在功能上还远远差于成人
11、。，但在功能上还远远差于成人。婴儿脑发育婴儿脑发育结构上由下到上。结构上由下到上。功能上由低级功能到高级功能。功能上由低级功能到高级功能。出生后人的大脑发育出生后人的大脑发育(脑的第二进化，脑的第二进化，nurture）脑的大小在增加，神经元数量没有变化，基本结构脑的大小在增加，神经元数量没有变化，基本结构保持不变。保持不变。神经元的连接（突触）在增加并进行修剪，神经元的连接（突触）在增加并进行修剪，人脑的基本结构人脑的基本结构 脑又由三部分组成脑又由三部分组成 1.大脑（大脑（Cerebrum) 端脑（大脑皮质）端脑（大脑皮质） 间脑（丘脑，上、下丘脑，基底核）间脑（丘脑，上、下丘脑，基底核
12、） 2. 脑干脑干 (Brain stem) 中脑中脑 脑桥脑桥 延髓延髓 3.小脑小脑 (Cerebellum)大脑大脑 1.额叶：行动规划，认知额叶：行动规划，认知 （躯体及言语运动功能）（躯体及言语运动功能） 2.顶叶：躯体感觉中枢顶叶：躯体感觉中枢 3.枕叶：视觉中枢枕叶：视觉中枢 4.颞叶：听觉中枢颞叶：听觉中枢脑干：呼吸和心跳中枢。脑干：呼吸和心跳中枢。小脑：协调运动小脑：协调运动（额叶）（枕叶）（顶叶）（颞叶）（小脑）(脑干)人脑的主要功能人脑的主要功能皮质里面的结构皮质里面的结构丘脑丘脑 (thalamus)是脑干和皮质之间的联是脑干和皮质之间的联络核团。络核团。所有感觉的信息
13、都要经所有感觉的信息都要经过它的传递到达皮质。过它的传递到达皮质。下丘脑：是内脏机能的下丘脑：是内脏机能的重要控制中心重要控制中心皮质里面的结构皮质里面的结构基底核（基底核（Basal ganglia）有时译）有时译为基底神经节）为基底神经节） 由大脑深部一系列神经核团组成，与大脑皮质，丘脑和脑干相连。由大脑深部一系列神经核团组成，与大脑皮质，丘脑和脑干相连。目前所知其主要功能为自主运动的控制，病变可导致多种运动和认知障目前所知其主要功能为自主运动的控制，病变可导致多种运动和认知障碍，包括帕金森氏症和亨廷顿氏症等。碍，包括帕金森氏症和亨廷顿氏症等。同时还参与记忆，情感和奖励学习等高级认知功能。
14、同时还参与记忆，情感和奖励学习等高级认知功能。更详细的脑皮质更详细的脑皮质地图地图红色红色:Motor area 运动区运动区绿色绿色: sensory area 感觉区感觉区 紫色紫色：Association area 联合区联合区岛叶（味觉中枢）岛叶（味觉中枢）大脑的功能划分大脑的功能划分左右脑的分工左右脑的分工脊髓和外周神经脊髓和外周神经1 负责感觉和运动信息传入和传负责感觉和运动信息传入和传出大脑。出大脑。 这是一张这是一张躯体感觉和运动躯体感觉和运动神经神经分布图。支配皮肤感觉痛觉，分布图。支配皮肤感觉痛觉，温度觉及我们的肌肉活动。温度觉及我们的肌肉活动。脊髓和外周神经脊髓和外周神经
15、2 负责感觉和运动信息传入和传负责感觉和运动信息传入和传出大脑。出大脑。 这是一张这是一张内脏感觉和运动内脏感觉和运动神经神经分布图。支配心脏、肺、胃肠分布图。支配心脏、肺、胃肠等的活动。等的活动。绿色表示绿色表示: 副交感神经副交感神经Parasympathetic休息时活动增强休息时活动增强蓝色表示：蓝色表示：交感神经交感神经 sympathetic觉醒时活动增强觉醒时活动增强 12对脑神经：与脑直接相连接的神经对脑神经：与脑直接相连接的神经第第1对：对：嗅神经嗅神经负责嗅觉负责嗅觉第第2对：对：视神经视神经负责视觉负责视觉第第3、4对：对：动眼神经动眼神经支配眼球支配眼球第第7对：对：面
16、神经面神经支配面部肌肉支配面部肌肉第第8对：对：听神经听神经负责听觉负责听觉第第10对：对：迷走神经迷走神经支配内脏支配内脏嗅嗅视视动动眼眼面面听听迷迷走走脑的供血系统脑的供血系统脑占全身比重小，但血液脑占全身比重小，但血液供很丰富，占心输出量的供很丰富，占心输出量的20%。动脉来自两个动脉。动脉来自两个动脉系统，形成动脉环。系统，形成动脉环。由于神经细胞的对缺氧敏由于神经细胞的对缺氧敏感，脑血管出现问题，如感，脑血管出现问题，如血管堵塞，局部神经细胞血管堵塞，局部神经细胞缺血缺氧，神经元死亡，缺血缺氧，神经元死亡，产生中风。产生中风。中风症状：感觉缺失、瘫中风症状：感觉缺失、瘫痪等。痪等。椎
17、动脉椎动脉颈内动脉颈内动脉大脑中动脉大脑中动脉基底动脉基底动脉脑脊膜脑脊膜(meninges) 脑脊膜脑脊膜:是是结缔组织构成的膜，保护脑，分结缔组织构成的膜，保护脑，分3层：层：硬膜硬膜 (dura mater)，外层，外层,厚而有韧性。厚而有韧性。软膜软膜 (pia mater)，内层，内层,薄而多血管。薄而多血管。蛛网膜蛛网膜(arachnoid)，内外层之间的疏松网状结缔组织。，内外层之间的疏松网状结缔组织。脑脊液脑脊液(cerebrospinal fluid)： 液体液体在在3层脑膜之间层脑膜之间，有缓冲撞击的作用。，有缓冲撞击的作用。脑室系统脑室系统侧脑室侧脑室第三脑室第三脑室第四
18、脑室第四脑室 脑室内有脑脊液在流动，脑室内有脑脊液在流动，由脑室周围分泌产生，从侧由脑室周围分泌产生，从侧脑室开始，到第三脑室，再脑室开始，到第三脑室，再到第四脑室，最后到达脑表到第四脑室，最后到达脑表面，进入静脉。面，进入静脉。结语结语本节介绍人脑的进化及结构。本节介绍人脑的进化及结构。脑是整个神经系统的信息处理中枢。外周器官通过外周神经脑是整个神经系统的信息处理中枢。外周器官通过外周神经将信息传入（感觉神经）到脑，脑进行处理后，再将信息通将信息传入（感觉神经）到脑，脑进行处理后，再将信息通过外周神经传出（运动神经）脑，到达相应的器官，产生相过外周神经传出（运动神经）脑，到达相应的器官，产生相应的效应。应的效应。人与动物的区别在于脑的不同，人脑的大脑皮质高度发达，人与动物的区别在于脑的不同，人脑的大脑皮质高度发达，除了具有动物所有的基本的感觉区和运动区以外，还大大扩除了具有动物所有的基本的感觉区和运动区以外，还大大扩展了联合区，该区能对基本的感觉和运动区的信息进行进一展了联合区，该区能对基本的感觉和运动区的信息进行进一步的加工整合，形成人类所特有的精神活动。步的加工整合，形成人类所特有的精神活动。 问题：脑的主要结构及功能问题：脑的主要结构及功能
