海马结构、扣带回

海马结构
一．形态
海马结构（hippocampal formation）包括海马（hippocampus）又称安蒙角（Ammon’s born）,齿状回（dentate gyrus）和围绕胼胝体形成一圈的海马残件（灰被indusium grisem）.齿状回随海马伞向后，至胼胝体压部，它与海马伞分开，改为束状回，束状回向前上与覆盖在胼胝体上面的灰质称胼胝体上回（ssupracallosal gyrus）（灰被）相连续，灰被中埋有一对纵纹，分别为内侧纵纹和外侧纵纹。

灰被与纵纹就是海马及其白质的残件，它们向前经胼胝体膝与胼胝体下回连续。

（一）海马
海马形似中药海马，故得名。

其位于侧脑室下角的底和内侧壁，全长约5cm,前段较膨大，称海马角，他被2-3个浅沟分开，沟间隆起，称海马趾；海马表面被室管膜上皮覆盖，室管膜上皮下面一层有髓鞘纤维称室床，室床纤维沿海马背内侧缘集中，形成白色扁带称海马伞，构成穹窿系统的起始步，它自海马趾伸向压部，续于穹窿角。

海马内的细胞构筑分为三层，从海马裂到脑室依次为①分子层；②椎体细胞层；③多形层。

根据细胞形态和皮质区发育差异等特点，在横断面上海马又可分为CA1、CA2、CA3和CA4四个区。

CA4位于齿状回门内，内有大的椎体细胞；CA3有来自齿状回颗粒细胞的轴突（即苔状纤维）；CA2内有少量轴突；CA1内含有小的椎体细胞。

（二）齿状回
齿状回是一条灰皮质，由于血管进入形成沟而成齿状，故名。

它位于海马的内侧，海马裂与海马伞之间，齿状回向后与束装回相连，其前端抵海马回钩和海马回之间。

海马接受扣带回来的纤维经扣带直接或间接地终止于海马，从隔核发出的纤维经穹窿，海马伞终止于海马CA3、CA4区和齿状回。

一侧的海马也可经同侧海马伞，穹窿脚，通过海马联合投射至对侧的海马和齿状回，海马还可经室床通路接受内嗅区外侧份的传出纤维，这些纤维主要分布于CA1区和下托的深层，内侧份纤维则经穿通道、下托进入海马CA1-CA3斜角带核，在穹窿的行程中发出纤维至丘脑前核和板内核的吻部，部分纤维可向尾侧进入中脑被盖和中央灰质。

二．海马的功能
海马具有多方面的生理功能，50年代不少实验已经证明海马可接受来自外周的视觉、听觉、触觉、痛觉、本体感受性和内感受性刺激，感受性冲动经过脑干网状结构传递至海马，引起海马电活动的变化。

近年来，由于神经科学的迅速发展，不少学者认为海马是情感和学习记忆等高级神经活动的重要部位。

（一）行为反应
毁损海马后，动物的行为发生一系列变化，最重要的是更乐于从事新的活动，在恐惧或应激的情况下，动物好动反应灵活，热衷于进行新的活动，有时也会出现“幻觉”，但很少出现攻击性动作。

这些反应对动物具有一定的生理意义，如毁损海马的鼠，当遇到猫时，其表现为饥饿情绪反应增强，食欲亢进，性活动异
常以及性情温顺，但辨认能力和记忆能力减退。

毁损海马不同区域，对动物的行为有着不同的影响，如毁损全部海马或仅毁损海马腹部的动物较毁损背部者活动增加更明显；毁损海马腹部，动物的允水频率增加，而毁损背部则不出现此现象。

说明在行为变化中，海马内存在着区域性差异。

（二）植物性功能
早期实验电刺激猫、狗和猴的海马，没有发现呼吸和血压的变化，因此称海马为“内脏活动静止区（autonomically silent regions）”.70年代有报道电刺激海马可引起一系列的内脏反应，如动物鸣叫、呼吸减慢或停止、心率和血压也有变化，同时尚可出现流延、恶心、瞳孔扩大和竖毛等反应；但刺激海马所引起的植物性功能变化一般是轻而短暂的。

