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第二章
心理和行为的生物学基础

本章导读

当代社会人们基本上都有了这样的认识:有什么想法不太适应社会肯定是大脑有问题,甚至会说“脑袋被门夹了”。本章简要从生理心理学角度来探讨心理和行为的生物学基础:左脑和右脑真的有那么大差别吗?生命中枢是在心脏吗?心理学学科的前沿已经越来越重视这一领域了,某师大的心理学科研排名第一,很重要的一点就是因为传说中的“小红楼”。

知识结构简图

一、神经系统的基本结构

(一)神经元

神经元即神经细胞,它是神经系统结构和功能的基本单位。其基本作用是接受和传递信息。

1.组成

神经元由胞体(包括细胞核和细胞质)、树突和轴突三部分组成。胞体的功能为整合神经冲动;树突的功能为接受神经冲动,再将冲动传至细胞体;轴突将神经冲动从胞体传到其他神经细胞。

2.分类

(1)按突起的数目可以分为单极细胞、双极细胞和多极细胞。

(2)按功能可以分为:

①感觉(内导)神经元:收集和传导身体内外的刺激,到达脊髓和大脑;

②运动(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;

③联络(中间)神经元:介于二者之间,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,这是脑进行信息加工的主要场所。

3.神经胶质细胞

神经元之间有大量的胶质细胞,大约1000亿个以上。神经胶质细胞的作用:

①为神经元的生长提供线路和支架;

②在神经元的周围形成绝缘层(髓鞘)使神经冲动得以快速传递;

③给神经元输送营养;

④清除神经元之间多余的神经递质。

4.神经冲动

冲动性是神经和其他兴奋组织(如肌肉、腺体)的重要特性。当任何一种刺激(机械的、热的、化学的或电的)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,这就是神经冲动。

神经冲动的电传导是指神经冲动在同一细胞内的传导,它与动作电位具有密切关系。神经冲动的传导服从于全或无的法则。神经元反应的强弱不随外界刺激的强弱而改变,这种特性使信息在传递途中不会变得越来越弱。

(二)突触

一个神经元和另一个神经元彼此接触的部位叫突触。

1.组成

突触包含三个部分:突触前成分(轴突末梢的球状小体)、突触间隙(一个神经元末端与另一神经元始端间的缝隙)和突触后成分(树突末梢或胞体内的一定部位)。

2.分类

(1)兴奋性突触:突触前神经元兴奋时,突触小泡释放出具有兴奋作用的神经递质,使突触后神经元产生兴奋。

(2)抑制性突触:突触前神经元兴奋时,突触小泡释放出具有抑制作用的神经递质,使突触后神经元出现抑制性的效应。

3.原理

神经冲动在突触间的传递,是以化学物质(叫神经递质)为媒介。当神经冲动传导到轴突末梢,突触前成分的突触小泡内储存的神经递质释放出来,经过突触间隙作用到突触后成分,改变突触后成分膜的通透性,引起突触后神经元的电位变化,实现了神经冲动的传递。神经冲动在突触间的传导又称为化学传导。

(三)周围神经系统和中枢神经系统

1.周围神经系统

周围神经系统是联系感觉输入和运动输出的神经机构,它将感觉器官、运动器官以及内脏器官和中枢

神经系统联系了起来。

(1)从解剖上分,周围神经系统包括12对脑神经和31对脊神经;

(2)从机能上分,它包括躯体神经系统和自主神经系统;其中躯体神经系统是到达各个感觉器官和运动器官的神经,通过这些神经支配感觉和运动器官,植物性神经系统又叫自主神经系统,是到达内脏系统的神经,它又可分为机能上相互拮抗的交感神经和副交感神经。

交感神经系统:提高机体的唤醒水平,为应付紧急事件做准备。

副交感神经系统:使有机体消除兴奋,恢复或维持安静状态。

2.中枢神经系统

中枢神经系统就是大量神经细胞集中的地方,包括脊髓和脑。

(1)脊髓

①构成:由灰质(细胞体,在中间)和白质(轴突,在外部)构成。

②作用:

A.脊髓是脑和周围神经的桥梁。

B.脊髓是神经的通道、能对简单的刺激进行分析,做出回答性反应,完成一些简单的反射活动,如膝盖反射、肘反射等。

(2)脑:脑是由脑干、间脑、小脑、大脑和边缘系统组成。其中:

①脑干

A.延脑:和脊髓相连的部分,又叫延髓。延脑里有呼吸中枢和心跳中枢,又叫生命中枢。

B.桥脑:位于延脑的上侧,是上下行的,也是连接小脑和大脑的神经通路,起到桥梁的作用,是中枢神经与周围神经传递信息的必经之地。它对人的睡眠有调节和控制的作用。

C.中脑:位于桥脑的上侧。是神经的通路,存在视觉和听觉的反射中枢,瞳孔、眼球等均由其控制。D.脑干网状结构:分布于脑干上的网状结构是控制觉醒和意识状态的神经结构。分为上行系统和下行

