间脑
人脑可通过多种分类系统进行划分,一般将脑分为6部分,其中包含间脑 diencephalon。它由胚胎期的前脑泡尾侧部分发育而来,占据脑的中央区域。间脑由以下部分组成:
- 上丘脑
- 背侧丘脑(又称丘脑)
- 底丘脑
- 后丘脑
- 下丘脑
在接下来的文章中,我们将探讨间脑不同部位的解剖结构及其功能。
组成部分 |
上丘脑 背侧丘脑 底丘脑 后丘脑 下丘脑 |
|---|---|
血液供应 |
大脑后动脉 后交通动脉 |
胚胎学 |
在胚胎第5周由前脑分化而来 |
功能 |
感觉信息和自主神经控制的主要中继与处理中心:
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功能
间脑的各个组成部分都具有对生命至关重要的专属功能。间脑充当感觉信息和自主神经控制的主要中继和处理中心。这些结构与身体其他部分之间大量的传导通路使得间脑成为一个功能多样的区域,其中包括通往边缘系统(记忆和情感的中枢)、基底神经节(运动协调)以及初级感觉区域(如听觉或视觉)的通路。
大体解剖
间脑由脑干与大脑皮质之间的若干结构组成,包括上丘脑、背侧丘脑、底丘脑、后丘脑和下丘脑,连接垂体,内有作为其腔隙的第三脑室。内、外侧膝状体合称为后丘脑。
边界
第三脑室是一个矢状位的窄腔,位于两个侧脑室下方,左右丘脑之间。侧脑室通过室间孔与第三脑室相通。它还通过中脑导水管与后下方的第四脑室相通。
第三脑室有一个顶、一个底和四个壁:前壁、后壁和两个侧壁。
- 顶由菲薄的脉络组织构成,该组织由室管膜和软脑膜两层膜融合而成。脉络组织内有两丛血管(中线两侧各一),向下突入第三脑室腔,即第三脑室脉络丛,是脑脊液的生成部位。
- 底由视交叉、灰结节和漏斗、乳头体、后穿质以及中脑被盖的最上部构成。
- 前壁由薄的终板、前连合和穹窿柱构成。
- 短的后壁由松果体柄、后连合和缰连合形成。
- 侧壁由两侧丘脑的内侧面构成,下丘脑沟是背侧丘脑与下丘脑的分界标志。
血液供应
间脑由数条血管提供丰富的血供,尤其是大脑后动脉的丘脑膝状体支,以及大脑后动脉和后交通动脉的丘脑穿支。
上丘脑
上丘脑 epithalamus 位于第三脑室顶的后部及与其相邻的侧壁小部分区域。它由以下结构组成:
- 丘脑髓纹
- 后连合
- 缰三角(包含内侧和外侧缰核)
- 松果体
- 缰连合
丘脑髓纹紧邻丘脑带,是沿丘脑内侧面和上面交界处走行的一束纤维。它起始于丘脑前极附近,向后延伸至缰三角。丘脑髓纹发出纤维,在松果体柄的上层或前层内交叉,到达对侧的缰核。
这些纤维构成了缰连合,其中一些纤维也连接左右大脑半球的杏仁复合体与海马复合体。后连合位于松果体柄的下层,由许多核团发出的纤维组成,例如后连合核、达克谢维奇核以及 Cajal 中介核(这两个核团均通过内侧纵束与前庭核团联系)。
松果体 pineal gland 与第三脑室后壁相邻,呈小梨形。作为重要的内分泌腺,它由能感知黑暗并分泌褪黑素的松果体细胞构成。
松果体还能分泌多种多肽激素,这类激素与褪黑素协同作用,对垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、性腺等多个内分泌器官发挥重要的调节作用。松果体分泌的激素可通过血液循环和脑脊液抵达垂体。人体的松果体随年龄增长会发生钙化,形成脑砂。
背侧丘脑
背侧丘脑 thalamus 又称丘脑,是间脑中体积最大的灰质团块,呈左右对称结构,位于第三脑室外侧,介于大脑皮质与中脑之间。丘脑拥有前极和后极,以及上、下、内、外四个面;其上部被一层薄的白质 —— 带状层覆盖,外侧表面则被另一层结构相似的白质 —— 外髓板覆盖。
核团
丘脑内包含多个核团,这些核团可分为三群:前核群、内侧核群和外侧核群。此外,在背侧丘脑灰质内部有一白质构成的内髓板,内有若干板内核。在外侧核群与内囊之间的薄层灰质称丘脑网状核。
丘脑核团承担多项重要功能,包括感觉与运动信号的中继传递,以及意识、睡眠和觉醒状态的调节。
