中枢神经系统功能障碍病理生理学

人脑
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人脑的特征
• 成年脑重量: ≈1.36kg
• 成年脑大小:
≈
花椰菜大小
• 神经元数量: 100,000,000,000 (1012)
• 突触数量>1014
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二、脑对损伤的基本反应 及脑疾病的特殊规律
脑对损伤的基本反应
• 神经元的坏死、凋亡、退行性变性（如轴突和树突断裂、 缩短和细胞萎缩）；
失用症是指在意识清楚、无感觉和运动 功能障碍或其不足以影响相关活动的情况下， 患者丧失完成有目的的复杂活动的能力。
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一、认知障碍的基本表现
(五)其他精神、神经活动的改变
患者常常表现出唠叨、情绪多变，焦虑、 抑郁、激惹、欣快等精神、神经活动方面的 异常改变。
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谷氨酸不能透过血脑屏 障，脑内的谷氨酸可从谷 氨酰胺或α-酮戊二酸生成 。Glu的释放依赖Ca2+，当 神经末梢兴奋时，囊泡内 的Glu以胞吐的形式释放。
谷氨酸是哺乳动物脑内最 重要的兴奋性神经递质。当 谷氨酸含量异常增高时，可 引起“兴奋性毒性”
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NMDAR
NMDAR广泛分布于神 经元的突触后膜上，既受 突触电压的调控，也受神 经递质如谷氨酸、甘氨酸 、NMDA的控制。
• 杏仁核（amygdala）在与情感事
件记忆的形成和贮存方面起重要作用
• 杏仁核也参与情绪记忆的巩固 过程，在强烈的情绪下习得的记 忆更牢靠
http://thebrain.mcgill.ca
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（六）额颞叶新皮质损伤通常导致长时语义记忆障 碍
• 语义记忆是陈述性记忆的一种类型，将目标、事件、单 词及其含义等以知识的形式散在贮存于新皮质 （neocortex）。
失语症是指意识清晰的前提下，无视觉及听觉缺损， 亦无口、咽、喉等发音器官肌肉瘫痪及共济运动障碍， 由于优势侧大脑半球语言中枢的病变导致的语言表达 或理解障碍。
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一、认知障碍的基本表现
（二）失语（aphasia） 1. 运动性失语症 2. 感觉性失语症 3. 失读症（alexia 4. 失写症（agraphia） 5. 命名性失语症（nominal aphasia）
体
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（八）优势侧顶叶损伤通常导致失认和空间定 位障碍
优势侧顶叶（parietal lobe）损伤 常导致单侧或双侧身体失认和空间 定位障碍。
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二、学习记忆障碍的发病机制
• （一）神经调节分子及其受体异常干扰记忆相关信 号通路的启动 （二）细胞内信号转导异常通过蛋白质磷酸化失衡/
（一） 学习、记忆障碍
学习记忆障碍是指一种不能习得、记住或不能 回忆信息或技能的状态，可由病理性或情境性原因 引起，是阿尔茨海默病（Alzheimer disease, AD）、精神分裂症（schizophrenia）等多种脑功能 障碍疾病的核心症状。
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一、认知障碍的基本表现
（二）失语（aphasia）
• 瘦素、胰岛素、雌激素
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1. 乙酰胆碱信号异常参与AD和PD的记忆障碍
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1. 乙酰胆碱信号异常参与AD和PD的记忆障碍
• ACh的含量在正常老人比青年时约下降30%，而AD患者下降可达 70%~80%。
• 激活M受体可降低新皮质和海马内淀粉样前体蛋白（APP） 的含量和tau蛋白磷酸化。ChAT活性降低也可引起ACh的合成及
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一、认知障碍的基本表现
(三)失认（agnosia） 失认症是指脑损害时患者在意识清楚、
并无视觉、听觉、触觉、智能及意识障碍 的情况下，不能通过特定感觉辨认以往熟 悉的物体，但能通过其他感觉通道进行识 别。
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一、认知障碍的基本表现
(四)失用（apraxia）
（neuroglia）组成，前者是脑功能的行使者，后者主
要对神经元起营养和保护作用。 • 脑的血液供应来自成对的椎动脉和颈内动脉，血脑
屏障保护大脑免受有毒物质的侵袭。
• 脑是能量代谢最活跃的器官，葡萄糖是最主要能源，脑 所需能量几乎全部来自葡萄糖氧化，脑内氧及葡萄糖贮 存量很少。
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第四十四页，共155页。 Eric Kandel, Principle of neural science
