心理和行为的生物学基础

人脑是世界上最复杂的一种物质，由100亿个以上的神经细胞和1000亿个以上的神经胶质细胞组成，每个神经细胞又可能与其他神经细胞有1万个以上的联系。

一、神经元

神经细胞即神经元（neuron）,是神经系统结构和功能的单位。

基本作用是接受和传送信息。

由瓦尔岱耶（Waldeyer）在1891年提出神经元这一名称，并提出了神经元学说。

由细胞体（cell body or soma）、树突（dendrites） 和轴突（axon）组成。

树突：较短（长度只有几百微米（1微米=1毫米/1000））、形状像树的分枝

作用：接受刺激，将神经冲动传向细胞体。

轴突：较长（长度从十几微米到1米）、每个神经元只有一根轴突，轴突有时分出许多侧枝、主干包括许多平行排列的神经原纤维。

作用：将神经冲动从细胞体传出，到达与它联系的各种细胞。

细胞体：胞体的形态和大小有很大的差别，有圆形、锥体形、梭形和星形等。 最外是细胞膜，内含细胞核和细胞质（cytoplasm）。细胞质具有复杂的结构，如神经原纤维和尼氏体（神经元特有的结构）以及高尔基体、线粒体等。

作用：整合神经冲动。

神经元的分类

按突起的数目分：

单极细胞

双极细胞

多极细胞

按功能分：

内导神经元（感觉神经元）

外导神经元（运动神经元）

中间神经元

内导神经元收集和传导身体内、外的刺激，到达脊髓和大脑；

外导神经元将脊髓和大脑发出的信息传到肌肉和腺体，支配效应器官的活动。

中间神经元（inter-neurons）介于两者之间起联络作用。

这些中间神经元的连接形成了中枢神经系统的微回路（micro-circuitry）,这是脑进行信息加工的主要场所。

二、胶质细胞

在神经元与神经元之间有大量胶质细胞，总数在1000亿个以上，是神经元数量的10倍。

胶质细胞对神经元的沟通有重要作用。

首先， 胶质细胞为神经元的生长提供了线路，并在脑细胞受到损伤时帮助其恢复。

其次，胶质细胞的作用是 在神经元周围形成绝缘层，使神经冲动得以快速传递 。（这种绝缘层叫髓鞘（myelin sheath），由某些特异化的神经胶质细胞组成。 髓鞘有绝缘的作用，能防止神经冲动从一根轴突扩散到另一轴突。 在个体发育的过程中，神经纤维的髓鞘化是行为分化的重要条件。 ）

最后胶质细胞的作用是 给神经元输送营养，清除神经元间过多的神经递质。（ 脑血管屏障（blood-brain barrier ）就是由神经胶质细胞构成的，对防止有毒物质侵入脑组织有重要作用。 ）

三、突触（synapse）

一个神经元与另一神经元彼此接触的部位叫突触。

突触包含三个部分，即突触前成分、突触间隙和突触后成分。

突触前成分

指轴突末梢的球形小体，其中包含许多突触小泡（synaptic vesicle）,是神经递质的存储场所。球形小体前方的质膜叫突触前膜，而神经递质就是通过它释放出去的。

突触间隙

即狭义的突触，其间隔约200埃（1埃=10的负8次方）

突触后成分

指邻近神经元的树突末梢或胞体内的一定部位，它通过突触后膜与外界发生关系。突触后成分含有特殊的分子受体。

突触的这种结构保证了神经冲动从一个神经元传递到与它相邻的另一个神经元。（神经冲动在突触间的传递是以化学物质（神经递质）为媒介的，因此神经冲动在突触间的传导又称化学传导。）

神经冲动的传递

神经元是通过接收和传递神经冲动来进行交往的。

神经冲动（nerve impulse）:当一种刺激作用于神经时，神经元就会由比较静息的状态转化为比较活动的状态。

一、神经冲动的电传导

是神经冲动在同一细胞内的传导。

神经冲动的传导与动作电位的产生有密切的联系。当动作电位产生时，神经纤维某一局部就会出现电位变化。细胞膜表面由正电位变为负电位，而膜内由负电位变为正电位。 但是邻近未受刺激的部位电位不变。

