17脑功能不全(病理生理学)

认知障碍
认知障碍病因 及发病机制
四、认知障碍防治的病理生理基础
• 对症和神经保护性治疗 • 恢复和维持神经递质的正常水平
胆碱酯酶抑制剂阻断神经细胞突触间隙乙酰胆碱的降解，以 提高神经系统乙酰胆碱的含量，治疗PD患者
• 手术治疗：以微电极定位、计算机控制的新的立体定
位损毁疗法治疗晚期PD患者，苍白球的不同部位具有明显不 同的电生理特征（外侧部具有相对不规律的或短暂爆发式放 电，内侧部具有相对持续的高频放电）。
• 谵妄(delirium)：以意识内容异常为主的急性 精神错乱状态，其表现在不同病人或同一病人 不同时间可明显不同。常有睡眠-觉醒周期紊 乱以及错觉、幻觉、兴奋性增高（如躁狂、攻 击性行为等）为主的精神运动性改变等。
• 精神错乱(confusion)：觉醒状态和意识内容 两种成份皆出现异常，处于一种似睡似醒的 状态，并常有睡眠-觉醒周期颠倒。
持涉及大脑皮层及皮层下脑区的结构和功能
完整。
意识障碍(conscious disorder) 指不能
正确认识自身状态和/或客观环境，不能对
环境刺激做出反应的一种病理过程，其病
理学基础是大脑皮层、丘脑和脑干网状系
统的功能异常。意识障碍通常同时包含有
觉醒状态和意识内容两者的异常，常常是 急性脑功能不全的主要表现形式。
性阻塞性肺疾病等，可通过减少脑血液供 应等机制，继发性降低大脑功能而引起认 知障碍。 高危人群 ，冠脉搭桥手术后
（三）精神、心理异常
• 轻松、愉快、多彩的生活环境可促进实验 动物大脑皮层的增长，使脑重量增加；不 良的心理、社会因素，如负性生活事件、 处境困难、惊恐、抑郁等均可成为认知障 碍的诱因。 • 社会心理功能减退患者——皮层萎缩 • 精神失常患者——神经细胞数目减少，细 胞体积变小
（四）人文因素的影响
• 受教育程度是最恒定的影响认知的因素，认
知测验的得分与受教育年限呈负相关
致病因素
神经递质、受体、 基因异常 慢病毒感染 慢性脑缺血 神经肽、神经营 养因子异常 蛋白质异常修饰 ATP减少，酸中 毒，Ca2+、自由 基、炎症因子增 脑代谢异常 蛋白质聚集 高，兴奋性毒性
慢性脑损伤 脑功能异常
②顶叶皮层的主要功能是对感觉信息的高级
加工和整合。顶叶皮层1区至3区的损伤导致
对侧感觉障碍；39区的损伤导致感觉性失读
症（此时患者无构语障碍，但不能理解书写 的文字）；40区的损伤引起触觉缺失等；
③颞叶接受听觉刺激，其41区和42区感受声 音，而听觉辅助皮层22区帮助对声音的理解， 22区损伤将导致感觉性（Wernicke`s）失语 症（与Broca`s失语症不同，Wernicke`s失语 症者不能正确使用语言和语法，常常言不达 意）；颞叶海马和蓝斑结构参与记忆加工， 损伤时分别引起空间或情感记忆障碍；
制作用。
（二）丘脑功能障碍
• 丘脑(thalamus)由许多核团组成，丘脑核团 可分为特异性丘脑核和非特异性丘脑核，特
异性丘脑核组成丘脑特异性投射系统，向大
脑皮层传递各种特异性感觉信息。
• 非特异性丘脑核接受脑干网状结构上行 纤维并向大脑皮层广泛部位投射，终止
于大脑皮层各叶和各层，构成非特异性
投射系统，参与维持大脑皮层觉醒状态。 此系统被破坏可使动物长期昏睡。
第三节
意识障碍
意识是对自身状态和客观环境的主观认识
能力，包含觉醒状态和意识内容。 觉醒状态：与睡眠呈周期性交替的清醒状 态，能对自身和周围环境产生基本反应，属皮 层下中枢的功能；
意识内容：包括认知、情感、意志活动 等高级神经活动，能对自身和周围环境作出 理性的判断并产生复杂的反应，属大脑皮层 的功能。 认知功能主要依赖大脑皮层；意识的维
认知的基础是大脑皮层的正常功能，任
何引起大脑皮层功能和结构异常的因素均可导
致认知障碍。由于大脑的功能复杂，且认知障 碍的不同类型互相关联、影响，因此，认知障 碍是脑疾病诊断和治疗中最困难的问题之一。
一、认知的脑结构基础
认知的结构基础是大脑皮层。大脑皮 层由主区（primary cortex）和辅助区 ( associated cortex ) 组成，对事物的观 察、分析与判断以及对躯体运动的协调均 由主区控制，但主区完成这些功能依赖辅
