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现代脑科学(转)
肉眼中的脑
人在许多方面不如动物,如听觉不如狼,视觉不如鹰,嗅觉不如狗,长跑不如鹿,短跑不如豹,游水不如鱼,但是,在五光十色、千姿百态的生物界里,人类之所以成为万物之灵,或许很大一部分这个灵就是灵在了脑子上。
脑是一个巨大的宝库,孕育着取之不尽、用之不竭、魅力无穷的智慧。
人脑的形状和表面很像一个核桃仁,又很像一堆豆腐团,脑的平均重量男子为1380克,女子为1250克。脑分为大脑、小脑、间脑和脑干四个部分;脑干又分为中脑、桥脑和延脑。大脑是脑的最高级部位,占据全脑的70%,分为左右两个半球。两半球之间由大约3亿条神经纤维组成的胼胝体联系着,使两个大脑半球息息相通。
大脑的表层部分叫大脑皮层,平均厚度为2.5~3.0毫米,上面布满了下凹的沟和凸出的回,如果把它剥离下来并全部展平,形成的灰色物质层有四张A4打印纸大小。而黑猩猩的大脑皮层只有一张A4打印纸那么大,猴子的像明信片那么大,老鼠的只有邮票那么大。大脑皮层上面密密麻麻地分布着大约120亿个神经细胞,在这些神经细胞的周围还有1000多亿个胶质细胞。
脑是受到保护的
颅骨中的脑,共有三层包被,统称为脑脊膜。其中,与脑表面紧密相接触的是软膜,其外层分别是蛛网膜和硬膜,软膜和蛛网膜之间充满着脑脊液,整个脑浮在脑脊液中;从微观上讲,所有的神经细胞都浸在脑脊液中。
硬脑膜在拉丁语中有“坚强母亲”的意思,而软脑膜有“温柔母亲”之意,柔软的脑就像睡在母腹中的婴儿一般,在这三层膜和脑脊液的保护下,免遭外界物理性的冲击。
另外还有一种保护脑的构造——血脑屏障。它只允许大脑所必需的氧、葡萄糖、维生素通过,而拒绝稍有危险的物质通过。需要指出的是,治疗脑疾病所需的药物也受到血脑屏障的选择并受其限制。血脑屏障的存在使我们的脑免受来自于外界的化学性伤害。
人类的脑从各种意义上来说都是受到保护的。
人脑的平凡与伟大
人脑是世界上最复杂,也是效率最高的信息处理系统。别看它的重量只有1400克左右,其中却包含着100多亿个脑细胞(神经元),在这些脑细胞的周围还有1000多亿个胶质细胞。人脑的存储量大得惊人,在从出生到老年的漫长岁月中,理论上人们的脑能够以每秒1000个信息单位的速度记录下从小到大周围所发生的一切事情。
人脑像一台信息处理机,其运算速度同样快得惊人。据实验证明,大脑能在几百分之一秒的时间内接收外界传来的一个人脸的映像,并在1/4秒的时间内分析所见到的这张脸的详细情况,并把这些情况综合成一个整体;然后大脑便从它的“记忆库”里边所储存的几千张脸孔中识别这一张特定的脸孔,看看以前是否见过它;如果曾见过这张脸,大脑还能够回忆起与这张脸相关的详细资料。
以上所产生的全部过程还不到1秒钟。紧接着,大脑还要继续识别这张脸的表情,并决定自己所要采取的行动,比如面露微笑,打个招呼,走过去握握手等。
地 FANG 自 ZHI 与 中 YANG 集 QUAN 相统一
脑的主要特征之一,就是它有着精细的分工。大脑皮层上排列着各类中枢神经,它们分别承担着各种功能,而且各自都有着确定的位置,叫做大脑皮层功能定位区。
如额叶主要调节随意运动,还负责语言和书写的功能;顶叶主管感觉、计算、阅读和运动;颞叶主管听觉、味觉和嗅觉,还与记忆有关;枕叶接受和分析视觉信息;小脑则维持着身体平衡,在协调运动方面起着重要作用。
