丘脑将外界的信息（除嗅觉）和自身相关信息传递至大脑皮层，通常被描述为大脑皮层的入口。它是一个长约4cm的卵圆形皮层下灰质团块，其体积对于大脑皮层来说很小，但根据其传递信息类型可以分为不同的核团与相应的大脑皮层区域形成解剖和功能的联系。丘脑的许多核团是功能神经外科手术的重要靶点，因此这部分着重介绍丘脑相关的解剖。

双侧丘脑前极在中线处距离最近，形成室间孔的后界。丘脑上表面覆盖有一薄层白质，其向外侧扩展构成第三脑室的顶。这个弯曲的表面与其上方的穹隆体被脉络膜裂中的脉络膜分开。丘脑上表面的更外侧形成侧脑室的底。丘脑上表面的外缘是终纹及其上面覆盖的丘纹静脉，丘脑借此与尾状核体分开。丘脑外侧的一薄层白质-外髓板将丘脑的主体与网状核区分开。在网状核外侧为粗大的内囊后肢将豆状核复合体与丘脑分开。

丘脑的内表面为第三脑室侧壁的上（背）部，其与对侧丘脑通过室间孔后的丘脑间粘合相连。丘脑与下丘脑的边界为下丘脑沟，其从中脑导水管的上缘弯曲向上至室间孔。丘脑与中脑被盖、丘脑底核和下丘脑相连续。向后为丘脑枕，越过第三脑室位于上丘上方。上丘臂将丘脑枕与内侧膝状体分开。外侧膝状体为一个卵圆形凸起，位于内侧膝状体外侧。

丘脑内部被垂直的Y形白质板-内髓板分为前部、内侧和外侧核组。另外有髓板内核嵌于内髓板内。中线核团向内靠近临近第三脑室侧壁的室管膜，接近丘脑间粘合。网状核位于主要核团的外侧，之间间隔有外髓板。

整体而言，丘脑核团既投射纤维至大脑皮层也接受大脑皮层的投射纤维。整个大脑皮层，不仅仅新皮层，还包括种系发生上古老的属旧皮层的梭状回和属古皮层的海马结构，均与丘脑存在相互联系。丘脑是皮层下神经活动影响大脑皮层的主要通路，并且丘脑核团最多的输入主要来自于大脑皮层。过去认为丘脑是大脑皮层的信息中转站，但是这一观点最近出现了转变，丘脑除了单纯的信息中继外，还参与皮层-皮层之间的信息传递的调节，例如感觉系统中，皮层至丘脑的投射密度是丘脑至皮层投射的10倍。丘脑至皮层的投射是相互的：每个皮质区按定位方式投射至丘脑的所有位点，并从此丘脑接受传入。除此之外，还有非相互投射，这种投射构成一种前馈机制，借此丘脑影响其他皮质区。

习惯上认为丘脑核团属于特异核团或非特异核团，前者介导精细组织并精确传导的感觉信息至具体皮层感觉区，后者属于觉醒系统的一部分。特异性核团又进一步分为中继核团和联络核团。然而，许多归类为特异性核团的核团也发送非特异性投射至广泛皮质区。相似的，将丘脑核团分为中继和联络核团依赖于一个假设，即中继核团主要接受皮层下通路传入，然而联络核团接受来自其他丘脑核团的输入作为非皮层传入。明显的丘脑内联系的证据很少，但是有更多的证据显示非皮层传入通路连接着所谓的联络核团。

人们对于人类、猴子和非灵长类的丘脑结构研究结果因为核团命名方法的不同而很难统一到一起，这显然不利于基础研究向临床应用的转化。与临床应用密切相关的是Hassler分类，比如功能神经外科常用的Schaltenbrand and Wahren脑解剖标准图谱就是应用的Hassler分类。由于无法应用神经纤维示踪技术进行人类丘脑核团的划分，Hirai和Jones对人类和猴子的丘脑进行了比较解剖学研究，其结果显示，Hassler分类中的腹中间核（ventro-intermedius nucleus，Vim）、腹嘴内核（Ventro-oralis internus nucleus，Voi）、中央外侧中间核（Zentrolateralis Intermedius nucleus，Zim）和背中间核（Dorso-intermedius nucleus，Dim）可能分别对应于Olszewski分类的腹后外侧核嘴部（oral part of ventral posterior lateral nucleus，VPLo）、X区、腹外侧核尾部（pars caudalis of ventral lateral nucleus，Vlc）、腹外侧核小细胞部（parvocellular part of ventral lateral nucleus，VLpc）或者是Jones分类的腹外侧后核（ventral lateral posterior nucleus，VLp）腹侧部分；Hassler分类中的腹嘴前核（ventral oral anterior nucleus，Voa）、腹嘴后核（ventral oral posterior nucleus，Vop）、中央外侧嘴核（Zentrolateralis oralis nucleus，Zo）和背侧嘴核（Dorso-oralis nucleus，Do）可能分别对应Olszewski分类的腹外侧核嘴部（ventral lateral oral nucleus，VLo）或者是Jones分类的腹外侧前核（ventral lateral anterior nucleus，VLa）；Hassler分类中腹尾中间核（Ventro-caudalis internus nucleus，Vci）和腹尾外侧核（Ventro-caudalis externus nucleus，Vce）分别对应于Olszewski分类的腹后内侧核（VPM）和腹后外侧尾核（pars caudalis of ventral posterior lateral nucleus，VPLc）或者是Jones分类的VPM和腹后外侧核（ventral posterior lateral nucleus，VPL）。值得注意的是，尽管人类与猴子均属于灵长类，其丘脑较其他动物高度发达，两者之间具有很高的相似性，但是在人类某些具有清楚界限的核团在猴子可能并不清楚，相反，在猴子中具有清楚界限的核团在人类可能也没有清楚的界限。这种相关性详见表2-1-1。由于功能神经外科临床中应用到的主要是运动丘脑的核团，因此关于运动丘脑的部分采用Hassler分类法进行了详细介绍，其他的丘脑部分采用更为简单的Jones分类进行介绍（图2-1-1）。

丘脑前核（anterior nucleus，AN）又称丘脑前核复合体，按细胞大小和形态可以分成3个主要亚核：前腹核（anteroventral nucleus，AV）、前背核（anterodorsal nucleus，AD）、前内核（anteromedial nucleus，AM）。AV可进一步分为位于内侧的巨细胞部和位于外侧的小细胞部。从低等哺乳动物到高等哺乳动物均存在。每个丘脑前核由两个途径投射至边缘皮层。一组纤维经穹窿离开吻侧丘脑，穿胼胝体，加入扣带束到达边缘皮层。另一组穿过丘脑外侧脚和内囊到达边缘皮层。而从每一个皮质区至丘脑前核也有两个纤维通路。一组纤维穿过内囊和丘脑外侧脚，另一组在穿过胼胝体加入后联合穹窿前在扣带束中行走。前核主要接受乳头体丘脑束的传入，该束起自下丘脑的乳头体核。乳头体核通过穹隆接受来自海马结构的传入纤维。内侧乳头体核投射至同侧的AV、AM，外侧乳头体核双侧投射至AD。前组核团也接受来自基底前脑和脑干的大量胆碱能传入。AV至压后皮质区存在兴奋性投射，灵长类的研究提示丘脑前核的兴奋性投射可能驱动压后皮质和后扣带回的代谢。

AN传出纤维的皮层靶点主要位于大脑半球内侧面。包括前边缘区（胼胝体前及下部）、扣带回和海马旁回（内侧内嗅皮层、前下托和旁下托）。这些丘脑皮层通路是相互联系的，构成Papez环路。前核与背外侧前额皮层和后部大脑皮层存在少量联系。前核被认为参与警觉和注意的调节和记忆的获取。因为其是Papez环路的重要节点，因此大量癫痫脑深部电刺激研究选择该核团作为靶点。北京功能神经外科研究所根据解剖图谱计算所得ANT范围：中线旁开3.6～9.9mm，AC-PC线上方6.3～14mm，AC-PC中点后方5.5～前方7mm，最佳靶点坐标中线旁开7.2mm，AC-PC线上方11.5mm，AC-PC连线中点后4mm。

外侧核复合体是丘脑的最大的主要分区，位于内髓板的侧面。它可分为背侧带和腹侧带。腹侧带中的腹外侧核（ventral lateral nucleus，VL）和腹后核与功能神经外科相关。

1951年，Hassler最先报道了丘脑VL核毁损术治疗帕金森病，以后经过对该核团生理特点的进一步研究，他针对患者的不同症状更精确地提出丘脑VL核的2个亚群作为手术靶点，其中Voa适宜治疗肌僵直，Vop适宜治疗震颤。20世纪60年代初期，Albe-Fessard等将微电极导向技术应用于丘脑毁损术，证实位于Vop尾侧的Vim含有与震颤同步放电的“震颤细胞”。从此丘脑Vim核逐渐成为治疗震颤最理想的靶点。不仅适用于治疗帕金森病引起的震颤，同时也是治疗原发性震颤、小脑性震颤的首选方法。

Vim是Hassler分类中的称呼，在Hirai和Jones的分类中其相当于VLp，在Olszewski分类中相当于VPLo。该靶点不同的术者可能有不同的选择，Krauss提到坐标为ACPC中点平面后2mm，ACPC连线上2～3mm，中线矢状面外侧14mm，术中的电生理靶点验证对确保手术疗效很有帮助。北京功能神经外科研究所采用的Vim靶点坐标是AC-PC线上0mm，中线旁开14～16mm，PC前4～8mm。Hassler认为Vop是缓解震颤的最佳靶点，但是Jones认为，Vop作为一个核团来描述并不恰当，其只是位于VLa和VLp之间呈指状嵌合的区域（或者被称为细胞岛）。由于在Vim基底部可记录到与5～7Hz震颤节律相关的电活动，Vim外侧部曾被认为是缓解震颤的最佳靶点，但是Hassler等对23名PD患者的尸检结果显示大部分震颤缓解的病例中Vim甚至完全没有被毁损。Hassler分析震颤缓解略差的患者中毁损范围更靠前部其实也说明定位靶点时应该更靠近后部，因此，理论上讲越靠近Vim-Vc核边界的切开灶治疗震颤的效果越好，但损伤Vc核将会出现偏身感觉异常。

早期认为Vim内侧部是前庭信号传入区，Vim外侧部是肌梭信号传入区，随着研究方法的进步这种认识也发生了改变，Matelli等证实接受小脑传入Vim主要投射至中央前回运动区负责远端肢体运动的区域（中央沟前岸部分），其并没有至3a区（接受肌梭信息传入）的投射，而3a区的投射纤维主要来自于VPLc。

Vim存在运动相关神经元放电，并对深触压觉有反应，微电极记录可记录到震颤细胞，进行微刺激可能消除或减轻震颤。靠近Vc核的Vim中后部，震颤细胞呈密集分布。Vc前边界亦即Vim的后边界，前推3～4mm即为Vop的后边界。尽管在Voa、Vop和Vim中都能记录到震颤细胞，但66%位于Vim之内，特别是Vim的底部和Vc的前方。由于肢体震颤运动伴随相应区域的皮肤运动，Vc中的感觉细胞也会出现伴随的震颤节律，但是该节律要晚于肌电震颤节律，而Vim中的复合细胞放电早于肌电震颤节律。

Vim中存在按照躯体部位排列的代表区，并呈洋葱皮样分布，下肢代表区在最外侧，上肢和头面部在内侧，其中肢体远端的代表区位于核团的腹侧并集中分布，而肢体近端和躯干位于核团的外背侧并分散分布。躯体代表区的这种分布特点使得该手术方式能够更好地缓解肢体远端的震颤，而肢体近端及头颈部的震颤缓解效果略差。

腹后核（ventral posterior nucleus，VP，相当于Hassler分类中的Vc）是躯体感觉通路的主要丘脑中继站。它由两个主要部分组成：腹后外侧核（VPL）和腹后内侧核（VPM）。VPL核接受内侧丘系和脊丘系传入，而VPM核接受三叉丘系传入。这些纤维终止于VP核的腹侧面。在腹后核内有一个有序的躯体代表区。VPL的外侧是骶段代表区，而内侧是颈段代表区，后者邻接VPM中的面区（三叉神经区域）。味觉纤维与腹后外侧核的最前面和腹内侧形成突触。

在更详细的水平上，单个身体区域被平行于腹后核的外侧边界的神经元构成的弯曲薄片所代表，使得从背外侧至腹内侧方向上相邻感受野呈连续重叠的过渡。当前后向通过此核时，感受野在身体上的位置变化相当小。虽然本质上不是单纯来自于皮肤，但是这些细胞的弯曲薄片可能来自于几个相邻脊髓节段的传入。躯体映射在该核中存在相当大的差异，反映了在不同身体区域中的周围神经支配密度的差异，例如：响应手部刺激的神经元比躯干更多。在单个薄片内，该核团前背部神经元对深部刺激反应，包括关节运动，肌腱牵张反射和肌肉活动。最腹侧神经元对深刺激，特别是轻敲反应。单个薄片内的中间部分细胞仅对皮肤刺激反应。这种组织方式已在人的腹后核记录得到确认。北京功能神经外科研究所尝试应用VPL毁损治疗中枢性疼痛，1例患者得到6周的缓解。

单个纵束的轴突在核内有前后扩大的末端区。细胞柱沿着从前到后、从背到腹的方向排列。具有相似感受野和部位的薄层，来自于丘系传入的一小束。因此看上去，每一个薄层都包括单一身体部件的完整代表，如手指。薄层由多个狭长的神经元柱组成，前后向，每一个都接受来自于其代表的身体很小区域的传入，也是同类的受体。这些丘脑柱构成向躯体感觉皮层细胞柱的位置和模式特异性的传入。脊丘系传入至腹后外侧核并终止于此核全部。这些轴突起源于看上去主要是宽动态范围类的神经元，对于低阈值机械受体和高阈值伤害感受器有反应。一小部分是单纯的高阈值伤害感受器。一些神经元对温度变化有反应。有证据显示携带伤害和温度信息的脊丘束神经元终止于一个特殊区域，被认为是在丘脑腹内侧核的后部（posterior part of ventral medial nucleus，VMpo）。

板内核团是指丘脑的内髓板内的神经元集合。可识别出两组核团。前组被细分为中央内侧、旁中央和中央外侧核。后组由中央中核和束旁核组成。中央内侧和中央中核的名称容易混淆。板内核的确切功能尚不清楚。它们似乎介导从脑干网状结构来的皮质激活，并且在感觉运动整合中发挥作用。损伤板内核可能参与丘脑性忽略，即单侧忽略源自对侧身体或体外空间的刺激。这可能特别是由于单侧损害到中央中核-束旁核复合体而引起。后者已经在人类中用于神经外科控制疼痛和癫痫。对后部板内核的双侧损伤导致无动性缄默和动机丧失。与涉及板内核的损伤相关的第二种综合征是单侧运动性忽视，存在对侧自发运动和运动活动的缺乏。

