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心理学科普之十四大脑的演化、结构及分工

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科学们研究发现,生命演化出大脑的功用是运动。运动增加了它们觅食和繁殖的机会。

心理学科普之十四大脑的演化、结构及分工

回忆上篇,5-4.5亿年前,脊椎动物首次出现。约4.5亿年前,鱼类出现。它的中枢神经是一条纵行于脊索背面的背神经管,神经管的前端内腔略为膨大,称为脑泡。即大脑的雏形。3.65亿年前,一部分鱼走上陆地成为爬行类和哺乳类动物的祖先。2.3亿年前进入恐龙时代,哺乳类动物生存艰难,大多在夜间、地下活动。6500万年前,小行星撞击地球,导致第五次生物大灭绝。恐龙绝种。当时人类的祖先普尔加托里猴只有老鼠大小。恐龙灭绝后,灵长目动物获得的资源大大丰富。它们不断的变大、分化、演化。经过6480万年的演变,最终在20万前的东非形成智人。



鱼类大脑解刨图


从4.5亿前至今,人类祖先遇到了五次生物灭绝事件和数亿年恶劣的气候变化、其他动物的攻击,为了生存和繁殖,大脑作为神经系统的司令部所在地,不断根据外部环境改变、适应,就像给一根管子(脊椎)的头部(脑泡)打补丁,越补越多,越补越大。举个例子,绝大多数人都恐高,是因为我们祖先在狩猎、采集过程中经历了同伴从高处摔死的情境,吓的他们不敢靠近山崖或峡谷边,大脑因此打上了恐高的补丁。每遇到重大的影响生存和繁殖的事件,大脑都会记录下来并遗传给下一代。经过数万代的演化,人类的大脑逐渐地变大、模块化,成为今天的样子。

人们骂人时,常会骂对方“脑子里有水”或者“脑子里都是油”。事实上脑子里水的占比约75-80%左右,剩下是脂肪和蛋白质(神经元、胶质细胞)。

研究发现,我们的大脑重约1.4kg(以体重70公斤的成年人为模板),由约860亿个神经元细胞组成,每个神经元可与1000多个神经元连接,从而产生产生了一个极其复杂的网状结构。我们的感知觉、意识、记忆、各种光怪陆离的想法、行为都是由该网络的神经元放电产生的。

神经元之间,是大脑胶质细胞,数量与神经元大抵相等。它们主要功能是围绕神经元并将其固定在适当位置,为神经元提供营养和氧,使一个神经元与另一个神经元绝缘,消灭病原体并清除死亡的神经元。举个例子,胶质细胞像水,神经元就像水中的鱼。

由于百亿级的神经元和胶质细胞以及更大量级的神经元联结,科学家们认为,大脑是目前宇宙间已知最复杂的物质。


为了方便见起,我们把大脑的构成依据演化顺序简化为三个部分:

一是脑干、丘脑和小脑,通常也叫生命脑、爬行脑。是大脑中最古老的部分,约由600亿个神经元组成,体积只占大脑的15%左右。脑干包括延髓(负责呼吸、血压、心率)、脑桥(连接脑干和小脑)和网状结构(保持大脑的清醒和警觉),主要功能连接脊髓和脑。丘脑接收除嗅觉外所有感觉信息并将它们分发到脑中适宜的加工回路,小脑负责运动协调与平衡,在感觉、空间、情绪和认知功能中也有作用。

我们的祖先作为鱼类在大海中生存时,大脑的基本结构已经形成,脑干功能已完备。脑干的绝大多数功能是生命的基本功能如呼吸、心跳都是自动化的,不需要意识的参与。

人类的很多需要意识参与的行为,通过训练都会转化为无意识行为,比如骑车、打字、击球等等。

目前一些国家(如英国)关于死亡的定义,即是脑干停止工作。

二是中脑,即围绕丘脑的边缘系统,海马体、杏仁核、下丘脑等,俗称情绪脑、哺乳脑。大约由100亿个神经元组成。是人脑控制情绪、动机、记忆和保持平衡的“指挥所”。海马是记忆系统,负责创建新记忆和空间记忆,类似电脑的内存。杏仁核负责与生存有关的情绪,如恐惧、攻击等;下丘脑负责体温、血流、营养物质的监测,发现不平衡时立即发现命令来设法恢复平衡。我们的饥饿、口渴、性唤起等都由它负责。

我们的情绪全部产生于中脑。生活中遇到挫折事件时产生的负性情绪,我们大多会通过克制来处理,容易导致自控力下降,时间稍长,绷不住导致情绪失控。所以处理负性情绪最好的办法是承认它的存在,给自己时间和空间消化它们,它们就会像水波样散去。

三是端脑,包括额叶、顶叶、枕叶、颞叶组成,由六层皮层叠加,俗称智慧脑、理性脑。大约由160亿个神经元组成。

额叶最前面的是前额皮层,负责人类最高级的执行功能,如决策、目标设定、未来预测等,人格、气质、自我意识等心理特质的生物基础也在这里。后面是运动皮层,通过给运动神经和随意肌发送信号来控制躯体运动。大多数人的左前额皮层还负责产生语言(布洛卡区)以及模仿学习的镜像神经元。

颞叶负责人的听觉,还负责理解语言(威尼尔克区),识别面孔。

枕叶负责接收来自眼睛的信息,并与其他皮层协同工作。

以上称为初级加工皮层,约占皮层的一半,另一半是联合皮层。初级加工皮层处理完感觉刺激后,联合皮层给予解释、执行。

研究发现,大脑皮层没有所谓的中心。人类所有的经验、记忆等都分散在各叶的神经元中。

另外,大脑分两个半球,由胼胝体连接起来。