第十七章 脑功能不全
Brain Insufficiency
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。
第一节
概 述
一、脑的结构、代谢与功能特征
（ARIS）之间动态平衡及其与大脑皮层的相互 联系决定意识水平。
ARAS的投射纤维终止于大脑皮层广泛区域， 主要维持大脑皮层兴奋性，维持觉醒状态和产 生意识活动。ARAS在网状结构中多次更换神经 元，通过的突触及牵涉的神经递质很多。 ARIS神经元发出的上行纤维走行与ARAS大
体一致，其主要功能是对大脑皮层兴奋性起抑
（三）大脑皮层功能障碍
大脑皮层(cerebral cortex) 是有机体全 部功能活动的最高调节器。清晰的意识首先 要求大脑皮层处于适当的兴奋状态，这种适 宜的兴奋性要有脑干网状结构上行激动系统 的支持，还取决于大脑皮层本身的代谢状态， 尤其是能量代谢状态。
二、意识障碍的主要表现形式 意识障碍可有以觉醒状态异常为主 的表现，亦可有以意识内容异常为主的 表现，但更多的是两者兼而有之。
②相同病变发生在不同部位可出现不同后果
例如，发生在额叶前皮层联络区的小梗
死灶可不产生任何症状，但若发生在延髓则
可导致死亡；
③成熟神经元无再生能力 神经系统在老化过程中或受损伤后，神 经细胞数量的减少基本不能从自身得到补充。 神经细胞的慢性丢失将导致脑不同功能区萎 缩，从而出现相应的功能障碍；
④病程缓急常引起不同后果 急性脑功能不全常导致意识障碍，而慢 性脑功能不全的后果则是认知功能的损伤。
• 神经营养因子缺乏
神经营养因子对神经元的存活和神经元
突起的生长具有重要作用。
已发现在多种神经退行性疾病中均有神
经营养因子含量的改变，例如，在PD患者 黑质NGF、BDNF和GDNF的含量明显降低。
2. 脑组织蛋白质异常聚集
脑组织中蛋白质异常聚集可见于一大类脑
神经细胞退行性变性疾病中，如AD、 PD、
• 昏睡 (stupor)：觉醒水平、意识内容均降至
最低水平，强烈疼痛刺激可使病人出现睁眼、
眼球活动等反应，但很快又陷入昏睡状态，
病人几无随意运动，但腱反射尚存。是仅次 于昏迷的较严重意识障碍。
• 昏迷(coma) ：指觉醒状态、意识内容、随
二、脑疾病的表现特征
（一）特殊规律 ①病变定位和功能障碍之间关系密切 例如，位于左大脑半球皮层的病变，可 能有失语、失用、失读、失书、失算等症状； 位于皮层下神经核团及其传导束的病变，可 能出现相应的运动、感觉及锥体外系功能异 常；位于海马区的病变可损伤学习与记忆， 位于小脑的疾病可引起身体的平衡功能障碍 或共济失调等；
亨廷顿病（Huntington disease, HD）、海
绵状脑病(Creutzfeldt Jokob disease, CJD)
等。
脑组织蛋白质异常聚集原因
• 基因异常 • 蛋白质合成后的异常修饰细胞骨架蛋白
tau被异常磷酸化、异常糖基化、异常
糖化和异常泛素化修饰。
• 脑组织慢病毒感染—传染性的朊蛋白
神经肽的异常与认知障碍密切相关。
神经肽与经典神经递质特点比较
1. 神经肽比神经递质分子量大，脑组织中含 量低； 2. 神经肽由无活性前体蛋白加工而成，而神 经递质可在胞体或神经末梢直接合成； 3. 神经肽释放后主要经酶解而失活，神经递 质则主要通过神经末梢重吸收反复利用； 4. 神经肽的调节缓慢而持久，神经递质的调 节快速而精确等。
过程，涉及学习、记忆、语言、思维、精神、
情感等一系列随意、心理和社会行为。
学习 记忆
情感
思维 创造 精神
语言
运动
认知障碍（cognitive disorder）指与学 习记忆以及思维判断有关的大脑高级智能加工 过程出现异常，从而引起严重学习记忆障碍 （learning and memory impairment），同时 伴有失语（aphasia）或失用（apraxia）或失 认（agonosia）或失行（disturbance in executive functioning）等改变的病理过程。