中央中核（centre median nucleus，CM）是丘脑板内核团尾部最大核团，包括束旁核（parafascicular nucleus，Pf）和下束旁核（subparafascicular nucleus，sPf）都属于丘脑板内核。中央中核位于丘脑的尾部三分之一。在其内侧面，中央中核与束旁核互相嵌入。其外侧、背侧和腹侧被内髓板的纤维包围。与其他物种相比，人类的中央中核比其他物种显著扩大，并且与苍白球、小脑深核和运动皮层密切相关。中央中核接收了大量来自于大脑皮层和皮层下结构的投射纤维，包括从运动皮层（4区）和内侧苍白球来的纤维。CM/Pf接受小脑来的本体感觉上行传入。CM/Pf是丘脑纹状体投射纤维的来源之一，其解剖分为5部分：①Pf吻侧1/3，主要支配伏核；②Pf尾侧2/3，至尾状核；③Pf背外侧，专门靶向至前部壳核；④CM内侧2/3，支配连合后壳核；⑤CM外侧1/3，至初级运动皮层。CM/Pf至背侧纹状体投射纤维多，也是分区定位投射，至皮层投射少。CM神经元按其投射至纹状体和皮层关系分为3大组：①超过1/2的CM神经元主要支配纹状体，无至皮层投射；②1/3的弥漫支配皮层（无至纹状体投射）；③余下的神经元2个靶点都投射。CM/Pf除了支配基底核的纹状体外，还支配丘脑底核（subthalamic nucleus，STN）、苍白球和黑质。灵长类中丘脑至STN的投射呈功能分区。CM内侧部的感觉运动相关神经元终止于STN背外侧（运动相关），Pf中的边缘和联络神经元终止于STN内侧（边缘相关）。

在难治性癫痫患者中，急性单侧CM核低频阈刺激，引起皮层电增强反应，高频刺激引起脑电图去同步和负性直流电漂移。刺激CM核的尾侧基底部，使额叶呈上述反应，而刺激CM中央部使中央区呈上述反应。刺激位于CM核腹前部可诱发募集反应。单侧低频阈上刺激CM核同时刺激对侧中脑网状结构产生棘慢复合波，伴有典型失神发作，表现为无运动凝视、眨眼、对闪光串无反应。

治疗癫痫有效的电极多位于CM核腹外侧，治疗效果差的电极多位于CM核的最内、后、背侧。抑制癫痫发作最佳CM靶点为：中线旁开10.0±2.0mm，AC-PC线背侧7mm，PC前7mm。

中央外侧核（central lateral nucleus，CL）包括内侧背核（mediodorsal nucleus，MD）尾极的边界致密细胞簇，这些簇被嵌入到小细胞基质中，这些小细胞与临近内侧丘脑枕（medial pulvinar，PuM）与MD小细胞部的细胞相似。CL后部沿着MD的尾侧和外侧缘形成大的腹背条带，与CL薄的部分在头侧融合，位于CM、MD与外侧组之间。CL头侧部与CeM临近。CL主要投射到顶叶和颞叶的联络区双重投射。前部板内核具有广泛的皮质下传入。CL接受来自脊髓丘脑束的传入。CL的纤维联系是其慢性神经源性疼痛和运动障碍病理生理角色的基础：①初级感觉（脊髓）和运动（小脑）传入；②至顶叶（感觉）和额叶（运动）大皮层区的传出；③与网状核的有力相互联系。扩大CL的定界来包括MD后方的致密细胞区，有重要的临床意义，内侧丘脑切开的有效性使尾侧CL成为神经源性疼痛和其他功能性疾病的中心。

总体来说，神经系统传导通路有上行感觉传导通路和下行运动传导通路。

上行感觉传导通路是感受外部世界，感受身体内部变化，以及感受身体空间位置及运动方向的通路。包括浅感觉（痛觉、触觉、两点辨别觉、温觉），深感觉（包括关节、肌肉位置觉，震动觉，深部肌肉痛觉），内脏感觉（饥饿、恶心、内脏痛觉等），特殊感觉（包括视觉、嗅觉、味觉、听觉、平衡觉）等不同感觉通路。

下行运动传导通路是执行任务或指令的通路，如寻找目标，运动攻击，避免伤害，保持平衡及姿势等等，包括椎体系和椎体外系。椎体系是管理躯干、四肢、头面部运动的传导通路，发动随意运动，调节精细动作，保持运动的协调性等。锥体外系是指除锥体系以外的一切调节躯体运动的下行传导系。主要作用是调节肌紧张，配合锥体系协调随意运动。

上行感觉通路由感受器感受刺激，传导至神经元胞体，产生神经冲动，经多级神经元（大部分经三级神经元）中转，传导至大脑皮层形成感觉意识。

感受器是指能感受刺激信息产生兴奋的结构，感受机体内外环境的相应刺激信息并将之传导至神经元转化为神经冲动。特定感受器感受特定信息，传导至大脑皮层产生特定感觉。

一级神经元胞体位于脊髓后根神经节或者一些躯体神经节（如三叉神经节），接受感受器传递的信息产生神经冲动，通过突触与二级神经元交换信息。二级神经元胞体位于脊髓后角或脑干，神经细胞的轴突大部分交叉并终止于丘脑。三级神经元胞体多位于丘脑，其轴突纤维投射到感觉皮层。感觉皮层的神经网络依次整合处理这些来自不同神经元的信息，定位、性质、强度，并做出合适的反应。

本体感觉是指肌、腱和关节的位置觉、运动觉、震动觉，又称深感觉。本体感受器分布于肌、腱、关节等处，感受其位置变化、状态变化等感觉信息，并传导至脊神经节细胞。脊神经节细胞为第一级神经元，接受本体感觉信息，产生神经冲动。其轴突经脊神经后根内侧入脊髓，纤维走行分两部分，一部分为意识性本体传导通路，一部分为非意识性本体传导通路。

1.传导意识性本体感的纤维上行于脊髓后索，形成薄束和楔束。胸 ₄以下节段走行于后索内侧形成薄束，胸 ₄以上节段走行于后索外侧行成楔束。纤维上升过程中加入不同脊髓阶段的神经元轴突。骶尾部神经轴突位于中间，高节段神经轴突依次加入并规律向外排列。在高位颈段，薄束位于楔束内侧，两者上行至延髓薄束核和楔束核，其为二级神经元胞体所在部位。交换神经元后，薄束核及楔束核的轴突于脊髓腹侧左右交叉，交叉后向上形成内侧丘系。上升至丘脑腹后外侧核，此处为三级神经元胞体所在部位，在此交换神经元后，经内囊后肢投射至大脑皮层的中央后回上部和中央旁小叶后部的感觉皮层（Brodmann3、2、1区），部分纤维投射到中央前回，感受关节位置、运动方向等本体感觉。此部分为意识性本体感觉通路。此通路也传导两点辨别的精细触觉，感受器为皮肤感受器（图2-2-1）。

2.非意识性本体感觉传导通路，实际上是反射通路的上行部分，为传入小脑的本体感觉，由两级神经元组成。来自脊神经节细胞的轴突纤维进入脊髓后终止于胸核和腰骶膨大处脊髓灰质Ⅴ～Ⅶ层外侧部，此处为二级神经元胞体所在部位，在此交换神经元。由胸核神经元发出的轴突纤维于同侧脊髓侧索组成脊髓小脑后束，向上经小脑下脚进入旧小脑皮质。由腰骶膨大发出的轴突纤维组成对侧和同侧的脊髓小脑前束，经小脑上脚止于旧小脑皮质，传导躯干和下肢的本体感觉。传导上肢和颈部的本体感觉位于颈膨大的Ⅵ～Ⅶ层灰质和延髓楔束副核，发出轴突纤维经小脑下脚进入旧小脑。此为非意识性本体感觉传导通路（图2-2-2）。

躯干四肢的痛温觉和粗触觉传导通路分布于躯干四肢皮肤的浅感觉感受器，感受伤害及温度刺激信息，传导至脊神经节细胞。后者为浅感觉传导通路一级神经元，接受痛、温刺激信息，产生神经冲动，其轴突经脊神经后根进入脊髓。其中传导痛温觉的纤维（细纤维）经脊神经后根外侧部入背外侧索，传导粗触觉的粗纤维经脊神经后根内侧部进入脊髓后索。二级神经元胞体位于脊髓灰质Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ层内，在此交换神经元，发出轴突纤维经白质前联合上升1～2个节段交叉到对侧的外侧索和前索上行，组成脊髓丘脑侧束和脊髓丘脑前束。侧束传导痛温觉，前束传导粗触觉。上升至背侧丘脑腹后外侧核，此处为三级神经元所在部位。在此以突触形式交换神经元，其轴突纤维组成丘脑上辐射，经内囊后肢投射到中央后回中上部和中央旁小叶后部（图2-2-3）。

头面部的痛温觉和触觉传导通路分布于头面部皮肤及口腔黏膜的痛温觉感受器感受刺激信息，经三叉神经传导至三叉神经半月节，一级神经元胞体位于三叉神经半月节内，其轴突经三叉神经根自桥臂入脑桥。传导触觉的纤维止于三叉神经脑桥核，传导痛、温觉的纤维继续下行，止于三叉神经脊束核。二级神经元胞体位于三叉神经脑桥核和三叉神经脊束核。交换神经元后，发出轴突纤维交叉到对侧，组成三叉丘系，上行止于背侧丘脑腹后内侧核，三级神经元胞体分布于此。再次交换神经元，发出纤维经内囊后肢，投射到中央后回下部初级感觉中枢（Brodman分区3、1、2区）。中央后回整合信息定位、定性，形成特定感觉（图2-2-4）。

视觉传导通路由3级神经元组成。感受器为视网膜视锥细胞及视杆细胞，其感受光刺激，并将信息传至视网膜双极细胞。一级神经元为视网膜双极细胞，接受视锥、视杆细胞传递的信息后产生神经冲动，经突触传导至神经节细胞。神经节细胞为二级神经元，交换神经元后，其轴突在视神经盘处组成视神经，经视神经管入颅腔，形成视交叉。在视交叉中，来自双眼鼻侧视网膜细胞的纤维相互交叉到对侧，而来自颞侧视网膜的纤维不交叉，直接走行于同侧并与来自对侧鼻侧的纤维形成视束。视束向后外侧走行，大部分纤维绕大脑脚向后止于外侧膝状体。外侧膝状体为3级神经元胞体所在部位，交换神经元后发出纤维形成视辐射，经内囊投射止于枕叶矩状沟两侧的皮层（Brodmann分区17、18、19区），形成视觉。还有少数视束纤维经上丘臂终止于上丘和顶盖前区，与瞳孔对光反射通路有关（图2-2-5）。

从外侧膝状体到枕叶皮质第一视觉区所经过的脑内视觉通路被称为视辐射，视辐射上下作扇形散开。脑内视辐射普遍认为由三束构成：颞叶内的前束即Meyer束，顶叶内的后束及其间的中央束。Meyer束前界位于颞极后3～6cm处。所以，颞叶切除术会出现视觉模糊，或视野缺损表现。

听觉传导通路的感受器位于内耳毛细胞，感受声波刺激信息，传导至蜗神经节的双极细胞。其为一级神经元，接受声波信息并产生神经冲动。蜗神经节双极细胞轴突的组成蜗神经，与前庭神经一起在延髓脑桥交界处的桥延沟入脑（通常称为前庭蜗神经）。终止于蜗神经前核和后核。蜗神经前核和后核内含第二级神经元，在此交换神经元后，其发出的纤维大部分在脑桥内形成斜方体并交叉至对侧，在上橄榄核外侧折向上行，称为外侧丘系。外侧丘系的纤维大部分终止于下丘。下丘为听觉觉传导通路的三级神经元所在部位。再次交换神经元后发出纤维经下丘臂止于内侧膝状体，并第四次交换神经元，发出纤维组成听辐射。经内囊后肢止于大脑颞横回皮层（Brodmann 41、42区），该脑回大多被卷入外侧裂内，也称为皮质初级听区，接受听觉信息，经分析综合，产生听觉意识。初级听区的周围带状区为次级听区，主要感受复杂声和语言（图2-2-6）。

部分蜗神经腹、背核发出的纤维不交叉，进入同侧外侧丘系；也有部分外侧丘系纤维直接止于内侧膝状体；还有一些蜗神经核发出的纤维到达上橄榄核，后者发出的纤维加入同侧的外侧丘系；另外，下丘核的神经细胞也互有纤维联系。因此，听神经的冲动是双侧传导的。

平衡觉传导通路的感受器分布于内耳半规管的壶腹嵴、球囊斑和椭圆囊斑，其感受信息传导至前庭神经节内的双极细胞，后者为一级神经元。双极细胞的轴突组成前庭神经与蜗神经一起于桥延沟入脑，终止于前庭神经核群，二级神经元胞体分布于此处。交换神经元后，其发出纤维于中线两侧形成内侧纵束。内侧纵束不同的纤维投射参与不同的反射。①上升的纤维止于动眼、滑车及展神经，完成眼肌前庭反射。②下行的纤维止于副神经脊髓核和脊髓上段前角细胞，完成转头、转眼等协调动作。③前庭脊髓束参与躯干四肢的姿势反射。④一部分纤维经小脑下脚进入小脑参与平衡调节。⑤与脑干网状结构、迷走神经背核及疑核相联系，可引起眩晕、恶心、呕吐等反射。前庭神经核群发出纤维向大脑皮层投射路径不明了，可能是经丘脑腹后内侧核投射到颞上回、顶叶及岛叶皮层。

鼻腔嗅觉感受器感受气味刺激，刺激信息传导至鼻腔黏膜嗅细胞。鼻腔黏膜的嗅细胞为嗅觉传导通路的一级神经元，其中枢突组成嗅丝穿筛板入颅止于嗅球。一级神经元接受信息产生神经冲动，神经冲动经嗅觉纤维传导至嗅球，嗅球为嗅觉传导通路的二级神经元。交换神经元后其轴突组成嗅束，向后延为嗅三角。①绝大部分嗅觉冲动传导至梨状叶（梨状叶包括钩回、岛阈、部分杏仁核和内嗅区），传导有意识的嗅觉感知；②部分嗅觉冲动传导至隔区，再发出神经纤维与边缘系统和下丘脑相联系，主要传导本能的情绪化的嗅觉体验；③部分嗅觉冲动传导至嗅结节，嗅结节再发出神经纤维返回嗅束至嗅球，进行嗅神经内部功能调节。所以，癫痫发作的嗅觉先兆可能起源于嗅球附近皮层、海马旁回、杏仁核等边缘系统或岛叶。

味觉感受器分布于舌味蕾，感受酸甜苦辣等刺激信息，传导至面神经膝神经节和舌咽神经下神经节内，其为味觉传导通路的一级神经元胞体所在部位，接受信息，产生神经冲动。神经冲动经其轴突，通过突触传导至孤束核上端，孤束核为二级神经元胞体所在部位。在此交换神经元后，经孤束核发出的纤维上行，经脑桥臂两侧的臂旁核中继至背侧丘脑腹后内侧核，或下丘脑外侧区，此为三级神经元。再次交换神经元后传导至大脑皮质岛叶，形成味觉。癫痫发作有味觉先兆时大多是岛叶起源。

运动传导通路：主要包括锥体系和锥体外系，因锥体外系在运动障碍病章节详细论述，这里仅介绍锥体系。锥体系管理支配骨骼肌随意运动，主要由上、下两级神经元组成。包括支配躯干四肢骨骼肌的皮质脊髓束和支配头面部骨骼肌的皮质核束。

