小脑位于大脑半球后方,覆盖在脑桥及延髓之上,横跨在中脑和延髓之间。它由胚胎早期的菱脑分化而来,是脑六个组成部分中仅次于大脑的第二大结构。
外部形态
中部狭窄称小脑蚓vermis,两侧膨大部称小脑半球,小脑下面靠小脑蚓两侧小脑半球突起称小脑扁桃体tonsil of cerebellum。
内部结构
1、皮质
2、髓质(髓体):顶核、中间核(拴状核、球状核)、齿状核。
小脑的分叶
1、按形态结构和进化可分为:绒球小结叶flocculonodular lobe(原小脑或古小脑),小脑前叶anterior lobe(旧小脑),小脑后叶posterior lobe(新小脑)。
2、按机能可分为:前庭小脑(原小脑或古小脑archicerebellum),脊髓小脑(旧小脑paleocerebellum),大脑小脑(新小脑neocerebellum)
小脑的纤维联系和功能
1、前庭小脑:调整肌紧张,维持身体平衡。
2、脊髓小脑:控制肌肉的张力和协调。
3、大脑小脑:影响运动的起始、计划和协调,包括确定运动的力量、方向和范围。
脑干
脑干(brainstem)是脑的一部分,位于大脑的下面,脑干的延髓部分下连脊髓。呈不规则的柱状形。脑干由延髓、脑桥、中脑三部分组成。
上面连有第3~12对脑神经。脑干内的白质由上、下行的传导束,以及脑干各部所发出的神经纤维所构成。是大脑、小脑与脊髓相互联系的重要通路。脑干内的灰质分散成大小不等的灰质块,叫“神经核”。神经核与接受外围的传入冲动和传出冲动支配器官的活动,以及上行下行传导束的传导有关。此外,在延髓和脑桥里有调节心血管运动、呼吸、吞咽、呕吐等重要生理活动的反射中枢。若这些中枢受损伤,将引起心搏、血压的严重障碍,甚至危及生命。
延髓尾端在枕骨大孔处与脊髓接续,中脑头端与间脑相接。延髓和脑桥恰卧于颅底的斜坡上。
脑干的功能主要是维持个体生命,包括心跳、呼吸、消化、体温、睡眠等重要生理功能,均与脑干的功能有关。
经由脊髓传至脑的神经冲动,呈交叉方式进入:来自脊髓右边的冲动,先传至脑干的左边,然后再送入大脑来自脊髓左边者,先送入脑干的右边,再传到大脑。
脑干构造
脑干部位又包括以下四个重要构造:
1.延髓(medulla)延髓居于脑的最下部,与脊髓相连其主要功能为控制呼吸、心跳、消化等。
2.脑桥(pons)脑桥位于中脑与延脑之间。脑桥的白质神经纤维,通到小脑皮质,可将神经冲动自小脑一半球传至另一半球,使之发挥协调身体两侧肌肉活动的功能。
3.中脑(midbrain)中脑位于脑桥之上,恰好是整个脑的中点。中脑是视觉与听觉的反射中枢,凡是瞳孔、眼球、肌肉等活动,均受中脑的控制。
4.网状系统(reticular system)网状系统居于脑干的中央,是由许多错综复杂的神经元集合而成的网状结构。网状系统的主要功能是控制觉醒、注意、睡眠等不同层次的意识状态。
延髓
延髓(medulla oblongata)居于脑的最下部,与脊髓相连其主要功能为控制呼吸、心跳、消化等。
延髓向下经枕骨大孔连结脊髓,随着脑各部的发育,胚胎时期的神经管就在脑的各部内部形成一个连续的脑室系统。
延髓是心血管的基本中枢,在延髓以上的脑干部分以及小脑和大脑中,都存在与心血管活动有关的神经元。
结构
延髓来自脑泡中的末脑,是脑干的最下部分。上界平面的背侧为横过第Ⅳ脑室底的髓纹,腹侧为脑桥横纤维的最下方下界为第1对脊神经出脊髓上方的平面。延髓腹面正中线两侧有长形隆起叫锥体,由大脑下行的锥体束构成。延髓和脑桥的背面构成第Ⅳ脑室底,它的顶面是小脑。