系统两部分。上行网状结构又叫上行激活系统,控制肌体的觉醒和意识状态,与保持大脑皮层的兴奋性,维持注意状态有密切关系。下行网状结构又叫下行激活系统,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。

②间脑

A.丘脑:是感觉神经的重要中继站,除嗅觉外的所有输入信息都经过丘脑导向大脑皮层。丘脑是网状结构的一部分,对控制睡眠和觉醒也有重要作用。

B.下丘脑:调节植物性神经系统的主要皮下中枢。对于控制内分泌系统、维持新陈代谢、调节体温等具有重要意义,并与生理活动中的饥饿、渴、性等生理动机有密切关系。另外,下丘脑与情绪也有重要关系,用微电流刺激下丘脑的某些部位,可产生快感;而刺激相邻区域,会产生痛苦或不愉快的情绪。

③小脑:在脑干背面,分左右两个半球。小脑表面的灰质是小脑皮层,内面的白质叫髓质。小脑具有保持身体平衡,调解肌肉紧张的作用。

④大脑:覆盖在以上所讲部分之上,也叫端脑。大脑的内部是白质,外部是灰质。大脑灰质又叫大脑皮质或大脑皮层,它是神经细胞集中的地方,因而是神经系统的最高部位。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。

⑤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,以及丘脑、丘脑下部、中脑内侧被盖等,是一个统一的功能系统。在种系进化阶梯上,哺乳动物以下的有机体没有边缘系统。边缘系统与动物的本能活动有关,还与记忆、情绪有密切关系。

Tip

延脑是生命中枢,桥脑是必经之地,中脑是反射中枢,丘脑是中继站,下丘脑是皮下中枢……好晕啊有木有?!现在拿出5分钟的时间,赶紧总结!(总结ing……5分钟后)神清气爽有木有!

二、大脑皮层及其机能

(一)大脑皮层感觉区及其机能

大脑皮层的感觉区包括:

1.视觉区:位于枕叶的枕极,产生初级形式的视觉。此区受损,即使眼睛功能正常,人也将完全丧失视觉而成为全盲。

2.听觉区:位于颞叶的颞横回处,产生初级形式的听觉。此区受损,即使双耳功能正常,人也将完全丧失听觉而成为全聋。

3.机体感觉区:位于中央后回,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是:

(1)左右交叉、上下倒置,头部正直;

(2)身体各部位投射面积的大小与它们在机能方面的重要程度成正比。

(二)大脑皮层运动区及其机能

躯体运动区位于中央前回和旁中央小叶的前部。它发出动作指令,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:

(1)左右交叉、上下倒置,头部正直。

(2)身体各部位投射面积的大小与它们在机能方面的重要程度成正比。

(三)大脑皮层言语区及其机能

言语区主要定位于大脑左半球,它由广大的脑区组成。其中有三个重要区域:

1.布洛卡区:言语运动中枢,在左半球额叶的后下方、靠近外侧裂处,该区域受损会引起运动性失语症。

2.威尔尼克区:言语听觉中枢,在颞叶颞上回处,它与理解口语有关,该区域受损将引起听觉性失语症。

3.角回:言语视觉中枢,位于顶枕叶交界处,这个区域受损,将出现理解书面语言障碍,产生视听失读症。

(四)大脑两半球单侧化优势

大脑分左右两个半球,每一个半球都有感觉区、运动区、视觉区、听觉区、联合区,通常情况下,两半球协调活动。信息通过胼胝体进行传递,做出统一反应。

但是,大脑两半球的功能是不对称的,左半球主要负责言语、阅读、书写、数学运算、逻辑推理等功能;右半球主要负责空间关系、情绪、艺术欣赏、舞蹈雕塑等功能。正常情况下,两半球既分工又联合活动,完成复杂的任务。

1860年法国外科医生布洛卡首先发现了言语运动中枢。20世纪60年代,斯佩里在切断胼胝体的割裂脑手术病人身上进行的实验,进一步证明了两半球功能的不对称性。

Tip

斯佩里关于裂脑人的实验及其具体过程,建议读一读《改变心理学的40项研究》,或者咨询一下度娘。这个实验很经典。

三、脑机能学说

(一)定位说

脑功能定位说认为,人的心理功能是和脑的某一特定部位有关的。

1.定位学说始于18世纪德国加尔和斯柏兹姆的颅相学,即某人有某种特点,他的大脑结构就会有相应的特点,并反映到颅骨上。颅相学缺乏科学根据,但却给我们启发:大脑的功能是分区的。

