大脑皮层是调节躯体运动或者说控制躯体运动的最高级中枢。
是覆盖在大脑半球表面的一层灰质结构。
在认知、情感、感觉和运动等众多复杂的脑功能中发挥关键作用。
大脑皮层位于端脑的表面,覆盖着大脑半球的大部分区域,包括额叶、顶叶、颞叶和枕叶等各个脑叶的表面部分。
大脑皮层分为神经元分层、神经胶质细胞等。
大脑皮层从外到内可以分为6层,分别是分子层、外颗粒层、外锥体细胞层、内颗粒层、内锥体细胞层和多形细胞层。各层神经元的形态、大小和连接方式有所不同,这种分层结构有助于信息的有序处理。例如,外锥体细胞层主要负责传出信息,而内颗粒层主要参与信息的整合。
在大脑皮层中还存在大量的神经胶质细胞,它们为神经元提供支持、营养、绝缘等多种功能,维持大脑皮层的正常生理环境。
大脑皮层具有感觉功能、运动功能、认知功能、情感和社会行为功能等。
躯体感觉
位于顶叶的躯体感觉皮层能够接收来自身体各部位的感觉信息,包括触觉、痛觉、温度觉等,并对这些信息进行精细的分析和定位。例如,当我们用手触摸一个物体时,手部皮肤的感受器将触觉信息通过神经传导通路传递到大脑皮层的躯体感觉区,从而使我们能够感知物体的质地、形状等特性。
视觉
枕叶的视觉皮层主要负责处理视觉信息,如对颜色、形状、运动方向等视觉特征进行识别和分析。当光线进入眼睛后,视网膜上的光感受器将光信号转换为神经冲动,经过视神经等传导通路传递到大脑皮层的视觉区,使我们能够看到周围的世界。
听觉
颞叶的听觉皮层负责处理听觉信息,对声音的频率、强度、音色以及声音的来源方向等进行感知和辨别。例如,当我们听到一段音乐时,耳部的感受器将声音信号转换为神经冲动,传至大脑皮层的听觉区,使我们能够欣赏音乐的旋律和节奏。
随意运动控制
额叶的运动皮层主要负责发起和控制随意运动。它通过神经纤维与脊髓和脑干的运动神经元相连,将运动指令传递到肌肉,使我们能够完成各种复杂的动作,如写字、跳舞、跑步等。
语言
主要涉及布洛卡区位于额叶和韦尼克区位于颞叶。布洛卡区主要与语言的产生有关,韦尼克区主要参与语言的理解。当我们说话时,布洛卡区产生语言的运动指令,通过神经传导控制口腔、喉部等肌肉的运动;而在理解他人讲话时,听觉信息在韦尼克区进行分析和理解。
记忆
大脑皮层的多个区域参与记忆的形成、存储和提取过程。海马体(位于内侧颞叶)在记忆的巩固过程中起到关键作用,它与大脑皮层的广泛联系有助于将短期记忆转化为长期记忆。例如,当我们学习新知识时,大脑皮层的感觉区接收信息,然后通过与海马体的相互作用,将这些信息整合存储到大脑皮层的相应区域,以便日后提取。
注意力
大脑皮层能够调节注意力的指向和集中程度。例如,当我们在嘈杂的环境中专注于某一声音时,大脑皮层会通过调节神经活动,使听觉皮层对目标声音的反应增强,而对其他无关声音的反应减弱。
大脑皮层与边缘系统相互协作,参与情绪的调节和表达。例如,额叶在情绪的控制和社会行为规范方面发挥重要作用。当我们抑制愤怒情绪或者遵守社会礼仪时,额叶的部分区域会参与其中。
如深海鱼类、核桃等。Omega-3脂肪酸有助于大脑皮层神经元细胞膜的构建和维护,能够改善大脑的认知功能,增强记忆力和注意力。蓝莓、菠菜等富含抗氧化剂的食物可以清除大脑皮层中的自由基,减少氧化应激对神经元的损伤。自由基会干扰神经元的正常代谢和信号传递,抗氧化食物能够在一定程度上预防大脑皮层功能的衰退。谷物、肉类、豆类等食物含有丰富的B族维生素,它们在大脑皮层的神经递质合成过程中发挥重要作用。例如,维生素B6、B12和叶酸参与合成多巴胺、血清素等神经递质,这些神经递质对于情绪调节、认知功能等都非常重要。
像跑步、游泳、骑自行车这类有氧运动可以增加大脑皮层的血液供应,为神经元提供充足的氧气和营养物质。同时,有氧运动还能刺激大脑分泌神经营养因子,如脑源性神经营养因子,促进大脑皮层神经元的生长和修复。学习新的运动技能,如舞蹈、瑜伽、武术等,能够刺激大脑皮层的多个区域,包括运动皮层、感觉皮层和认知相关区域。这有助于提高大脑皮层的可塑性,增强大脑的协调性和灵活性。
睡眠是大脑皮层进行自我修复和信息整合的重要时段。在睡眠过程中,大脑皮层会清除代谢废物,巩固记忆。缺乏充足的睡眠会导致大脑皮层功能紊乱,影响认知、情绪和运动等功能。长期的高压力状态会对大脑皮层产生负面影响,如导致皮质醇水平升高,损害神经元。可以通过冥想、深呼吸等放松技巧来减轻压力,维护大脑皮层的健康。