延髓下部的结构与脊髓很类似,上部则有较大差别。延髓不具有明显的分节性。延髓内有较多的神经核团,可将其分为3类:第Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ脑神经的感觉和运动核,如孤束核、迷走神经背核、疑核以及舌下神经核,三叉神经脊束核也下延至此其次是一些上下传导路径上的中继核,如薄束核、楔束核另一类是分布在网状结构内的核,如巨细胞网状核、外侧网状核以及腹侧网状核等。
脊髓
脊髓系中枢神经的一部分,位于脊椎骨组成的椎管内,呈长圆柱状,全长41-45厘米。上端与颅内的延髓相连,下端呈圆椎形,终于第一腰椎下缘(初生儿则平第三腰椎)。临床上作腰椎穿刺或腰椎麻醉时,多在第3-4或第4-5腰椎之间进行,因为在此处穿刺不会损伤脊髓。
脊髓两旁发出许多成对的神经(称为脊神经)分布到全身皮肤、肌肉和内脏器官。脊髓是周围神经与脑之间的通路。也是许多简单反射活动的低级中枢。
灰质
脑、脊髓内神经细胞体集中的地方,称为灰质。灰质内功能相同的神经细胞体集合一起称为神经核。
在脊髓中,灰质内部,白质包围在灰质外面。
大脑半球被覆灰质,称大脑皮质,其深方为白质(white matter),称为髓质。
小脑灰质在外部,白质在内部。
灰质称皮质(cortex)
脊髓灰质(gray matter)按其形态可分为前角、后角、中间带以及侧角。前角是突向腹侧、粗而短的灰质部分后角是伸向背侧的细长部分。在前角与后角之间的灰质被神经纤维穿行,形成网状结构。
白质
1.在中枢部,由神经元的轴突或长树突集聚而成。它不含胞体只有神经纤维。白质内又有各种不同功能的神经束。
脊髓白质(white matter)在灰质的外周,可分前索、侧索秋后索三个部分。其中有上行束、下行束和固有束及各种传导束。神经通路主要为纵行神经纤维,多为有髓神经纤维和少量的无髓神经纤维,神经纤维之间有神经胶质细胞。
2.小脑灰质在外部,白质在内部。 而在脊髓中,灰质内部,白质包围在灰质外面。
详解大脑构造与功能
第一步:了解大脑构建模块
在你开始之前,先了解大脑构建模块。图1是小鼠大脑中的一个复杂的结构图。德国蒂宾根大学神经生物学家贝恩·德克尼尔和他的合作者用电子显微镜拍下了神经元细胞的蜘蛛网状结构,这些线状物由蛋白质组成,在神经元互相发送信号时它会不断延伸和收缩。
图1显示出了小鼠海马状突起处的神经元细胞。海马状突起是大脑的重要组成部分,负责记忆功能,人类的大脑与小鼠的大脑这部要的构造是一样的。
第二步:将它们清楚分开
图1中神经元细胞长长的手臂往外延伸,几乎接及到其他神经元细胞。这些神经元细胞手臂之间距离非常近,仅有20纳米的区间,所以你在进行大脑拼凑时动作一定要稳重。
在细胞之间交叉的是突触,含有神经递质分子,负责来回传送信息。图2显示的是小鼠小脑部位的的运动神经元细胞(染绿部分)正与红色部分的神经元细胞交流信息,每个神经元细胞都有一个突触。伦敦大学的研究人员在研究神经元细胞如何传递信息时拍下了这张照片。
第三步:将它们网络化
现在,这一下变得更加复杂,因为你要如图3拼凑这些线路,这里涉及到数十亿复杂的脑细胞。图3是小鼠小脑的神经元网络图,明亮的白色斑点是小脑蒲肯野细胞(Purkinje cell),它属于一种能够协调复杂的动作的神经元细胞,细胞的树突形成外羽毛状边。细胞的树突形成羽毛状外边缘,聚集在中间的轴突直伸到小脑深处,以便传递信息。
第四步:构建血管
要往大脑里面输送血液,你要安装各种直径和长度的血管,图4为活小鼠大脑皮层毛细血管图,这里表面上的大血管先从大脑深处引发出来,然后分出很多毛细血管。研究人员为了获得此图像,往小鼠的血液里注入了荧光糖分子,使得这里充满血的血管出现了白色。美国加州大学的研究人员使用这种技术测量血管直径和跟踪血液流量。他们发现,血液流量随着局部神经元的需要而改变。
