边缘系统是一个由相互连接的大脑结构组成的复杂网络,在调节人类行为和情感的各个方面发挥着关键作用,同时也有助于记忆和动机的处理。大脑边缘系统的回路几乎完全由依恋经历连接在一起,并会因压力和创伤而改变。换句话说,边缘区域的神经元经过基因编程,通过早期儿童与照顾者的互动相互连接。这些功能包括但不限于情绪处理、记忆形成、动机和基本生理功能的调节,例如应激反应、进食、繁殖和战斗或逃跑反应。
边缘系统的主要结构是:
杏仁核:调节情绪、学习、记忆、解释面部表情和恐惧调节,它充当威胁和恐惧经历激活的“警钟”。它被编程为应对恐惧和潜在威胁。它是在子宫内和生命的前 18 个月内创建和存储内隐记忆的地方。
海马体:它与大脑皮层一起组织外显记忆,使我们能够有意识地记住事实和自传事件。到了 2 岁左右,孩子就开始学习语言,具有自觉意识,并且能够记住自己在过去的特定事件中的情况。海马体对于检索过去编码的信息也至关重要。它可能会因长期压力而受损,从而影响准确记忆的能力。
下丘脑:与垂体相互作用,通过释放激素和神经递质(例如催产素(化学键))来调节自主神经系统和神经内分泌系统。它调节原始驱动力和功能,包括饥饿、性唤起、血压、心率、口渴和睡眠-觉醒周期。
中前额叶 区:位于脑干、边缘系统和皮质的交汇处,包括前扣带回、眶额皮质、扣带回和前额叶皮质。这些结构在调节注意力、自我调节、意识以及认知和情感信息的整合方面发挥着关键作用。
丘脑:大脑皮层的主要中继站,它向脑干发送信号,刺激整个大脑释放去甲肾上腺素,从而产生警觉和觉醒。
缘系统位于哪里?
边缘系统位于大脑大脑内,紧邻颞叶下方,埋藏在大脑皮层下方(皮层是大脑的最外层部分)。
边缘系统功能
边缘系统最初被称为鼻脑(意思是“嗅觉脑”),因为它被认为主要涉及嗅觉。
心理学家现在认识到边缘系统的功能比以前认为的要多得多。众所周知,这些结构参与处理和调节情绪、形成和存储记忆、性唤起和学习。
边缘系统被认为是身体对压力反应的重要元素,与内分泌和自主神经系统高度相关。
边缘系统内的神经细胞(神经元)的结构与大脑皮层中的神经细胞不同。在大脑皮层中,细胞主要是新皮质细胞,这意味着它们形成六层。
在边缘系统内,细胞要么排列较少,要么更加混乱。由于边缘系统内的细胞复杂性较低,这使人们相信该系统在进化上比大脑皮层本身更古老。
海马体(Hippocampus)
大脑的每个半球都有两个海马体。它们呈海马形状,是主要与我们大脑的记忆中心相关的结构。
情景记忆在海马体中形成,然后被归档到大脑皮层其他部分的长期存储中。海马体在空间导航中发挥作用,也与学习和情感有关(Tyng、Amin、Saad 和 Malik,2017)。该区域还与涉及认知和运动控制的大脑区域有着广泛的联系(McEwen et al., 2016)。
海马体也被称为神经发生的部位——这意味着新的神经细胞是由成体干细胞产生的。
由于海马体参与记忆,该区域的损伤会导致严重的记忆障碍。损害还可能损害空间记忆,例如记住个人应该熟悉的位置的方向。
海马体损伤会扰乱学习、记忆和空间导航等认知功能,并导致记忆丧失、迷失方向和混乱等痴呆症状(Gulyaeva,2019)在帕金森病中,海马体损伤会恶化认知症状,例如许多患者经历的执行功能障碍、视觉空间缺陷和记忆问题(Xie et al., 2011)。患有双相情感障碍的年轻人的海马体也发现了结构和神经化学异常(DelBello等, 2006)。
杏仁核(Amygdala)
杏仁核是一个杏仁状的结构,位于海马体旁边。杏仁核的主要功能是情绪反应,包括快乐、恐惧、愤怒和焦虑的感觉。
该区域也是新记忆形成的关键。杏仁核通过将情感内容附加到记忆上来与海马体相互作用。它在记忆的难忘程度方面发挥着重要作用——具有强烈情感成分的记忆比那些情感内容很少的记忆更容易被记住。
“恐惧学习”也是杏仁核的一个组成部分。只需重复几次即可形成恐惧记忆,从而避免某些恐惧刺激。因此,杏仁核与战斗或逃跑反应有关,因为刺激活动可以影响身体的自动恐惧反应。
近年来,人们发现神经发生也发生在杏仁核和海马体中,这意味着新的神经元在这里产生,扩大了我们对其在边缘系统中作用的认识(Jhaveri et al., 2018)。
杏仁核受损可能会导致更多的攻击性、易怒、情绪失控以及识别情绪(尤其是识别恐惧)的缺陷。
杏仁核两侧的损伤会减少因违反社会规则而产生的羞耻感,并且难以识别纠正恐惧和羞耻的面部表情。这表明杏仁核可能有助于检测不清楚的社交情境(Piretti et al., 2020)。杏仁核体积减少可能是容易遭受压力和抑郁的原因。一项研究发现,童年时期遭受暴力侵害与杏仁核体积减少有关,杏仁核体积减少与以后的生活压力相互作用,预测抑郁症会随着时间的推移而恶化(Weissman等人, 2020)。在患有双相情感障碍的年轻人中发现了杏仁核的结构和神经化学差异,表明杏仁核体积与这种疾病之间存在关联(DelBello等, 2006)。
扣带回(Cingulate Gyrus)
扣带回是大脑扣带皮层的一部分,被认为是边缘系统的组成部分。
该区域被认为有助于调节情绪、行为和疼痛,并负责控制自主运动功能。该区域被认为涉及恐惧以及通过监测身体对不愉快经历的反应来预测和避免负面刺激。
扣带回损伤会导致情绪失常、缺乏恐惧、疼痛感受损和学习障碍。
