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大脑各叶的功能及其功能障碍概述

作者: Juebin Huang, MD, PhD, The University of Mississippi Medical Center

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大脑纵裂将大脑分为左右两个半球,每一个半球分别由5个脑叶组成:位于大脑半球表面的额叶、颞叶、顶叶和枕叶以及位于大脑外侧裂深面的岛叶(见 大脑的各区域)。虽然,各个脑叶有其各自特定的功能,但大多数的活动需要双侧大脑半球多个区域的相互协调。例如,虽然枕叶是视觉处理的必需部位,但双侧半球的顶叶、颞叶和额叶的部分区域都参与了视觉刺激的复杂处理过程。

大脑的各区域

人体所有的功能都是分别由单侧支配的,如,身体左侧的视觉、触觉及运动功能都是由右侧大脑半球的相应区域所支配的。在执行某些复杂的功能时,需要双侧大脑半球的参与,但往往总是有一侧大脑半球(优势半球)占主导地位。如,左半球为语言功能的优势半球,而右半球则在空间想象方面占主导地位。

大脑皮层包括初级感觉运动区和联络区。初级感觉区通过专门的感觉器官和外周感受器接受躯体、视觉、听觉和味觉等的刺激,然后一种或多种感觉刺激在联络区整合。初级运动区使机体产生随意运动,而各种复杂运动的协调和执行需要运动联络区的帮助。有些皮质区是联络区,它们不限于一种运动或感觉功能,而是从大脑多重的感觉和运动区域接受会聚信息。位于额、颞、顶叶的联络区能将感觉刺激、运动反馈等各种不同信息与本能及获得记忆相整合,从而促进学习,形成相应的思维、表情和行为。

额叶

额叶在中央沟之前,其主要功能为组织和执行所学的和目的性的行为;它也是许多抑制功能的执行部位。额叶有几种不同的功能区域:

  • 中央前回(额叶的最后面)的初级运动皮层区,一侧的初级运动皮层区控制对侧躯体的随意运动(具体见立体图,称之为矮人模型—见 矮人模型)。由于一侧大脑半球90%的运动纤维在脑干交叉到对侧,所以一侧大脑半球运动皮层的损伤将导致对侧肢体的无力、麻痹。

  • 额叶内侧回区域(也称内侧前额区)对于维持觉醒和目的性行为十分重要。当额叶内侧的巨大病变累及额极(额叶的最前部)时,患者可能出现意志减弱(如缺乏热情、注意力下降及反应明显变慢等)。

  • 眶回(也称眶前额区—见 大脑的各区域)有助于调控社会交际行为。眶回病变的患者则会出现情绪不稳定,对自己行为所产生的影响漠不关心。他们可能会欣快、轻率、表现粗俗,不顾社交礼节。双侧前额区的急性损伤则可使病人变得喧闹多语,烦躁不安及出现攻击性行为。随着年纪的增长,尤其在许多类型的痴呆病人中,额叶的变性可导致缺乏抑制和异常行为。

  • 左额叶外下侧(又称Broca区或后下侧前额区—见 大脑的各区域)控制语言表达功能。额叶外下侧(Broca区)的病变可导致表达性失语(对词语的表达功能受损— 失语)。

  • 背外侧区域(也称背外侧前额区)负责处理近期获得的各种信息,其功能称之为工作记忆。额叶的背外侧区域病变则影响各种信息的存储和及时处理(如,反过来拼单词,按序说出字母和数字等)。

矮人模型

特定区域的皮层控制对侧肢体相应部位的感觉和运动。某一身体部位与大脑皮层的特定部位相对应,但各部位相应分布区大小不同;如支配手部的皮层区域的大小较肩部的大。各个部位的在大脑皮层的分布图称之为矮人模型。

顶叶

顶叶的不同区域有特定的功能。

  • 位于顶叶最前部,中央沟后部(中央后回)的初级躯体感觉皮层区能整合各种体感刺激,从而对物体的形状、质地和体重进行正确的辨认。一侧的初级躯体感觉皮层区接收来自对侧肢体的全部躯体感觉(见 矮人模型)。顶叶前部的病变可引起实体辨别觉障碍(实体辨别觉缺失)。