上运动神经元为中央前回上中部和中央旁小叶前半部的大锥体细胞，也有些来自额叶与顶枕颞的联络区皮层的锥体细胞。其轴突经放射冠穿行于内囊后肢，行至中脑腹侧形成大脑脚，在延髓腹侧形成锥体。锥体系的名称就是因为它在延脑腹侧行走时形似锥体，由粗逐渐变细。在锥体下端80%～90%纤维交叉到对侧形成锥体交叉，交叉后的纤维于脊髓侧索继续下行为皮质脊髓侧束。于不同脊髓节段发出侧支，终止于相应的脊髓前角细胞。脊髓前角细胞为下运动神经元，其轴突形成脊神经前根，支配四肢肌。部分纤维不交叉下行于脊髓前索称皮质脊髓前束，至胸节段交叉到对侧支配躯干肌，其中有部分纤维始终不交叉，支配同侧躯干肌。所以，躯干肌是由双侧大脑皮层支配（图2-2-7）。

目前知道，80%～90%的锥体束纤维与下运动神经元之间有一个以上的中间神经元接替，亦即是多突触的联系。只有10%～20%的纤维与下运动神经元发生直接的单突触联系。电生理研究指出，这种单突触联系在支配上肢的运动神经元比支配下肢的运动神经元多，而且支配肢体远端的肌肉的运动神经元又比支配近端肌肉的运动神经元多。由此可见，运动愈精细的肌肉，受大脑皮层单突触联系支配也愈多，这也是精细运动受损不易恢复的原因。

由于下运动神经元受上运动神经元的控制，下运动神经元对肌肉还有营养作用并组成反射弧，故上下两级神经元受损后，瘫痪所表现的体征不同：上运动神经元受损伤时称为中枢性瘫痪，表现为肌肉张力增高，腱反射亢进，浅反射消失，出现病理反射，无肌肉萎缩。下运动神经元受损称为周围性瘫痪，症状表现为肌肉张力消失、肌肉萎缩、软瘫、浅反射和深反射均消失。

上运动神经元主要为中央前回下部大脑皮质内的锥体细胞，其轴突经内囊膝部下降至大脑脚内侧部下行，大部分纤维终止于双侧脑神经躯体运动核，但面神经核的下部（支配睑裂以下面肌的核群）和舌下神经核，只接受对侧皮质核束的纤维。脑神经运动核及其轴突组成脑神经的躯体运动纤维，即下运动神经元，支配眼外肌、咀嚼肌、面肌、舌肌和咽喉肌、胸锁乳突肌、斜方肌等（图2-2-8）。

中央前回下部皮质或皮质脑干束受损时，引起的对侧下部面肌和舌肌瘫痪，临床上称核上瘫。面神经核上瘫，其临床表现为：对侧鼻唇沟变浅或消失，发笑时病灶侧口角斜向上，但两侧额纹存在，眼睑闭合正常。舌下神经核的核上瘫表现为伸舌时舌尖偏向病灶的对侧，舌肌不萎缩。面神经核以下损伤时所有面部肌肉瘫痪，舌下神经下运动神经元损伤时，伸舌偏向病灶侧，且伴舌肌萎缩。

基底核（basal ganglia）（又称基底神经节）是指从胚胎端脑神经节小丘发育而来的神经核团，是大脑的中心灰质核团，包括杏仁核、纹状体和屏状核。纹状体又分为：尾状核和豆状核，豆状核又可分为：壳核和苍白球。壳核和尾状核合称为新纹状体，苍白球为旧纹状体。位于中脑的黑质和位于丘脑底部的丘脑底核（又称Luys核），虽然不属于传统的基底核范畴，但在运动调控方面与纹状体有密切的联系，一般也将其归入到基底核之中；纹状体下方的一些结构包括伏隔核、嗅结节和无名质背侧部组织结构及纤维联系上同纹状体非常相似，也将其视为基底节的一部分。

一般认为基底核没有独立于皮质的运动功能，其主要作用是接受各方（如皮质、黑质）的输入，加以处理后再通过抑制性输出的变化对皮质的运动功能起调节作用，锥体外系调节运动的主要途径是通过皮质基底核-丘脑-皮质环路进行的。

随着解剖学和生理学的不断深入研究，对基底核结构和功能的认识也取得了较大的进展，对深入了解各种锥体外系疾病的发病机制起到了很好的推动作用，同时也带动了相关治疗技术手段的发展。本节解剖内容主要为涉及功能神经外科手术的主要基底核及相关核团，包括苍白球、丘脑底核、大脑脚间核、纹状体、黑质、红核。这些核团之间的纤维投射对运动调节至关重要。所以，了解基底核核团的纤维联系对了解功能神经外科神经调控技术有重要的理论支撑意义（图2-3-1）。

苍白球由苍白球内侧部（GPi）和苍白球外侧部（GPe）两个核团组成。“苍白球”这一术语源于这一核团在尼氏染色后表现出来的明显区别于其他核团的苍白色外观，这主要是因为苍白球的神经元的密度低，并且这些神经元被大量的神经轴突所包围。灵长类纹状体棘状神经元的数量约为1×10 ⁷个，苍白球外侧部和苍白球内侧部神经元数量分别为1.5×10 ⁵个和5×10 ⁴个。苍白球的输出纤维包括两束，分别为豆状袢和豆状束，其中豆状袢包含来自内苍白球的纤维，并投射到丘脑。豆状袢主要起自内苍白球的外侧部分，向内、向下和向前走行，在内囊后支的前方绕过，并在后方汇入Forel H区。豆状束起自内苍白球的内侧部分，穿过内囊，并在未定带的腹侧形成纤维束，投射到丘脑，被命名为Forel H2区。虽然有些豆状束的纤维在丘脑底核的背侧，但大多数纤维在其前方绕过。在Forel H区，豆状束和豆状袢、小脑上脚和脑干的纤维束汇合，形成丘脑束。

该投射为基底核环路模型假说中“直接通路”的组成部分，该投射为抑制性GABA能投射。可以抑制苍白球内侧部神经元的兴奋性。当帕金森病患者黑质致密部多巴胺神经元减少时，纹状体对GPi-SNr复合体GABA能抑制性投射减少，引起GPi-SNr复合体兴奋性增高，从而GPi-SNr复合体对丘脑的GABA能抑制性投射增多，抑制丘脑，引起帕金森病患者运动减少或运动不能。

该投射为基底核环路模型假说中“间接通路”的组成部分，该投射为抑制性GABA能投射。可以抑制苍白球外侧部神经元的兴奋性。当帕金森病患者黑质致密部多巴胺神经元减少时，纹状体对GPe的GABA能抑制性投射增多，引起GPe兴奋性降低。当GPe兴奋性降低时，间接通路中GPe对STN的GABA能抑制性投射减少，引起STN兴奋性增高。STN兴奋性增高时，对GPi-SNr复合体兴奋性投射增多，引起GPi-SNr复合体兴奋性增高，从而GPi-SNr复合体对丘脑的GABA能抑制性投射增多，抑制丘脑，引起帕金森病患者运动减少或运动不能。Cazorla等发现：苍白球存在多神经元组成的、连接直接通路和间接通路的桥接网络；间接通路可能通过该网络，制约直接通路，以平衡纹状体对运动的调控。

该投射为基底核环路模型假说中“间接通路”的组成部分，该投射为兴奋性谷氨酸能投射。在灵长类和大鼠中，丘脑底核主要投射到苍白球（GPi和GPe）。丘脑底核纤维主要投射到苍白球的后部，并从后向前投射。在苍白球的两个部分，丘脑底核投射纤维均匀分支，投射向大量的细胞。在灵长类动物中，丘脑底核的投射纤维沿着苍白球的前后径平行髓板投射，投射终于苍白球细胞的树突。为谷氨酸能投射。丘脑底核向两部分苍白球投射遵从点对点分布。丘脑底核前三分之二的内侧部主要投射到GPe的前部、苍白球腹侧和GPi腹前内侧（联络区和边缘系统）。丘脑底核前2/3部分中位于外侧2/3的腹侧部分主要投射到GPe背内侧1/3和GPi的联络区。丘脑底核前2/3部分中位于外侧2/3的背侧部分主要投射到GPe腹外侧和GPi的运动区。丘脑底核后部主要投射到GPe的运动区和GPi的运动区。丘脑底核腹内侧区投射到苍白球的联络区。

该投射为多巴胺能投射，参与运动及认知调控。Chang等研究发现，该投射参与认知，当一氧化碳中毒，可严重损伤苍白球神经元，从而破坏该投射，减少黑质向苍白球释放多巴胺，从而降低认知水平。

该投射纤维为GABA能抑制性投射，主要为GPi到丘脑底核的投射，该投射为基底核环路模型假说中“间接通路”的组成部分。丘脑底核整个核团从内侧到外侧、从前面到后面都有苍白球纤维的投射。在灵长类动物中，输入纤维的拓扑图比较复杂。GPe的前面（联络区）的纤维投射到丘脑底核前面的内2/3、丘脑底核的中部的中心区域，以及很少量的纤维投射到丘脑底核中部的内1/3。GPe的中部（背内侧为联络区、腹外侧为感觉运动区）投射到丘脑底核的外侧、后侧，以及很少量的纤维投射到丘脑底核前2/3的中心部。GPe中部的腹侧区域和GPe后面的纤维投射到丘脑底核的外侧和后面。GPei的运动区域和边缘系统的纤维投射到丘脑底核的相应区域；而苍白球的联络纤维不但投射到丘脑底核的联络区域，也投射到丘脑底核的运动区域；这些数据提示基底核环路是一个开放的环路。

在灵长类动物中，GPe的投射神经元有各自的特点。13.2%的GPe神经元投射到内苍白球、丘脑底核和黑质网状部；18.4%的神经元仅仅投射到内苍白球和丘脑底核；52.6%的神经元仅仅投射到丘脑底核和黑质网状部。苍白球的投射纤维主要投射在丘脑底核近端的树突和胞体，而远端的树突也有少量的投射。GABA是主要的神经递质，构成了对丘脑底核的抑制性投射。

该投射纤维为GABA能抑制性投射，为基底核环路主要的输出性投射。投射核团主要为GPi神经元。通过逆行双标研究发现，70%的GPi神经元有突触投射到丘脑。GPi投射到丘脑的轴突主要位于丘脑腹嘴外侧核（VLO），丘脑腹前核的小细胞部（VApc）。丘脑的这些核团投射到皮层的运动区，运动前区和补充运动区。这些皮层区域同时接受丘脑其他核团的投射，例如接受小脑投射的丘脑核团。但是基底核投射到丘脑的区域基本不和小脑投射到丘脑的区域相重叠。所以，基底核和小脑有各自不同的通路投射到运动皮层。

当患帕金森病时，直接通路和间接通路的最终结果都会引起苍白球内侧部神经元兴奋性增加，于是向丘脑投射的GABA能抑制性递质增多。从而对丘脑产生抑制，引起运动减少和运动不能。

该投射纤维为GABA能抑制性投射，参与认知及奖赏调控。敲除原钙黏附蛋白，可引起腹侧苍白球钙结合蛋白阳性胆碱能神经元过度增殖，从而引起苍白球轴突发育不良以及该投射神经纤维密度降低，引起认知功能障碍。

该投射纤维为GABA能抑制性投射，GPi的纤维主要投射到同侧大脑脚间核，但有10%～20%的纤维投射到对侧大脑脚间核。苍白球投射到大脑脚间核的纤维约有80%会发出侧支到达丘脑腹前核和腹外侧核。放射自显影研究显示，种系之间存在投射的差异，灵长类的苍白球投射到大脑脚间核的范围比啮齿类的投射范围大。GPi纤维主要投射到大脑脚间核喙部。

该投射纤维为GABA能抑制性投射，GPi神经元投射到缰核的纤维为抑制性纤维，可以抑制缰核中间神经元，从而使缰核中间神经元对缰核神经元的抑制减少，进而增加缰核神经元兴奋性，这可以增强奖赏学习效率，提示该通路参与了奖赏的调控。

该投射纤维为GABA能抑制性投射，GPi投射到上丘，该投射与黑质网状部对上丘投射共同抑制上丘神经元的兴奋性，该投射对眼球快速跳视有抑制作用，参与了眼球运动调控。

该投射纤维为GABA能和谷氨酸能投射，参与运动调控、中脑多巴胺释放量调控，并与运动神经元疾病相关。运动功能正常个体苍白球为P物质免疫阳性、而肌萎缩侧索硬化症患者苍白球则为甲硫脑啡肽免疫阳性。用可卡因抑制该投射，则可上调中脑多巴胺能神经元活性，增加中脑向前脑和皮层的多巴胺释放量，提高中枢神经系统运动兴奋性。有研究发现苍白球对中脑腹侧被盖区的谷氨酸能投射，但其功能尚待研究。

丘脑底核是一个凸透镜样结构的核团，丘脑底核被大量有髓纤维包绕。丘脑底核的前面和外侧面毗邻内囊的纤维束。内囊纤维束在丘脑底核外侧面将苍白球和丘脑底核隔开。丘脑底核背外侧毗邻未定带和豆状束。部分未定带和豆状束将丘脑腹侧与丘脑底核隔开。丘脑底核的前内侧毗邻Forel区和Forel H区，以及下丘脑的后外侧。丘脑底核的腹外侧区域毗邻黑质和大脑脚。有一些纤维束沿着丘脑底核边缘走行，包括连接丘脑底核和苍白球的纤维束。这些纤维束起自丘脑底核的外下侧并穿过内囊纤维束和苍白球相连。基底核本分成三个功能区，运动区、联络区和边缘系统。丘脑底核按照功能也可以如此划分。丘脑底核可以划分为前2/3和后1/3，前2/3可以进一步划分为内侧部（内侧1/3）和外侧部（外侧2/3）。丘脑底核前2/3的内侧部通常被认为构成边缘系统和部分联络区域。丘脑底核前2/3的外侧部分的下方构成联络区域的另一部分。而丘脑底核前2/3的背外侧部分和后1/3为感觉运动部分。

组成丘脑底核的细胞数在各物种间是不同的，大鼠大约有2万多个细胞，恒河猴大约有15万多个细胞，狒狒大约有23万个，而人类大约有56万个。丘脑底核神经元密度在大鼠约为0.8个/m ³，恒河猴约为34个每立方毫米，狒狒约为50个每立方毫米，人类约为240个每立方毫米。丘脑底核神经元密度和大脑整体神经元密度的关系在各物种间是相似的。

丘脑底核的这个核团细胞间距离比较致密，细胞紧密聚集在一起，细胞胞体、树突和轴突的起始部分的细胞膜广泛地贴附在一起。在灵长类动物中，丘脑底核神经元有2～8个树突干，进而发出更细的树突，它们的长轴与细胞核的长轴平行，可以向外延伸750μm。灵长类动物的丘脑底核的树突有特定的类型，投射到GPi、GPe和黑质网状部的约为21.3%；投射到GPe和黑质网状部的约2.7%；投射到GPe和GPi的约48%；仅仅投射到GPe的约10.7%；其余的投射纤维投射向纹状体，但是这些纤维的终点没有典型的特点，约占17.3%。轴突分叉成前后的分支，进而提供苍白球和黑质的相互联系；而轴突仅仅分为单一向前或单一向后的分支联系苍白球或纹状体。

丘脑底核的血供主要来自脉络膜前动脉、后交通动脉和内侧脉络膜后动脉。脉络膜前动脉和后交通动脉是颈内动脉的分支。内侧脉络膜后动脉是后循环的一部分。在不同个体，3条动脉供应丘脑底核存在不同，而且血管供应区域相互交叉。