神经冲动的传导服从全或无法则（all or none principle）神经元反应的强弱不随外界刺激的强弱而改变。

二、神经冲动的化学传导

神经冲动在突触间的传递是借助神经递质（neuro-transmitter）来完成的。

神经冲动在突触间的传导又称化学传导。

神经系统

一、外周神经系统（peripheral nervous system）PNS

将脑、脊髓与身体其他部分联系起来

组成部分：（脊神经、脑神经、植物性神经）

1、脊神经

脊神经发自脊髓，穿椎间孔外出，共31对。

依脊柱走向，分为颈神经8对，胸神经12对，腰神经5对，骶神经5√，尾神经1对。

脊神经由脊髓前根和后根的神经纤维混合组成。

脊髓前根的纤维属运动性，后根的纤维属感觉性。

因此混合后的脊神经是运动兼感觉的。

脊神经具有四种不同的机能成分：

一般躯体感觉纤维：分布于皮肤、骨骼肌、腱和关节

一般内脏感觉纤维：分布于内脏、心血管和腺体

一般躯体运动纤维：支配骨骼肌的运动

一般内脏运动纤维：支配平滑肌、心肌和腺体

2、脑神经

12对

感觉神经：嗅神经、视神经、听神经，分别传递嗅觉、视觉、听觉和平衡觉的感觉信息。

运动神经：眼动神经、滑车神经、外展神经、副神经、舌下神经，分别支配眼球活动、颈部和面部的肌肉活动以及舌的活动。

混合神经：三叉神经（负责面部感觉和咀嚼肌的运动）、面神经（支配面部表情、舌下腺、泪腺及鼻黏膜的分泌，并接受味觉的部分信息）、舌咽神经（负责味觉和唾腺分泌）、迷走神经（支配颈部、躯体脏器的活动，包括咽喉肌肉、内脏平滑肌及心肌的运动，同时还负责一般内脏感觉的输入）。

3、植物性神经

分为交感神经个副交感神经（兰格莱）

交感神经

从脊髓的全部胸髓和上三节腰髓的灰质侧角内出发。借助短短的交通支（节前纤维）和脊髓两侧的交感干联系，然后由交感干神经节发出节后纤维，以支配胸腹部的脏器和血管的活动。

副交感神经

发自中脑、桥脑、延脑及脊髓的骶部。它的节前纤维在副交感神经节中交换神经元然后由此发出节后纤维，至平滑肌、心肌和腺体。副交感神经节一般位于脏器附近或脏器壁内。

交感神经和副交感神经在功能上具有拮抗性质。

交感神经应付紧急情况， 当人们挣扎、搏斗、恐惧或愤怒时，交感神经马上发生作用，加速心脏的跳动，下令肝脏释放更多的血糖，使肌肉得以利用，暂时减缓或停止消化器官的活动，从而动员全身力量以应付危急。