ChAT↓/AChE↑ nAChR
CREB 基因抑制
Aβ
NMDAR
Ca2+/CaM PKA
记忆蛋白 合成↓
D1
DA
AC
cAMP
记忆障碍
ChAT：乙酰转移酶；AChE：乙酰胆碱酯酶；Ach：乙酰胆碱；nAChR：N型乙酰胆碱受体；Aβ： 淀粉样蛋白；DA：多巴胺；D1：多巴胺受体；AC：腺苷酸环化酶；cAMP：环磷酸腺苷；CaM： 钙调蛋白；PKA：蛋白激酶A；CREB：cAMP反应元件结合蛋白
线和计算机三维模拟技术显示受损的是双侧额叶中下部
分和额叶的腹内侧区，以左侧PFC为甚。
• 前额叶白质切断术常用于治疗比较严重的精神分裂症， 但术后许多患者出现情绪变化，且不能有效控制情绪， 还表现出情感淡漠。
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（五）杏仁核损伤导致情感记忆障碍
惊恐条件反射
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多巴胺的生成
多巴胺（dopamine，DA） 主要存在于黑质-纹状体、中脑
边缘系统和结节漏斗部分，是调 节躯体运动功能的神经递质，也 参与调节左侧大脑 半球相关
的认知功能。
当脑中DA含量显著降低时
可导致智能减退、行为情感异常 、言语错乱等高级神经活动障碍 。
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一、认知障碍的基本表现
(六)痴呆 痴呆(dementia)即意识剥夺（deprived
of mind），是认知障碍的最严重的表现形式，
由慢性脑功能不全产生的获得性和持续性智 能障碍综合征。包括不同程度的记忆、语言、
视空间功能障碍、人格异常及其他认知(概括、 计算、判断、综合和解决问题)能力的降 低，患者常常伴有行为和情感的异常。
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概述
人脑（brain）具有极为复杂精细的结构和功能, 是调控各系统、器官功能的中枢，参与学习、记忆、 综合分析、意识等高级神经活动。脑功能异常对人的
精神、情感、行为、意识以及几乎所有的脏器功能都会 产生不同程度的影响。
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一、脑的结构、代谢与功能特征
• 脑位于颅腔内，对脑起保护和限制作用。 • 细胞水平，脑由神经元（neuron）和胶质细胞
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第二节 认知障碍 （cognition disorder）
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概述
• 学习与记忆是人类或动物中枢神经系统的高级功能， 属于认知范畴。一般认为，学习指人或动物通过神 经系统接受外界环境信息而影响自身行为的过程，记 忆则指将获得的信息或经验在脑内储存和读出的神经 活动。
• 学习记忆障碍指一种不能习得、记住或不能回忆信 息或技能的状态，可由病理性或情境性原因引起， 是阿尔茨海默病（Alzheimer disease, AD）、精神分
裂症（schizophrenia）等多种脑功能障碍疾病的核心症
状。
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大脑皮层Brodmann分区
43
6 8
31 2 5 7
• 神经胶质细胞、星形胶质细胞炎症、增生、肥大；少突 胶质细胞脱髓鞘等；
• 大脑损伤最主要表现是认知或意识异常
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二、脑对损伤的基本反应 及脑疾病的特殊规律
脑疾病的特殊规律 • 病变定位和功能障碍之间关系密切 • 相同的病变发生在不同的部位，可出现不同的后果
• 成熟神经元无再生能力 • 病程缓急常引起不同的后果
（二）海马损伤通常导致空间记忆障碍
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bo第o二k十s六h页e，l共f1/5b5页r.。fcgi?book=neurosci&part=A1710
（三）额叶损伤通常导致长时情节记忆受损
• 额叶（frontal lobe）主要参与信
息的采集、编码、检索和回忆
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二、不同脑区的损伤引起 不同类型的记忆障碍
• 大脑颞叶损伤通常导致新记忆形成障碍 • 海马损伤通常导致空间记忆障碍
• 额叶损伤通常导致长时情节记忆受损 • 前额叶损伤是精神分裂症的解剖基础
• 杏仁核损伤通常导致情感记忆障碍 • 新皮质损伤通常导致长时语义记忆障碍 • 优势大脑半球损伤通常导致语言障碍 • 顶叶损伤通常导致失认和空间定位障碍
• 额叶受损将使信息难以存入和取出， 导致背景或顺序不准确，出现情节 记忆扭曲和形成错误的记忆。
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（四）前额叶损伤是精神分裂症的解剖基础
• 1848年，Gage被铁钎射穿前额叶，终生没有表现出明 显的运动、语言、学习记忆能力和智力的异常。但冷 漠、孤僻、举止粗鲁、缺乏责任感、做事反复无常。X
26
29 30
23 17
18 17
27 28
36
19
18