  • 中央后回后外侧的区域则主要负责视觉空间关系,并将其与其他感觉相整合,从而能对移动物体的轨迹有一定认识。该区域也负责对本体感觉(身体各部位所处空间位置)的感知。

  • 优势半球顶叶中部与计算能力、书写能力、左右分辨、手指辨别等相关。角回病变可引起书写、计算、左右分辨和手指命名障碍(Gerstmann综合征)。

  • 非优势半球的顶叶负责整合对侧肢体对周围环境的感知,使人能够辨别空间环境,并影响绘图能力。非优势半球顶叶的急性损伤可引起对侧的偏侧忽略(通常是左侧),从而患者对左侧肢体及周围环境不予注意,有时患者会否认该侧肢体的病变(病感失认)。如,右顶叶巨大病灶的病人会否认左侧偏瘫,甚至会有全面的精神错乱。该部位病变较小的病人则不能执行一些已经学会的动作(如,穿衣服等平时较娴熟的动作),这是一种空间-动作障碍,称之为失用。

颞叶

颞叶的功能主要包括听觉感知、语言接收、视觉记忆、陈述性(真实的)记忆和情绪控制等。右颞叶病变的患者常常会失去对非言语性听觉刺激(如音乐等)的理解。左颞叶病变则会影响到患者对语言的感知、记忆和组织。

颞叶内侧边缘-情感区的痫性病灶通常会引进复杂部分性发作,表现为不能控制的感觉、自主神经、认知或情感障碍。有少数病人可出现人格改变,如缺乏幽默感、对宗教过于狂热、强迫性行为。

枕叶

枕叶包括初级视觉皮层和视觉联络区。初级视觉皮层病变可引起中枢性盲,称为Anton综合征;此时病人不能看到一些物体,但病人本身并不认识到这一障碍。枕叶癫痫可引起幻视,通常是对侧视野出现各种颜色的线条和网线重叠在一起。

岛叶

岛叶主要负责整合内脏感觉和自主活动,同时其在言语功能中也有一定作用,某些岛叶病变的患者可出现失语可证明上述观点。另外,岛叶还与疼痛觉、温度觉(可能包括味觉)的处理有关。

病理生理学

大脑功能障碍可分为局灶性和弥散性功能障碍。有时,大脑的局灶性或弥散性病变也会影响到皮层下区域,影响患者的觉醒程度(如导致木僵或昏迷)或思维活动(如引起谵妄)。

局灶性大脑功能障碍大多由局部结构异常(如,肿瘤、卒中、外伤、先天异常、胶质增生、脱髓鞘等)引起。患者的临床表现取决于病变的部位、大小及其发展速度。直径<2cm或发展较慢的病变可能临床上没有任何症状;大的病变,发展较快的病变(几周、几月而不是几年),以及同时累及双侧大脑半球的病变往往会有明显的临床症状。大脑局灶性的白质病变可影响大脑各个区域的连接活动,从而引起失联络综合征(指患者尽管大脑每个区域的功能正常,但不能执行需≥2功能区协调参与的任务)。

大脑弥散性功能障碍大多由中毒代谢性疾病引起,有时也可由弥散性炎症、血管病变、严重外伤或弥散性肿瘤等引起,上述病变可造成大脑的多个功能区受损。

恢复

脑损伤后的恢复部分上取决于剩余大脑的可塑性(指脑部某一功能区域改变其功能的能力),其在不同个体间有差异,且受年龄及身体状况影响。脑的可塑性在其发育过程中是十分显著的。例如,在8岁以前,如果大脑优势半球的语言功能区严重受损,对侧半球的相应区域可重新支配患者的语言功能。虽然在10岁以后大脑在损伤后也有一定的恢复能力,但严重损伤引起的功能损害往往是永久性的。尽管从局部水平来说,大脑许多功能区的可塑性是持续终生的,但在成人,脑损伤后比较大的功能的重塑是较为罕见的。

大脑功能障碍综合征

这类综合征包括:失认、失忆、失语、失用。精神异常(如,抑郁、精神病、焦虑等)有时可有类似的表现。

诊断

通常该类疾病为临床诊断,常需要行神经心理测定。病因学的诊断则需要进一步行实验室检查(如血和脑脊液的分析)和影像学检查,包括结构性(CT和MRI)和功能性(PET,SPECT)影像学。

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