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了解大脑的构造功能

更新时间:2010-09-24 21:00:53

大脑的构造与功能

  "20世纪是基因的世纪,21世纪是脑的世纪"(J. D. Watson, The Brain) 人类对于信息的处理有一套非常精密的系统,展现出精准、灵敏、速度、效率等特质,这些特质主要是依靠神经系统控制,尤其是大脑,脑是一切行为的最高总指挥。大脑是非常巨大复杂的自动控制系统,有著惊人的信息处理能力;它是人类一切智能的物质基础,透过大脑,产生思维与意识;它有著奥妙的整合机制,高度可塑性与适应性,能根据不同的环境状态与经验学习。脑科学的研究与发展,是现代科学面临的挑战,更是倍受青睐的焦点,它不但深具科学理论意义,同时兼具社会实际意义。

脑的构造

  整个脑包括大脑、小脑、间脑和脑干四个部分。大脑由左右两个大脑半球组成。小脑分为左右两个小脑半球和中间的蚓部。间脑在中脑与大脑之间,大部分被大脑包围,主要为丘脑与下丘脑两部分,丘脑是各种感觉信息通向大脑皮质的中转站和初步的信息加工区,绝大多数感觉传入神经都在丘脑转换神经元,然后再投射到大脑皮质的相对应感觉区。脑干是大脑、小脑与脊髓之间联系的干道,上接间脑、下连脊髓。而从组织学分析的观点,脑区又包含各种神经核团,由不同细胞层组成,从脑的构成元件看,组成脑的细胞有神经细胞(又称神经元neuron)与神经胶质细胞(简称神经胶质neuroglia)两大类,每一类又有许多不同类型,神经细胞之间有许多突触(synapse)连接。神经元具有接刺激和迅速传导神经冲动的能力,神经胶质的数量比神经元大得多,神经元实际上是在神经胶质的包围中。神经元细胞体可以发出突起,包括树突和轴突,树突呈树状分支轴突则细长。细胞体中的细胞核是储存、传递和表达遗传信息的关键结构,通过DNA的作用,控制神经元的分化、代谢等生命活动。单个神经细胞是无法单独完成某项脑部功能的,因此突触,神经元之间的连接部位,是神经信息传递的关键结构,有突触开关(synaptic switch)之称。

脑的进化

  达尔文学说仍是进化理论的主流,无论经典达尔文主义或是现代进化论主义都强调自然选择的作用。达尔文主义认为,进化的力量主要是在自然选择,在趋利弊害的自然反应过程中,经由遗传与变异使得神经系统不断发展与演变,形成目前高度发展的人脑。
大脑发展主要是新皮质的发展。各种不同进化层次的动物大脑皮质发展在皱褶的程度以及其感觉区、运动区和联合区各占比例大小的明显差异。联合区的功能尤其重要,大脑各种高及功能都跟联合区有关,例如抽象思维等,而人类大脑皮质联合区竟然占约95%,奠定了人脑高度发展的基础。

大脑新皮质

  新皮质包含几个细胞结构区,每一区域有各自的细胞组织方式及其自己独特的连接方式。新皮质有四个脑叶,每一个脑业有自己独特的功能,额叶主要是处理行为讯息,顶叶掌管体觉与触觉讯息,聂叶掌管听觉讯息,枕叶掌管视觉讯息。在皮质演化的后期发现两个重要的发展(Goldberg, 2004),即语言功能和前额功能的快速窜升与发展。在全脑结构中,仅前额业有这么周全的神经网络和脑部各区有联机,正因此,它可以协调、整合其它结构功能,其特性在于它是意识的先决条件,即所谓的内在知觉(inner perception )。


(实习编辑 许欢)

 

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