由于该区域在情绪处理中的作用,在自闭症、抑郁症、强迫症、创伤后应激障碍和双相情感障碍患者中也表现出结构差异(Yucel et al., 2003)。据认为,精神分裂症患者的前扣带皮层和后扣带皮层的体积减少且活动改变(Ponirakis等人, 2022)。同样,多动症患者前扣带皮层的灰质体积也减少了(Carmona等, 2005)。
下丘脑(Hypothalamus)
下丘脑最基本的功能是体内平衡(维持稳定的内部状态)。
该区域控制大多数自主功能,例如饥饿、口渴、体温、血压、心率和性活动。下丘脑还充当神经系统和内分泌系统之间的接口,并调节性动机和行为。下丘脑在控制身体对压力的反应方面也发挥着作用。为了控制这些功能,下丘脑整合来自大脑其他部分的信息,并对各种刺激做出反应,例如光、气味、压力和唤醒。
下丘脑的损伤或异常与多种心理健康状况有关,包括焦虑、抑郁、双相情感障碍、攻击性和强迫症(赫尔曼等人,2016)。这可能是因为下丘脑过度活跃会导致过度焦虑和烦躁,而活动不足则会导致抑郁和缺乏动力。与下丘脑功能障碍相关的慢性压力和皮质醇水平升高可能会使某些人容易出现情绪障碍(赫尔曼等人,2016)。与遗传因素或早期生活压力相关的下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴反应性差异 可能会使一些人在以后的生活中更容易患上创伤后应激障碍 (PTSD) 和情绪障碍(Pagliaccio 等人,2015)
基底神经节(Basal Ganglia)
基底神经节是位于前脑底部和中脑顶部的一组结构。
它的主要功能是调节随意运动,包括眼球运动,并帮助保持平衡和姿势。基底神经节有一个边缘区域,它有多个组成部分(伏隔核、腹侧被盖区和腹侧苍白球)。这些区域涉及认知和情感行为,并在奖励和强化中发挥作用。正因为如此,它可能与成瘾行为和习惯的形成有关。
基底神经节受损可导致震颤、不自主的肌肉运动、姿势异常以及与运动障碍(帕金森病和亨廷顿病)的联系。与边缘系统相关,基底神经节也可能导致抑郁症状(Stathis 等,2007)。
边缘系统研究
最近的几项研究进一步加深了我们对健康和临床人群边缘系统结构和功能的理解:
Rolls(2019)提出,可能存在两种独立的边缘系统——一种负责涉及杏仁核、眶额皮层、前扣带皮层的情感,另一种负责涉及海马和后扣带皮层的记忆。这凸显了边缘区域的不同作用。
Banwinkler 等人对帕金森病患者进行的神经影像学研究。(2022) 发现边缘系统的变化与抑郁、冲动控制障碍、认知能力下降甚至运动症状等症状相关。这支持了边缘系统在情绪调节之外的作用。
结构性 MRI 研究已发现精神疾病中的边缘系统异常。例如,沙欣等人 (2015) 发现患有情绪和记忆缺陷的多发性硬化症患者的边缘区域受到损害。怀特等人(2008) 发现精神分裂症青少年的扣带回、海马和杏仁核结构存在差异。
重度抑郁症中涉及情绪调节的边缘区域发生变化(Maletic et al., 2007)。
在慢性创伤性脑病中,在前 NFL 球员中发现了一种与重复头部撞击、杏仁核、海马体和扣带皮层体积减少有关的神经退行性疾病(Lepage 等,2018),这可能表明早期神经退行性变。
总之,新兴研究通过不同的方法和临床人群不断揭示边缘系统在认知、情感、行为和神经退行性过程中的广泛参与。这进一步强调了该系统在大脑功能中的核心作用。
治疗和未来方向
随着研究不断揭示边缘系统的复杂性,新的治疗目标和方法可能会出现。
深部脑刺激已显示出通过调节杏仁核和伏隔核等区域的活动来治疗某些边缘系统介导的疾病(如焦虑、创伤后应激障碍和成瘾)的前景(Bari 等人,2014)。
抗抑郁药物也可能通过恢复边缘系统生理机能发挥作用(Maletic et al., 2007)。
对边缘区域之间功能连接的进一步研究可能有助于神经和精神疾病的诊断和监测。
神经影像学、光遗传学和其他技术的进步将能够更精确地定位涉及记忆、情感和行为的边缘区域。更好地了解边缘系统发育可能会发现早期干预的窗口。
通过多模式疗法评估和恢复边缘系统功能可能成为治疗边缘系统相关疾病的日益关注的焦点。总体而言,边缘系统仍然是临床人群开发新诊断、监测和治疗方法的有希望的目标。
参考文献:
Banwinkler, M., Theis, H., Prange, S., & van Eimeren, T. (2022). Imaging the Limbic System in Parkinson’s Disease-A Review of Limbic Pathology and Clinical Symptoms. Brain Sciences, 12(9), 1248.
Bari, A., Niu, T., Langevin, J. P., & Fried, I. (2014). Limbic neuromodulation: implications for addiction, posttraumatic stress disorder, and memory. Neurosurgery Clinics of North America, 25 (1), 137–145.
https://www.simplypsychology.org/limbic-system.html
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