L2-1Neuroanatomy & Neurophysiology I: The Brain

Class 2: Neuroanatomy & Neurophysiology I
第二課:神經解剖學與神經生理學 I

Organization of the Nervous System

神經系統的組織

  • Nervous System is broadly divided into:

  • 神經系統廣泛分為:

    • Central Nervous System (CNS)

    • 中樞神經系統 (CNS)

      • Brain

      • 大腦

      • Spinal Cord

      • 脊髓

    • Peripheral Nervous System (PNS)

    • 周圍神經系統 (PNS)

      • Somatic Nervous System

      • 軀體神經系統

        • Pyramidal System

        • 錐體系統

        • Extrapyramidal System

        • 錐體外系統

      • Autonomic Nervous System

      • 自主神經系統

        • Parasympathetic NS

        • 副交感神經系統

        • Sympathetic NS

        • 交感神經系統

Central Nervous System (CNS)

中樞神經系統 (CNS)

Anatomical Division of the Brain大腦的解剖學劃分

  • Supratentorial

  • 幕上層

    • Includes: Hemispheres, lobes, basal ganglia, thalamus, cranial nerves I and II.

    • 包括:大腦半球、腦葉、基底核、丘腦、第一和第二對腦神經。

  • Posterior fossa

  • 後顱窩

    • Includes: Pons, medulla, midbrain, and cerebellum.

    • 包括:腦橋、延髓、中腦和小腦。

  • Peripheral

  • 周圍

    • Includes: Cranial and spinal nerves.

    • 包括:腦神經和脊神經。

Systematic Division of the Brain大腦的系統劃分

  • Based on embryonic development:

  • 基於胚胎發育:

    • Forebrain

    • 前腦

      • Telencephalon

      • 端腦

      • Diencephalon

      • 間腦

    • Midbrain

    • 中腦

      • Mesencephalon

      • 中腦

    • Hindbrain

    • 後腦

      • Metencephalon

      • 後腦 (腦橋、小腦)

      • Myelencephalon

      • 腦髓 (延髓)

  • Based on anatomical division:

  • 基於解剖學劃分:

    • Cerebrum

    • 大腦

    • Cerebellum

    • 小腦

    • Brainstem

    • 腦幹

Components of Systematic Division系統劃分的組成部分

  • Telencephalon

  • 端腦

    • Cerebral hemispheres

    • 大腦半球

    • Limbic system

    • 邊緣系統

    • Basal ganglia

    • 基底核

    • Lateral ventricles

    • 側腦室

  • Diencephalon

  • 間腦

    • Thalamus

    • 丘腦

    • Hypothalamus

    • 下丘腦

    • Third ventricle

    • 第三腦室

  • Mesencephalon

  • 中腦

    • Midbrain

    • 中腦

    • Cerebral aqueduct

    • 大腦導水管

  • Metencephalon

  • 後腦 (腦橋、小腦)

    • Pons

    • 腦橋

    • Cerebellum

    • 小腦

    • Fourth ventricle

    • 第四腦室

  • Myelencephalon

  • 腦髓 (延髓)

    • Medulla oblongata

    • 延髓

    • Fourth ventricle

    • 第四腦室

Telencephalon – Cerebral Hemispheres (Cerebrum)

端腦 – 大腦半球 (大腦)

  • Consists of two cerebral hemispheres: left and right.

  • 兩個大腦半球組成:左半球和右半球。

  • Outer layer = Cortex

  • 外層 = 大腦皮層

    • Mainly gray matter, composed primarily of neuronal cell bodies.

    • 主要為灰質,主要由神經元細胞體組成。

  • Inner layer = White matter

  • 內層 = 白質

    • Primarily composed of myelinated axons.

    • 主要由有髓軸突組成。

    • Located closer to the center of the brain.

    • 位於大腦的中心附近。

Anatomical Landmarks of the Cerebrum大腦的解剖學標誌

  • Fissures: Large grooves.

  • :大溝。

  • Sulci (singular: sulcus): Grooves.

  • (單數:sulcus):溝。

  • Gyri (singular: gyrus): Mounds.

  • 腦回 (單數:gyrus):隆起。

  • Examples of Key Landmarks:

  • 主要標誌的例子

    • Longitudinal Fissure: Separates the left hemisphere from the right hemisphere.

    • 縱裂:將左半球與右半球分開。

    • Central Sulcus / Fissure of Rolando: Separates the frontal lobe from the parietal lobe in each hemisphere.

    • 中央溝 / 羅蘭多裂:將每個半球的額葉與頂葉分開。

    • Lateral Sulcus / Sylvian Fissure: Separates the frontal and parietal lobes from the temporal lobe.