在灵长类动物中，主要投射向丘脑底核的皮质部分是初级运动皮质、辅助运动区和辅助运动前区，以及背侧和腹侧前运动皮质。这些投射纤维主要投射在丘脑底核的背侧，构成基底核运动环路的一部分。丘脑底核的腹内侧部分接受额叶眼区（第8区）和辅助额叶眼区（第9区）的投射，参与了眼球运动的环路。此外，在大鼠和灵长类动物中，丘脑底核还接受来自扣带回皮质、躯体感觉皮层、岛叶皮质的投射，但具体功能尚不清楚。

迄今为止，丘脑底核的躯体拓扑还存在一定的争议，并且比较复杂。Monakow等人报道代表下肢、上肢和头面部的结构分别在丘脑底核的内侧、外侧和背外侧部分。而Nambu等人认为在丘脑底核内部存在多个躯体拓扑区域，初级运动皮层的投射纤维投射向丘脑底核外侧部分，其中代表下肢、上肢和头面部的投射纤维按照由内侧到外侧的排列投射向丘脑底核外侧部分；而丘脑底核的内侧部分接受来自辅助运动区，以及背侧和腹侧前运动皮质的投射，其中代表下肢、上肢和头面部的投射纤维按照由内侧到外侧的排列投射向丘脑底核内侧部分。

详见第一部分苍白球相关内容。

丘脑到丘脑底核的投射主要起自束旁核和中央中核。在灵长类动物中，束旁核是丘脑中主要投射向丘脑底核的部分，而中央中核仅仅有少部分纤维投射向丘脑底核。束旁核投射到丘脑底核前部内1/3，中央中核投射到丘脑底核背外侧的运动区。根据丘脑底核的内部结构，束旁核纤维投射到联络区和边缘系统，而中央中核纤维投射到感觉运动区。丘脑向丘脑底核的投射纤维为谷氨酸能投射纤维，主要投射到丘脑底核细胞的树突。

在人类、非人类的灵长类动物和大鼠的黑质致密部神经元纤维有一部分直接投射到丘脑底核，主要的神经递质是多巴胺，作用是调节来自皮层谷氨酸能和来自苍白球GABA能纤维对丘脑底核的投射活动。多巴胺能纤维主要终止于丘脑底核细胞树突棘的颈部。

大鼠的大脑脚间核与被盖核背侧发出胆碱能纤维投射到丘脑底核。大脑脚间核的非胆碱能纤维也投射到丘脑底核。除了上述核团外，大鼠脑内还有一些区域有少量纤维投射到丘脑底核，例如：丘脑网状部、未定带、蓝斑核、下丘脑、杏仁核、终纹床核、束旁核和被盖核背外侧，但是这些结构对丘脑底核的生理功能影响尚未知。

详见第一部分苍白球相关内容。

在灵长类动物和大鼠中，丘脑底核主要投射到黑质的两个部分，黑质网状部和黑质致密部。丘脑底核的投射纤维主要从黑质的腹内侧区域进入黑质，并从前向后逐渐向外侧分布。大部分的纤维投射到黑质网状部，一些轴突上升并到达黑质致密部，调节多巴胺的释放。在非人类的灵长类动物，丘脑底核向黑质的投射主要起自丘脑底核的腹内侧部分。当轴突到达黑质后，发出分支并形成局部的分支网络，比投射到苍白球的纤维细。

在灵长类动物和大鼠中，丘脑底核发出少量纤维投射到纹状体。在非人类灵长类动物中，丘脑底核的腹内侧联络区和边缘系统主要投射到尾状核，背外侧运动区主要投射到壳核。与投射到黑质和苍白球的纤维不同，投射到纹状体的纤维很少分支，直接激动纹状体细胞。

通过逆行示踪技术对灵长类和啮齿类动物的实验研究中发现，丘脑底核存在投射到大脑脚间核和腹侧被盖区的纤维，在大鼠至少有1%的丘脑底核神经元发出传出纤维到同侧大脑脚间核外侧部，这些神经元主要位于STN外侧带，其纤维末梢释放兴奋性谷氨酸，以调节该区域活动，但在灵长类动物尚未有明确数据。刺激大脑脚间核可以增加网状巨核细胞的兴奋性，从而通过网状脊髓束调节部分脊柱的运动兴奋性。

大脑脚间核（PPN）也称脑桥角被盖核或脚桥核，位于楔形核和楔形下核的腹侧，中脑被盖下半的腹外侧，小脑上脚的外侧，内侧丘系的背内侧，臂旁核上方。大脑脚间核是一个柱形的神经核团，位于脑桥与中脑交接平面至红核下端平面。此核由大中型细胞组成，细胞深染，呈卵圆形或梭形。根据细胞的大小和密度，PPN可分为两个亚核：大脑脚间核致密部（PPNc）和大脑脚间核疏松部（PPNd）。PPNc为紧凑的大体积神经元，范围很小，仅在PPN尾端的背外侧可见。PPNd无明显边界，由散在分布于小脑上脚和中央被盖束中的小体积或中等体积神经元组成，构成PPN的主体部分，并贯穿PPN首尾。PPNc的神经元90%以上为胆碱能神经元，PPNd主要含有大量的谷氨酸能神经元和少量胆碱能神经元。PPN中还包括多巴胺能神经元、去甲肾上腺素能神经元及少量的GABA能神经元。

大脑皮层皮质被盖束和锥体束合并，下行至黑质尾侧水平后离开大脑脚，从背侧投射到PPN。在灵长类，PPN接受主要运动区、辅助运动区等部位的大量纤维的直接投射，不同的躯体拓扑在PPN存在很大程度的重叠。运动相关区域的兴奋性谷氨酸递质对PPN活动可能有重要调节作用。

详见第一部分苍白球。

详见第二部分丘脑底核。

纹状体对PPN的投射为GABA能抑制性投射。纹状体背侧和腹侧边缘的纤维投射到PPN，二者可能在PPN进行合并，然后投射到脑桥延髓系统，而非返回到大脑皮质。

投射到PPN的黑质纤维主要是GABA能神经递质，通过电刺激黑质，在PPN的胆碱能和非胆碱能神经元胞体内都记录到抑制性突触后电位。黑质致密部的外侧2/3与黑质网状部的尾侧纤维投射到PPN，与PPNd的谷氨酸能神经元胞体以及周围树突形成突触联系，少量的投射纤维与胆碱能神经元形成突触联系。

PPN还接受边缘系统、脑干网状结构和中脑导水管周围灰质及小脑核的纤维投射。大部分PPN胆碱能神经元下行投射经过较短的距离到达延髓网状结构，再由后者发出投射到双侧脊髓。

通过逆行示踪技术研究发现约60%以上的PPN胆碱能神经纤维投射到丘脑。投射到内侧膝状体、外侧膝状体、丘脑中间外侧核、背外侧核、腹前核、腹外侧核的神经纤维多发自PPN。投射到前腹侧核、腹内侧核、背内侧核和板内核的纤维约有1/3亦发自PPN。PPN也有到丘脑正中核和束旁核的投射，通过丘脑正中核和束旁核中转后发出纤维投射到纹状体。还有一些PPN传出纤维投射到对侧丘脑。PPN投射向丘脑的主要神经元为胆碱能神经元。

投射到苍白球的纤维来源于PPN喙部的GABA能神经元。

通过逆行示踪技术对灵长类和啮齿类动物的实验研究中发现，PPN到双侧STN都有大量的兴奋性胆碱能或谷氨酸能投射。刺激PPN可兴奋向苍白球或黑质发出投射的STN神经元。一些PPN到STN的纤维是PPN到苍白球传出纤维的侧支。

PPN有少量纤维到双侧纹状体，以同侧纹状体为主，很少量纤维投射到对侧，轴突末梢在纹状体很少分支。该投射为乙酰胆碱能投射，与运动调控和药物成瘾相关。

PPN神经元发出单突触传出纤维终止于同侧黑质致密部，少量终止于黑质网状部，PPN投射到黑质致密部的多巴胺能神经元的纤维可能包含谷氨酸能递质和乙酰胆碱能递质。投射到黑质致密部的PPN纤维中，约50%为谷氨酸能兴奋性传出纤维投射。

纹状体是重要皮质下运动调控中枢。根据发生的早晚可分为新、旧纹状体，新纹状体指豆状核的壳核和尾状核，旧纹状体指苍白球、壳核和尾状核通过大量条纹状细胞桥互相连接，所以得名纹状体。纹状体内主要有两类神经元，即中型多棘神经元和无棘中间神经元。

中型多棘神经元约占纹状体神经元总数的95%，接受运动皮层的谷氨酸能投射，中型多棘神经元轴突较长，能与核团外结构联系，即投射神经元，主要为GABA能抑制性投射。中型多棘神经元轴突可投射到苍白球和黑质，且投射有局部定位；其中投射到GPi-SNr复合体和黑质致密部的神经元参与构成“直接通路”，该类神经元表达多巴胺Ⅰ型受体、毒蕈碱M4受体、强啡肽和P物质。投射到GPe的神经元参与构成“间接通路”，该类神经元表达多巴胺Ⅱ型受体、腺苷酸A2A受体及脑啡肽。

无棘中间神经元的轴突较短，仅作核团内部联系，即局部回路神经元，约占纹状体神经元总数的5%；其中存在许多递质，如乙酰胆碱存在于大的局部回路神经元中，有拮抗多巴胺的作用，大Ach能中间神经元通过释放乙酰胆碱，激活黑质至纹状体的“多巴胺和GABA双能”神经纤维末梢上的尼古丁受体，由此上调该神经末梢GABA释放量，以抑制MSN，对纹状体运动调控功能进行负调节。GABA递质存在于中等大小GABA能中间神经元中。

该投射包括三条投射通路，参与了运动的调节，分别为：①感觉运动皮层到壳核后联合的纤维投射；②辅助运动皮层到壳核前联合和尾状核的纤维投射；③边缘系统到腹侧纹状体的纤维投射，即由内侧前额叶皮层和杏仁核到腹侧纹状体的纤维投射。这三条投射通路为谷氨酸能兴奋性投射。目前多数研究显示，皮层运动区与锥体束神经元可通过基底核的“直接通路”和“间接通路”对运动功能进行调控，主要通过皮层对纹状体的投射和纹状体内部联系调控。亦有研究显示：内侧前额叶皮层至纹状体的神经回路是参与抽象技能学习过程的重要神经结构之一，在该类学习过程中，首先，由纹状体神经元通过快速可塑性，建立“刺激与反应关联”；然后由内侧前额叶皮层通过相对较慢的记忆巩固与储存，承接后续学习过程，并将习得的技能逐步巩固。

该投射包括两条投射通路，参与了运动的学习，分别为：①尾侧板内核群对纹状体的纤维投射；②中央内侧和束旁复合体对纹状体的纤维投射；投射纤维为谷氨酸能和乙酰胆碱能投射。当抑制丘脑束旁核至纹状体神经纤维投射，可降低纹状体胆碱能中间神经元的兴奋性，引起运动学习能力下降。

该投射包括两条投射通路，参与了奖赏和记忆的调控，分别为：①侧背盖核对内侧纹状体的纤维投射；②缝核对纹状体的纤维投射。投射纤维为胆碱能和五羟色胺能投射。

详见本节第三部分“大脑脚间核”。

该投射包括三条投射通路，参与了运动的调节，分别为：①黑质致密部对尾壳核的纤维投射；②黑质前部对尾状核头部的纤维投射；③黑质后部对壳核的纤维投射。这三条投射通路为多巴胺能投射。

详见本节第一部分苍白球相关内容。

详见本节第一部分苍白球相关内容。

该投射为GABA能抑制性投射，参与行为决策，并受诸多G蛋白耦联受体调控。

黑质为中脑脚底与大脑被盖之间的灰质团块，见于中脑全长。黑质细胞富含神经黑色素，是脑内合成多巴胺的主要核团。黑质主要与端脑的新纹状体（尾状核和壳核）有往返纤维联系。黑质在横切面上呈半月形，向背侧凹陷，其凸出的腹侧面伸入大脑脚底纤维间。黑质分为背侧的致密部和腹侧的网状部，致密部含有中等大小含黑色素颗粒的多巴胺能和胆碱能神经元。网状部与大脑脚底的纤维混杂，含有少量成簇的神经元群，其中有些神经元是多巴胺能的含少量色素，大多数神经元是GABA能神经元。腹侧部到达底丘脑，与苍白球相连，与苍白球在结构上相似。

皮质黑质纤维起自中央前回，可能尚有部分起自中央后回，主要是投射到红核和黑质网状部的过路纤维，少量终于黑质网状部。

详见本节第一部分苍白球相关内容。

详见本节第二部分丘脑底核相关内容。

详见本节第三部分大脑脚间核相关内容。

详见本节第四部分纹状体相关内容。

黑质丘脑束投射到丘脑腹前核和内侧背核。

黑质顶盖投射到同侧上丘，可能控制扫视的运动。

详见本节第一部分苍白球相关内容。

详见本节第二部分丘脑底核相关内容。

黑质被盖投射到大脑脚间核和网状结构，由此冲动经中继后到达脊髓前柱神经元。详见本节第三部分大脑脚间核相关内容。

详见本节第四部分纹状体相关内容。

红核是一淡红色的卵圆形核团，直径约5mm，位于黑质背内侧。主要为大型和小型的多极神经元，其中有铁离子色素。红核的结构上部致密，下部疏松，红核背动眼神经核的神经纤维束穿过和包绕，使红核看上去呈网状。

人类的交叉的红核脊髓束起自红核尾侧的大细胞部，少量纤维到达颈髓。交叉后的纤维在顶盖脊髓交叉腹侧的被盖腹侧交叉中斜行向外侧，位于内侧丘系的背侧。红核脊髓束在到达小脑下脚腹侧灰质时转向尾侧，进入外侧丘系的外侧部，继续下行到三叉神经脊束和三叉神经脊束核的腹侧，经延髓入颈髓上部，与皮质脊髓侧束的纤维相混。

红核的部分传出轴突形成红核延髓束，投射到三叉神经核、面神经核、动眼神经核、滑车神经核和展神经核等运动核团，还有一些红核延髓束终于脑干网状结构。

边缘系统（limbic system）是指由边缘叶和相关皮层及皮层下结构组成。边缘叶是指位于胼胝体周围和侧脑室下角底壁的一圈弧形结构，包括隔区、扣带回、海马旁回和海马。相关皮层是指眶额回、岛叶及颞极。相关皮层下结构是指杏仁核、下丘脑、上丘脑、丘脑前核、中脑被盖等。从种系发育学上来说，边缘系统由古皮层、旧皮层和新皮层以及各种核团组成。1878年，法国医生Broca提出了边缘大叶（le grand lobe limbique）的概念，他将包绕胼胝体、间脑和基底核的脑回环结构称为边缘大叶，在一定程度上，这个脑回环是沟通新皮层和脑干之间的桥梁，不仅包括古皮层（海马结构）、旧皮层（梨状皮层）和中间皮层（扣带回），而且包括内嗅区、胼胝体灰层、杏仁核和乳头体等（图2-4-1）。1937年，Papez基于边缘叶复合体的各组成部分之间存在广泛的纤维联系，提出新的环路假说：Papez环路可能在情感、动机和本能相关的各种情绪中发挥重要的作用。Papez环路的大致功能如下（图2-4-2）：情感冲动起源于海马结构，经穹隆传导至乳头体，再由乳头丘脑束传递到丘脑前核，转换神经元后经丘脑扣带回放射将冲动投射至扣带回，最后由扣带回经过扣带又返回海马。1939年，Kluver和Bucy通过动物实验为上述环路提供了理论依据。最后，在解剖学和电生理实验的基础上提出了边缘系统的概念。

