 本文封面/《大腦之美：神經科學之父卡哈爾，80幅影響大腦科學＆現代藝術的經典手繪稿》 为什么神经科学还有这么多未解之谜？为什么我们生活中很多行为无法得到科学的解释？ 很大一个原因是，神经系统的基础结构和功能尚未解析清楚。 出于自己的学习需要，以及方便后续的知识解读，我想回归到神经解剖的基础知识部分，重新整理出发。 写在前面，内容框架： 1 介绍神经系统解剖的几个重要方位和平面名词，帮助后续理解 2 回顾中枢神经系统由胚胎发育成人的过程 3 介绍脊髓、脑干、中脑、和大脑结构（热点：皮质-丘脑投射最新研究进展） 4 大脑的血液、淋巴液和脑脊液循环 （脑淋巴管的发现改写教科书） 一、神经系统解剖的重要轴线和平面 我不想把事情搞得那么复杂，所以就不抄书了，大家简单在脑子里有个空间印象就行。 方位：大脑的前后、内外和上下； 平面：冠状面（区分前后）、矢状面（分左右或内外）和水平面（切分上下）；  二、中枢神经系统基本分区的演化过程 这部分我在前面胚胎神经发育一文已经详细介绍过了，全文可看本专栏文章《早期胚胎大脑发育》。 #主要大脑分区的形成 在妊娠早期（胚胎一个月时），神经管会被简单分隔成三段：前脑prosencephalon、中脑mesencephalon和菱脑rhombencephalon（右上图为神经管长段的截面示意图），分别在胚胎的前端、中段和靠后段，后接脊髓。 而在实际胚胎中，我们可以观察到此时胚胎前端末端有一个弯曲处，所以胚胎整体看起来像是“权杖”状。（这个单词很有意思，“cane”，也有“甘蔗“的意思） 胚胎五周时，前脑会被继续分隔成端脑telencephalon和间脑diencephalon结构，中脑还是中脑，后端的菱脑进化为后脑metencephalon和最末端的末脑myelencephalon。 胚胎脑一共五段，最终的大脑将沿着这个框架发育： 端脑--发育成大脑皮层和内脑核团（如基底节、嗅球和海马体结构）等； 间脑--对应成人大脑的丘脑和下丘脑结构，此外，视神经囊泡（视网膜的神经部分）也在此处形成； 中脑--中脑杯盖细胞核； 后脑--最终为小脑和脑桥结构； 末脑--为最终的延髓。 一个原本粗糙的神经管结构便如此发育成这么复杂的大脑结构了。 三、成人中枢神经系统的解剖 我们姑且专注于成年人的大脑结构。 这是我们大脑和脊髓的侧面和正面图，我们可以简单对大脑、间脑、中脑、脑桥、小脑、延髓、脊髓和脊神经的排布关系有个总体印象。  大脑半球，被神经解剖学家根据表面的“沟沟裂裂”区分成了几个脑叶，如图所示，红色区域为前额叶，蓝紫色为顶叶，额叶和顶叶的分界线是“中央沟”； 绿色为颞叶，被“外侧裂”与上方的额叶和顶叶分割开来； 后面的紫色为枕叶，与顶叶中间的分隔叫做“顶枕沟”。
左右两个大脑半球之间会通过胼胝体结构相连。 （大脑部分就到这，没耐心再讲下去了。） 现在开始我们就从尾端的脊髓到头端的大脑一个一个地过，从易到难，大家心理上也能适应一下。 1 脊髓 记住，脊髓也是人类中枢神经系统的一部分，它上接脑干，下达尾椎水平，并一路向外发出31对脊神经。 我们就把脊髓想象成是一棵树，脊神经是它的树支，脊髓的“树干”部分从上到下会分为颈段-胸段-腰端-尾段和骶段，于是相应的脊神经被称为颈神经（8对）-胸神经（12对）-腰神经（5对）-骶神经（5）和尾神经（1）。 处于不同节段水平的脊髓，内部的结构也是在变化的，这部分涉及躯体感觉如何向大脑传送的渠道和变向问题，欲知详情请移步专栏文章《躯体感觉》部分。  2 脑干和颅神经 脑干其实不是一个单独的脑结构，它是包括中脑、脑桥和延髓在内的一个复合结构区。 之所以将脑干与颅神经放在一起，是因为，我们的第III到第XII对颅神经，都是从脑干发出的（I号选手嗅神经和II号选手视神经除外）。  脑干脑干，顾名思义，它是承接大脑中枢和外周信息的“交通枢纽”。 首先，脑干是负责头颈部感觉和运动信号传输的颅神经的接收站/发出站（信息在脑干进行整合和处理）； 其次，脑干充当了脊髓感觉信号往上传输、头颈部感觉和运动、前脑运动皮层信息向下传达的“高速公路”； 此外，脑干在调节意识水平方面也具有重要作用。 一个功能结构如此复杂的区域，却有一个解剖上的bug，那就是血供特别少，如果脑干位置发生了出血或缺血，临床上都是很棘手的事情，死亡率超高。 