④枕叶含有原始视觉皮层，17区感知和接 受视觉刺激，该区损伤引起视野缺陷；视 觉联络皮层18区和19区包绕视皮层，诠释
视觉信息和内容。该区损伤将导致个体不
能识别物体，不理解物体的用途或生命的
形式（如不能区别猫和狗）。
二、认知障碍的主要表现形式
1.学习、记忆障碍
2.失语
3.失认
4.失用
5.精神、神经异常
5. 脑外伤和脑老化
• 轻度外伤者可不出现症状；中度外伤者可 失去知觉；重度者可导致学习记忆严重障 碍，乃至智力丧失 ——拳击手
• 老年人（>60 岁）脑血液供应减少，合成
和分解代谢及对毒素的清除能力均降低，
造成脑神经细胞死亡，认知功能降低。
（二）慢性全身性疾病
• 心血管系统病变，如高血压、糖尿病、慢
（prion protein, PrP）
3.慢性脑缺血性损伤
• 能量耗竭和酸中毒 • 细胞内Ca2+超载 • 自由基损伤 • 兴奋性毒性
• 炎症细胞因子损害
4. 环境、代谢毒素对脑的损害
50岁以后发病的典型散发性神经退行性疾
病, 风险因素包括毒品、药物、酒精或重金属
中毒等，各种慢性代谢性或中毒性脑病。
助区对行为和智能进行高层次整合。
大脑皮层Brodmann分区
4 6 8 9 46 10 45 6 4 3 1 3 5 2 2 40 39 22 37 19 18 18 19 7
1 6 3 4 43 41 44 42 22 21
上 外 侧 面
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源自文库38 20
大脑皮层Brodmann分区
6 8 24 9 32 24 33 4 31 2 5 31 23
1. 脑位于颅腔内，受到颅骨限制；
2. 脑由神经元和胶质细胞组成； 3. 脑血液供应来自成对椎动脉和颈内 动脉；
4. 血液和脑神经元之间有血脑屏障；
5. 脂溶性强的物质可快速进入脑组织，而脂
溶性弱或非脂溶性物质则进入脑组织极慢
或完全不能进入； 6. 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。
6.痴呆(dementia)
二、认知障碍的病因和发病机制
（一）慢性脑损伤
1．脑组织调节分子异常 • 神经递质及其受体异常
①多巴胺（dopamine）—帕金森病 ②去甲肾上腺素（norepinephrine） ③乙酰胆碱(acetyl choline)—阿尔茨海默病 ④谷氨酸(glutamate)
• 神经肽异常 神经肽(neuropeptide)是生物体内的一 类生物活性多肽，主要分布于神经组织。在 脑内，神经肽与神经递质 （neurotransmitter）常常共存于同一神经 细胞。
一、意识维持和意识障碍的脑结构基础
脑干网状结构、丘脑和大脑皮层在维持
意识方面起着极其重要的作用，意识障碍的
发生机制实质上就是网状结构-丘脑-大脑皮层
系统发生器质性损伤、代谢紊乱或功能性异
常的机制。
（一）脑干网状结构功能障碍 脑干网状结构是保证大脑清醒状态的结构
基础。其上行激动系统(ARAS)与上行抑制系统
二、脑疾病的表现特征
（二）对损伤的基本反应 脑对损伤的基本反应是神经元的坏死、 凋亡、退行性变性（轴突和树突断裂，缩短， 细胞萎缩）； 神经胶质细胞、星形胶质细胞炎性反应、 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
第二节 认知障碍
认知是机体认识和获取知识的智能加工
7
31 19 30 29 33 18 30 23 24 10 26 17 17 32 1 18 27 12 25 17 122 36 19 28 18 11 34 35 36 37 19 28 37 20 38 20
内 侧 面
①额叶皮层区负责自主运动，书写、记忆、 创造性思维、判断、远见、社会责任感等复 杂的智力活动，该区损伤将导致中侧性偏瘫 （4区）、失写症（6区）及额叶性痴呆（9区 和12区）等；