（三）海马的Q节律
从大鼠、兔、猫等哺乳类动物海马上记录的海马电活动，可分为三种类型：①慢正弦节律（rhythmical slow activity ,RSA）,是一种特殊的同步化慢波，频率4-7Hz,又称Q节律（Q rhythmus）;②高振幅不规则慢波（large irregular activity, LIA）,频率比Q节律少，发放持续时间50-100ms;③高频低振幅去同步化波（small irregular activity,SIA）,发放持续时间在大鼠不超过1-2s,在兔和猫持续时间则较长。

海马电活动不仅是海马神经元活动的表现，而且与动物的行为有关，特别是Q节律，可作为指标来研究动物行为或精神活动与海马神经元活动之间的关系。

1.Q节律发生的机制清醒动物，当各种感觉刺激（如嗅、视、听或触觉等）引起动物注意反应时或电刺激脑干网状结构，均可在海马记录到Q节律，当毁损隔区或切断穹窿后，同样刺则不出现Q节律。

因而认为Q节律的发生是由于脑干网状结构被激活，上行经隔核或穹窿至海马，激活了海马的CA1锥体细胞和齿状回颗粒细胞活动的结果。

也有实验证明，海马Q节律的活动是依赖于海马与背内测隔核的联系，当该核被毁损时，则感觉刺激以及电刺激脑干网状结构所引起的海马Q节律被消除，同时海马自发活动的振幅也降低；然而毁损外侧隔核则不影响Q节律的发放。

实验中又观察到，隔核神经元的活动不受海马活动的影响，如应用5-HT受体拮抗剂麦角酰二乙胺（D-lysergic acid diethylamide,LSD）可以抑制依色林（eserine）诱发的海马Q节律，但不抑制隔核神经元节律性发放；此外，应用低电频电刺激内侧隔核产生的海马Q节律与自然存在的Q节律与自然存在的Q节律相似。

而目前较多学者认为，隔核细胞的作用如海马Q节律的起搏点，隔核内胆碱能细胞在调制海马Q节律中有着重要的作用。

2.Q节律的生理意义一般人认为海马与脑干网状结构相联系，参与维持觉醒状态。

当动物接受各种传入刺激引起皮质出现去同步化快波时，海马则出现同步化的Q节律；当动物接受新异动因刺激出现朝向反应和注意的行为活动时，海马的Q节律也出现。

但当动物处于瞌睡或入睡状态在皮质出现慢波时，海马则出现快的去同步电活动。

因此，不少学者认为Q节律是动物处于“注意”、“警觉”状态或探究反射时海马出现的电活动，是一种特殊形式的“警觉反应”。

然而在大白鼠实验中发现，Q节律往往和躯体运动同时出现，在静止时虽表现为警觉状态，但不出现Q节律，故认为Q节律和躯体活动有关。

近年来又有人认为Q波节律与某些动物的典型行为有关，如鼠的探索与鼻嗅和兔的奔跑等，当这些具有生物生物学意义的行为占优势时，在海马上记录到的主要是Q节律。

可以
认为当中枢正在组织及调节行为活动时，海马却受到抑制性调节。

因此，海马Q 节律的意义有人认为是代表激活反应，是中枢“觉醒反应”的一部分；而另一种意见则相反，认为Q节律是海马被抑制的表现。

（四）学习与记忆
多年来人们与记忆在脑内的定位问题进行了大量的研究，从脑损伤及脑电图的资料表明，学习和记忆是皮质和皮质下大量神经元以一定的时空模式高度配合完成的。

