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,第二章 心理的神经生理机制,“盖奇再也不是原来的盖奇了”,本章重点问题: 神经冲动的传导? 大脑结构和功能如何? 有关脑功能的几种理论?,第一节 脑的进化,问题? 从进化的角度来看,是否所有的动物都有脑? 脑是如何进化来的呢? 人脑和动物的脑有何区别?,一、神经系统的发生,原生动物无神经系统 单个细胞组成,由单个细胞执行着各种功能。 多细胞动物网状的神经系统 开始出现神经系统网状神经系统。细胞之间没有突触连接,没有中枢,神经的兴奋向任何方向传导。,环节动物链状神经系统(头部有神经节) 能够对周围的振动和光线作出反映。初步具有了感觉能力。 节肢动物节状神经系统 神经系统由三部分组成头部神经节(脑的雏形)、胸部神经节和腹部神经节。 行为比环节动物复杂,能够分辨声音、颜色等。但一些节肢动物不能利用感官的协同活动反应外界事物。,二、无脊椎动物的神经系统,三、低等脊椎动物的神经系统,低等脊椎动物管状神经系统 神经管前端膨大的部分首先形成了脑泡,后来发展出五个独立的脑泡:前脑、间脑、中脑、延脑和小脑 两栖类动物的前脑发展成为两个半球。 爬行类动物开始出现的大脑皮层。,四、高等脊椎动物的神经系统,指哺乳动物神经系统更加完善,大脑半球开始出现了沟、回,扩大了皮层的面积。 例如,食肉类、灵长类动物。 行为和心理更加复杂化。,从低等脊椎动物到高等脊椎动物,脑进化的特点:,(一)脑的相对大小变化 脑指数来衡量脊椎动物脑的相对大小。 脑指数是用脑的实际的大小与预期的脑的大小的比值来表示。,物种,脑容积(毫升),脑指数,鼠 猫 罗猴 猩猩 人,2.3 25.3 106.4 440.0 1350.0,0.40 1.01 2.09 2.48 6.30,常见的几个物种脑的大小的比较,进化特点之一: 脑重占体重的比例增加,(二)皮层相对大小的变化 大脑的发展初期与动物嗅觉机能的发展有关,与嗅觉有关的皮层称为旧皮层。 后来发展起来的称为新皮层。 新皮层到了哺乳动物才得到巨大发展。,若用皮层指数(实际的大小与期望大小比值)的来表示,人类新皮层的容积是非灵长类动物新皮层容积的3.2倍。 进化之二:大脑新皮层的容积增大。,(三)皮层内部结构和功能的变化,结构上: 小脑:低等动物占比重大;人占的比重小。 新皮层:动物新皮层容积小;人的容积大。,功能上: 人脑的功能更复杂。 例如,视觉区的数量,松鼠有4个,猫12个,枭猴,人至少20个。,人脑和动物脑在结构和功能上存在巨大的差异。,进化之三:结构、功能更复杂.,脑是复杂的系统,它控制着我们的行为。人脑中有大约100亿个神经元。神经元是怎样工作的?,第二节 神经元,一、神经元(Neuron) 神经元就是神经细胞,是神经系统结构和机能的单位,它的基本作用是接受和传送信息。 (一)、结构:,胞体:由细胞膜、细胞核、细胞质组成,在这里进行着维持生命的各种代谢活动. 树突:较短,负责接受刺激,并把刺激传向胞体。 轴突:较长,每个神经元只有一个轴突。作用是传导刺激到它联系的各种细胞,(二)、神经元的分类,按照功能来分类: 1、内导神经元(感觉神经元): 2、外导神经元(运动神经元): 3、中间神经元:介于前两者之间,起联络作用。,神经元是通过接收和传递神经冲动来进行信息交换的。大脑加工的也是这种神经冲动。 什么是神经冲动,如何产生的?,二、神经冲动的电传导,(一)、几个重要概念 1、神经冲动: 当任何一种刺激作用于神经元时,神经元就会由比较静息的状态转化为比较活跃的状态。 2、静息电位: 神经元处于静息状态时,细胞膜内外存在一定的电位差。一般膜内电位低,带负电;膜外电位高,带正电。,静息电位是 如何产生?,与神经元细胞膜的通透性有关,细胞膜对不同的离子具有不同的通透性。