回到解剖，脑干各个部分的区分主要靠表面的“膨大和凸起”（这是内部的细胞核团和神经纤维束的排布的结果），而这些表面的凸起实质上也反映了深处的神经核团的所在（下图示）。  具体的颅神经的功能是医学生都被考过的问题，神经科轮转时最常被q到的也是问你怎么进行神经系统查体，今天我只想略过。 这些神经核团在脑干的位置看似杂乱无章，但如果我们了解胚胎神经系统是如何发育演化而来的、具体的脑神经核团是如何迁徙的？就会豁然开朗。  图文/黄花卷儿 其次，这些脑干上的脑神经核的位置，也与其将要支配的效应器官的位置有关（毕竟方便管理嘛。） 你看，下图的不同颜色标记的脑神经核，分别在胚胎时期和成人后的脑干节段的分布，其实就是像一本书慢慢展开一样，有一些位置的改变，但都有规律可寻。  就当图画看就行，我不翻译名词，知道太多对你对我都不好，今天我但凡要你阅读起来费劲就算我失职。 这种脑神经核的分布和支配模式，神经科医生必须要懂，因为我们经常要靠一些症状来推测神经损伤病人的神经受损位置和水平。 3 大脑的样子：你知道的表面和需要未来打开的盲盒 从不同角度看到的大脑，是下面这样子的：  就是一些沟沟裂裂将大脑进行的分区，把这个脑沟掰开，其实可以看到不同脑叶之间是真的被分成一瓣一瓣的（下图左）； 此外，左右大脑半球之间的连接也是由一些纤维排列组成的（下图右）。  仅从这些简单的角度就能看透整个大脑了吗？当然不是。 大脑的中间，还有很多“盲盒”。 盲盒之一，就是一个叫做丘脑的结构，丘脑的名字其实来源于希腊语的“密室”，或者“婚床”，因为丘脑被认为与性和繁殖冲动有关。 下图蓝紫色结构就是丘脑。 因为“地理位置”优越，丘脑通常被视为感觉信号和运动信号向上传送给大脑皮层的中继站（可复习前面的感觉传导章节内容），换过来说，我们的大脑皮层的每个犄角旮旯都有可能接收到经过丘脑“拓扑性整合”过的外界信息。 丘脑-皮层的投射还被分为了特异性投射（点对点）和非特异性投射（区对区）两大系统，后者投射方式弥散、连接方式宽泛，与调节我们的意识、睡眠与觉醒密切相关，临床上还发现丘脑-皮层非特异性投射系统异常可能会导致全面癫痫发作。 丘脑-皮层投射，是现代神经科学的重大挑战。 当然，有问题就会有机遇。
图/清华大学医学院官网 https://www.med./info/1049/1363.htm 这是郭增才团队研究绘制的部分丘脑核团-皮层功能连接图谱。
“各个丘脑核团接收不同皮层范围的兴奋性输入，依据其皮层输入进行聚类分析将丘脑核团分为联合/视觉（AMd, AMv, AV, LP, LD）、体感觉（VPL, Eth, VPM, PO）和运动（VPMpc, PF, PCN, VAL, CL, VM, MD, SMT）相关核群。” 为了搞清楚大脑深部还有多少个这样的“盲盒”，解剖学家将大脑切成切片，以研究大脑内部的构造，下图为不同水平的大脑冠状面图谱，我们可以发现覆盖在几个皮层叶下面的一些重要大脑结构和脑室。 再说说上图黄色部分吧，是尾状核和尾部的苍白球（合并起来就是纹状体），臭名昭著的帕金森病，就是黑质和纹状体之间的多巴胺能神经元无法正常工作导致的。 四、来去之间：大脑和脊髓的血供情况 它的血供从哪里来？ 对主要脑血管及其灌注的主要解剖区域的深入了解，有助于神经科医生诊断和治疗常见的脑损伤和脑血管疾病（如脑梗死和脑出血）。 整个中枢神经系统的血供主要依靠主动脉向上发出的两大分支--颈内动脉和椎动脉。 总的来说，颈内动脉主要供养大脑前部分脑区和结构（大脑半球和中脑等），椎动脉则为后脑供血（脑干、小脑和脊髓上端等），但是并非一刀切，一些脑区的血供可能存在重叠或者“走着走着就连到了一起”。 如图，起源于颈内动脉的大脑前动脉会向前脑蜿蜒走行去供养“当地”的细胞活动，而从椎动脉发出的大脑后动脉则相反，向后伸展渗透进后脑的结构去。可是，神奇的是，二者虽然开始走向一前一后，本无可能交集，却会发出分支围绕纹状体上方，最终汇聚。 你可以说这是个浪漫故事，也可以说人体的结构设计得非常精妙，在关键的地方都给自己“留了后路”。 具体的脑血管分支及供血脑区可阅读丁香园文章《神经科必备：最全脑血管供血区图谱》https://e.dxy.cn/wisdom/front/zhihuihao/1874, 更专业一点的，则推荐大家去阅读专业的神经解剖教科书读物。 