越是复杂的学习记忆，越需要较高水平的神经结构的作用也越重要。

目前认为，颞叶→海马回→海马→穹窿→下丘脑乳头体→丘脑前核→扣带回→海马结构所构成的海马环路，可能与学习记忆有关。

在动物实验中，毁损海马能促进操作性逃避工作的学习，但可减弱在“T”迷宫工作逃避足部电击的视觉辨别问题的学习。

这种逃避条件反应的差异可能是由于毁损海马的动物，不但影响空间的位置信息的识别能力，同时也降低了动物对亮度信息的识别能力。

临床资料也证明海马参与学习记忆过程。

各种精神病特别是记忆丧失症的患者，在其海马内可找到病理性变化。

为了治疗颞叶癫痫而进行海马切除，会导致严重的并发症并牵涉到病人的心理改变以及新近记忆的丧失，丧失程度决定于切除部位的大小。

在手术切除第三脑室囊肿而损伤穹窿时，也可使患者丧失近期记忆。

双侧海马损伤的患者，当他们在一段时间内集中注意力，则可以记住一个短句或一个短位的数字，但当患者把注意力转向某些事物时，即使是片刻，也将完全忘记这个短句或短位数字。

由于这种障碍，使患者不能学习新事物，也不能记忆新近的经历，但对于发病前工作中获得的技能以及生活中曾发生的事情，仍有良好的记忆。

这说明海马与近期记忆有密切关系，可能与第一级记忆向第二级记忆转移过程有关。

看来记忆痕迹主要并非存储于海马，海马可能参与选择应予存储的信息以及从存储记忆中找寻和提取有关的信息，即参与储存记忆痕迹的神经过程。

与记忆有关的海马结构神经元主要是锥体细胞和齿状回颗粒细胞。

海马环路活动可促进学习和记忆，因环路活动不仅使神经元的活动时间延长，而且可使神经元的活动发生总和而不断增强，从而使神经元间的突触联系容易化，有助于促进学习和记忆过程。