在静息状态下,细胞膜对K+ 的通透性较大,对 Na+的通透性较差,结果K+外流,致使膜内外出现电位差。膜内比膜外略带负电,出现静息电位。,3、动作电位: 神经元受到刺激时,细胞膜的通透性发生变化。 它使Na 比K 和Cl 更容易通过。Na进入细胞内部,使膜内正电荷迅速上升,并高于膜外电位。这一电位变化过程叫动作电位。,神经元兴奋通过什么方式传导到该神经元其他的地方? 神经元内,冲动传导的方式电传导?,(二)、神经冲动的电传导,神经冲动电传导的法则,全或无的法则: “全或无”法则是指每个神经元都有一个刺激阈值,对阈值以下的刺激不发生反应;对阈值以上的刺激,不论其强弱均给出同样高度(幅值)的神经脉冲发放。,三、神经冲动的化学传导,神经元和神经元之间的冲动的传导靠突触。,(一)、突触的含义和结构 一个神经元与另一个神经元彼此接触的部分。 突触前成分:突触小泡(神经递质),突触前膜。 (神经递质神经细胞间神经信息传递所中介的化学物质) 突触间隙: 突触后部分:临近神经元的树突末梢或胞体内的一定部位。后膜含有分子受体。,(二)神经冲动的化学传导,神经兴奋在突触间的传递,是借助于化学物质(神经递质)来完成的。 兴奋作用在轴突末梢,突触小泡释放神经递质,作用到突触后膜的受体,改变了膜的通透性,引起突触后神经元的电位变化。 递质与分子受体的结合具备两个条件: 1 不能有其它递质或者化学分子附着到分子受体上 2 神经递质的形状必须与分子受体的形状相匹配。,药物为什么会影响人的行为?,兴奋性突触: 抑制性突触:,药物可以模仿、复制、或者阻断神经递质的活动。,突触,脑电仪:记录人脑中脑电活动的。 电极接触头皮不同部位,当电极附近的脑细胞活动时,脑电仪以波形的形式把脑电图记录下来。 细胞活动数量少,波峰小;细胞活动数量多,波峰高。 借助脑电仪可以了解脑的功能,诊断疾病等。,总结: 人脑是由大量的神经元组成的。神经元的功能是接受和传导刺激。 神经元内的神经冲动主要通过电传导,神经元之间的传导主要通过化学传导。 神经元之间连接和传导都是非常复杂,脑的活动实际上就是一系列神经元之间信息的相互传导。,第三节 神经系统的结构和功能,重点是:大脑的结构和功能问题,大脑 脑 间脑 脑干 中枢神经系统 小脑 神经系统 脊髓 脑神经 躯体神经 周围神经系统 脊神经 交感 植物性神经 副交感,中枢神经系统:,其工作在于整合和调谐全身的功能,加工全部传入的神经信息,向身体的不同部位发出指令。,(一)、脊髓的构造与功能 脊髓是将脑和周围神经系统联系起来的神经元干线; 灰质是由神经元胞体和神经元树突组成。 白质是由神经元的轴突组成。 脊髓的主要功能有哪些?,1、是躯体与脑部之间神经传导的通路: -来自躯干和四肢的刺激,经过脊髓到达大脑,大脑发出的指令,通过脊髓到达效应器。 2、简单反射中枢: 感觉神经元将神经冲动传入脊髓后,中间神经元不把它传入大脑,而直接传给运动神经元,至效应器形成反射。,脊髓的功能:,(二)脑干(Brain stem): 延脑(medulla):“生命中枢”,它支配呼吸、排泄、吞咽、肠胃等活动。 桥脑(pnos):是中枢和周围神经传递信息的必经之地。脑桥传递身体运动的信息,对注意、睡眠具有调节的作用。 中脑(midbrain):中脑中存在着视觉和听觉的反射中枢。 心跳、呼吸、消化、体温、睡眠等与生命相关的活动与脑干有关。,网状结构 :脑干中神经纤维纵横交错,呈网状。 功能:上行激活系统和下行激活系统。上行系统维持大脑皮层的觉醒状态;下行系统能加强或者减弱肌肉的活动。,(三)小脑: 与大脑皮质运动区共同控制肌肉运动,调节身体姿势与身体平衡。 在控制身体运动的运动技能的学习方面,有一定的作用。,(四)间脑: 丘脑(thalamus):皮层下高级的感觉中枢,除嗅觉外的各种感觉的中继站。 下丘脑(hypothalamus): 调节植物性神经系统的主要中枢。主管内分泌系统,维持新陈代谢,调节体温,与饥饿、渴等有关。