如今，边缘系统这个概念存在一些争议。LeDoux认为应该废除边缘系统这个名词。因为越来越多的实验证实，边缘系统不仅在内部结构之间存在相互联系，而且与其他脑区也存在广泛的联系。换言之，边缘系统并非是封闭系统。有些与边缘系统相关的功能，比如攻击和逃避、情感行为、学习和记忆等，也并非是边缘系统独有的，我们应该把大脑当成一个解剖和功能的整体来看待。

在此基础上，原则上我们并不反对继续应用边缘系统这个概念。尽管边缘系统的概念仍在不断地更新之中，仍然有一些重要的解剖结构被反复提及，下面将介绍几个边缘系统重要的解剖结构。

海马结构（hippocampal formation）是边缘系统的中心结构，它位于半球的内侧面，包括海马旁回的一部分、海马、下托、齿状回等（图2-4-3）。人类的海马又称为Ammon角，因为形似海马而得名，呈C字形突入侧脑室下角。齿状回（dentate gyrus）是狭长的灰质带，与海马紧密相连，共同形成S形结构，因其内侧缘有横沟将其分割成锯齿状而得名。下托（subiculum）是海马和海马旁回的过渡区域。在海马外侧的海马旁回内，有一个重要的区域称之为内嗅区（entorhinal cortex，EC），Brodmann分区为28区。目前的研究认为，内嗅区是海马与其他脑皮层联系的主要途径。

从显微解剖的角度观察，海马皮层的细胞构筑只有3层，在种系发育上属于古皮层。其中海马内占优势的细胞为锥体细胞，根据细胞构筑比例的不同，海马分为CA1至CA4（图2-4-3）共4个区（cornu ammonis，CA）。CA1位于海马和下托交界处上区，对缺氧和缺血最敏感；CA2和CA3位于海马下区，CA4位于海马和齿状回的过渡带。

海马的神经纤维联络非常复杂。海马接受来自内嗅区、隔区、扣带回、下丘脑、脑干网状结构等的纤维传入，其传出路径主要是经过穹隆到乳头体，可以和许多皮层和皮层下结构发生联系。上述提到的内嗅区，有学者称之为通向海马的大门。内嗅区主要的神经传导通路首先由Cajal提出，大致通路如下：内嗅区皮层→齿状回颗粒细胞→CA3锥体细胞→CA1锥体细胞→下托。

杏仁核复合体（amygdaloid complex）是由多个核组成的大核团，位于海马旁回沟深处，大部分靠近侧脑室下角前端的上方。外邻屏状核，内邻梨状皮层，背邻豆状核，腹侧邻海马旁回沟的皮层，前邻前穿质，后下部与尾状核尾部相连。杏仁核复合体的相关核团有多种分类方法，其中被广泛接受的分类方法是将杏仁核分为三组核群。第一组为基底外侧核群，包括外侧核、基底核、副基底核，这组核群增长较大，分化也最为完善。第二组为中央内侧核群，包括中央核、内侧核。第三组称之为皮层核团。

杏仁核复合体有丰富的传入和传出纤维联系，比如间脑、额叶内外侧面、眶额回皮层、下丘脑、嗅区、基底核和脑干等。而且，杏仁核与内嗅区及下托有密切的纤维联系。此外，两侧杏仁核复合体之间也相互联系。

正是因为杏仁核复合体之间具有丰富纤维联系，因此杏仁核具有表达认知和情感的功能。试验性刺激杏仁核复合体可观察到情感兴奋，引发情感反应如愤怒和攻击，伴自主神经反应（如血压增高、心率加快、呼吸急促）。此外，刺激杏仁核还伴发注意力改变、摄食改变或性欲改变。

扣带回（cingulate cortex）作为边缘系统的一部分，位于大脑半球的内侧面。扣带回位于胼胝体上方并将其包绕，与扣带回相连的扣带沟也作为扣带回皮层的一部分。早期观点认为，扣带回主要分为前扣带回、后扣带回两部分。随着人类对扣带回各亚区结构和功能的深入研究，上述早期观点已经更新换代。通过研究扣带回结构、联系和功能的相关性，Vogt教授提出了扣带回四分法（图2-4-4），将其分为前扣带回（anterior cingulate cortex，ACC）、中扣带回（midcingulate cortex，MCC）、后扣带回（posterior cingulate cortex，PCC）和扣带回压后部（retrosplenial cortex，RSC）。

ACC分为膝下部和膝前部，包括了Broadman分区的24、25、32和33区。膝下部主要具有自主神经调节的功能，膝前部主要掌管情感认知功能。MCC分为前部和后部，包括了Broadman分区的24、32和33区。功能上，MCC前部具有趋向奖赏和逃避恐惧的决策反馈的作用，而MCC后部具有不带有情绪的快速躯体运动和认知调整的作用。PCC分为背侧部和腹侧部，包括了Broadman分区的23和31区。功能上，PCC背侧部具有头眼、身体定向的功能，或者称之为视觉-空间定位的功能，而PCC腹侧部具有自体识别的功能。RSC主要位于胼胝体沟内，胼胝体背侧和扣带回腹侧，位于Broadman分区的29和30区，与23区相邻。RSC区与记忆的形成和处理相关，由于与Broadman23区相邻，RSC区也参与了PCC区的功能。

内囊（internal capsule）位于尾状核、豆状核和丘脑之间，由投射纤维所构成，在水平切面上，内囊呈尖端向内的V字形，可分为内囊前肢、内囊膝部、内囊后肢。内囊前肢位于豆状核和尾状核头之间，主要走行额桥束和丘脑皮层纤维。丘脑皮层纤维即丘脑背内侧核投射到额叶前部的纤维束。而内囊前肢的血供包括了大脑中动脉的分支豆纹动脉和大脑前动脉的分支Heubner回返动脉。

尾状核（caudate nucleus）横跨丘脑，呈C字形全长伴随侧脑室，分为头、体、尾三部分。尾状核头和体部组成了侧脑室前角的底部，尾状核尾部返折向前，组成侧脑室下角的顶部，向前延伸与杏仁核邻接。传统观念上，尾状核作为基底核的组成部分，与壳核一起组成了背侧纹状体。同时，尾状核也作为皮层-基底核-丘脑环路的一部分，参与了肢体自主运动、控制眼动、情感等功能。

伏隔核（nucleus accumbens）位于基底核和边缘系统的交界处，隔区的外下方，尾状核头和壳核的前部，侧面与透明隔相接。大概位于Brodmann34区，它属于基底前脑较大的核团。伏隔核与嗅结节合称为腹侧纹状体，属于基底核系统的组成部分。

伏隔核接受从前额皮层、杏仁核基底外侧核群、中脑腹侧被盖区的多巴胺能神经元等处的纤维投射，通过中脑边缘系统通路相联系。伏隔核同时可以接受来自海马CA1区和下托的投射纤维。传出纤维方面，伏隔核可以向基底核和腹侧苍白球投射传出纤维，腹侧苍白球再投射至背侧丘脑的背内侧核，背内侧核再投射至前额皮层和纹状体。伏隔核还可以向中脑腹侧被盖区尾部、黑质和脑干的网状结构投射纤维。

伏隔核可以进一步分为两部分：伏隔核的壳和伏隔核的核。两个结构有不同的细胞形态和功能。伏隔核的壳位于外层，主要的细胞类型是具有树突棘的中等大小的神经元（medium spiny neurons，MSN），属于γ-氨基丁酸传出神经元。功能上，壳参与了奖赏和强化（如药物成瘾、性）的认知加工的理解过程。伏隔核的核位于内侧，细胞类型仍是MSN，与壳的MSN相比，核的MSN树突棘的密度更高、分支更多，终末支更多。功能上，核参与了奖赏和强化的认知加工的执行过程。

下丘脑（hypothalamus）构成第三脑室侧壁的底部。从脑底面观察，下丘脑从前向后包括视交叉、灰结节和乳头体。视交叉向后延伸为视束，灰结节向前下方形成漏斗，灰结节和漏斗移行部的上端膨大处称正中隆起，漏斗下端与垂体相连。

下丘脑从前向后分为三区，前区、中间区（结节区）和后区（乳头区）。按分区分类，可将下丘脑的主要核团分为上述三区（图2-4-5）。位于前区的核团包括：视前核、视交叉上核、室旁核、视上核、下丘脑前核。位于中间区的核团包括：漏斗核、背内侧核、腹内侧核、结节核、外侧核。位于后区的核团包括：乳头体核和后核。

视上核和室旁核内的神经细胞合成分泌抗利尿激素和催产素，上述激素经过视上垂体束运输到神经垂体，在神经垂体中储存并在需要时释放到血管系统。抗利尿激素作用于肾脏肾小管上皮细胞，而催产素作用于子宫和乳腺的平滑肌细胞。

由漏斗核及其邻近的核团合成分泌的释放因子和抑制因子通过结节漏斗束运输到正中隆起，正中隆起通过垂体门脉系统与腺垂体连接，从而调节腺垂体的内分泌功能。

穹隆起源于海马回下角，终于乳头体，沿途发出纤维束至视前核、丘脑前核、缰核。穹隆的一些纤维在丘脑枕上方交叉到对侧穹隆。

起源于嗅区和隔核，然后经过下丘脑外侧区到达中脑被盖区的网状结构。沿途发出纤维到视上核、背内侧核、腹内侧核。

起源于杏仁核，呈弓状经过丘脑到达视前区和下丘脑前核。

下丘脑乳头体和丘脑前核之间的双向联系。

下丘脑乳头体和中脑被盖之间的联系。

下丘脑至脑干的重要通路，下丘脑的冲动经过该通路到达脑干的副交感神经核，包括动眼神经副核、上泌涎核和下泌涎核、迷走神经背核。其余冲动到达参与摄食和饮水的核团，包括三叉神经运动核、面神经核、疑核、舌下神经核。

下丘脑与脊髓的交感节前神经元、骶髓的副交感节前神经元相联系。

下丘脑是大脑控制内分泌的重要结构，通过与垂体的密切联系，将神经调节和激素调节联系在一起，主要包括以下三个轴系：下丘脑-垂体-甲状腺轴、下丘脑-垂体-性腺轴、下丘脑-垂体-肾上腺轴，通过上述三个轴系，调节甲状腺、性腺、肾上腺相关功能。

下丘脑是调节交感和副交感活动的主要皮层下中枢。刺激下丘脑腹内侧部和后部使交感神经系统兴奋，可导致血压升高、心动过速、瞳孔扩大、恐惧和愤怒表情。刺激下丘脑室旁区和前区或外侧区使副交感神经系统兴奋，导致血压下降、心动过缓和瞳孔缩小。

下丘脑有维持体温恒定的特殊感受器，对体温改变的生理反应都是通过下丘脑进行调节的。下丘脑前区对体温升高敏感，可启动散热机制，毁损此区导致高热。下丘脑后区对体温降低敏感，启动产热机制，毁损此区导致变温症。

下丘脑饱食中枢位于下丘脑腹内侧核，毁损下丘脑腹内侧核导致过度饮食而肥胖。下丘脑摄食中枢位于下丘脑外侧部，毁损下丘脑外侧区导致食欲不佳而消瘦。

眶额皮层（orbitofrontal cortex）属于前额皮层的一部分，位于额叶的腹侧面，包括了Brodmann10、11、47区。眶额皮层（图2-4-6）被嗅沟分为内侧的直回和外侧较大的眶回。眶回被呈H字形的眶沟分为前眶回、后眶回、内侧眶回和外侧眶回。前眶回位于额极到H形横眶沟之间，后眶回从H形的横眶沟向后延伸到达前穿质的前缘，外侧眶回位于H形外侧眶沟的外侧，内侧眶回位于H形内侧眶沟和嗅沟之间。在深部水平，内囊前肢、尾状核和豆状核位于前穿质和后眶回的上方。

眶额皮层与躯体运动区、感觉区、边缘系统、皮层下结构有广泛的纤维联系。它接受来自背内侧丘脑、颞叶、嗅觉系统和杏仁核的直接纤维传入。它发送传出神经纤维至大脑的多个区域，包括扣带回、海马、颞叶、下丘脑和杏仁核等区域，尤其是与杏仁核有重要的纤维联系，这些联系与联想学习过程的调节和情绪的调节有关。眶额皮层与前额叶的其他区域也有联系，负责执行复杂的整合运动。这样，它的传入神经使它获知周围环境中发生的事情以及额叶其他区域作出的决定，它的传出纤维使它能够对行为和生理反应施加影响。

疼痛（pain）既是一种生理感觉，又是对这种感觉的一种情感反应。产生这种感觉和情感反应的解剖学基础是一系列复杂的神经结构，包括特定的伤害感受器（nociceptor）、不同水平的感觉中继结构、调节网络、丘脑皮层环路以及边缘系统环路等上行传导通路。此外，完整的疼痛系统还包括下行调节疼痛的神经通路。

伤害感受（nociception）是在组织损伤后感知疼痛过程中的一系列电-化学反应。伤害感受应包括以下四个方面的过程：转导（transduction）：将伤害性刺激转变成感觉神经末梢的电活动；传递（transmission）：电信号沿着感觉神经系统向中枢传递；调节（modulation）：一系列神经元调节伤害性刺激的传递；感知（perception）：伤害性刺激经转导、传递以及调节后，最终形成主观的疼痛的感觉和情感体验。

伤害感受信息的传递开始于伤害感受器的激活所导致的周围神经轴突的去极化。周围神经的轴突将伤害感受信息传递至它们的胞体所在位置，即背根神经节（dorsal root ganglion，DRG）。DRG为脊神经背根在临近椎间孔处的一个椭圆形膨大的结构，是第一级伤害感受神经元（假单极神经元）的胞体聚集而成，其中枢突构成背根进入脊髓后角，其周围突则加入脊神经。伤害感受信息经脊神经背根进入后角，在后角受到不同神经元的调节。而后，通过脊髓上行传导通路，诸如脊髓丘脑束（the spinothalamic tract，STT）和背柱传递至网状系统和丘脑，最终经丘脑投射至大脑皮层。

本章阐述产生疼痛的四个生理过程，介绍中枢及周围神经系统中与疼痛产生相关的主要解剖结构。

伤害感受性神经元（nociceptive neurons）是指对伤害刺激强度具有不同模式放电能力的神经元。在转导过程中，伤害性刺激转变成伤害感受神经末梢的电活动。在这个过程中，最主要的感觉结构是伤害感受器。通常把接受躯体和内脏伤害性刺激的第一级伤害感受性神经元的神经末梢称为伤害感受器。它们的胞体位于DRG和一些脑神经的神经节中，如三叉神经的三叉神经节。由胞体发出的轴突周围分支，分布到皮肤、肌肉、关节和内脏血管等组织，起感觉末梢的作用，某些有附属结构，但大多数只是游离的神经末梢。