中枢胆碱能系统的活动与学习记忆有密切关系。

有学者提出，胆碱能神经通路参与构成记忆痕迹，胆碱能突触即为记忆突触，它是学习记忆的结构和生理基础。

据报道，用药物阻滞胆碱能系统所诱发的学习记忆功能障碍与海马结构损伤者极为相似，如学习能力下降和严重的顺行性遗忘等，但远期记忆一般不受影响。

有学者认为，可能是在学习记忆过程中记忆突触对Ach的敏感性增加，神经元的兴奋性增高，而利于记忆痕迹的储存。

隔-海马-边缘叶胆碱能通路在此过程中起着重要的作用。

虽然有不少事实说明海马环路与学习记忆有关，但也存在着矛盾的结果和相反的意见。

有实验观察到毁损动物的海马或穹窿并不明显影响学习记忆。

临床上有1例病例，经检查两侧海马小而异常，并且不存在有穹窿和海马伞，而病人生前的学习记忆成绩名列前茅，无行为或腺癌破坏两侧穹窿和乳头体的病人也没有记忆缺损。

因而认为，内侧颞叶切除引起的记忆障碍主要是由于破坏了颞干和颞叶新皮质。

颞干是指颞叶内侧，颞叶皮质和杏仁传入与传出纤维集中的白质，并不还有海马纤维。

切断猴的颞干后，影响动物的学习记忆能力；破坏海马和海马回而不损及颞干时并不引起记忆障碍。

因此，有关记忆的神经基础还有待进一步
（五）与内分泌的关系
激素的昼夜节律性释放与穹窿系统有关，切除穹窿的动物皮质类固醇分泌的昼夜节律降低。

海马内存有特异的类固醇受体，对促进肾上腺皮质激素分泌具有反馈调控的作用。

刺激海马可影响肾上腺皮质对各种应激情况的反应。

此反应可根据动物所处的状态而起抑制或异化作用，当动物在应激情况下刺激海马，可降低皮质类固醇水平；反之则促进分泌。

促肾上腺皮质激素和肾上腺皮质激素能影响海马细胞的电活动。

切除肾上腺的大鼠，注射皮质类固醇可抑制海马锥体细胞神经元的单位放电，注射肾上腺皮质激素则放电增加。

海马对促性腺激素的分泌也具有抑制作用。

电刺激海马，可抑制排卵以及黄体生成激素或卵泡雌激素的分泌；在海马内埋置雌激素可降低血清中卵泡激素的含量；切断海马伞可加速雌鼠的成熟。

上述资料说明海马与内分泌之间有着密切的关系。

（六）对痛觉的调制
切除狒狒和猴的海马，动物对痛的反应降低；为恶痛病人施行海马切除，能使疼痛缓解。

刺激猫海马背侧，可出现较长时间的镇痛作用。

提示海马可能参与痛觉的调制。

在记录猕猴或猫海马自发电活动的实验中，给予躯体或内脏的伤害性刺激，发现海马的Q节律发生明显改变，说明伤害性刺激可到达海马，并且影响海马的电活动。

在细胞电生理研究中，观察到对外周伤害性刺激发生反应的海马神经元有两种类型，即伤害性兴奋神经元和伤害性抑制神经元。

当给予伤害性刺激时，前者放电明显增加；后者放电减少甚或停止。

当静脉或脑内注射吗啡时，可抑制伤害性兴奋神经元放电，而对抑制神经则有托抑制作用。

说明海马内有这两类神经元在痛与镇痛过程中都有一定的作用。

海马参与针刺阵痛过程，电刺激海马背侧可增强电针的镇痛作用，损毁该部则电针效应降低。

电针刺激能影响海马的活动，如电针时伤害性兴奋神经元的活动受抑制，而抑制神经元出现托抑制的现象；此外，电针也可抑制海马的躯体性诱发电位。

电针对海马神经元的抑制作用与中枢递质的水平有关，应用对氯苯丙胺、6-羟基多巴胺、阿托品和纳洛酮，分别影响脑内的5-HT、儿茶酚胺、乙酰胆碱和阿片肽水平，都可以不同程度地翻转电针对海马电活动的抑制效应，其中以5-HT、儿茶酚胺以及内阿片肽系统影响最显著，因而认为电针对海马电活动的影响可能有多种递质系统参与。

扣带回
扣带回（cingulate gyrus）位于大脑半球内侧面，胼胝体上面，胼胝体沟和扣带沟之间。

她向后在胼胝体压部处弯曲，经穹窿回峡与海马回相连接，它的前端和围绕胼胝体膝部的新皮质相延续。

经过扣带回皮质的纤维束和扣带束，起自额叶底面的嗅三角和胼胝体嘴下方的旁嗅区，围绕胼胝体上方，向后连接海马回和钩回皮质，它是连接边缘叶的主要纤维束、。

扣带回根据其细胞结构的不同，可分为扣带前回（24区）和扣带后回（23区）。

其纤维联系：前回主要投射至丘脑的背内侧核、前内侧核和腹内侧核；而后回纤维只投射至丘脑背外侧和前腹核，以上纤维多为双向性。

扣带回除了和丘脑联系外，还有纤维与尾壳复合体、顶盖前区、上丘、中脑被盖和中央灰质相联
二、功能
扣带回的生理功能包括调节机体的植物神经性反应、躯体运动和行为变化等，它的兴奋所表现的机能状态常以抑制性为主。

（一）对呼吸运动的影响
刺激麻醉动物的扣带前回可使呼吸变慢或停止。

呼吸运动的变化与刺激强度有关，以中等强度刺激扣带前回及围绕胼胝体膝部的周围部分，均可使呼吸运动抑制，过强的刺激则引起呼吸加速反应。

扣带回对呼吸运动的变化也存在着部位的差异；刺激扣带回前部抑制呼吸运动，中部和后部则加速呼吸反应。

在清醒状态下刺激扣带回，一般引起呼吸加快。

（二）对骨骼运动的影响
刺激扣带回可以抑制动物的自发运动，出现肌肉松弛；刺激胼胝体膝部周围的扣带回，则可获得类似睡眠样的状态，如闭眼、正在运动的肌紧张减退；增加刺激强度动物则出现相应的症状，即眼皮和面部肌肉跳动，并引起躯体和上肢紧张性活动。