前核群 |
前腹侧核 |
|---|---|
内侧核群 |
背内侧核 中线核(正中核、室周核) |
外侧核群 |
背侧组
腹侧组
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板内核群 |
中央中核 束旁核 |
网状核群 |
丘脑网状核 |
注:丘脑网状核的解剖定位目前尚存争议。目前主流观点将其归为腹侧丘脑的一部分,在丘脑外侧形成包绕的囊状结构;但近年的相关研究对该观点提出质疑,将其界定为背侧丘脑的组成部分。
丘脑各面
丘脑前极紧邻室间孔后方,称丘脑前结节;其后极形成丘脑枕,位于上丘的稍上方和外侧。内侧膝状体、外侧膝状体分别通过下丘臂、上丘臂与下丘、上丘相连。
丘脑内侧面构成第三脑室外侧壁的大部分,表面衬有室管膜;左右丘脑的内侧面之间借一灰质团块相连,即丘脑间黏合,该结构实现了左右丘脑的相互联系。内侧面的下方借下丘脑沟与下丘脑相分隔。
丘脑外侧面与内囊相邻,内囊将其与基底节的豆状核(苍白球和壳核)分隔开;丘脑背侧/上侧紧邻丘脑纹状体静脉和终纹纤维束,这些结构将丘脑与基底节的尾状核分隔。丘脑的下侧与下丘脑相毗邻。
丘脑与尾状核共同构成侧脑室中央部的底;而丘脑上侧面的内侧部则借穹窿和软脑膜的褶皱(脉络组织)与侧脑室相分隔。在丘脑内、外侧面的交界处,第三脑室的室管膜由侧壁折返至顶壁,折返处的线样标志为丘脑带,其深面有一纤细的纤维束,即丘脑髓纹。
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底丘脑
特征与组成
底丘脑 subthalamus 是间脑位于丘脑后部下方、下丘脑后方且偏外侧的部分,包含多个核团和灰质结构,如未定带、底丘脑核、网状核及膝状体前核。未定带向丘脑提供 γ- 氨基丁酸能(GABA 能)兴奋性传入,底丘脑核对苍白球起抑制作用,网状核则对丘脑皮质通路发挥 GABA 能调控作用。
底丘脑的下方与中脑被盖的红核和黑质上端相延续,外侧可达内囊的最下部。
纤维联系
膝状体前核的纤维联系与外侧膝状体核相似,接受来自视网膜、顶盖前区和上丘的纤维传入,因此参与视觉调节和眼球运动的调控。未定带为灰质带,与丘脑网状核间存在丰富的纤维联系,向外侧过渡到丘脑网状核;目前认为未定带参与内脏活动的调节,如性行为、水盐代谢、摄食及心血管活动。
由背侧丘脑(丘脑本体)发出的纤维穿经网状核通过腹侧丘脑,这些纤维使网状核呈现出网状的外观,因此得名。网状核是覆盖在背侧丘脑外侧的一薄层神经元,同时与内囊相邻,其下方与未定带部分相延续。网状核的主要传出纤维投射至背侧丘脑,而传入纤维则来自楔形核(中脑网状结构内)。
底丘脑的其他传入纤维来自大脑皮质、壳核、苍白球、三叉神经核群、小脑核群及顶盖前区,这些传入纤维抵达网状核和未定带后,底丘脑再通过二者向上述结构及脊髓发出传出纤维。腹侧丘脑还与齿状核、大脑脚、豆状核束、豆状核袢、红核前区及丘脑束存在纤维联系。
后丘脑
后丘脑 metathalamus 由间脑尾侧表面的两个卵圆形隆起(膝状体)构成,位于背侧丘脑尾侧端的稍下方。内侧膝状体和外侧膝状体分别是听觉系统和视觉系统在丘脑的初级中继站。
内侧膝状体
内侧膝状体 medial geniculate body 通过下丘臂接受下丘传来的、按音调排列的听觉信息(脑内按声波频率对听觉信息进行空间排布);经其处理后的听觉信息再通过听辐射投射至颞横回的初级听觉皮质。内侧膝状体主要分为三个部分:
- 背侧部:由小细胞核的后部构成
- 内侧部:即大细胞核
- 腹侧部:由小细胞核的腹侧部构成
外侧膝状体
外侧膝状体 lateral geniculate body 通过视束接受来自对侧视野的、按视网膜区域排列的视觉传入(脑内按视觉传入的空间位置进行排布);视觉信息经其处理后,通过视辐射的一部分按空间分布投射至初级视觉皮质。外侧膝状体由多层神经元构成,接收到的视觉信息会分送至不同的神经元层进行处理。
