潜入大脑:认知与思维升级的100个奥秘
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奥秘#7 熟悉中枢神经系统

简要了解脊髓和大脑的各个组成部分、位置及功能。

说到中枢神经系统,不妨把它想象成蘑菇,脊髓为蘑菇的菌柄,而大脑是蘑菇的菌盖。本书的大部分内容,都与大脑皮层(大脑上一层薄薄的高度连接的细胞)处的特征有关,不过并非全部。让我们先从大脑外的部分谈起,再逐步往脑内深入。

身体的所有感官和肌肉,都与神经相连,它们是一束束传递信号的神经元。神经元有很多类,但是身体各部分的神经元基本上都一样。它们携带着电信号,并起到继电器的作用,将信息从一个神经元传递至下一个。信息便是这样以电信号的方式,从皮肤的感受器传递出去,并又传递回来,对肌肉下达运动指令。

在这里,与脊髓相连的神经成对出现。在每对神经中,一个与感受器相连,比如触觉;一个与效应器相连,用来引发肌肉和腺体活动。在脊髓处,虽然没有真正的智慧,但是已经有了一些做决定的功能,比如屈肌反射。紧急信号,比如感觉到烫,甚至能在到达大脑之前,便产生对应的反射(如肌肉运动)。

脊髓就像一根导管,让神经冲动在体内上下传递:感受器的神经冲动向上传递至大脑;大脑运动区再将信号向下传递回去。脊髓内,这些信号聚合为31对神经(感觉神经和运动神经),并最终于脖颈顶部与大脑相会。

大约在你口腔的高度,大脑中心的位置,脊髓里的神经束完全和大脑相会。脊髓的顶端为脑干,它就像一个粗壮的胡萝卜,一直延伸到大脑正中心,差不多与你眼睛同高的地方。

脑干,加上其他中心区域,称作后脑。脑干外,还有一大块区域:一为小脑,你在大脑后下方可以感觉到的柔软部位;二为前脑,基本上所有剩下的部位,包括大脑皮层。

后脑所负责的活动一般自发进行,如呼吸、心跳和调节血液供给。

小脑为旧脑——大脑进化初期,几乎是以它为起点开始执行高级功能的,比如协调感觉和运动。小脑在学习和运动控制上扮演着重要角色:移除小脑会导致典型性痉挛。另外,小脑会接收来自眼睛、耳朵和平衡系统的信号输入,并将运动信号传递至脑干。

后脑的上方为中脑。人类的中脑不大,但是动物的中脑要大很多,比如蝙蝠。蝙蝠的中脑相当于听觉信息的中转站,它们大量地使用耳朵,而我们的中脑扮演着连接层的角色,它深入到负责高级功能的前脑,并回过来与脑干相连。中脑的一部分功能是控制运动,将部分高级脑与运动神经元相连;另一部分功能是作为中枢,将信息提供给那些不沿脊髓而直接与大脑相连的神经:比如负责眼动的神经。

现在,我们几乎快要介绍完毕。前脑,同样称作大脑,呈球状,并被分成两个半球。这是我们所熟知的大脑形象。大脑深处正中心,为脑干和中脑的顶部所围绕的是边缘系统和其他原始系统。边缘系统涉及许多重要且自发的反应,如情绪;它包括颞叶皮层的顶部、海马体、杏仁核,有人测算,还包括下丘脑。一些动物,比如爬虫类动物,边缘系统便是它们前脑的全部。对它们来说,这是一个复杂的嗅觉系统:分析气味,接着触发进食和战斗等行为反应。

神经学家的玩笑:下丘脑调节着生命的四个重要方面——战斗、逃跑、进食和交配。

——汤姆·斯塔福德

人类的边缘系统的功能已被重新调整。它依然会涉及嗅觉,比如,海马体——边缘系统的组成部分之一——其中很大一部分会涉及处理人类的长期记忆和学习。而且,海马体会接收所有感觉信号的输入,并传递给前脑(除了嗅觉,因为嗅觉直接由边缘系统来处理)。从大脑其他区域传递而来的信号,可以激活或调节边缘系统,就像情绪唤起一样。不同点在于,人类大脑的其他区域如此之大。蘑菇的菌帽包括四个巨大的脑叶,分布于每个半球之上,你可以在大脑的实物图上看到,它们一起占据了大脑90%的重量。由大量相互连接的神经元所组成的大脑皮层,就像一个折叠起来的毛毯,覆盖在上面。如果有人问,是什么让我们人类成为人类,这便是答案。更多关于大脑皮层功能的信息,请阅读下一节——了解大脑皮层与四个脑叶【奥秘#8】

一份指南中涉及一些中枢神经系统的专业术语和知识网络是有帮助的。之前,我们主要根据发展方式和外观形态,对大脑各区域进行描述。本书还有功能性描述,比如视觉系统【奥秘#13】,视觉系统与所有这些区域都有交集。功能性的名称,大都不言自明,功能性系统往往涉及两个东西,一个是大脑的各个区域,另一个是连接各区域的通道。

本书还有位置上的描述,以解释大脑各部分的位置,你最初也许会觉得它们难懂,但你需要经常使用它们,看一看图1-1或许对你有帮助。

图1-1:神经解剖学常用以指代特定区域的方位词

这些术语用来描述大脑里的方位,并用作前缀放在特定区域的名称之前。比如后枕叶皮层指的是枕叶皮层的后部。

不幸的是,大脑细分区域的名称有好几个不同版本,而且每个版本对于各个区域边界的划分不总是一致的。对于不同物种,相同区域有着不同的叫法。不同细分学科使用的名称版本和惯常叫法也不同。神经心理学家或许会说“布洛卡区”,而神经解剖学家会说“布劳德曼区44、45和46”——他们所指的都是同一个东西。“大脑皮层”,也叫作“新大脑皮质”或者“大脑”;对应到老鼠身上,则叫作前脑。另外,许多区域有着细分区域,比如新大脑皮质下有顶叶,而顶叶下有躯体感觉皮质。有些细分区域,还会因为人的不同,而被放进不同的上一级分类,真让人疑惑重重。

延伸阅读

·Nolte,J.(1999).The Human Brain:An Introduction to Its Functional Anatomy.

·Crossman,A.R.,&Neary,D.(2000).Neuroanatomy:An Illustrated Colour Text.