这一反应不受皮质运动区的控制，在切除皮质运动区后反应仍存在。

（三）对植物性反应的影响
刺激扣带回一般出现减压反应，心跳减慢，有时也会有加压反应。

引起降压或升压反应取决于刺激的频率和麻醉的深度；高频刺激加压反应，低频刺激一般为减压反应；深度麻醉出现减压反应，浅麻醉则为加压反应。

有人认为扣带前回背侧为减压区，腹侧为加压区。

当损毁下丘脑前部的交感抑制区或延脑的减压区后，则刺激扣带回引起的减压反应消失。

刺激清醒动物的扣带前回，胃肠运动及胃液分泌也有明显的变化，同时尚可诱发瞳孔扩大、竖毛、流延、出汗和膀胱收缩等反应。

刺激病人扣带回也会有恶心、呕吐、呃逆等反应。

（四）对情绪反应的影响
在轻度麻醉下刺激扣带前回，动物出现张眼、扩瞳、张口和发音等情绪反应，动物好像处于清醒状态，皮质脑电也呈现去同步化；停止刺激动物就会出现瞌睡状态。

清醒动物刺激扣带前回则显得非常激动，并表现怒的行为和吼叫等情绪反应，刺激中部还可以出现“恐惧”反应，动物正在进食的动作被抑制。

毁损两侧扣带回的动物，面部表情减退表现的非常驯良，“惧”和“怒”的反应减少，对周围环境的反应淡漠；但也有出现相反的结果，攻击性行为增加，更容易引起怒反应。

在临床上应用切除扣带回治疗激动、忧虑、不安定和有攻击性行为的病人也有一定的效果。

（五）对痛觉的调制
扣带回的活动可以影响痛感觉，外科手术切断扣带束可使恶痛病人疼痛缓解。

刺激扣带回前部能提高动物的痛阈；刺激扣带回前部32区及附近皮质可明显增强针刺镇痛效应；而刺激后部及24区前部则出现痛觉过敏。

毁损24区针刺痛效果减弱，毁损32区及附近皮质则针刺镇痛效果完全消失。

扣带回对痛阈及针刺镇痛的影响，可能部分是由于痛信号及针刺信号在扣带回内会聚和相互作用的结果。

电生理实验证明，伤害性刺激可以引起扣带回前部一部分神经元的活动加强，而另一些神经则的放电减少或暂时停止，这些反应可被静脉注射吗啡所取消，而电针穴位而使之减弱。

伤害性刺激可引起扣带回的电反应在毁损丘脑网状核、丘脑前腹核时则减弱或消失，说明有关痛和针刺信号有可能分别经由丘脑前
核群和内侧前脑束到达扣带回前部。

扣带回的活动尚受其他核团活动的影响，如刺激尾核头部能有效的抑制扣带前回前部神经元的自发放电，而且这种抑制效应与尾核刺激频率及强度有关。

刺激尾核头部同样可以抑制伤害性刺激所引起的扣带回神经元的诱发放电。

用辣根过氧化物酶轴突逆行转运方法所得结果表明，尾核头部有纤维投射到扣带回前部。

因而可以设想，尾核与扣带回前部在功能上与形态上的联系，可能是在痛觉信息调制过程中，尤其是在针刺镇痛过程中具有重要的意义。

针刺镇痛的效果与脑内5-HT水平密切相关，有实验表明大鼠电针后，扣带回前部（32区及其邻近部位）5-HT的改变与电针有依从关系。

这些结果从神经递质活动水平论证了扣带回参与针刺镇痛的可能性。