副交感神经起着平衡作用，抑制体内各器官的过度兴奋，使它们获得必要的休息。

二、中枢神经系统

包括脊髓和脑

1、脊髓（spinal cord）

中枢神经系统的低级部位，位于脊椎管内。

由灰质（细胞体，在中间）和白质（轴突，在外部）构成。

脊髓的主要作用：

①脊髓是脑和周围神经的桥梁。

来自躯干和四肢的各种刺激，只有经过脊髓才能传导到脑，受到脑的更高级的分析与综合；而由脑发出的指令也必须通过脊髓才能支配效应器官的活动。

②脊髓可以完成一些简单的反射活动。

如膝跳反射、肘反射、跟腱反射等。（正常情况下，这些反射是可以不受脑支配。）

2、脑

脑由脑干、间脑、小脑、大脑和边缘系统组成。

Ⅰ脑干：

包括

①延脑（medulla）（ 生命中枢 ）

在脊髓的上方，和脊髓相连，因此又叫延髓。

延脑里有呼吸中枢和心跳中枢，和有机体的基本生命活动有密切关系，支配呼吸、排泄、吞咽、肠胃等活动，因此又叫“生命中枢”。

②桥脑 （pons）

位于延脑的上方，位于延脑和中脑的中间，是中枢神经与周围神经之间传递信息的必经之地，起到桥梁的作用。

桥脑对人的睡眠具有调节和控制的作用。

③中脑（midbrain）

位于桥脑的上侧。

形体较小，结构也较简单。

从横切面看，可以分为三个部分

⒈中央灰质：环绕大脑导水管的灰质。腹侧有眼动神经核和滑车神经核，两侧有三叉神经中脑核，分别支配眼球、面部肌肉的活动。

⒉中脑四叠体：在中央灰质背面。其中上丘是视觉反射中枢，下丘是听觉反射中枢。

⒊大脑脚：其中有黑质与红核，与调节身体姿势和随意运动有关。

（ 如黑质损伤，手脚的动作协调将会受到破坏面部表情将显得呆板。如红核损伤，病人将出现舞蹈症。 ）

④网状结构或网状系统（reticular system）

由白质和灰质交织混杂的结构。

主要包括延髓的中央部位、桥脑的被盖和中脑的部分。

按功能分可分为上行系统和下行系统。

⒈上行网状结构也叫上行激活系统， 控制机体的觉醒或意识状态，与保持大脑皮层的兴奋性，维持注意状态有密切的关系。

（ 如果上行网状结构受到破坏，动物将陷入持续的昏迷状态，不能对刺激做出反应。 ）

⒉ 下行网状结构也叫下行激活系统，

对肌肉紧张有易化和抑制两种作用，即加强或减弱肌肉的活动状态。

Ⅱ 间脑

包括：

①丘脑

是个中继站。

是大脑皮层下除嗅觉外所有感觉的重要中枢。

丘脑是网状结构的一部分，因而对控制睡眠和觉醒有重要意义。

②下丘脑

是调节交感神经和副交感神经的主要皮下中枢，对维持体内平衡，控制内分泌腺的活动有重要意义。

Ⅲ 小脑

具有保持身体平衡，调节肌肉紧张的作用。

近年来发现，小脑功能缺陷可能导致口吃、阅读困难等。

Ⅳ 大脑

覆盖以上所讲部分之上，也叫端脑。

大脑内部是白质，外部是灰质。

大脑灰质又叫 大脑皮层，是神经细胞集中的地方，因而是神经系统最高的部位。

大脑皮层有沟和裂，各沟之间突起的部位叫回，大脑皮层的外侧面分为四个叶：额叶、顶叶、枕叶和颞叶。

大脑的底面与大脑半球内侧缘的皮层叫边缘叶。

Ⅴ 边缘系统

大脑内侧深处的边缘，包括扣带回、海马回、海马沟，以及其附近的大脑皮层，称为边缘系统。

边缘系统与动物的本能活动有关。

边缘系统特别是海马在记忆中有重要作用。

边缘系统中的杏仁核与情绪密切相关。

扣带回与注意密切相关。

大脑皮层及其机能

Ⅰ初级感觉区

⒈视觉区（visual area）

位于枕叶的枕极，属于布鲁德曼第17区，接受在光刺激的作用下由眼睛输入的神经冲动，产生初级形式的视觉。

⒉听觉区（auditory area）

位于颞叶的颞横回处，属于布鲁德曼的第41、42区，接受在声音的作用下由耳朵传入的神经冲动，产生初级形式的听觉。

⒊机体感觉区（somato-sensory area）

位于中央后回，属于布鲁德曼的第1、2、3区。接受皮肤、肌肉和内脏器官发来的感觉信息，产生触压、温度、痛、运动和内脏等感觉，身体各部位和其在感觉区的投射关系： ⑴左右交叉、上下倒置，⑵身体越敏感的部位在感觉区上 所占的面积越大。