,(五)边缘系统: 在大脑内侧面最深处的边缘。包括扣带回、海马回、海马沟、杏仁核,附近的大脑皮层以及丘脑、丘脑下部等组织。,1、与动物的本能行为有关: 2、与记忆有关: 3、与情绪有关: 杏仁核: rage、fear. 一项PET研究中,要求被试判断威胁词和中性词的书写颜色,结果表明,威胁词比中性词显著地激活了双侧杏仁核。Isenberg,1999。 研究表明,杏仁核参与了对令人不愉快的词汇的评价。Tabert,2001。,边缘系统,三、大脑的结构与机能,(一)、大脑的结构 大脑半球是由表面的灰质和深部的白质组成。 大脑是中枢神经系统的最高级部分,是各种心理活动的中枢。,皮层的沟、回: -中央沟、大脑外侧裂、顶枕裂; 中央前回、中央后回. 皮层的四个分区: 额叶、颞叶、顶叶和枕叶。,大脑皮层功能有一个重要的特点:不同的区域出现功能的专门化,那么大脑皮层的不同部位有什么功能呢?,(二)大脑皮层的分区及机能,布鲁德曼(Brodmann,1909),47区。 1初级感觉区:包括视觉区、听觉区和机体感觉区。是接受和加工外界信息的区域。 视觉区:枕叶内,17区。接受眼睛输入的神经冲动,产生初级形式的视觉。例如,光的觉察。 听觉区:颞叶内,41、42区。产生初级形式的听觉。,机体感觉区: 位于中央后回。接受皮肤、内脏等器官的感觉刺激,产生温度、疼痛等不同的感觉。 躯干、四肢在体感区的投射关系是左右交叉、上下倒置的。 头部在感觉区的投射是正直的。身体各部位投射面积的大小取决于它们在机能方面的重要程度。,2、初级运动区:,位于中央前回。 支配和调节身体在空间的位置、姿势及身体各部分的运动。 运动区与躯干、四肢运动的关系是左右交叉、上下倒置的。 运动区与头部运动的关系是正直的。 身体各部位在运动区的投射面积取决于它们在机能方面的重要程度。,3. 语言区:,布洛卡区:受损会发生运动性失语症。 威尔尼克区:与理解口头言语有关。 角回:损伤该区域出现理解书面言语的障碍。产生视觉失语症。,词汇阅读与脑的两个阅读系统有关:前阅读系统和后阅读系统。 前阅读系统位于左侧额下回,这些脑区负责语音编码。也对词的形音映射关系敏感(Rumsey等,1997;Fiez等,1999)。 后阅读系统分为腹侧和背侧两条通路。 腹侧通路包括左侧颞枕区后部,它负责分析视觉词汇和与词汇类似的刺激,因而也称为词汇确认系统。,背侧通路包括更广泛的脑区,如角回、缘上回、颞上回和颞中回等。其中颞上回与语音分析有关,颞中回和颞上回与语义分析有关(Bookheimer 等,1995;Pugh等,1996)。,人类的大脑皮层联合区面积占总面积的4/5左右。,4. 联合区:,功能?,它们负责解释、整合来自其它部分的信息,因此和各种高级的心理功能有关。,感觉联合区: 邻近感觉区的脑区。受损后,产生失认症。不能认识区分物体形状。 运动联合区: 运动区的前方,负责精细的运动和活动的协调。受损后,精细活动受损。 前额联合区(前额叶): 位于运动区和运动联合区的前方。,前额叶的功能: -前额叶与计划、调节控制有关。 -前额叶与注意、记忆、问题解决等有关。 -前额叶与人格有一定的联系。,总结: 大脑皮层的结构和功能。 心理是人脑的功能。 我们之所以能够看、听、体验饥寒冷暖;能够运动;能够注意、记忆、思维都是因为有一个健康的脑。 各部分各司其职联合完成活动。,案例分析,The study of split brain,Split Brain,(三)、大脑两半球的一侧优势 大脑分左右半球,每一半球都有感觉区、运动区、视觉、听觉、联合区。 正常情况下,两半球协调活动,一半球的信息通过胼胝体传到另一半球。 但两半球是否具有不同功能?,临床上的证据:,1861年,Broca的发现。中
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