正常大脑皮层表面呈现出许多褶皱,这些褶皱包括隆起的脑回和凹陷的脑沟。脑回和脑沟的存在大大增加了大脑皮层的表面积,使得有限的颅腔内能够容纳更多的神经元,从而提高了大脑的信息处理能力。
正常大脑皮层
正常情况下,大脑皮层的厚度、神经元密度、分层结构以及神经元之间的连接等都处于相对稳定的状态。各个脑区之间能够协同工作,有效地完成感觉、运动、认知等多种功能。
异常大脑皮层
可能出现皮层厚度改变如增厚或变薄、神经元丢失、神经元排列紊乱、神经胶质细胞增生或减少等情况。这些异常可以是先天性的,如某些遗传性脑疾病导致的大脑皮层发育异常;也可以是后天因素引起的,如脑外伤、脑血管疾病、脑部感染等。
大脑皮层的异常症状有认知障碍、运动障碍、感觉异常、情绪和行为异常等。
当大脑皮层异常时,可能出现记忆力减退、注意力不集中、语言障碍如失语症、学习能力下降等认知方面的症状。例如,在阿尔茨海默病患者中,大脑皮层特别是海马体和颞叶等区域的神经元大量丢失,导致严重的记忆障碍。
包括肌肉无力、运动不协调、震颤等。如果额叶的运动皮层或者其与下级运动中枢的连接受损,可能会出现肢体运动失控的情况,如帕金森病患者由于大脑皮层-基底节通路的病变,出现手部震颤、肢体僵硬等运动症状。
如感觉减退对触觉、痛觉等感觉不敏感或感觉过敏对轻微的刺激产生过度强烈的感觉反应。当顶叶的躯体感觉皮层出现病变时,可能会导致身体相应部位的感觉异常。
可能表现为情绪低落、焦虑、易怒、冲动行为等。例如,额叶损伤可能导致人格改变和情绪控制障碍。
影响大脑皮层的因素有遗传因素、环境因素、生活方式因素等。
基因的突变或异常表达可能影响大脑皮层的发育和功能。例如,一些遗传性神经退行性疾病,如亨廷顿病,是由特定基因缺陷引起的,这些基因的异常会导致大脑皮层神经元的变性死亡。
毒素暴露
长期接触重金属如铅、汞等、有机溶剂等有毒物质,可能损害大脑皮层神经元。这些毒素可以通过血液循环进入大脑,干扰神经元的代谢过程,破坏神经元细胞膜或者影响神经递质的平衡。
脑部感染
病毒如单纯疱疹病毒、细菌如脑膜炎双球菌、真菌等病原体感染脑部,可能引起大脑皮层的炎症反应,对神经元和神经胶质细胞造成损伤。
头部外伤
严重的头部撞击等外伤可能直接损伤大脑皮层,导致脑挫伤、脑出血等病变,进而影响大脑皮层的正常功能。
如长期酗酒、吸烟、缺乏运动、睡眠不足等不良生活方式,会对大脑皮层产生不良影响。酗酒会影响大脑皮层的代谢和神经递质系统,吸烟中的尼古丁等有害物质会减少大脑皮层的血液供应,而缺乏运动和睡眠不足会影响大脑皮层的自我修复和功能维持。
可以通过简单的记忆测试,如回忆一串数字或者物品清单;注意力测试,如在规定时间内完成数字搜索任务等方式来初步评估大脑皮层的认知功能。观察自己的肢体协调性,如能否顺利完成双手交替动作如左手握拳、右手伸展,然后交替进行、单脚站立的时间等来判断运动功能是否正常。
大脑皮层的常用检查有体格检查、影像学检查、实验室检查、其他检查等。
医生会检查反射如膝跳反射、跟腱反射等、肌肉力量、感觉等方面。异常的反射、肌肉无力或者感觉异常可能提示大脑皮层或者其传导通路出现问题。例如,一侧肢体的浅感觉减退可能提示对侧大脑皮层躯体感觉区或者其感觉传导通路的病变。
磁共振成像(MRI)
能够清晰地显示大脑皮层的结构,包括脑回、脑沟的形态,皮层厚度等。可以发现大脑皮层的发育异常、肿瘤、脑梗死、脑出血等病变。例如,在多发性硬化患者中,MRI可以显示大脑皮层白质内的脱髓鞘斑块。
计算机断层扫描(CT)
对检测大脑皮层的出血、骨折等病变有较高的价值。在头部外伤患者中,CT能够快速发现颅骨骨折以及大脑皮层周围的血肿情况。
血液检查
可以检测血液中的一些标志物,如炎症标志物如白细胞计数、C-反应蛋白等,在脑部感染时这些指标可能升高;还可以检测神经递质相关代谢产物的水平,如血清中多巴胺代谢产物高香草酸(HVA)的含量,有助于了解大脑皮层神经递质的代谢情况。
脑脊液检查
通过腰椎穿刺获取脑脊液,检查其中的细胞成分(如是否有炎性细胞)、蛋白质含量、葡萄糖含量等。在中枢神经系统感染或者某些神经系统疾病(如吉兰-巴雷综合征)时,脑脊液的成分会发生改变。
脑电图(EEG)
可以记录大脑皮层的电活动,对于诊断癫痫等大脑皮层神经元异常放电的疾病有重要价值。在癫痫发作时,脑电图会出现特征性的癫痫样放电波形,如棘波、尖波等。
脑磁图(MEG)
通过检测大脑皮层神经元活动产生的磁场,能够提供大脑皮层功能活动的信息,在癫痫病灶定位、认知功能研究等方面有一定的应用。