    • 側溝 / 側腦裂:將額葉和頂葉與顳葉分開。

Lobes of the Cerebrum大腦葉

  • Four main lobes:

  • 四個主要腦葉

    • Frontal lobe

    • 額葉

    • Parietal lobe

    • 頂葉

    • Temporal lobe

    • 顳葉

    • Occipital lobe

    • 枕葉

  • Additional structures:

  • 其他結構

    • Insular lobe / cortex

    • 島葉 / 皮層

    • Limbic system

    • 邊緣系統

Functional Neuroanatomy

功能性神經解剖學

  • Localization Theory

  • 局部化理論

    • Correlation between specific brain anatomy and language behaviors.

    • 特定大腦解剖結構與語言行為之間的相關性。

    • Pioneered by Paul Broca (1824-1880) and Carl Wernicke (1848-1904).

    • 保羅·布洛卡 (1824-1880)卡爾·威爾尼克 (1848-1904) 開創。

    • Involves relating brain lesions and damage to specific deficits in speech and language.

    • 涉及將腦部病變和損傷與言語和語言方面的特定缺陷聯繫起來。

  • Brodmann Areas

  • 布羅德曼分區

    • Brodmann (1909) assigned numbers to 5050 distinct areas of the cerebral cortex.

    • 布羅德曼 (1909) 將數字分配給大腦皮層的 5050 個不同區域。

    • Areas were mapped based on cytoarchitecture using Nissl stain for cells.

    • 這些區域是根據使用尼氏染色法對細胞進行的細胞結構繪製的。

Frontal Lobe

額葉

  • Largest lobe of the brain.

  • 大腦中最大的腦葉

  • Functions:

  • 功能

    • Expressive language.

    • 表達性語言。

    • Volitional movement.

    • 意願性運動。

    • Motor planning.

    • 運動規劃。

    • Cognition: attention, memory, reasoning, personality.

    • 認知:注意力、記憶、推理、人格。

  • Important Areas:

  • 重要區域

    • Primary motor cortex (PMC)

    • 初級運動皮層 (PMC)

    • Premotor cortex

    • 前運動皮層

    • Broca’s area

    • 布洛卡區

    • Prefrontal cortex

    • 前額葉皮層

Primary Motor Cortex (PMC)初級運動皮層 (PMC)

  • Also known as the motor strip, located in the precentral gyrus.

  • 又稱作運動帶,位於中央前回。

  • Function: Responsible for volitional (voluntary) movement of muscles of the head, neck, and body.

  • 功能:負責頭部、頸部和身體肌肉的意願性 (自主) 運動。

  • Contains many pyramidal motor cells connected to the body in a topographical arrangement.

  • 包含許多以拓撲排列方式連接到身體的錐體運動細胞

  • Motor Homunculus (Latin for “Little man”):

  • 運動小人 (拉丁語意為「小人」):

    • Every part of the body is represented in the primary motor cortex.

    • 身體的每個部分都在初級運動皮層中有所代表。

    • Representations are arranged topographically.

    • 這些代表是按拓撲排列的。

    • Diagrams indicate the location and the amount of cortex devoted to each body part.

    • 圖表指示了每個身體部位的皮層位置和所佔皮層量。

    • Significance: A larger drawn body part signifies greater cortical involvement, meaning that part is more richly innervated.

    • 意義:繪製的身體部位越大表示皮層參與度越高,意味著該部位的神經支配更豐富。

    • Higher parts of the body are represented towards the Sylvian (lateral) fissure.

    • 身體較高的部位在側腦裂 (外側裂) 附近有代表。

    • Each representation corresponds to the contralateral side of the body, due to the crossing of neural tracts.

    • 每個代表對應於身體的對側,因為神經束的交叉。

Premotor Cortex前運動皮層

  • Corresponds to Brodmann area 6.

  • 對應於布羅德曼第 6 區

  • Located adjacent to the Primary Motor Cortex (PMC).

  • 位於初級運動皮層 (PMC) 附近。

  • Function: Involved in the selection of motor plans and preparing movements for the PMC.

  • 功能:參與運動計劃的選擇以及為 PMC 準備運動。

  • Damage or stimulation in this area reflects behaviors related to motor function, but in a less specific and localized way compared to PMC.

  • 該區域的損傷或刺激反映了與運動功能相關的行為,但與 PMC 相比,其特異性和局部性較差。

Broca’s Area布洛卡區

  • Corresponds to Brodmann areas 44 and 45.

  • 對應於布羅德曼第 44 和 45 區

  • Located just inferior to and anterior to the premotor cortex.

  • 位於前運動皮層的下方和前方。

  • Function: Provides projections to the premotor cortex and PMC for speech production.

  • 功能:為前運動皮層和 PMC 提供投射,用於言語產生。

  • Damage: Leads to nonfluent Aphasia (e.g., understanding of language remains intact, but speech production is significantly affected).