哺乳动物的躯体感受系统根据它们的解剖、转导速度和对感觉方式的转换不同，可分为四组传入纤维（表2-5-1）。

1.粗的有髓鞘的A-α纤维，其特化的神经末梢分布于肌梭、高尔基（Golgi）腱器官和关节中，传递本体感觉。

2.粗的有髓鞘的A-β纤维，具有特化的囊状神经末梢，包括触觉小体（Merssner’s corpusles）、环层小体（Pacini’s corpusles）、鲁菲尼小体（Ruffini’s corpusles）和默克尔盘（Merkel’s disks），转导非伤害性和低阈值的机械性刺激。A-β纤维通常不参与传递痛觉至中枢神经系统。然而，A-β纤维的激活，可能也包括A-α纤维，已经成为经皮神经电刺激产生镇痛机制的一部分，这可以提示它们在疼痛信号处理中的作用。

3.细的有髓鞘的中等直径的A-δ纤维，具有游离的神经末梢，转导伤害性或高阈值的热、机械性和化学性刺激。

4.细的无髓鞘的C类纤维，也具有游离神经末梢，转导伤害性的热、机械性和化学性刺激。

与粗的有髓鞘的纤维一样，A-δ纤维和C类纤维的刺激强度通常也是根据传入纤维的冲动转导速度和频率来编码的。但是，与粗的有髓鞘的纤维不一样的是，A-δ纤维和C类纤维对感受区域内的刺激产生反应是以慢适应和刺激消退后的持续冲动方式进行的。尽管这两种纤维对刺激的反应相似，但它们介导不同的痛觉。转导速度快的A-δ纤维介导第1类疼痛或快痛，具有良好的定位、常被描述为锐痛或刺痛；而C类纤维转导速度慢，介导第2类疼痛或慢痛，于第1类疼痛后短暂发生，定位模糊或难以定位，常被描述为灼痛或者钝痛。A-δ纤维转导伤害性刺激的速率较快，并能精确定位损伤部位，使机体躲避，防止进一步的损伤；而C类纤维转导速率较慢，定位差，能持续转导疼痛，在受伤后可使疼痛持续一段时间，可促使患者寻求治疗，以促进康复。

大部分A-δ纤维和C类纤维是多型性的伤害感受器，因此可以将不同形式的伤害感受性刺激转化成动作电位。但是，约有一半的A-δ纤维机械伤害感受器以及30%以上的C多元伤害感受器，对机械刺激的阈值非常高或完全不起反应。它们有些是化学刺激敏感伤害感受器，有些是对强的冷或热刺激有反应的感受器。这些感受器多位于关节部位，它们虽然在正常状态下对机械刺激不敏感，但在炎症时可对机械刺激发生反应。

在痛觉的转导机制中，伤害感受性神经元对化学物质的敏感性在炎性疼痛过程中起重要作用。可以引起伤害感受器兴奋并转导痛觉的化学物质称之为致痛物质。致痛物质对伤害感受性神经元的调节主要依赖其对膜离子通道的作用。其作用可以是直接的，即通过特定物质与膜受体结合（配体门控通道）；也可以是间接的，即通过细胞内第二信使的作用（三磷酸腺苷、乙酰甘油、环磷酸腺苷）。致痛物质通过这两种机制作用于伤害感受器，使其发放动作电位或增强其他刺激的兴奋作用；也可作用于配体门控通道，再激活不同类型的非选择性离子通道。辣椒素门控通道的内源性配体还未确定，但在炎症或缺血时，质子的浓度增加可激活或调节辣椒素门控通道。许多介质可通过电压门控通道的第二信使系统起作用，包括前列腺素、组胺、5-羟色胺和缓激肽受体。

某些一级伤害感受性传入神经元在疼痛刺激范围内，通过炎症前体物质（P物质）和抗炎神经肽（生长抑素），在炎症过程中起重要作用。P物质的神经源性释放和关节炎的严重程度有关。脑膜的神经源性炎症是通过P物质和降钙素基因相关多肽的释放引起头痛的。麦角胺等抗偏头痛的药物主要是通过抑制神经肽的释放而起作用的。

关于疼痛状态改变的一个例子是痛觉过敏（hyperalgesia）。痛觉过敏是由于痛阈降低或者是对正常组织中等度的刺激出现明显痛觉反应的痛觉状态，可分为原发性和继发性痛觉过敏。原发性痛觉过敏是指损伤部位或损伤后炎症细胞释放的物质作用于一级伤害感受性传入神经元出现的痛觉过敏。其通过降低伤害感受性神经元的阈值，或者增加阈上刺激和化学介质可造成损伤部位的原发性痛觉过敏。内源性物质可增加神经元对机械和温度刺激的敏感性，它们包括前列腺素类、缓激肽、T激酶、5-羟色胺和氢离子等。继发性痛觉过敏是发生在损伤部位的周围，强烈的痛觉刺激对突触产生影响，突触出现的适应性改变，后角的痛觉神经元对于来自低阈值感受器的原先不敏感的信息传入出现的反应。后角神经元的兴奋异化了广动力范围神经元（wide dynamic range neurons，WDRNs）和高阈值脊髓脑神经元在损伤范围外对痛性刺激的反应。

神经系统可分为中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统包括位于颅腔中的脑和位于椎管内的脊髓；而周围神经系统主要是与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经，以及与脑神经和脊神经相连的内脏神经系的周围部。

周围神经由躯体神经和内脏神经系统的轴突组成，其包含有感觉纤维成分和运动纤维成分。脊神经（spinal nerves）是躯干、四肢与脊髓相连的神经，共有31对，其中颈神经8对，胸神经12对，腰神经5对，骶神经5对和尾神经1对。每对脊神经由与脊髓相连的腹根（ventral root）和背根（dorsal root）在椎管内行至相应的椎间孔，并在该孔附近汇合而成（图2-5-1）。

脊神经的节段性分布是指一对脊神经分布于其相应体节所衍发的结构。胚胎早期，除头部以外，在胚体背侧有排列成对的体节，由此体节衍发出肌节和皮节等；每对体节则有相应的一对脊神经分布。但在胚胎发生中，发生肢体的节段，由于肌节发生迁移和重新组合，致使成人脊神经在肢体上节段性分布不明显。但根据发生过程，仍有规律可循。头枕部和后颈部由C _2～3，上肢由C ₄～T ₁，胸、腹由T ₂～L ₁，下肢由L ₂～S ₃，臀周由S _4～5神经分布。在胸部，每个皮节形成一个基本上与肋间隙相一致的环带，在腹部这些环带逐渐向下内斜行，在四肢则环带不明显（图2-5-2）。

大多数DRG的神经元中枢突通过脊神经背根进入脊髓后角。背根纤维进入脊髓时分为内、外侧两部分。传递伤害性刺激的纤维集中走行于背根的外侧部，而传递非伤害性刺激的纤维集中走行于背根的内侧部。DRG的神经元发出的中枢突不仅直接进入脊髓后角，而且还发出分支进入Lissauer束，再经Lissauer束发出侧支或终支进入脊髓后角。少数DRG的神经元中枢突通过脊神经腹根进入脊髓。通过脊神经背根进入脊髓的传入纤维的分支似乎可调节经脊神经腹根传入纤维的生理特性。然而，当外周神经损伤后，脊神经腹根的传入纤维会出现发芽现象；而且在伤后6个月，经过脊神经腹根进入脊髓的纤维数量明显增多。因此，神经病理性疼痛可能与伤害性刺激的经脊神经腹根传入的神经纤维有关。

Lissauer束又称背外侧束（dorsolateral fasciculus），位于后角尖和脊髓周边，其形状和大小在不同的节段中有所不同。它的纤维大约80%来自于DRG神经元发出的中枢突，大约20%来自于后角板层Ⅱ（胶状质）发出的本体感受系统的神经纤维。细的有髓神经纤维进入Lissauer束后即上升或下降几个脊髓节段后发出侧支或者终支进入脊髓后角，而无髓的神经纤维在进入Lissauer束通常只上升或下降一个脊髓节段即发出侧支或终支进入脊髓后角（图2-5-3）。

初级传入感受伤害性神经元合成兴奋性氨基酸和大量的神经肽，如谷氨酸、P物质、降钙素基因相关多肽、血管活性肠肽和生长抑素等，都可以是神经传递物质和调节物质，但均不能达到神经传送物质的严格要求。这些物质与初级传入感受伤害性神经元的感觉调节无明显关系。当C类纤维兴奋时，谷氨酸盐、P物质、降钙素基因相关多肽、血管活性肠肽和生长抑素等被释放到脊髓后角的细胞外间隙中去。谷氨酸盐是一种主要负责快速兴奋突触的物质，而P物质则是一种调节慢速兴奋突触的物质，其余的神经肽类递质可能在突触的传递过程中起到一种调节作用。许多由DRG神经元合成的神经肽类实际上可以定义为外周递质，这些递质参与神经源性炎症的形成。

Rexed对猫的脊髓灰质作了较为详细的研究，也对其他哺乳动物的脊髓灰质作了观察，他发现脊髓灰质也有类似于大脑皮质那样的分层现象。在Nissl染色切片中，根据神经元的细胞学特征和排列的形式、密度，把脊髓灰质划分为10层。目前已发现人的脊髓灰质也可分为10层（表2-5-2）。

在新鲜脊髓的横切面上，可见细小中央管的周围，有呈H形的灰红色区域，是为灰质。H形两侧边的后半称为后角（dorsal horn），包括脊髓的Ⅰ～Ⅵ板层，它是感觉传入信息的处理中心（图2-5-4）。

板层Ⅰ，又称边缘层，薄而边界不清，内含大、中、小神经元，层内含有后角边缘核。它接受背根的传入纤维，大多数细胞只接受伤害感受刺激的传入纤维；除此之外，它还接受Lissauer束的传入纤维。板层Ⅰ的部分细胞接受温度感受器和WDRNs的传入纤维。这些细胞对伤害性刺激和非伤害性刺激均起反应。他们对于伤害性刺激和非伤害性刺激反应的差别在于WDRNs对于伤害性刺激呈高频放电。板层Ⅰ的神经元发出纤维参与组成STT。

板层Ⅱ，占据后角头的大部分，此层不含有髓纤维，以髓鞘染色不着色，呈胶状质样，故称胶状质（substantia gelatinosa）。板层Ⅱ可分为内侧部和外侧部，外侧部细胞对伤害性刺激起反应，而内侧部细胞对非伤害性刺激起反应。板层Ⅱ的外侧部接受背根外侧部传入纤维侧支及脑干下行的抑制纤维，发出纤维主要参与组成Lissauer束，在周围白质中上、下行若干节段，与相邻节段的Ⅰ～Ⅳ板层神经元构成突触。此层对分析、加工脊髓的感觉信息特别是痛觉信息起重要作用。部分板层Ⅱ的细胞被非伤害刺激所抑制，部分被伤害性刺激所抑制；一些细胞被伤害性刺激所激活，一些被非伤害性刺激所激活。板层Ⅱ的其他一些细胞起着升高和降低刺激阈值的作用。

板层Ⅲ、Ⅳ内有较大的细胞群称为后角固有核。其传入纤维主要来自于低阈值的机械-伤害感受器，部分来自于WDRNs；其传出纤维参与组成上行转导束。

板层Ⅴ为后角颈，其传入纤维除了来自于脑干下行的抑制纤维和其他板层发出的神经元间的联系纤维，还接受来自内脏、肌肉和皮肤的伤害性刺激的传入纤维。

板层Ⅵ为后角基底部，该板层在颈髓、腰骶髓节段较为明显。板层Ⅵ的细胞接受肢体肌肉组织和皮肤组织的传入信息。

板层Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ被认为是伤害感受信息处理的重要结构。伤害感受信息处理，尤其是内脏伤害感受信息处理的另一重要区域，是板层Ⅹ，即中央管周围灰质。该层围绕脊髓中央管，其中很多神经元接受来自内脏的神经传入，该层内也能发现脊髓丘脑投射的神经元。

根据接受伤害性刺激传入纤维和非伤害性刺激传入纤维数量的不同，脊髓伤害感受刺激神经元可分为“伤害感受刺激-特异性神经元”和“WDRNs”。WDRNs对非伤害性刺激和伤害性刺激均有反应，而伤害感受刺激-特异性神经元只对伤害性刺激起反应。伤害感受刺激-特异性神经元多见于板层Ⅰ，而WDRNs更多见于板层Ⅴ。

后角内存在四大类与痛觉信息传递有关的功能成分：伤害感受神经元初级传入纤维的中枢末梢、发出上行投射的神经元、局部回路中间神经元和下行性疼痛抑制系统的轴突末梢。它们各有自己的神经递质。目前又发现，1个神经元可以释放1种以上的神经递质。这四类功能结构各异的神经元的活动相互影响，而每一类的不同成分间又相互作用。因此，从刺激到产生痛觉并不是一个简单的、直通的过程。板层Ⅰ、Ⅱ内含脑啡肽的局部回路中间神经元可协同作用，有力地抑制板层Ⅰ内STT的放电。对周围神经的强烈刺激和经皮电刺激可产生的节段性镇痛作用的机制可能与此有关。

伤害感受刺激的传入信息经过后角的传递和调节后，发出纤维经STT传递至丘脑，经脊髓中脑束（the spinomesencephalic tract，SMT）、脊髓网状束（the spinoreticular tract，SRT）传递至脑干，经脊髓下丘脑束（the spinohypothalamic tract，SHT）传递至下丘脑。它们还通过间接上行转导通路向大脑传递信息，如经背柱突触后系统（the dorsal column postsynaptic system，DCPS），脊髓颈丘脑束（the spinocervicothalamic tract，SCT）以及脊髓臂旁通路（the spinoparabrachial pathway）。

STT可分为新STT（neospinothalamic tract，NST）和旧STT（paleospinothalamic tract，PST）。二者的差别在于向中枢的投射和起源的细胞不同。NST位于前外侧索的外侧部，纤维终止于丘脑腹后外侧核（the ventral posterior lateral nucleus，VPL）、腹后内侧核（the ventral posterior medial nucleus，VPM）和腹后下核（the ventral posterior inferior nucleus，VPI）。而PST的纤维终止于腹内侧核的后半部（the posterior part of the ventral medial nucleus，VM _po），内侧背核的腹尾部（the ventralcaudal part of the medial dorsal nucleus，MD _vc），束旁核（the parafascicular nucleus，Pf）和中央外侧核（the centrolateral nucleus，CL）（图2-5-5）。NST起自于对侧后角的板层Ⅰ和板层Ⅴ，而PST的神经元则位于板层Ⅴ和后角更深的板层。

脊髓内STT纤维的排列有一定的顺序：自外侧向内侧、由浅入深，依次排列着来自骶、腰、胸、颈节的纤维。因此，当脊髓内肿瘤压迫一侧STT时，痛温觉障碍首先出现在身体对侧上半部（来自颈、胸部的纤维）逐渐波及下半部（来自腰骶部的纤维）。若受到脊髓外肿瘤的压迫时，则发生感觉障碍的顺序相反。另外，当一侧的STT损伤时，损伤平面对侧1～2节以下的区域出现躯体痛、温觉的减退或者消失，由于背索传递精细触觉的存在，故STT损伤后，对触觉影响不大。