Ⅱ初级运动区

位于中央前回，属于布鲁德曼第4区。

发出动作指令，支配和调节身体各部分的运动，以及身体在空间中的位置和姿势。

运动区和身体各部位的关系是：

⒈ 左右交叉、上下倒置的（脸部五官的位置是正置）。 中央前回最上部的细胞与下肢肌肉的运动有关，其余的细胞与上肢肌肉的运动有关。

⒉ 机能重要的身体部位在运动区上所占的面积大。

Ⅲ联合区

依据联合区在皮层上的分布和功能，可分为感觉联合区、运动联合区和前额联合区。

语言是联合区的重要功能，它与许多脑区有关，其中有三个重要区域：

⒈布洛卡区

在左半球额叶的后下方，靠近外侧裂处，即布鲁德曼第44、45区，是一个 言语运动区。

该区域受损会引起 运动性失语症。

这种病人说话不流利，话语中常常遗漏功能词，因而形成“电报式”语言。

⒉威尔尼克区

在颞叶上方，靠近枕叶处， 有一个 言语听觉中枢。

与理解口语有关。

该区域收缩会引起 听觉性失语症。

病人不理解口语单词，不能重复她刚刚听到的句子，也不能完成听写活动。

⒊角回

在顶枕叶交界处。

有一个 语言视觉中枢

这个区域受损将出现 理解书面语言障碍

病人看不懂文字材料，产生视觉失语症或失读症。

Ⅳ大脑两半球单侧化优势

裂脑研究表明，两半球可能具有不同的功能。

语言功能主要定位在左半球，该半球主要负责言语、阅读、书写、数学运算个逻辑推理等。

知觉物体的空间关系、情欲、欣赏音乐和艺术等则定位于右半球。

但是大脑两半球功能的一侧化并不是绝对的，近年研究发现，右半球在语言理解中同样起重要作用。

人的大脑有什么奥秘?

几乎每个人身上都会长痣，每个人长的位置都是不同的，这是生活中非常普遍的现象，有很多爱美的女性会在鼻子或者眼角下面点一点黑痣，来提高自己的美感，有很多痣是分良性和恶性的，一般出现在我们身上都是良性，它是一种黑色素细胞，通常这类良性的痣就是我们所说的黑痣，如果是恶性的话，会有一定的癌变风险，这就是我们所说的黑色素，严重的话可能会变成黑色素瘤，一般人都是以良性质为主，像这种情况恶性的痣不是很常见，那我们就来看看黑痣和黑色素有哪些区别呢？

一，颜色

普通的黑痣都是黑色，咖啡色或者是褐色，一般都是暗色调，但是黑色素它的颜色是五彩斑斓的，它有时候会有一些粉红色，蓝，黑色，白色这种特殊的颜色出现，如果发现身上有蓝色的痣，那就要提高警惕了，蓝色就代表是恶性的黑色素。

二，形状

普通的黑痣边缘都是非常分明的，而且边界非常光滑，黑色素边缘它呈现出不整齐的情况，非常的不均匀，凹凸不平。我们从它们的形状，就可以判断它是普通的黑痣还是黑色素。

三，生长速度

黑痣和黑色素一样都是会长的，而且会随着年龄的增长越来越大，但是他们的区别是，黑痣生长的速度非常的慢，基本上是没有什么差别的，和人体能成正比，比如说小时候在自己的手掌有一个非常小的痣，长大之后那个痣跟自己的身体也成原来的比例，那么这就是正常的黑色素，可是黑色素，成长速度会非常的快，它会在几个月内突然一下变得特别大，像这样的情况就要提高警惕了。

黑痣和黑色素的区别还是比较大的，我们从上面3点就可以很好的判断出来了，一般的黑痣我们都不用太过关关注，但是如果在短时间内，黑色素面积扩大的速度很快的话，那么我们就要提高警惕了。

