Cortical Topography

我们延续上一讲的内容，继续讨论大脑皮层的功能分区。Cortical Topography的技术是在癫痫病人的手术治疗过程中逐渐总结起来的。早期癫痫病人的治疗方式就是给病人做开颅手术，切掉大脑中的病灶。但为了避免影响其他功能区，医生会在手术区域上选取不同的位置给予微弱的电刺激，询问病人的反应，以此判断对应位置的功能以及能不能直接切除。我们来看下面这张图：

这张图展示的是中央前回和中央后回的功能。上一讲提到中央前回是motor cortex，中央后回是somatosensory cortex；如果按从superior到inferior的方向对中央前回与中央后回的不同位置施加微小的电刺激，我们就能观察到中央前回与中央后回的功能分区。这张图里下面这两个小图就是中央前回与中央后回的冠状面切片以及对应区域的功能。比如中央前回位于大脑纵裂最深处的位置是控制脚趾的运动的，中央后回位于Sylvian Fissure附近的位置是控制舌头的知觉的。Homunculus的意思是皮质小人，它有两种，一种是motor Homunculus，一种是somatosensory Homunculus，如果把器官按控制这个器官的大脑皮层的面积缩放，就是皮质小人的样子，越大的器官说明需要的大脑皮层面积越大，功能就越复杂。

Microanatomy and Histology

上一讲介绍的大脑分区方式是通过观察大脑的形态，用一些带有明显的分界特征的沟回来分类；上面介绍的是根据大脑的功能进行分区；还有一种根据大脑的微观解剖性质来分区的方法，叫Cytoarchitectonic map，早期比较有影响力的是Brodmann area (BA)，见下图
这种分区方式是采用细胞染色（cell staining）的方法，对大脑细胞进行染色，根据染色后细胞显微特征的不同对大脑进行分区，它的假设是功能相同的区域染色后应该是没有什么区别的，但不同功能的区域染色后区别会比较大。

细胞染色方法是Golgi和Cajal提出并发扬光大的，二人于1906年因为用细胞染色技术描绘了神经系统的结构而获得了诺贝尔生理医学奖。下图就是细胞染色后的神经元的样子

Gajal比较有艺术天分，他把自己用染色技术观察到神经细胞画下来，下图就是一个哺乳动物的视网膜

得益于这样的细胞染色技术，大脑皮层被染色后可以比较清晰得观察出神经细胞的排列方式，下图是大脑皮层的一个沟回，Area 18左右两侧的神经细胞排列密度明显是不一样的。

神经细胞简介

神经系统主要有两大类细胞构成：神经元（neuron，大概是~$10^{11}$1011个）和神经胶质细胞（glial cells，大概是~$10^{12}$1012个）。神经元是实现脑功能的细胞，它们可以传递并处理一些特定的信息，通常是高度分化不会再生的；神经胶质细胞主要是起结构支撑的作用，并且还起到绝缘体的作用，让相邻的神经元的电信号不会互相干扰，提高信息传递的效率，同时也是神经元的一层屏障，为他们隔绝有害物质。

这是一个典型的神经元的结构，它由三部分构成，树突（dendrities）、细胞体（cell body）、轴突（axon）。树突的作用是接受传来的信息，细胞体的作用是整合并处理这些信息，轴突的作用是把处理之后的信息向下一个神经元传送。但事实上并不是所有神经元都长这个样子，下图是一些不同的神经元的素描和荧光染色图，可以看到真实的神经细胞其实也是奇形怪状的。

信息在一个神经元上的传递靠的是电信号，电信号的产生靠的是轴突细胞膜内外离子浓度差差生的电位差。

而信息在两个神经元之间的传递靠的则是神经递质（neurotransmitter）。在上一个神经细胞的轴突与下一个神经细胞的树突交接的位置形成突触（synapse），突触释放神经递质与下一个神经元树突上的受体结合实现信号的传递。