  • 損傷:導致非流利性失語症 (例如,語言理解能力完好,但言語產生受到顯著影響)。

Prefrontal Cortex前額葉皮層

  • Corresponds to Brodmann areas 8, 9, 10, 11, 12, and 46.

  • 對應於布羅德曼第 8、9、10、11、12 和 46 區

  • Known as the multimodal association cortex.

  • 被稱為多模式聯合皮層

  • Function: Receives converging inputs from multiple areas of the brain and thalamus, allowing for higher cognitive processes.

  • 功能:接收來自大腦多個區域和丘腦的會聚輸入,從而實現更高層次的認知過程。

    • Reasoning

    • 推理

    • Executive functions: planning, organization, monitoring, and controlling of behavior.

    • 執行功能:規劃、組織、監控和控制行為。

    • Personality.

    • 人格。

Parietal Lobe

頂葉

  • Function: Conscious reception and integration of various sensations.

  • 功能:有意識地接收和整合各種感覺。

  • Important Areas:

  • 重要區域

    • Primary somatosensory cortex (postcentral gyrus)

    • 初級體感皮層 (中央後回)

    • Language areas: inferior parietal lobule, including the supramarginal gyrus and angular gyrus.

    • 語言區:下頂小葉,包括緣上回和角回。

Primary Somatosensory Cortex初級體感皮層

  • Corresponds to Brodmann areas 1, 2, and 3.

  • 對應於布羅德曼第 1、2 和 3 區

  • Also known as the sensory strip.

  • 又稱感覺帶

  • Function: Receives sensory information (touch, vibration, pain, temperature) via tracts from the brainstem and spinal cord.

  • 功能:通過來自腦幹和脊髓的通路接收感官信息 (觸覺、振動、疼痛、溫度)。

  • Transmits conscious sensations from sensory receptors located in the head, neck, and body.

  • 傳遞來自位於頭部、頸部和身體的感覺受體的有意識感覺。

  • Sensory Homunculus:

  • 感覺小人

    • A topographical representation of the sensory distribution of the body in the cerebral cortex.

    • 大腦皮層中身體感覺分佈的拓撲表示。

    • The face occupies most of the area of the sensory homunculus, indicating its rich sensory innervation.

    • 臉部佔據了感覺小人大部分區域,表明其豐富的感覺神經支配。

    • Corresponds to the contralateral side of the body.

    • 對應於身體的對側

Inferior Parietal Lobule (IPL) (Parietal-Temporal-Occipital or P-T-O Region)下頂小葉 (IPL) (頂葉-顳葉-枕葉區或 P-T-O 區)

  • Corresponds to Brodmann areas 39 (angular gyrus) and 40 (supramarginal gyrus).

  • 對應於布羅德曼第 39 區 (角回) 和第 40 區 (緣上回)

  • Known as Geschwind’s territory.

  • 被稱為格什溫德區 (Geschwind’s territory)

  • Supramarginal gyrus (BA 40):

  • 緣上回 (BA 40)

    • Associated with a broad range of language formulation operations, spanning from semantic to phonologic processing.

    • 與廣泛的語言構成運作相關,涵蓋語義到語音處理。

  • Angular gyrus (BA 39):

  • 角回 (BA 39)

    • Responsible for semantic processing, particularly the understanding of metaphors, and mathematical reasoning.

    • 負責語義處理,特別是理解隱喻和數學推理。

Temporal Lobe

顳葉

  • Function: Primarily involved in auditory function and receptive language.

  • 功能:主要參與聽覺功能和感受性語言。

  • Important Areas:

  • 重要區域

    • Primary auditory cortex

    • 初級聽覺皮層

    • Wernicke’s area

    • 威爾尼克區

Primary Auditory Cortex初級聽覺皮層

  • Corresponds to Brodmann areas 41 and 42, also known as Heschl’s gyrus.

  • 對應於布羅德曼第 41 和 42 區,又稱赫氏回

  • Function: Signals from the cochlea (inner ear) ultimately terminate here.

  • 功能:來自耳蝸 (內耳) 的信號最終在此處終止。

    • The anterior area responds to higher frequencies.

    • 前部區域響應較高頻率。

    • The posterior area responds to lower frequencies.

    • 後部區域響應較低頻率。

  • Damage: Can result in cortical deafness.

  • 損傷:可能導致皮層性耳聾

Wernicke’s Area威爾尼克區

  • Corresponds to Brodmann area 22.

  • 對應於布羅德曼第 22 區

  • Damage: Leads to Wernicke’s aphasia, characterized by impaired ability to understand language (receptive aphasia).

  • 損傷:導致威爾尼克失語症,其特徵是理解語言的能力受損 (感受性失語症)。