和其它动物相比,人脑的额叶和颞叶异常发达。特别是额叶,它的显著发达标志着人类进化的辉煌,人类特有的精神活动主要源于此。
所谓原始脑和高度发达的脑到底有何区别呢?螳螂从头到尾均有排列整齐的神经节,这些神经节以分工体制分管着后脚、前脚和头部等,但似乎缺少“中 YANG Z F”级的LING DAO。与此相反,人的分工体制主要体现在脊髓水平,而其余均由大脑管辖。各个区域既分工又合作。大脑对外部各种信息进行分析、归纳和综合,然后通过脊髓传送指令,调节身体对这些信息的反应。
脑功能所体现的细致分工与高度整合,用“地 FANG 自 ZHI 与 中 YANG 集 QUAN 相统一”来形容比较恰当。
身的主宰
脑和脊髓统称为中枢神经系统。
从脑底面观察,可以看到12对神经出入脑部。其中,只有嗅神经直接由大脑半球向外伸出,其它11对神经分别和脑干,主要是中脑、胼胝体和延髓相连。对于人类,由脊髓发出的神经共有31对。从脑发出的12对神经称为脑神经,从脊髓发出的31对神经称为脊神经,这些脑神经和脊神经构成了周围神经系统。
周围神经负责联络中枢和身体各部位。周围神经系统还可以根据功能分成躯体神经系统和自主神经系统(亦称为植物神经系统)。自主神经系统的传出端有交感神经和副交感神经,它们能够自主调节人体内脏及各种腺体的功能。
当人熟睡后,心脏依然有规律地跳动,吃进的食物被慢慢地消化,而睡眠中还必须保持一定的体温和平稳的血压,这一切如果都靠脑来做的话,岂不要把脑累垮!那么,出色地承担这一与意识、判断无关的调节工作的,是神经系统中比较古老的一种,叫做自主神经系统(或植物神经系统)。首先,它统管着心脏的节律、血压和体温的调节,同时对消化道和其它内脏活动也有精细的调节作用。瞳孔是受自主神经支配的,明亮时缩小,黑暗时散大。此外各种内分泌即激素的作用也受自主神经的调节,例如血糖上升后胰岛素分泌增加,这是靠神经网络实现的。
在人身体中进行的各种精巧的调节和日常生活中不经意的一切,都是在脑和神经系统的指令下完成的。
就连刷牙这样重复性的小动作也必须由大脑、小脑一起协调起来才能完成。如果小脑有了毛病,刷牙会刷到面颊上,剃须时也会把脸弄得伤痕累累。你看,人可以边看报纸边和家人聊天,一只手还能去取来报纸下面的咖啡喝,这样能使人有条不紊地同时做几种动作也是靠脑的支配。系领带、穿鞋这样并不复杂的动作,对某些脑病患者来说可能是很难办到的事,在医学上叫做失用症,病人不知如何穿上鞋子,也忘记了系领带的方法。
人的日常生活中的具体运转基本都得通过脑所主宰去影响,是靠脑和神经系统来完成的。
奢 侈 的 脑
脑的重量虽为体重的2%,但是其耗氧量和耗血量却是人体总耗量的20%。脑所消耗的能量足以让一只20瓦的灯泡发出耀眼的光芒。它的硕大与沉重,是其它生物无法比拟的。
有人会问,鲸鱼的脑不是比人脑大得多吗?但从脑与体重的比率来说就比人类小得多了。脑代谢的重要特点是不但耗氧量大,而且耗氧速度也是体内所有脏器中最快的,但它又几乎没有任何能源物质的储备,而脑所需要的能量主要是靠源源不断流入脑内血中的葡萄糖来供给的,所获得的氧也主要用在这些葡萄糖的氧化上了。况且鲸鱼平均启用脑部的用量程度是远远比不上平均人类的,何况这点上的个体差异也是非常大的,比如人中的霍金和比较偏重体力劳动者。
可见,脑是人体相对最为奢侈,也是最为娇贵的器官。 |
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