从神经生理方面分析，神经元的突触水平即突触活动的“长时程增强”是学习、记忆的神经基础。从神经化学分析，脑内蛋白质合成及多种神经递质参与学习和记忆的过程，如胆碱类、多巴胺类、神经肽类。研究表明，记忆的长短与刺激程度有关。长期记忆需要生成新的蛋白质，而较强的刺激可以引起蛋白质水平的巨大变化，有的变多，有的变少，导致突触的结构改变、功能增强，记忆也增强。而短期记忆通常没有新蛋白质的生成。另外，突触改变发生在大脑何种区域、神经递质的种类和神经传导通路的变化等，这些因素都可以影响记忆。由此我们说，如果你是凭着兴趣去接触某事、某物，这些事物为我们所热爱，那么我们就能记得更牢。 大脑的复杂功能作用半球之间有一定的分工。通过对裂脑人的研究，使我们知道了大脑的侧化（分工）问题。所谓裂脑人，是指因久治不愈的癫痫发作而离断胼胝体和前交联的病人。由于这种离断手术，其大脑左右半球便不再存在信息的交换。实验显示，如果完全没有视觉的帮助，裂脑人受试者能够说出放在右手的东西的名称，但是，如果把东西放在左手，他就无法说出其名称……类似大量的研究表明，对于极大多数人来说，大脑左半球专门处理语言和符号信息，右半球在视觉性空间功能和情绪功能方面能力更强。 语言功能主要是在左半球实现的，但是对于语言的生动表达，还需要右半球在内的其他脑区的参与。语言和其他认知功能，无法按行为学家所说刺激———反应的规律来解释，而是一种创造性过程：我们每次说话，都是主动地把自己的思想组织为词语，而并非重复存储的句子。这种能力是天生的，而非后天习得的，大脑一定有一个人类特有的语言结构。但对于语言的神经结构和机制我们还知之甚少，目前只知道大脑对语言信息的处理主要是通过三群相互作用的神经结构进行的。第一群包括左右半球众多的脑区，对机体和环境的非语言性相互作用形成表象，脑对这些表象进行归类，在分类的基础上形成另一水平的表象，直至形成概念。第二群主要在左半球，形成音素、音素组合和词的句法规则的表象。这些系统把词集合起来，形成句子。第三群是中介性的，也主要位于左半球，它能由概念来激发词型的产生。语言学家正在利用大脑成像等技术进行实验，并试图将实验结果与语言学成果相结合以加深探讨语言的生成规律。我们每个人的大脑存在着差异，有着自己独特的地方，这就需要我们能更好地了解自己的能力倾向，有意识地培养自己的能力，扬长避短，发挥自己的优势。 通常，神经细胞在出生后便不再增殖。随着老化，脑神经细胞的总数减少，但情况因脑区而异。例如，下丘脑神经元很少消失，但黑质和蓝斑的许多神经元会因老化而消失。在帕金森病患者中，这些区域的神经元会有70％以上受损，比正常老化时高得多，从而严重损及运动功能。此外，据估算，在人的后半生中，每10年海马就会丧失其5％的神经元。但是，并不是神经元发生的所有变化都是破坏性的。研究表明，海马和皮层的某些区域的树突在中年期和老年的早期（70岁）出现净增长，只是在80岁之后才开始萎缩。这初始的树突净增长，被认为可能反映了存活的神经元力图弥补因老化所引起的周围神经元的丧失，从而提供某种功能的代偿。这些研究提示，甚至晚年大脑还能对其神经元连接进行重组。脑的老化在细胞和分子水平上出现的多种变化如何影响智力、思维，目前的研究由于设备等原因还面临着困难，而且导致老年人智力减退是多因素的，因此不可能有任何单一的化合物来阻止或延缓智力的变化。 人们发现，与年轻人相比，老年人脑的神经元的丧失、酶活性的降低或某些蛋白质、RNA的降低约为5％－30％，这个数字不算低，但是，这种随年龄的渐变性的降低对思维的影响似乎十分有限。研究表明，80岁高龄的健康老人的脑的活跃程度并不亚于20多岁的年轻人，这说明脑有相当可观的生理储备能力。研究还表明，脑的老化有明显的个体差异。著名剧作家萧伯纳在90岁高龄时，还显示了活跃的创造力，发表了多本剧作。但有不少老年人，虽然并无明显的病症，却较早就出现了智力衰退，这种个体差异的原因很复杂。对脑的老化进行研究的一个重要目标是改善老年人的智力状态。 