Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

腦動力學 王敏生 中央大學物理系. 腦如何處理訊息? 組成: 1-2 仟億個腦細胞 1-5 百億個神經細胞 膠原細胞.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "腦動力學 王敏生 中央大學物理系. 腦如何處理訊息? 組成: 1-2 仟億個腦細胞 1-5 百億個神經細胞 膠原細胞."—  Präsentation transkript:

1 腦動力學 王敏生 中央大學物理系

2 腦如何處理訊息?

3 組成: 1-2 仟億個腦細胞 1-5 百億個神經細胞 膠原細胞

4

5 結構:腦幹、小腦、大腦 腦幹:腦最早、最原始的部分,約五億 年前演化成,掌管維生系統 ( 不需 經過思考而做的動作,如心跳、 呼吸、消化、血液循環等 ) 、早期 感覺系統、行動、情緒、體溫、 血壓、飢、渴、性、內分泌、身 體生長速率、記憶處理等。 小腦:掌管肌肉協調性。

6 大腦:腦最新、最大的部分,佔腦全部 質量的 85% 。數百萬年前他只是處理視 覺和嗅覺的器官,用來讓動物尋找食物 和避開敵人。隨後在兩棲類,它逐漸長 出一層表皮,稱為皮層。隨著演化動物 愈聰明,皮層也愈長愈大,但腦殼隨演 化長大的速率沒有皮層快,皮層為塞到 較小的腦殼內,就折疊成皺折,稱為迴 轉。皮層約有 mm 厚,覆蓋整個頭, 若攤平面積約有 2500cm 2 。

7

8 大腦分為左、右兩半,分別稱為左腦和 右腦,以神經叢連接。左腦較右腦擅長 解析,而右腦較左腦擅長想像。對多數 人左腦主管語言、線性和次序性 ( 一次一 步 ) 思考、文學思考、邏輯思考、數學思 考 ( 數和它們間之關係 ) 、推理和解析。右 腦主管同步處理 ( 同時處理不同信息,得 到全盤圖像 ) 、想像、顏色、音樂、韻律、 情緒、形態之關係、空間感、直覺和隱 喻。

9

10 額葉腦:負責運動技巧 ( 包括說話 ) 和認知功能。 (1) 腦的運動中心座落在額葉腦的後端,它接 收來自頂葉腦的運動感應,以及發出運動命令。 (2) 左額葉腦有個區塊叫 ” 帕卡區 ” (Broca ’ s Area) , 能控制肌肉來處理說話上的發聲功能 ( 嘴巴, 嘴 唇和喉頭 ) ,所以此區塊受傷的人,會有所謂的 失語症現象,他能了解別人對他所說的,但他 卻無法講出有意義的話或是發出合適的聲音。 (3) 其餘部份主要在處理如思考、記憶和學習 的功能。

11 頂葉腦:處理和接收所有來自身體觸覺 神經的感應,例如觸摸和疼痛。在頂葉 腦的尾端,有一個區塊叫 “ 溫尼克區 ” (Wernicke ’ s Area) ,是解釋來自和語言有 關的視覺和聽覺資訊。若是此區塊受傷 ,會產生所謂的失覺症,也就是他無法了 解別人所說的意思,但卻仍能說話。

12 顳葉腦:負責處理來自耳朵所收聽到的 聲音資訊,並且將它連結至頂葉腦的 “ 溫 尼克區 ” 以及額葉腦的運動皮質上。 枕葉腦:負責處理來自眼睛所接收到的 視覺資訊,並且將它連結至頂葉腦的 “ 溫 尼克區 ” 以及額葉腦的運動皮質上。

13 大腦功能來自於腦神經元 ( 神經細胞 ) 的活 動 神經元的形狀和一般細胞不同 神經元由細胞體 (cell body) 、軸索 (axon) 和樹狀突 (dendrite) 三部分構成,樹狀突 傳入訊息,軸索傳出訊息。

