中枢神经系统的结构与功能
中枢神经系统(CNS)由大脑和脊髓组成。它作为身体的控制中心,处理感觉信息并指导反应。CNS协调自主活动,如运动,以及非自主活动,如呼吸和心跳。
我们的大脑有两个主要功能:控制行为和调节身体的生理过程。
然而,大脑不能单独完成这些任务,因为它需要从身体的感觉受体接收信息,这通过与脊髓的通信来实现。
CNS被称为“中央”系统,不仅因为其占据身体的中心位置,还因为它是维持和产生行为的神经系统中最重要的部分。
中枢神经系统(CNS)
中枢神经系统有三个主要组成部分,即大脑、脊髓和神经细胞:
大脑
大脑负责诸如思考、形成记忆、运动和意识等功能。人脑有三个主要部分:大脑皮层、小脑和脑干。
脑干
脑干位于大脑底部,是大脑中最原始的区域之一;由中脑、桥脑和延髓组成。
脑干的功能相对基本和生理,包括自动行为,如呼吸和吞咽。
小脑
小脑位于脑干上方,监测和调节运动行为,特别是自动运动和平衡。
一些动物的大脑,如两栖动物,主要由脑干和小脑组成。
大脑皮层
大脑皮层是人类大脑中最晚发展的一部分,也是最大的部分(约占总质量的85%)。大脑皮层分为两个大脑半球,共同产生各种功能,如自主行为、语言、认知思维和意识。
左半球负责控制身体右侧的运动,而右半球负责控制身体左侧的运动。
在大脑半球内,有四个区域或叶,每个区域都有不同的功能:
- 额叶 – 位于大脑前部,负责高级认知功能、语言发展、注意力、决策和问题解决。
- 枕叶 – 位于大脑后部,负责处理和编码不同的视觉信息,如颜色、方向和运动。
- 顶叶 – 位于大脑顶部,负责处理感官信息、注意力意识、视空间处理和整合躯体感觉信息(例如触觉、温度和疼痛)。
- 颞叶 – 位于耳朵后面,负责识别、感知(听觉、视觉、嗅觉)、理解语言和形成记忆。
大脑皮层表面覆盖着大脑皮层,通常称为灰质。灰质由一层约3毫米厚的组织构成,包含数十亿个神经元。灰质是存储记忆、进行感知和处理信息的结构。
灰质中的神经元通过一层称为白质的神经纤维束与其他部分的大脑相连,白质因其绝缘物质的闪亮白色外观而得名。
灰质外观独特,布满皱褶,这些皱褶由凸起和沟壑组成。大脑中的一个凸起称为回,复数形式为回。大脑中的沟壑称为裂隙。裂隙和回扩展了大脑皮层的表面积,最终增加了其所能容纳的神经元数量。
具有最大和最高功能大脑的动物,如人类和某些灵长类动物,拥有最皱的大脑,因此也拥有最大的大脑皮层。
脊髓
脊髓是一束长而细的神经元,附着在大脑底部(脑干),沿脊柱全长延伸。
脊髓包含神经元回路,可以控制我们的一些简单反射,例如在不参与大脑的情况下将手从热表面上移开。
CNS通过神经与身体其他部分通信,神经是由纤维束组成的,用于传输来自和到达CNS的信号。附着在脊髓上的神经构成了周围神经系统(PNS)。
神经根从脊髓退出,向身体两侧延伸,携带大脑和周围神经之间的信息。
脊髓的中间结构由灰质组成,外部组织由白质组成。脊髓内有30个节段,每个节段属于以下四个部分之一:
- 颈椎 – 这些是8个节段,传输头部、颈部、肩部、手臂和手部区域的信号。
- 胸椎 – 这些是12个节段,传输手臂、胸部和腹部区域的信号。
- 腰椎 – 这些是5个节段,传输腿部、脚部和一些盆腔器官区域的信号。
- 骶椎 – 这些是5个节段,传输下背部、盆腔器官、生殖器区域和一些腿部和脚部区域的信号。
- 尾椎 – 位于脊髓底部。
神经细胞
为了在整个CNS和身体中传输信息,有数十亿个细胞帮助大脑和脊髓的功能。
神经元,或神经细胞,相互连接以发送和接收大脑和脊髓中的信息。神经元协同工作,将感觉信息传输到大脑,并负责做出决策、情绪和肌肉活动。
CNS中有大约860亿个神经元,已确定数千种不同亚型,各自具有不同的功能。每个神经元由细胞体(胞体)、轴突和树突组成。
胶质细胞是CNS中的非神经元细胞,本身不传输信息,但保护和支持神经元。胶质细胞占CNS中所有细胞的约90%。CNS中有三种类型的胶质细胞:星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞。
星形胶质细胞是CNS的主要支持细胞,它们制造和分泌称为神经营养因子的蛋白质(支持神经元的生长和生存)。这些细胞还有助于清除可能损害神经元的有害蛋白质和化学物质。
小胶质细胞负责清除受损的神经元和感染,对维持CNS的健康至关重要。它们还产生称为细胞因子的分子,调节细胞对损伤的免疫反应。
少突胶质细胞负责产生一种称为髓鞘的脂肪物质,用作包裹神经元轴突的绝缘层。髓鞘对于神经元以比未被髓鞘绝缘的神经元更快的速度传递电信号至关重要。
保护结构
由于中枢神经系统对多种功能和生存至关重要,因此它得到了极好的保护。头骨包围着大脑,脊髓穿过一列中空骨骼(称为椎骨)的中间。
此外,大脑和脊髓还受到三层膜的保护,称为脑膜(具体层称为软脑膜、蛛网膜和硬脑膜)。
为了确保大脑和脊髓不会直接接触头骨或椎骨的任何骨头,它们悬浮在一种称为脑脊液的透明液体中。
脑脊液填充了两层脑膜之间的空间,以及在CNS的脑室内循环,为大脑和脊髓提供缓冲,保护它们免受损伤。
参考资料:
Brodal, P. (2004). The central nervous system: structure and function. Oxford University Press.
Noback, C. R., Ruggiero, D. A., Strominger, N. L., & Demarest, R. J. (Eds.). (2005). The human nervous system: structure and function (No. 744). Springer Science & Business Media.
心理学学士(荣誉),研究硕士,哲学博士,曼彻斯特大学
Simply Psychology的主编
Saul McLeod,PhD,是一位合格的心理学教师,拥有超过18年的继续教育和高等教育经验。他曾在同行评审的期刊上发表文章,包括《临床心理学杂志》。
Simply Psychology的副主编
心理学学士(荣誉),教育心理学硕士
Olivia Guy-Evans是Simply Psychology的作家和副主编。她之前曾在医疗保健和教育行业工作。
引用来源
本文翻译自以下网站:
simplypsychology.org
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