第五步:构建神经胶细胞
你已经连接了所有的神经元,下一步是要构建神经胶细胞,大脑中的神经胶细胞数量是神经元细胞10倍,科学家们在近十年才认识到这些细胞的重要性。特别是一种叫做星形胶细胞(Astrocytes)的神经细胞,星形胶细胞分布于整个神经系统,它负责供应神经元所需的养分。星形胶质细胞还能通过钙离子形成自己的长途通信网络,它们像神经元一样,可以接收并释放神经传导物质。人类大脑皮层内的星形胶质细胞与 其它 哺乳动物相比,数量更加庞大和复杂,一些研究者认为,这可以解释人类为什么聪明的原因。
第六步:将神经元归位
图6是你把所有的神经元归位正确后,大脑显现出的外观图像,这里的视觉皮层下的不同细胞显示出鲜艳的粉红、黄、蓝的颜色,这些颜色取决于它们大脑中的深度(这些颜色是人为的)。但请不要局限于这种结构,在不断的学习和生长过程中,大脑是在不断改变的,它是一种奇妙性的适应性很强的器官。大脑不断地改造自己,储存新的记忆,掌握新的 经验 。麻省理工学院的研究人员在观察活小鼠的活动时拍下了这张图像 ,他们每几天就观察一次,发现这些图像是不断变化的,从而获得了神经元细胞的第一手资料。
第七步:增加新细胞
一旦你制造的大脑运作起来,你还要不断给它增加新的神经细胞,由于老的神经细胞无法满足活动的需要,大脑会不断地创造出新的神经细胞,即使是在成年后也不例外。大脑的齿状回区(一个参与空间记忆的区域)和大脑嗅球(与学习相关的重要脑区)是产生新神经细胞的两处最活跃之地。图7为小鼠嗅球脑区图像,绿色部分为成年小鼠新长出的神经细胞。如果没有新的神经细胞补充,大脑的功能就会变弱。日本京都大学的研究人员在破坏掉小鼠的新生长出的神经细胞后发现,小鼠会丧失掉某种记忆力,例如无法走出实验中的迷宫。
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随着神经成像的普及,大脑成为了科普中的流行词,神经成像的大脑图成为了科普文化的一部分。与神经科学流行相伴,一些大脑结构成为了闪亮的关键词,例如与记忆相关的海马体(hippocampus)、与情绪相关的杏仁核(amygdala)、与奖赏刺激相关的伏隔核(nucleus accumbens)等。当论文中提到这些大脑结构时,它们到底指的是什么?
要理解神经成像中的大脑结构,首先要明白一点:大脑结构的个体差异非常大。虽然每个大脑的基本构造相似,都有两个半球和一些明显的沟回。但是,这些结构在具体的构成上差别不小:左右半球的对称性、沟回的相对位置和大小等都存在个体差异。要从神经成像的角度来研究具体脑区的功能,空间位置的精确性就非常重要:极有可能在相对相同的空间位置上,两个大脑里的结构却不一样。
在神经外科手术中,医生们需要了解某个大脑结构的外形特征和相对位置,而对于该结构在大脑3D空间中的绝对位置并没严格的要求。但通过神经成像来研究大脑功能,精确的空间定位变得很重要,因为需要对一群人的大脑功能数据(例如在某种任务下活动的情况)进行比较。而进行统计分析和比较的前提,就是需要有一个共同的参考标准,保证我们谈到某个空间位置时,谈的是同一个脑区。这个参考标准,就是标准大脑图谱(Brain Atlas)。通过将每个人的大脑与标准大脑图谱进行对应之后,我们可以更有把握地认为,即使在不同的受试者的数据中,同样的空间位置指的是同一个大脑结构(在神经成像的数据分析中,这一步叫做空间的标准化)。
那么问题来了,标准的大脑图谱从哪里来?