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35
37 19
20
37
侧
面
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一、认知障碍的基本表现
• 学习、记忆障碍
• 失语（aphasia） • 失认（agnosia） • 失用（apraxia） • 其他精神、神经活动的改变
• 痴呆
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一、认知障碍的基本表现
中枢神经系统功能障碍病理生 理学
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概述
脊椎动物的脑位于颅腔内，脊髓位于椎管内。 中枢神经系统（Central nervous system，CNS）由胚
胎期身体背侧的神经管发育而成。神经管的头端演变成 脑，尾端成为脊髓。神经管腔在脑内的部分发育成为脑 室，在脊髓部分发育为中央管。
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大脑分区
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长时语义记忆障碍
新皮质
空间记忆障碍
新记忆形成障碍
长时情节记忆受损
颞叶 额叶
海马 杏仁核
情感记忆障碍
脑不同区域损伤导致不同类型的记忆障碍
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（一）大脑颞叶损伤通常导致新记忆形成障碍
• 1. 新记忆的形成是一个独立的脑功能，定位于大脑 颞叶；
• 2. H.M.有完整的短时记忆说明大脑颞叶不参与短 时记忆；
• 3. H.M.形成新的长时记忆缺陷但却可以回忆业已形 成的长时记忆，说明长时记忆的编码和检索由不同 的系统介导。
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（二）海马损伤通常导致空间记忆障碍
Morris水迷宫
摘自《神经科学前沿》
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3. 去甲肾上腺素对记忆功能起双重调节作用
• 去甲肾上腺素（
noradrenaline，NA或NE
）主要分布于延髓和脑桥 ，参与维持觉醒状态、情 绪、内分泌、躯体运动和 认知功能。
• NA对中枢神经突触的 形成和维持有营养作用 。
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4. 谷氨酸及其受体介导神经元的兴奋性毒性
释放减少，使受体有效利用率降低。 • PD患者额叶皮质的烟碱受体的数量显著降低，且与其认知障碍程度
密切相关。
• 烟碱受体的激动剂可增加PD动物模型的认知能力，而且这种作用 可被银环蛇毒素所阻断。β2亚单位基因敲除的大鼠有一定程度 的记忆障碍，此时烟碱对记忆的改善作用消失。
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2. 多巴胺异常是PD的主要病因之一
新蛋白合成障碍致短期或长期记忆障碍 （三）突触功能异常使神经细胞间记忆 相关信息传递障碍 （四）神经回路功能异常可导致短期记忆向长期记忆转 化障碍
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（一）神经调节分子及其受体异常干扰记忆 相关信号通路的启动
• 乙酰胆碱
• 多巴胺 • 去甲肾上腺素
• 谷氨酸及其受体
• 神经肽
• 神经营养因子
42
9
6
1
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上 外
46 6 4 3
40
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侧
10
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Hale Waihona Puke Baidu
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面
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37
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大脑皮层Brodmann分区
6
4 31
8
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23 31
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内
10 12
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122 25
11
36
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• 记忆保持完整性、连续性。
• 新皮质受损的患者对大象的描述则是残缺不全的，片 段式的。
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（七）优势大脑半球损伤通常导致语言障碍
语言障碍
数学计算障碍 逻辑分析能力降低 书写能力减弱
胼
左侧 大脑 半球
病变
右侧
大脑
半球 胝 病变
空间推理能力降低
面孔识别障碍 音乐及舞蹈能力降低
想象力降低