SMT纤维终止于脑干网状结构的亚核，包括导水管周围灰质（periaqueductal gray matter，PAG）的外侧亚核、丘间核、楔束核、上丘、Darkschewitsch核和Edinger-Westphal核。部分纤维投射至丘脑腹侧基底部、内侧丘脑和边缘系统。3/4的SMT纤维经对侧前外侧索走行，1/4的纤维经同侧前外侧索走行。SMT纤维的神经元胞体主要位于板层Ⅰ、板层Ⅴ以及脊髓灰质更深的板层。

SRT伴随着STT和SMT走行，而在脑干内SRT走行于STT和SMT的内侧。SRT纤维的神经元胞体主要位于板层Ⅶ、板层Ⅷ，少数位于板层Ⅰ、板层Ⅴ和板层Ⅵ。在腰髓内，SRT主要来自于对侧的后角发出的纤维，而在颈髓，SRT来自于双侧的后角发出的纤维。

在灵长类动物，DCPS主要起源于脊髓后角的板层Ⅳ到板层Ⅵ的细胞，由WDRNs、伤害感受刺激-特异性神经元和低阈值机械-伤害感受性神经元组成。以拓扑分布的形式经背柱投射至延髓的薄束核和楔束核。传递下肢信息的纤维终止于薄束核，而传递上肢信息的纤维终止于楔束核。躯体感觉信息经薄束核和楔束核中继后继续向中枢投射，部分纤维仍以拓扑分布形式投射至VPL，部分纤维以非拓扑分布形式投射至VMpo和未定带（zona incerta）。因为第二级神经元分布于后角，走行于背柱的第二级神经元纤维是突触后的成分。为了与背柱中的初级粗的有髓纤维相鉴别，故将这部分上行纤维叫做DCPS。一般认为经VPL中继的DCPS纤维主要参与痛感觉-识别功能，而经VMpo中继的DCPS纤维主要参与介导痛情感-动机功能。近年来，越来越多的研究证实，内脏痛觉的传导亦经同侧脊髓的背柱中间部向上传导至延髓的薄束核，然后再经对侧的VPL投射到大脑皮质的中央后回，进一步研究发现盆腔和下腹部的内脏痛觉传导，更主要是经由背柱上传的。

三叉神经以一般躯体感觉纤维为主要成分，这些纤维的感觉神经元胞体分布在三叉神经节（trigeminal ganglion）内。三叉神经节又称半月神经节（semilunar ganglion），形似半月，为脑神经节中最大者。位于颞骨岩部近尖端处的前面，骨面上有三叉神经压迹。三叉神经节包于两层硬脑膜的裂隙内，由假单极神经元组成。假单极神经元的周围突组成三叉神经的眼神经、上颌神经和下颌神经。其中枢突聚集成三叉神经感觉根，在脑桥基底部和小脑中脚交界处入脑，终于三叉神经脑桥核和三叉神经脊束核，其中传递痛温觉的纤维主要终止于三叉神经脊束核，转导触觉的纤维主要终止于三叉神经脑桥核。三叉神经脊束核和三叉神经脑桥核统称为脑干三叉神经核复合体（the trigeminal brainstem nuclear complex）。三叉神经脊束核包括三个亚核：嘴核、极间核和尾核。三叉神经节的内侧邻接海绵窦和颈内动脉；外侧有卵圆孔（下颌神经通过）、棘孔（脑膜中动脉通过）；下方有三叉神经运动根和岩大神经，上方为大脑半球颞叶。

在三叉神经脊束核内，下颌神经纤维位于最背侧，其次是上颌神经纤维，眼神经纤维投射位于最腹侧（图2-5-6）。在尾核中，靠近唇和下鼻的神经纤维终止于尾核的最上方，而近周围的纤维终止于尾核的下方，这就是面部的洋葱样感觉分布。这种现象可以从上颈段脊髓病变和尾段三叉神经束切断术后表现上得以验证。

三叉神经节与DRG类似，而脑干三叉神经核复合体与脊髓后角相似，在其尾段与上颈段脊髓后角相移行。三叉神经中转导机械刺激和热敏感受器的粗的有髓神经纤维直接通过脑桥内的感觉主核、尾核、嘴核以及极间核传递。直接感受伤害刺激的神经纤维传入严格限于极间核和尾核内，但行为学研究提示更为头端的嘴核和感觉主核在处理伤害刺激信息上也起重要作用。

三叉神经脊束核同时接受来自第Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ对脑神经的神经传入，与来自感觉主核和尾核的第二级神经元相互交叉，构成腹侧三叉丘脑束，终止于VPM。该束司伤害性和非伤害性感觉，可起到辨别作用。调节伤害信息的尾核神经元越过中线形成旧三叉丘脑束，最终到达网状结构、丘脑后部（posterior thalamus，PO）和丘脑板内核（the intralaminar nuclei）。和PST一样，旧的三叉丘脑束的功能可能是介导痛情感-动机功能，而不是痛感觉-识别功能。

丘脑的许多核团参与了伤害感受信息的传递，包括VPL、VPM、VPI、PO、VM _po和板内核等。

VPL在灵长类动物，包括在人类中，主要接受STT伤害感受信息的传入，因此，在VPL内可记录到伤害感受刺激神经元。另外，内脏伤害感受信息传递也经过VPL。同样，在VPM、VPI和PO内也可发现伤害感受刺激神经元。尽管在VPL和VPM内存在高阈值伤害感受刺激神经元（伤害感受刺激-特异性神经元），但VPL和VPM内大多数的伤害感受刺激神经元还为WDRNs。而在VPI内二者占大致相等的比例。

Lenz及其同事通过微电极刺激发现在人类的丘脑VPL、VPM和VPI内有伤害感受刺激神经元。在心绞痛的患者中，刺激VPL核可诱发心绞痛。

有研究发现伤害感受刺激可导致CL和Pf内 c- fos基因表达减少。Bushnell则在猴子的板内核中发现伤害感受刺激神经元，并认为这些神经元有助于编码疼痛刺激的强度，而非编码疼痛的位置。他们进一步研究发现这些神经元还参与疼痛的情感-动机功能。

感知是指伤害性刺激经转导、传递以及调节后，最终形成主观的疼痛的感觉和情感体验。伤害性信息的传递不仅是将信号从外周传入中枢，更是一个涉及患者经历、情感、动机、文化背景、家庭和社会的多方位的过程。目前认为疼痛系统分为外侧疼痛系统和内侧疼痛系统。外侧疼痛系统是指伤害感受性信息经后角神经元、STT到达VPL中继后，投射至第一躯体感觉区（primary somotosensory area，SⅠ）、第二躯体感觉区（secondary somotosensory area，SⅡ）和顶盖。而内侧疼痛系统则是指伤害感受性信息经后角神经元、STT到达丘脑板内核和内侧核团中继后，进而投射至前扣带回（anterior cingulate cortex，ACC）、岛叶（insular cortex，IC）杏仁核、海马和下丘脑；或者经SRT投射至臂旁核Pf和蓝斑；抑或经SMT投射至PAG。外侧疼痛系统主要与痛感觉-识别有关，而内侧疼痛系统则主要参与疼痛的动机-情感反应和认知-评价反应。我们知道，下丘脑、内侧丘脑和边缘系统都参与了痛觉的情感-动机功能，它们亦影响前脑等脑区结构，激活自主神经反射，从而影响呼吸、循环等生命体征。同时，机体的情感-动机体验也通过下丘脑、边缘系统、额区皮质等部位影响下行抑制系统，对疼痛的感知发挥更高级的调控作用。应用现代功能影像学技术，如正电子断层扫描（positron emission tomography，PET）、功能磁共振（functional magnetic resonance imaging，fMRI），可以发现涉及伤害感受刺激信息处理的皮质结构包括：SⅠ、SⅡ、ACC、IC等。研究还发现，有些慢性神经病理性疼痛，诸如臂丛神经撕脱伤后疼痛的产生可能与涉及情绪、注意和疼痛内在调节的脑区激活相关，如眶额回、扣带回，尾状核。

第一躯体感觉区（primary somotosensory area，SⅠ）位于中央后回和旁中央小叶的后部，即Brodmann Area（BA）3、1和2，自纵裂延伸至外侧裂的区域（图2-5-7）。SⅠ直接接受同侧VPL和VPM的伤害感受性刺激信息的传入，而VPL和VPM是疼痛外侧上行系统的一部分。除此之外，伤害感受性刺激信息还可通过属于疼痛内侧上行系统的CL投射至SⅠ。研究表明，在猴子中，SⅠ的伤害感受刺激神经元集中位于3b和1区的板层Ⅲ至板层Ⅴ。SⅠ的神经元可编码伤害性刺激的强度。身体各部在此区的投射特点是：①上下颠倒，但头部是正的；②左右交叉；③身体各部在该区投射范围的大小也取决于该部感觉敏感程度，例如手指和唇的感受器最密，在感觉区的投射范围就最大（图2-5-8）。

第一躯体感觉区（primary somotosensory area，SⅠ）位于外侧裂上方中央后回下面的岛盖皮质。与SⅠ类似，它既接受属于外侧上行系统的VPL和VPM，也接受属于内侧上行系统的CL的信息传入。相比于SⅠ，SⅡ似乎在感受伤害性刺激的空间立体定位上发挥重要作用，而不是感受刺激的强度。

前扣带回（anterior cingulate cortex，ACC）系边缘系统的一部分，它接受内侧丘脑核团（MDvc、Pf和CL）的投射。ACC的伤害感受性神经元具有接受经内侧丘脑核团上行的神经投射的特性。虽然，ACC的神经元有部分编码刺激强度的功能，但它似乎与痛情感-动机功能密切相关，而非痛-识别功能。

岛叶（insular cortex，IC）是另一个与边缘系统联系的感觉皮层，它接受经内侧STT上行的信息传入。IC被认为是一个具有感受多种感觉的区域，可感受伤害性刺激、触觉、前庭信息、味觉以及内脏感觉。有实验研究发现丘脑感觉中继核团VMpo向IC的投射纤维，而VMpo内含有大量的感受伤害刺激和温度刺激的神经元。在过去的几十年里，疼痛感知过程中躯体感觉皮层的作用备受争议，主要缘于早期临床的研究报道。它们发现在施行局部麻醉手术的患者中，电刺激SⅠ皮层几乎不引起疼痛。然而，现代功能影像学研究表明，某些皮层区域，包括SⅠ可被外周的伤害感受性刺激所激活。与此同时，被激活的区域还包括SⅡ、ACC以及IC。在灵长类动物的神经生理研究表明，SⅡ似乎在感受伤害性刺激的空间立体定位上发挥重要作用；ACC和IC通过传出纤维与杏仁核联系，被认为参与了疼痛的情感-动机功能。

总之，根据大脑皮质投射靶区的不同，能够产生意识性的疼痛的上行传递通路可分为两条：①NST-丘脑VPL/VPI-大脑皮质SⅠ通路，与痛感觉-识别功能有关；②PST-丘脑VMpo/CL-大脑皮质SⅡ（包括顶下小叶、ACC、额前叶和IC皮质）通路，与痛情感-动机功能有关（图2-5-5）。NST通路在产生生理性痛觉方面发挥重要功能，而PST通路在产生病理性痛感觉和情感反应方面起重要作用。其他上行通路，如SRT、SMT等在产生非意识的痛反应，如心率、呼吸、血压和内分泌等反射方面发挥重要功能。伤害性刺激激活大脑SⅠ皮质，先实现对疼痛的强度和部位的识别，之后大脑皮质SⅡ区相继激活，从而实现对痛的情感认知，产生厌恶感，情绪低落和忍受。

伤害感受信息传递的调节发生于整个中枢神经系统，但始于脊髓水平的调节。后角神经元对于伤害感受信息传递的调节是多方面的。例如，后角内广泛的神经元间的联系是Melzack和Wall的门控理论（gate control theory）的基础。内源性疼痛下行抑制系统的内啡肽能纤维能抑制后角传递伤害性刺激的传入信息；下行系统的其他一些纤维可能促进伤害性刺激的传递。WDRNs间的联系亦能调节其接受伤害性刺激的传入信息。另外，板层Ⅱ的内侧部能抑制其他神经元接受伤害性刺激。

脊髓水平的突触联系并不是静止的。伤害感受刺激的传入信息激活可以促进非伤害感受刺激传入信息向更高水平伤害感受神经元的突触传递。WDRNs则具有容易出现中枢敏化的特点，对于伤害性刺激和非伤害性刺激均表现为过度放电。慢性神经病理性疼痛患者出现触诱发痛（allodynia）和痛觉过敏（hyperalgesia）的原因部分可能是由于WDRNs的中枢敏化、突触可塑性的改变以及伤害感受性神经元向丘脑发放冲动增加。初级传入神经元合成大量的化学物质，这些化学物质作为伤害感受性刺激突触传递的调节剂。这些化学物质亦称神经递质（neuro-transmitter），包括兴奋性氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸），核苷酸（ATP）以及一系列的神经肽，如P物质、生长抑素、胆囊收缩素、降钙素基因相关肽、蛙皮素、血管活性肠多肽、促生长激素神经肽、血管加压素、催产素、强啡肽、脑啡肽、促肾上腺皮质激素释放因子、神经激肽A、神经肽Y。谷氨酸和ATP主要是介导突触的快速兴奋，而神经肽（如P物质）则介导突触的慢活动。

精神因素对个体疼痛程度有很大的影响，神经系统自身也有能力限制伤害感受信息的传递。有关丘脑和皮质伤害感受性神经元的调控作用目前知之甚少。但有关调节脊髓后角和三叉神经的抑制性神经网络研究已较多。这种神经调控环路最终在脊髓水平调控伤害感受性信息的传递，其下行通路可以由皮质发出电活动或由传入的伤害感受信息激活脑干相关核团后开始运行。

研究发现，中枢神经系统存在四个层次的内源性疼痛下行抑制系统：①皮质和间脑系统；②PAG和脑室旁周围灰质（paraventrical gray matter，PVG），富含脑啡肽和阿片受体，电刺激这个系统或微量注射阿片可产生镇痛效应。其中PAG主要接受额叶、IC、下丘脑、边缘系统以及网状系统的投射，传出纤维至延髓前腹侧部，来自延髓前腹侧部的纤维经背外侧束投射至后角，从而调节后角的电活动；③延髓头端腹侧（rostal ventrical medulla，RVM）结构，特别是接受PAG兴奋性传入的中缝大核（midline raphe nuclei，MRN）及其临近的网状结构，它们又发出5-羟色胺能和去甲肾上腺素能纤维经由腹侧索下行；④延髓和脊髓的后角，接受从MRN等核团下行的5-羟色胺能纤维，这些纤维末梢止于板层Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ层内的伤害感受神经元。蓝斑亚蓝斑复合体（locus ceruleus-subceruleus complex）和脑干其他部位的去甲肾上腺素能神经元也发出下行纤维作用于后角内的伤害感受神经元。内源性痛觉调制系统（endogenous pain modulating system）就是以PAG和MRN为核心，联结延髓头端腹内侧网状结构，通过下行抑制通路对脊髓后角的伤害感受性初级传入活动进行调节。