大脑图谱的早期工作应该要归功于神经解剖学家们,其中最有名的应该是布鲁德曼(Korbinian Brodmann)在20世纪初的工作。在此之前,关于大脑的不同区域负责不同功能的观点已经随着颅相学的流行而兴起,由于布洛卡(Broca)等脑区功能的发现而得到强化。正是在这种背景之下,布鲁德曼试图去从细胞构筑的角度来寻找大脑功能的定位,他工作形成了神经科学教科书中的布鲁德曼分区(Brodmann areas)。
然而,布鲁德曼关注于脑区的细胞构筑,并未从3D空间来建立大脑的模型。3D大脑模型的出现,得益于法国神经解剖学家让·塔莱拉什(Jean Talairach),他在1967年提出一个3D的大脑模型,并与同事于1988年进一步完善此大脑模型。在此模型中,以一些关键的大脑结构作为标记点:大脑前联合(anterior commissure, AC)与后联合(posterior commissure, PC)、两半球中线的矢状面平面和大脑外侧边缘(如下图所示)。在这个3D的空间中,AC-PC连线与中线矢状平面的交界点为0点。在下图带黄框的三个图中,最左图中的横线为X轴,竖线为Y轴,中间和最右的图中,竖线均为Z轴。根据这个3D大脑模型,大脑中每个点均有一个坐标,这就是以塔莱拉什大脑图谱为基础的坐标系统。
塔莱拉什大脑图谱在神经成像的早期研究发挥了重要作用(因为没有其他图谱可以使用),但其缺点也非常明显。它的第一个问题是没有标准大脑的图像模板。也就是说,它缺乏数字的3D大脑模型。这给神经成像研究者带来了很大的痛苦,要知道,神经成像结果基本上都是使用3D图像来进行存储和分析的。缺乏图像3D大脑模板,就意味研究者在数据分析时,必须手动地根据一些标志性的大脑结构来将每个受试者的大脑图像与塔莱拉什的大脑模型进行对应。这种耗时且不精确的做法,在有了替代方案时很快被抛弃。
除了缺乏大脑的图像模板之外,塔莱拉什图谱中的大脑标本本身也不足以作为标准大脑。此图谱是根据一位60岁女性大脑的解剖结构建立,首先就不具有代表性。更加令研究者不满的是,此图谱仅包括左半球的解剖结构,右半球是将左半球的结构进行镜像反转之后得到的。由于一般人的大脑左右半球并非完全对称,所以这个对称的图谱显得不切实际。第三,塔莱拉什图谱确实将坐标体系中的空间位置与解剖结构进行大致的对应,但是这个对应关系是非常粗放的。当初制做图谱是为了给医生在大脑中央的一些脑结构进行手术时提供指导,所以大脑中央部分的脑结构与空间位置的对应关系还相对清楚,外侧的皮层的对应关系则比较受到怀疑。
作为一个为手术而生的大脑图谱,也许我们不能苛求塔莱拉什图谱能够满足神经成像研究的要求。为解决塔莱拉什缺乏图像模板的问题,神经成像研究者建立了自己的标准大脑模板。目前最通用的模板,是加拿大蒙特利尔神经研究所(Montreal Neurological Institute,MNI)于90年代表所建立的MNI系列模板。在最早的尝试中,他们扫描了241个正常志愿者的大脑结构,按照塔莱拉什大脑图谱的方式,使用标志性的大脑结构对每个受试者的大脑进行标定,得到每个大脑的前联合-后联合线和大脑的外部轮廓,从而每个大脑均与塔莱拉什图谱有相对应的位置。然后对这241个大脑进行平均,得到一个平均脑。
随后,他们又扫描了305个正常人的大脑,使用9个参数将这些大脑进行线性转换,使它们与241个大脑的平均脑进行对应。这305个对应好之后的大脑进行平均,得到平均之后的大脑3D图像。这个图像被命名为MNI305,成为了MNI系列模板中的第一个。
目前使用更为广泛的是脑成像国际联盟(International Consortium for Brain Mapping,ICBM)公认的ICBM152模板,其实也由MNI出品。这个标准大脑模型来自152名年轻成人的高空间分辨率扫描结果。研究者将这些大脑通过仿射转换之后与MNI305进行对应,再将这些152个大脑进行平均,得到了更为清晰的标准模板。这个模板之所以不叫做MNI152而是ICBM152,是因为它被 脑成像国际联盟采用作为标准模板。
值得注意的是,虽然ICBM152采用与塔莱拉什类似的方法进行标定,但是其得到的3D图像却与塔莱拉什的3D空间并不相同,整体上ICBM152会更大一些,同样,塔莱拉什坐标系中的0点在ICBM152中也不再是0点。由于这个原因,MNI的坐标体系与塔莱拉什的坐标体系不能直接等同。