下丘脑
毗邻关系
顾名思义,下丘脑 hypothalamus 是间脑位于丘脑下方的部分。与丘脑相似,它也分为多个亚区和核团,由内向外分为三带,包括室周带、内侧带和外侧带。下丘脑的内侧面向内构成下丘脑沟以下的第三脑室侧壁,后方与腹侧丘脑相融合,并通过腹侧丘脑与中脑被盖相延续。
下丘脑的前方延伸至终板,到达室间孔,在前穿质区域与部分嗅区结构相融合;下方与第三脑室底的结构相毗邻,包括灰结节、漏斗和乳头体,这些结构均被归为下丘脑的组成部分;下丘脑通过漏斗与垂体相连接。
核团与分区
下丘脑由内侧至外侧分为三带:室周带、内侧带和外侧带;由前至后分为三个部:前部、中部和后部。
下丘脑核团分布于上述各部内,按功能可分为四组:视前区、视上区、结节区和乳头区。
前部 |
视前区:
视上区(视交叉区):
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|---|---|
中部 |
结节区:
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后部 |
乳头区:
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下丘脑参与多种认知行为的调控,这主要与其和负责或参与此类活动的解剖区域间存在纤维联系有关。而下丘脑的核心功能包括:摄食与饮水行为调控、性行为与生殖调控,以及自主神经活动调控。
下丘脑的其他功能还包括:情绪行为调控、多种内分泌活动调控、应激反应、体温调节,以及昼夜节律调控。
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胚胎学
胚胎原始脑泡的最前部发育为胎儿脑的前脑部分。在胚胎发育第 5 周左右,前脑进一步分化为腹侧的端脑(后续发育为大脑半球)和尾侧的间脑(次级脑泡),后者起源于前脑的正中区域。在子宫内,该区域由两个外侧翼板(代表感觉区)、一个顶板(神经管的最背侧部分)和第三脑室构成,腹侧部形成左、右两个基板(代表运动区)。
翼板发育为第三脑室的外侧壁(按惯例,也为丘脑的内侧壁)。细胞快速增殖使丘脑向间脑腔(未来的第三脑室腔)内侧突出,进而导致丘脑的一部分在中线融合,形成丘脑间黏合。下丘脑沟这一浅沟逐渐形成,将间脑壁分为背侧的丘脑和腹侧的下丘脑。顶板由单层室管膜细胞构成,表面覆盖血管性间充质,该区域后续分化为第三脑室脉络丛;顶板的尾侧部分则分化为松果体。
下丘脑进一步分化为多个核团区,调控机体多种功能,包括但不限于消化、体温调节和昼夜节律调节。下丘脑的尾侧为垂体,其起源于外胚层和神经胶质组织,因此可分为腺垂体和神经垂体两部分。
值得注意的是,前脑还会发育为视杯和视柄,视杯内、外两层进一步形成眼的视网膜。
临床要点
间脑综合征(拉塞尔综合征)
需注意,间脑任何部位出现病变(血管性或肿瘤性),均可能导致该部位相关功能缺损。例如,下丘脑视上核受损会影响血管升压素的合成与释放。
间脑综合征(拉塞尔综合征)Diencephalic (Russell’s) syndrome 是一种罕见疾病,临床表现为:
- 热量摄入正常但严重消瘦
- 欣快症
- 运动功能亢进
- 非贫血性苍白
- 低血压
- 低血糖
视交叉和下丘脑区域的肿瘤性病变是该疾病的主要病因,也是儿科患者生长发育迟缓的重要原因之一。所幸,多数患者能进行正常的生长发育。
全垂体功能减退综合征
垂体激素全面缺乏在临床上被归为全垂体功能减退综合征 Panhypopituitarism syndrome,其成因既可为垂体局部功能受损,也可为下丘脑调控功能异常。垂体的医源性损伤(放射治疗)、产后垂体坏死和创伤性脑损伤也可引发垂体功能减退。
患者的临床表现取决于主要缺乏何种激素:例如,生长激素缺乏会导致儿童生长发育迟缓;促甲状腺激素水平降低则会引发甲状腺功能减退。