2.真正的定位理论提出开始于19世纪60年代失语症的研究。布洛卡区和威尔尼克区的发现,都使人们相信语言是有特定脑区的。

3.加拿大医生潘非尔德用电刺激大脑颞叶发现,能激发人对童年经历的回忆。这些都支持了定位学说。

(二)整体说

1.整体说最早由弗洛伦斯提出,他认为人的大脑是一个整体,要通过整体来发挥作用。弗洛伦斯用局部损毁法,切除动物(鸡和鸽子)脑的一部分进行实验,以观察其对动物行为的影响。结果发现,动物功能的丧失与切除皮层的部位无关,而与切除皮层的大小有关。

2. 20世纪初拉什利进一步用损伤小白鼠大脑的办法,观察其对白鼠学习的影响,得出两条原理:

①均势原理:大脑皮层的各个部位几乎以均等的程度对学习发生影响;

②总体活动原理:学习活动的效率与大脑受损伤的面积大小成反比,而与受损伤的部位无关。

Tip

看过系列电影《沉默的羔羊》的同学们,你们一定对第二部中吃脑子的片段记忆犹新吧!但是,你在看电影的时候,有没有想到,这一片段的理论基础,其实源自于脑机能学说中的整体说。想想,为什么呢?

(三)机能系统说

前苏联神经心理学家鲁利亚在治疗二次世界大战脑受伤的伤员,以及对他们进行恢复训练的时候发现,某一脑部位的损伤并不是导致某一孤立的心理机能的丧失,而是引起某种综合征,即一系列过程的障碍。在恢复训练时发现,与某一脑损伤部位相联系的生理机能是难以恢复的,但可以进行机能的改造。因而提出:

1.大脑是一个动态的结构,是一个复杂的动态机能系统。包括:

(1)第一机能系统:动力系统。也称调节激活和维持觉醒状态的激活系统,由网状结构和边缘系统组成。它的基本功能是保持大脑皮层的一般觉醒状态,提高它的兴奋性和感受性,并实现对行为的自我调节。第一机能系统并不对某个特定的信息进行加工,但却提供了各种活动的背景。当这个系统受到损伤时,大脑的激活水平或兴奋水平将普遍下降,并影响对外界信息的加工和对行为的调节。

(2)第二机能系统:信息接收、加工和储存系统。它位于大脑皮层的后部,包括枕叶、颞叶和顶叶以及相应的皮层下组织。它的基本作用是接受来自机体内、外的各种刺激(包括听觉、视觉、一般机体感觉),实现对信息的空间和时间整合,并把它们保存下来。第二机能系统有许多脑区构成,每个脑区又分为一级区、二级区、三级区等不同级别:

①一级区是刺激的直接投射区,它具有高度特异化的功能。一级区受损,机体将失去不同的感觉能力。

②二级区是对信息进行综合的脑区,位于一级区的附近,对一级区加工的信息进行综合。二级区受损,机体仍可保留初级的感觉能力,但是将产生不同程度的不识症。

③三级区位于枕叶、颞叶和顶叶的交界处,作用是对信息进行空间和时间的整合,反映事物之间的关系。三级区受损,机体将丧失各种同时性的空间整合的能力。

(3)第三机能系统:行为调节系统。是编制行为的程序、调节和控制行为的系统。它包括额叶的广大脑区。每个脑区又分为一级区、二级区、三级区等不同级别:

①一级区位于初级运动区,在中央前回,是运动的直接投射区。由大脑发出的指令,通过它直接调节身体各部位的运动。

②二级区位于运动区的前面,主要作用是实现对运动的组织,制定运动的程序。

③三级区位于额叶的前面,主要作用是产生活动的意图,形成行为的程序,实现对复杂行为形式的调节和控制。当这些脑区受到破坏时,患者将产生不同形式的行为障碍。

2.鲁利亚认为,三个机能系统相互作用、协调活动,既分工又合作,保证了各种心理活动和行为活动的完成。

(四)机能模块说

机能模块说是20世纪80年代在认知科学和认知神经科学的研究中出现的学说,它认为,人脑在结构和功能上是由高度专门化并相对独立的模块组成的,这些模块的结合是实现认知功能的基础。这一理论得到了认知神经科学研究成果的支持。

(五)神经网络学说

各种心理活动,特别是一些高级复杂的认识活动,都是由不同脑区协同活动构成的神经网络来实现的,这些脑区可以经由不同神经网络参与不同的认知活动,并在这些认知活动中发挥不同的作用。这些脑区组成的动态神经网络构成了各种复杂认知活动的神经基础。格奇温德是较早用神经网络观点来描述语言产生的一位神经科学家。

【关键词】

神经元 突触 电传导 化学传导 周围神经系统 中枢神经系统 脑大脑皮层 感觉区 言语区单侧化 脑机能学说

【想一想】

1.大脑和心理的关系是什么?

2.请查阅资料,试着说说什么是割裂脑研究?它对发现我们脑的神奇之处起到了什么样的作用。

3.试着描述一下神经兴奋的产生和传导。 ijs0qCPEDFol0gHjthn/AkK/fGkCHNwcPz0QixHBXL2050PAvqCOFAywPRcf8law

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