由于被脑成像国际联盟采纳,ICBM152得到非常广泛,在神经成像研究中,大部分研究者均采用该模板作为大脑模板。随后,脑成像国际联盟ICBM又推出一个更具有代表性的模板:ICBM452,将452个人大脑通过转换与ICBM305匹配之后的结果,但是目前ICBM452的使用范围比较小。
从下图可以看出,不管是MNI305还是ICBM152模板,其清晰度都差强人意。为了得到更加清晰的大脑图,蒙特利尔神经研究所对一位研究人柯林·福尔摩斯(Colin Holmes)的大脑进行了27次扫描,将这些扫描的结果与MNI305进行配准,然后平均起来得到了更加清晰和精确的大脑图,这就是柯林27(Colin27)标准大脑图。目前,许多基于MNI大脑模板的神经成像结果图均是在柯林27这个图像上进行显示。
虽然MNI有神经成像的标准大脑模板,但是却缺乏将模板中空间位置与大脑生理解剖结进行对应的图谱,所以MNI系列还只能算是一个模板(template)而不是一个图谱(Atlas)。为了解决这个问题,研究者最初的做法是将MNI坐标转化为成塔莱拉什的坐标,再去使用塔莱拉什大脑图谱进行生理结构的标定。为了进行比较准确地转换,研究者发展出多种算法。由于这两个大脑模板之间“扭曲”并且线性的,所以转换起来并非一目了然,在几个转换的算法中,公认比较合理的转换方法是兰开斯特(Lancaster, J. L.)等于2007年发表的算法。
正如我们在前面提到的,塔莱拉什作为标准大脑图谱本身存在着诸多的缺陷。将MNI坐标转换成塔莱拉什坐标再进行标定的方法,无法避免这些问题。因此在神经成像数据分析方法中(例如Poldrack et al., 2011),研究者极不推荐使用塔莱拉什图谱以及基于其图谱的一些标定方法。将MNI转换成为塔莱拉什坐标再标定解剖结构的做法虽然不能合理地解剖大脑空间位置与解剖结构对应的关系,但这些转换方法本身却仍然有用,因为现有神经成像文献中,MNI和塔莱拉什均有使用,在比较不同文献研究结果时,在坐标间进行转换仍然有价值。
如果塔莱拉什图谱无法进行空间位置与生理结构的对应,那么应该使用何种图谱?在缺乏从生理解剖到3D图像标准大脑图谱的情况下,对这个问题也没有明确的答案。目前,神经成像科学家们会倾向于采用哈佛-牛津大脑图谱(Harvard-Oxford cortical and subcortical structural atlases)、神经成像实验室概率图谱(Laboratory Of NeuroImaging (LONI) probabilistic atlas)或者德国尤利希研究中心基于细胞构筑所进行创建的概率图谱(由SPM Anatomy Toolbox进行标定)。总的来说,有几种比较受到认可的标定方法,却没有公认的唯一标准。
最近,在德国尤利希研究中心与MNI共同完成的“大脑(Bigbrain)”项目中,建立了第一个超高分辨率的大脑3D模型:由7404个组织切片组成的,分辨率达到20微米,几乎精确到了分子级别。这个超清晰3D大脑模型的建立,有望为今后神经成像提供一个更加标准的大脑图谱,也为今后建立标准3D大脑模型提供了新的途径。
理解标准大脑图谱与生理解剖的关系之后,也许我们会发现,在神经成像研究中所看到的大脑结构,其实非常依赖于大脑图谱,经过多次统计处理,包括了太多的统计假设。我们所看到的大脑,其实大部分是柯林的大脑。了解到这些信息之后,也许我们对神经成像研究结果进行推论时,恐怕会更加谨慎一些。
“两侧脑室周围白质区少许T2Wflair高信号灶”T2加权高信号病灶临床多是考虑水肿、变性、肿瘤或者急性出血。你的小孩其它脑组织没有异常改变,比如中线是剧中的,其他部位未见异常信号,所以多考虑是水肿或者慢性变性。你想想你的孩子最近有没有感冒,流鼻涕等症状,如有这样的病史,可以考虑是否病毒感染。病灶很小,一般不用担心,有条件的话,最好是随访。你的小孩“15个月了才14斤”是偏瘦正常小孩的体重可以用公式计算的:
大于一岁的小孩体重=10+2*岁数(公斤) 所以你的小孩15个月,正常体重应该是11公斤左右,也就是22斤左右。说明你的小孩营养不良。
小孩的营养不良可由多种原因引起的,比如说早断奶,孩子偏食,喂养各种食物搭配不均等,较严重的营养不良是会影响小孩智力和身体发育的,希望你能尽早找到原因,对症对因治疗。
祝你小孩健康
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