颈内动脉在脊髓和脑干的前方，形成大脑前动脉和大脑中动脉两大动脉； 左右椎动脉在脑干腹面的脑桥水平汇合，形成中线基底动脉； 基底动脉将在大脑底部（下丘脑和脑蒂附近）水平，汇入颈内动脉，形成动脉环，称为Willis环（以英国医生Thomas Willis命名）； 此外，大脑后动脉、单条前动脉和成对的后交通动脉也在Willis环交汇。 在大多数人的大脑中，大脑后动脉从椎体/基底系统接收血液供应；也有少部分人，后交通动脉相对较大，大脑后动脉可能被颈动脉灌注。 Willis环的重要意义在于，当这个环的某条供血动脉发生了堵塞，血液可以通过其他的动脉管道去“顶上”，以保证堵塞脑区的血供和正常生理活动的进行。
图/维基百科 大脑的血液又流向哪里去？ 除了动脉外，分布在大脑表面和内部各区的还有静脉系统和脑淋巴管网络。 是的，在以往的神经科学教科书中，并未提及大脑是有淋巴系统的，可是2015年来自University of Virginia School of Medicine的研究团队首次发现了一条直接连接免疫系统的脑淋巴管，这是一项“改写全球脑科学教科书”的发现，该成果发表在了Nature上。
左：传统的淋巴系统图；右：因应新发现而重新绘制的淋巴系统图 （credit：University of Virginia Health System） 该“意外”发现的淋巴管（我从不相信这是意外，这是神经科学家的努力结果），揭示了很多我们之前揭示不通的问题，以阿尔兹海默症为例，该研究负责人Kipnis表示：“阿尔兹海默症的患者大脑中有许多蛋白质的异常累积，而现在我们可以猜测，这些蛋白质之所以会积聚，是因为他们的脑内淋巴管发生了异常，无法清除过多的蛋白质。” 是谁筑起了中枢神经系统与其他系统之间的壁垒？--血脑屏障 因着大脑在身体中的“司令员”身份，可不是什么随随便便的营养份子都能进入我们的身体最高级“指挥部”的。 19世纪，细菌学家Paul Ehrlich注意到，他向动物体内注射特殊染料来标记组织的时候，除脑组织以外的身体组织都观察到了染料的存在，于是他猜测是因为脑组织对于该染料的亲和力不同，但是这个猜想被他学生Edwin Goldmann否定了，Edwin后来证实了脑毛细血管上存在着特殊的结构，致使染料无法穿过该屏障。 看吧，老师不总是对的（各位PhD们听懂了吗？） 我们将一条脑毛细血管横截切开，可以看到血脑屏障的结构组成，如图：脑毛细血管的管壁都是由一层很薄的分子层包裹的，这个分子层主要是由血管内皮细胞紧密排列而成，作为脑组织与外周组织之间的物质交换、毒素过滤等的“关卡”，当然，胶质细胞和血管基底膜等成分也参与血脑屏障的建设。
图/ Research Gate, uploaded by Felix Neumaier；右：电镜图，箭头所指为相邻血管内皮细胞的连接 血脑屏障，是大脑为自己筑起的壁垒，大多数时候可以帮助自己“抵御外敌”，功勋卓著；可是，也有让人烦恼的时候，比如，临床上患有脑瘤的病人，面临的最大难题就是，很多靶向化疗药物都无法通过血脑屏障，导致可用于脑瘤的化疗药选择面很窄。 五、脑膜和脑室分隔 大脑的脑膜结构有三层，一是最表面（靠近颅骨）的硬脑膜，中间是蛛网膜，最下面是附着在脑组织表面软脑膜。 因着软脑膜紧贴脑组织的关系，它的表面会呈现弯曲和褶皱（这是硬脑膜和蛛网膜没有的东西），这些弯曲褶皱会在一些区域扩大形成脑脊液在大脑中的“蓄水池”（蛛网膜下腔）。 值得注意的是，因为蛛网膜跟软脑膜之间那一层（蛛网膜下层）有很多血管走行，血供丰富，当发生颅脑损伤时，这个地方最容易出血（不过一般都要注意跟硬脑膜下血肿区分一下）。 脑膜组织的包绕之间，也精妙地区分了不同的脑叶和脑室结构，我愿把我们大大脑比喻为威尼斯一样的水城，不同的脑结构是这座城市的建筑，而这些建筑可能是联体的也有可能是单体建筑，而大脑的缝隙和腔室内，则是这座城市的河道与湖泊，里面充满了脑脊液；前面我们所说的血管，就是通往家家户户的水电燃气管道/或是排污的下水管等。
图/ Grepmed 希望大家看完没有头昏脑胀。 文字/排版：黄花卷儿 关注我，It won't kill you. |
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