人的智力是不断发展的，具有创造性；计算机智能在某方面可以超过大脑，但不可能穷尽大脑 如果计算机程序可以完整地实现人类的思维所实施的某种功能，我们为什么一定要排除机器具有思维呢！有一天电脑的思维活动会不会超过我们人类呢？我认为，在某些方面，如逻辑推理、计算上已经超过了。象棋世界冠军输给电脑就是一个很好的实例。但是两者之间的区别是明显的，例如，这样一台电脑，看到“马”字以后，可以让它说出这是一匹马，但这种理解是形式上的，是机械的，不像人在大脑里会产生一匹马的形象。就是说，人的思维是有内涵的，是有其语意的。最重要的问题是，人类的智力具有创造性。什么叫智力？我们可以做一非常复杂的解释，但是我更倾向于瑞士心理学家皮亚杰做的一个简单但非常生动的定义：智力就是在你不知道怎么办的情况下动用的东西。这样的定义就反映了智力的创造性。我认为智力的发展是无限的；电脑的思维，机器的思维可以在各个方面无限地逼近人脑的思维，但是它不可能，永远不可能超过人的大脑，我们的大脑的思维是不断发展的。 科学家已开始逐渐理解大脑的数百万个神经元如何通过相互作用控制着人类认知行为的产生，并综合运用多学科发展起来的最新技术如膜片箝等，从整体、系统到细胞、分子水平研究神经系统的基本过程和高级功能。对神经活动的基本过程———信号的发生、转导、传导、突触传递等的研究将进一步深入；对神经系统的发育和再生的研究继续成为研究的热点，各种感觉的神经回路和信息处理的化学基础将被奠定，而对脑的高级功能如记忆、学习的认识必须首先揭示由大量神经元组装的复杂功能系统的工作原理，这也是脑科学研究的长远目标。确定遗传对人脑的高级功能作用和后天环境的影响，也将成为脑研究的一个重要问题，可以说，脑研究的复杂性决定了在探索的进程中艰难，但研究中地突然的新发现也会大大改变进程本身，我们期待着对脑研究革命性的变化。 背景： 恩格斯讲过，思维是地球上最美丽的花朵。 揭示人脑奥秘，探索意识、思维活动的本质，是人类多年以来孜孜以求的梦想。在中国科学院、新华社联合组织的预测小组预测出“新世纪将对人类产生重大影响的十大科技趋势”中把认知神经科学领域列为第四大趋势。科学发展到今天，人类的大脑在很大程度上仍然是一块未知领域，这就激发了许多科学家的探索兴趣，脑的研究成为生命科学的重大前沿，受到各国政府和社会的高度重视和广泛支持，世界各国在脑科学方面的竞争激烈，1989年美国率先把20世纪的最后十年命名为“脑的十年”，欧洲各国也提出了相应的提议。日本1996年制定的“脑科学时代计划”是把了解脑、保护脑和创造脑列为脑研究的三大任务。我国十分重视脑科学研究，早在1992年就把“脑功能及其细胞和分子基础”项目列入国家科委组织的攀登计划。脑功能和脑重大疾病的基础研究又被列入国家“973计划”，许多项目成为国家优先资助的基础研究领域。 用思维认识思维，21世纪，我们要走的路已经明确。 大脑组成 大脑半球：大脑表面是一层灰质，称大脑皮层（或大脑皮质），为大量神经元胞体集中的地方，大脑皮层之下为大脑的白质。大脑皮层上比较大的沟裂把皮层分为额叶、顶叶、颞叶和枕叶。在功能上，每叶都是一个特定的中枢，如颞叶———听觉中枢，枕叶———视觉中枢等。这些特定的中枢在整个大脑皮层上只占1/5的面积，其余面积属于联合机能区。 间脑：位于大脑半球下部，包括丘脑和下丘脑。丘脑是皮层下的感觉中枢，除嗅觉外，其他感觉都在丘脑中转换后再到大脑。下丘脑则调节内脏的活动和体内物质代谢，是植物性神经较高级的中枢，和情绪反应有密切的关系。 中脑：位于间脑、桥脑和小脑之间。背侧称为四叠体，是视、听运动的反射中枢。腹侧称为大脑脚，与运动和姿势的维持有很大关系。 小脑：主要是调节各肌肉的活动，以保持身体的正常姿势。与运动协调有关。 延脑(髓)：在脑干最下端，同人的基本生命活动，如呼吸、心搏、吞咽、肠胃运动、排泄等有关，被称为生命中枢。

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