大脑SⅠ、SⅡ和间脑多个结构对脊髓和延髓后角内的冲动传入过程有抑制性影响。动物实验发现，刺激SⅠ区可抑制脊髓丘脑束神经元对伤害性热刺激和机械性刺激的反应。刺激SⅠ和SⅡ区可抑制三叉神经脊束核内神经元对刺激的放电。SⅠ和SⅡ发出的皮质脊髓纤维与多数的皮质脊髓束纤维共同走行。感觉皮质的锥体束纤维终止于脊髓灰质的板层Ⅰ～Ⅶ，运动皮质的传出轴突则终止于板层Ⅶ～Ⅸ。传出至板层Ⅰ、Ⅱ的皮质脊髓纤维对后角神经元具有直接的突触后作用。SⅠ和SⅡ的神经元还投射至纹状体、丘脑的腹后核、网状核、板内核、中脑和网状结构等。它们可能加强中脑和延髓结构对痛觉的抑制作用，也可能与应激状态下的痛觉缺失有关。

PVG、内侧和外侧下丘脑、丘脑的躯体感觉核、视前区等间脑结构参与对脊髓和延髓内后角伤害性感受信息传递的下行控制。刺激丘脑VPL和VPM核抑制后角内神经元的放电。刺激PVG和下丘脑提高后角神经元对伤害性刺激的兴奋阈，延长反应的潜伏期。下丘脑的室旁核发出的纤维主要经背侧索下行，刺激下丘脑内侧的作用很可能是直接激活了该通路。此下行系统的加压素神经元和催产素神经元发出轴突，主要终止于脊髓后角和延髓后角板层Ⅰ和Ⅹ，有少量传出至板层Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ。内侧和外侧下丘脑都有投射至PVG和网状结构（包括MRN），它们可能通过这些结构，间接地作用于后角，调节伤害性感觉信息的传递。

刺激产生镇痛最恒定的部位为PAG，MRN和中脑网状结构也参与了下行抑制系统的组成。PAG是内源性痛觉调制系统中一个上行与下行通路中的主要结构。激活更高级中枢所产生的镇痛效应是通过它起作用的。PAG主要接受额叶、IC、下丘脑、边缘系统以及网状系统的投射，传出纤维至延髓前腹侧部，来自延髓前腹侧部的纤维经背外侧束投射至后角，调节后角的电活动。认知皮质的传入可能参与激活PAG。

从延髓头端发出的中缝脊髓束和网状脊髓束等在背侧索内下行，终止于延髓和脊髓的后角，特别是板层Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ；从PAG和MRN还有不经过延髓头端转接的直接投射，经背侧索下行至延髓和脊髓的后角；中脑网状结构有直接投射经前索和前侧索下行，主要终止于板层Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ和Ⅹ。这些直接通路多数为5-羟色胺能和去甲肾上腺素能神经通路。PAG还有上行传出，与PST相似地终止于丘脑板内核。

PAG内含有脑啡肽细胞、脑啡肽末梢、强啡肽细胞、β-内啡肽末梢、P物质和血管活性肠肽等神经肽。大量实验结果表明，吗啡镇痛、针刺镇痛、脑深部刺激与镇痛有关的核团（尾核、下丘脑、隔区、伏隔核等）产生的镇痛效应，都可被注入微量阿片受体拮抗剂纳洛酮于PAG而部分阻断。刺激人和动物的PAG，第三脑室的脑脊液中β内啡肽含量和阿片样物质的含量明显升高，针刺镇痛时兔脑PAG的灌流中阿片样物质的含量也明显升高。PAG的腹外侧部是主要镇痛区，电刺激PAG或注射吗啡于PAG之所以镇痛，是由于激活了内源性疼痛下行抑制系统的结果。

延髓上部的被盖内有很多神经元发出轴突经侧索背部投射至延髓和脊髓的后角。其中最重要的是MRN，多数为5-羟色胺能神经元，还有位于网状巨细胞核腹面的网状大细胞核和网状巨细胞旁外侧核等，总称为延髓上部腹侧结构。这些核团都接受PAG的传出投射，下行投射至脊髓后角，低频电刺激可产生镇痛效应。要完全阻断刺激中脑产生的镇痛作用，必须同时破坏MRN、网状大细胞核和网状巨细胞旁外侧核，或局部注射麻醉剂。

MRN中的5-羟色胺能神经元的轴突在后外侧索内下行，终止于延髓和脊髓后角的板层Ⅰ、Ⅱ内和近中央管处。应用对氯苯丙氨酸抑制5-羟色胺合成，可阻断全身应用阿片的镇痛作用。微量注射吗啡至MRN可产生的镇痛效应，而鞘内注射5-羟色胺也能起类似作用。从脑桥的蓝斑发出的去甲肾上腺素能神经元轴突于后侧索、前侧索、前索内下行，终止于脊髓灰质的板层Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅹ。下行的去甲肾上腺素能系统能抑制后角细胞和起到镇痛作用，很可能也是阿片镇痛效应的必要解剖结构。

1.陈富勇，陶蔚，程欣，等.臂丛神经撕脱伤后慢性疼痛患者脑区葡萄糖代谢的研究.生物化学和生物物理进展.2008，35（4）：387-392.

2.胡永生，李勇杰，石长青，等.脑立体定向止痛手术治疗中枢性疼痛.中国疼痛医学杂志.2005，11：197-200.

3.Al-Chaer ED，Lawand NB，Westlund KN，et al. Pelvic visceral input into nucleus gracilis is largely mediated by the postsynaptic dorsal column pathway. J Neurophysiol，1996，76：2675-2690.

4.Amunts，K.，Kedo，O.，Kindler，M.，et al. Cytoarchitectonic mapping of the human amygdala，hippocampal region and entorhinal cortex：intersubject variability and probability maps. Anatomy and embryology，2005，210：343-352.

5.Antzoulatos EG，Miller EK. Differences between neural activity in prefrontal cortex and striatum during learning of novel abstract categories. Neuron，2011，71（2）：243-249.

6.Augustine JR. Circuitry and functional aspects of the insular lobe in primates including humans. Brain Res Rev，1996，22：229-244.

7.Basbaum AI，Fields HL. Endogenous pain control systems：brainstem spinal pathways and endorphin circuitry. Annu Rev Neurosci，1984，7：309-338.

8.Baumann TK. Physiologic anatomy of nociception. In：Burchiel K，ed. Surgical Management of Pain. New York：Thieme，2002，2-24.

9.Bonica JJ. Anatomic and physiologic basis of nociception and pain. In：Bonica JJ，ed. The Management of Pain. 2nd ed，vol. 1. Philadelphia：Lea and Febiger，1990，28-94.

10.Bradfield LA，Bertran-Gonzalez J，Chieng B，et al. The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goaldirected action：interlacing new with existing learning in the striatum. Neuron，2013，79（1）：153-166.

11.Broca P. Anatomie comparee des circonvolutions cerebrales：le grand lobe limbique. Rev Anthropol，1878，1：385-498.

12.Bushnell MC，Duncan GH Sensory and affective aspects of pain perception：is medial thalamus restricted to emotional issues？Exp Brain Res，1989，78（2）：415-418.

13.Canteras NS，Shammah-Lagnado SJ，Silva BA，et al. Afferent connections of the subthalamic nucleus：a combined retrograde and anterograde horseradish peroxidase study in the rat. Brain Res，1990，513（1）：43-59.

14.Coggeshall RE，Chung K，Chung JM，et al. Primary afferent axons in the tract of Lissauer in the monkey. J Comp Neurol，1981，196：431-442.

15.Craig AD，Bushnell MC，Zhang ET，et al. A thalamic nucleus specific for pain and temperature sensation.Nature，1994，372：770-773.

16.DeLong MR，Wichmann T. Circuits and circuit disorders of the basal ganglia. Arch Neurol，2007，64（1）：20-24.

17.Féger J，Hassani OK，Mouroux M. The subthalamic nucleus and its connections. New electrophysiological and pharmacological data. Adv Neurol，1997，74：31-43.

18.Fields HL，Basbaum AI，Clanton CH，et al. Nucleus raphe magnus inhibition of spinal cord dorsal horn neurons. Brain Res，1977，126：441-453.

19.Geisler S，Wise RA. Functional implications of glutamatergic projections to the ventral tegmental area. Rev Neurosci，2008，19（4-5）：227-244.

20.Gray’s Anatomy The Anatomical Basis of Clinical Practice.40th Edition.

21.Grofova I，Zhou M. Nigral innervation of cholinergic and glutamatergic cells in the rat mesopontine tegmentum：light and electron microscopic anterograde tracing and immunohistochemical studies. J Comp Neurol，1998，395（3）：359-379.

22.Hirai T，Jones EG. A new parcellation of the human thalamus on the basis of histochemical staining. Brain research Brain research reviews，1989，14：1-34.

23.Honda CN，Perl ER. Functional and morphological features of neurons in the midline region of the caudal spinal cord of the cat. Brain Res，1985，340：285-295.

24.Joel D，Weiner I. The connections of the primate subthalamic nucleus：indirect pathways and the open-interconnected scheme of basal ganglia-thalamocortical circuitry. Brain Res Brain Res Rev，1997，23（1-2）：62-78.

25.Kaitz SS and Robertson RT. Thalamic connections with limbic cortex. Ⅱ. Corticothalamic projections. J Comp Neurol，1981，195（3）：527-545.

26.Kandel EI. Pain structures and pain-conducting pathways of the CNS. In：Kandel EI，ed. Functional and stereotactic neurosurgery. New York and London：Plenum Medical Book Company，1989，20-26.

27.Kerr FWL. Neuroanatomical substrates of nociception in the spinal cord. Pain，1975，1：325-356.

28.Kita H. Globus pallidus external segment. Prog Brain Res，2007 160：111-133.

29.Kuru M. Sensory paths in the spinal cord and brainstem of man. Tokyo：Sogenska，1949，675-713.

30.LaMotte RH，Shain D，Simone DA，et al. Neurogenic hyperalgesia：psychophysical studies underlying mechanisms.J Neurophysiol，1991，66：190-211.

31.Lanteaume，L.，Khalfa，S.，Regis，J.，et al. Emotion induction after direct intracerebral stimulations of human amygdala.Cerebral cortex，2007，17：1307-1313.

32.Lawson SN. Peptides and cutaneous polymodel nociceptor neurons. Prog Brain Res，1996，113：369-385.

33.Lenz FA，Gracely RH，Rowland LH. A population of cells in the human thalamic principal sensory nucleus respond to painful mechanical stimuli. Neurosci Lett，1994，180（1）：46-50.

34.Light AR. Nociceptive neural organization in trigeminal nuclei. In：Light AR，ed. The initial processing of pain and its descending control：spinal and trigeminal system. Basel：Karger，1992，178-202.

35.Light AR，Trevino DL，Perl ER. Morphological features of functionally defined neurons in the marginal zone and substantia gelatinosa of the spinal dorsal horn. J Comp Neurol，1979，186：151-172.

36.Martinez-Gonzalez C，Bolam JP，Mena-Segovia J. Topographical organization of the pedunculopontine nucleus. Front Neuroanat，2011，5：22.

37.Matelli M，Luppino G，Fogassi L，et al. Thalamic input to inferior area 6 and area 4 in the macaque monkey. J Comp Neurol，1989，280（3）：468-488.

38.McFarland NR and Haber SN. Thalamic relay nuclei of the basal ganglia form both reciprocal and nonreciprocal cortical connections，linking multiple frontal cortical areas.J Neurosci，2002，22（18）：8117-8132.

39.McMahon SB，Lewin GR，Wall PD. Central hyperexcitability triggered by noxious inputs. Curr Opin Neurobiol，1993，3：602-610.

40.Meltzer LT，Christoffersen CL，Serpa KA. Modulation of dopamine neuronal activity by glutamate receptor subtypes.Neurosci Biobehav Rev，1997，21（4）：511-518.

41.Mesulam MM，Mash D，Hersh L，et al. Cholinergic innervation of the human striatum，globus pallidus，subthalamic nucleus，substantia nigra，and red nucleus. J Comp Neurol，1992，323（2）：252-268.

42.Monakow KH，Akert K，K ünzle H. Projections of the precentral motor cortex and other cortical areas of the frontal lobe to the subthalamic nucleus in the monkey. Exp Brain Res，1978，33（3-4）：395-403.

43.Morel A. Stereotactic atlas of the human thalamus and basal ganglia. New York：Informa Healthcare USA，Inc；2007.

44.Nambu A，Tokuno H，Takada M. Functional significance of the cortico-subthalamo-pallidal ‘hyperdirect’ pathway.Neurosci Res，2002，43（2）：111-117.

45.Nambu A. Globus pallidus internal segment. Prog Brain Res，2007，160：135-50.

46.Pahapill PA，Lozano AM. The pedunculopontine nucleus and Parkinson’s disease. Brain，2000，123（Pt 9）：1767-1783.

47.Parent A，Hazrati LN. Functional anatomy of the basal ganglia. I. The cortico-basal ganglia-thalamo-cortical loop.Brain Res Brain Res Rev，1995，20（1）：91-127.

48.Parent A，Hazrati LN. Functional anatomy of the basal ganglia. Ⅱ. The place of subthalamic nucleus and external pallidum in basal ganglia circuitry. Brain Res Brain Res Rev，1995，20（1）：128-154.

49.Parent A，Sato F，Wu Y，et al. Organization of the basal ganglia：the importance of axonal collateralization. Trends Neurosci，2000，23（10 Suppl）：S20-27.

50.Parent M，Parent A. The pallidofugal motor fiber system in primates. Parkinsonism Relat Disord，2004，10（4）：203-11.

51.Penfield W，Jasper H. Epilepsy and the functional anatomy of the human brain. Boston：Little，Brown and Company，1954.

52.Renehan WE，Jacquin MF. Anatomy of central nervous system pathways related to head pain. In：Olesen J，Tfelt-Hansen P，Welch MA，eds. The headaches. New York：Raven Press，1993，59-68.

53.Rexed B. The cytoarchitectonic organization of the spinal cord in the cat. J Comp Neurol，1952，96：415-495.

54.Rexed B. A cytoarchitectonic atlas of the spinal cord in the cat. J Comp Neurol，1954，100：297-379.

55.Sato F，Parent M，Levesque M，et al. Axonal branching pattern of neurons of the subthalamic nucleus in primates. J Comp Neurol，2000，424（1）：142-152.

56.Simone DA，Sorkin LS，Oh U，et al. Neurogenic hyperalgesia：central neural correlates in responses of spinothalamic neurons. J Neurophysiol，1991，66：228-246.

57.Sorkin LS，Carlton SM. Spinal anatomy and pharmacology of afferent processing. In：Yaksh TL，ed. Anesthesia：Biologic Foundations. Philadelphia：Lippincott-Raven，1997，577-609.

58.Waxman SG. Clinnical Neuroanatommy. International student Edition of 25th revised Edition. New York：McGraw-Hill Medical，2002.

59.Susan Standring. Gray’s anatomy -the anatomical basis of practice. forty-first edition. published 2016，ISBN：978-0-7020-5230-9.

60.Traub RJ，Mendell LM. The spinal projection of individual identified A-δ and C-fibers. J Neurophysiol，1988，59：41-55.

61.Treede RD，Kenshalo DR，Gracely RH. The cortical representation of pain. Pain，1999，79：105-111.

62.Vogt BA and Laureys S. Posterior cingulate，precuneal and retrosplenial cortices：cytology and components of the neural network correlates of consciousness. Prog Brain Res，2005，150：205-217.

63.Willis WD. The pain system：the neural basis of nociceptive transmission in the mammalian nervous system. Basel：Kager，1985，145-212.