14

15 神經元網路

16 信息傳遞 電訊號 --- 神經元內部:動作電位 (action potential) ,細胞膜內外電位差的變化。 化學訊號 --- 神經元之間:神經傳導物質 (neurotransmitter) 、內分泌,控制訊號的 傳遞,腦具有學習能力的機制。

17 電訊號 --- 動作電位 細胞膜上的離子通道 ( 由蛋白質構成 ) 控制細胞 膜內外 、 、 、 等離子之濃度。 鈉 - 鉀離子幫浦將 3 個鈉離子抽出細胞外,將 2 個 鉀離子抽進細胞內⇒細胞膜外帶正電,細胞膜 內帶負電⇒細胞膜內電位較細胞膜外低。 以細胞膜外之電位為 0 ,神經元處於休息狀態 時細胞膜內之電位為 -70mV 。 神經元發火時,鈉離子通道打開,鈉離子自細 胞外進入細胞內,細胞膜內之電位升至 +40mV 形成動作電位。

18 動作電位 --- 細胞膜內外電位差之變化

19 動作電位的大小和形狀固定。 訊號的強弱反應在單位時間產生的動作 電位數目,訊號越強,單位時間產生的 動作電位數目越多。 抵達軸索丘的訊息強度超過臨界值時, 沿軸索產生動作電位,稱為發火。 神經元每秒鐘最多只能產生 1000 個動作 電位。 大腦對訊息的處理,由一群神經元同步 活動達成。

20 化學訊號 --- 神經傳導物質

21 神經科學 --- 依尺度 ( 複雜度 ) 分類 分子神經科學 --- 各種分子在神經元中之 角色。 細胞神經科學 --- 神經元間之差異、互相 影響、連結、運作。 系統神經科學 --- 神經元網路之運作,如 視覺、味覺、肢體運動。 行為神經科學 --- 不同神經元網路間之統 合形成之行為。 認知神經科學 --- 腦功能,認知、學習、 記憶、決策。

22 如何獲取大腦活動訊息? 非侵入性方法 (1) 電磁訊號 腦電圖 (EEG) 腦磁圖 (MEG) (2) 血液動力學 正子造影 (PET) 功能性磁共振造影 (fMRI)

23 EEG MEG

24 EEG/MEG 易受雜訊干擾 逆問題的解不是唯一確定。 分布源模型:頭以 n 個格點佈滿,每個格點 3 個源 (x, y, z 方向 ) ,頭皮外 m 個量測位置。 b: m 個量測數據, m  1 矩陣 s: 源強度, 3n  1 矩陣 A: lead field matrix , m  3n 矩陣

25 無約束條件,所有可能解之平均為 minimum norm pseudoinverse (MNP) 純粹從電磁訊號得到的解。 點源產生的訊號,其 MNP 在空間為散開的分布。 腦深部的源產生的訊號,其 MNP 分布於表層。 需要其他的訊息?

26 從其他非侵入性造影,獲取 EEG/MEG 以外之腦活 動訊息。 血液動力學和神經元活動之確切關係目前還不 清楚。 PET, fMRI, EEG, MEG 需分開量度,做不同量 度時,神經元的活動可能不同。 最佳選擇: 從 EEG/MEG 數據,求源分布。

27 格點空間: 3 維空間 n 個格點,構成 3n 維格點空 間。 源空間:分布於 3n 維格點空間的源構成的空間, 維數 , N i 為分布於格點空間 第 i 維的源數目。 MNP 為源空間之解。 格點空間之解: N 為 3n  3n 矩陣,對角線元素為 N i 。

28 Density iteration on MNP (DIMNP) 頭:半徑 7.5cm 的球。 格點: 1220 個格點覆蓋上半球,格點間距 1.0cm 。 量測點:分布於頭上半和下半後面的頭皮上,共 142 位置。 MEG 源: 3 個 x, y, z 方向之點源,位於同一格點。 訊號強度: 3 個源產生的訊號最大總強度為 100fT.

29


Herunterladen ppt "腦動力學 王敏生 中央大學物理系. 腦如何處理訊息? 組成: 1-2 仟億個腦細胞 1-5 百億個神經細胞 膠原細胞."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen