中枢性面瘫通常是由于上运动神经元损伤所引起的,具体来说,是大脑皮质神经元或皮质脑干束(尤其是控制面部肌肉的纤维)受损所致。这与面部肌肉的直接控制有关,主要涉及到大脑皮层(特别是中央前回)到脑干面神经核之间的神经通路受损。关键的受累结构并不直接是面神经核本身,而是位于面神经核以上的神经通路部分,比如内囊、脑干内的传导束等。

在中枢性面瘫中,面部表情肌的控制失常表现出来的是对侧下面部肌肉的麻痹,特征为鼻唇沟变浅、嘴角下垂,而上面部肌肉(如额肌和眼轮匝肌)通常不受影响,因为它们同时受到两侧大脑的控制(交叉支配)。相比之下,周围性面瘫是面神经核或其以下的周围神经受损造成的,会影响到整个面部的肌肉控制。

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