身体的两大通信系统——神经系统和内分泌系统受脑调节,它们通过相似的化学过程与遍布身体的各个目标进行交流。
想象一下:你正在崎岖的山路上行驶,突然有一辆车冲向了你。在最后一刻,你和另一个司机都向相反的方向急转弯。你的心脏狂跳,并且在危险过后的几分钟里还在怦怦跳。从外部看,你躲过了一场致命的事故。从内部看,你的身体对两大通信系统提供的信息进行了响应。
一个通信系统是反应迅速的 神经系统 ,其由神经细胞组成的扩展网络将信息以电脉冲或化学能的形式传递到身体的各处。这个快速响应网络会在紧急情况下为你提供快速救援,发出命令要求心脏加速、肌肉收紧,准备行动。另一个通信系统是反应较慢的 内分泌系统 ,这个系统会跟进发出信息,来支持和维持神经系统启动的反应。为此,包括垂体、甲状腺、肾上腺和性腺等内分泌腺使用我们称为 激素 (hormones)的化学信使。这两大内部信息系统不仅仅在应激情境下协同工作,在具有高兴奋度的快乐环境中也会一起响应,例如,你在考试中出人意料地得到一个“A”,或者你遇到了一个特别心仪的人。内分泌系统和神经系统在低唤醒状态下也会协同工作,以确保身体内至关重要的功能运转良好。身体的首席执行官——脑——管理内分泌系统和神经系统之间的合作。本小节的核心概念就与此有关。
身体的两大通信系统——神经系统和内分泌系统受脑调节,它们通过相似的化学过程与遍布身体的各个目标进行交流。
为什么这个概念对你理解心理学来说非常重要?
一是这两大通信系统是我们思考、感受和做任何事情的生理基石。研究身体内部通信背后的生物学机制的另一大原因是为了更好地理解咖啡因、酒精,以及各种药物等是如何改变脑中的化学性质的。最后,它有助于你理解许多常见的脑部疾病,例如,中风、多发性硬化症和抑郁症。
我们对身体两大通信系统的回顾将从构成神经系统的基本单元神经元开始。接着,我们将了解神经元网络如何协同工作构成更大的遍布全身的神经系统网络。最后,我们将关注内分泌系统,这是一组平行于神经系统的腺体,它们也遍布整个身体。
2.4 描述神经元的通信方式和发育过程。
2.5 区分中枢神经系统和外周神经系统。
2.6 考察激素作为内分泌系统腺体间的沟通渠道是如何运作的。
描述神经元的通信方式和发育过程。
就像计算机芯片上的晶体管一样,神经元或神经细胞是脑的基本加工单元。简单来说, 神经元 (neuron)就是接受和处理信息并把它传递给其他细胞的细胞。神经元的处理方法非常高效:一个典型的神经元可以从上千个其他神经元那里接受信息,并在几分之一秒内确定“激发”,把这个信息以每秒约90米的速度传递给另外1000个神经元,有时候多达10000个神经元(Pinel,2005)。
虽然神经元细胞在形状和大小上各不相同,但是它们本质上有相同的结构,并且以相同的方式发送信息。根据它们的位置和功能,科学家将其分为三类: 感觉神经元 (sensory neurons), 运动神经元 (motor neurons)和 中间神经元 (interneurons)(见图2-4)。感觉神经元,又叫 传入神经元 (afferent neurons),就像单行道,它将信息从感觉器官传递到大脑。因此,传入神经元把你所有的感觉体验送到大脑,包括视觉、听觉、味觉、触觉、嗅觉、痛觉和平衡感。例如,当你在浴室伸出手来试水温时,传入神经元就把这个信息传递给了脑。
与此相反,运动神经元,又称 传出神经元 (efferent neurons),则是将信息从脑或脊髓传递到肌肉、器官或腺体的单向通路。因此,运动神经元携带着我们所有动作的指令。在上述浴室的例子中,运动神经元把信息传递给你的手,告诉它如何转动浴室控制旋钮。
除了最简单的反射回路外,感觉和运动神经元很少直接通信。相反,它们通常依赖中间神经元(见图2-4)进行通信,脑和脊髓中数十亿的神经元里面绝大部分是中间神经元。中间神经元将感觉神经元的信息传递给其他中间神经元或运动神经元,有时其传递路线非常复杂。事实上,脑本身就是一个由中间神经元错综复杂地连接起来的超级网络。
图2-4 感觉神经元、运动神经元和中间神经元
注:浴室中的水温信息由千万个感觉神经元(传入神经元)从感觉器官传递到中枢神经系统。信息进入脊髓并由中间神经元传递给大脑。大脑会对信息进行评估并生成一个反应(“水温调低一点”)。这些指令通过运动神经元(传出神经元)传递给肌肉。从这些神经元发出的、用于传递信息的大束纤维被称为 神经 (nerves)。
在开始了解神经元的工作方式之前,你可以先看一个介绍这个过程的短视频。如果叙述者使用你没有学过的术语,请不要担心,我们将会在后面解释这些术语。
神经元的结构是从 树突 (dendrites)开始的(见图2-5),树突作为接收者可以接收大部分的输入信息。就像一棵树的树枝向外伸展来获取阳光,这些树突纤维从细胞体向外伸展,它们像一张网一样收集信息,这些信息来自其他神经元或者受到刺激的感觉器官(例如,眼睛、耳朵或皮肤)。
树突将信息传递给神经元的中间部分,这个部分被称为 细胞体 (cell body)或 胞体 (soma),它是神经元的指令中心。除了容纳细胞的染色体外,胞体还会对细胞接收到的成百上千(有时,成千上万)的信息进行实时评估。这些评估非常复杂,因为神经元收到的信息有些是 兴奋的 (excitatory)(如“放电”),有些是 抑制的 (inhibitory)(如“不要放电”)。胞体做出的这个决定取决于它的总体唤醒水平,激活水平取决于输入信息的总和。
当兴奋压倒抑制时,神经元发出信息,信息沿着单一的“发射器”纤维 轴突 (axon)传递出去。轴突就像是一棵树的树干。就像树木的高度各不相同一样,这些轴突的长度差异也很大。大学的篮球运动员身上从脊髓到脚趾的轴突长度可能会超过91厘米,而大脑内的中间神经元的轴突可能只有几分之一厘米。当信息到达轴突末端时,它会传递到另一个神经元。在我们给你详细展示这个过程之前,请先了解一下轴突中发生的事情。
动作电位(the action potential)
当细胞体内的唤醒程度达到临界水平时,它会在轴突内触发一个电子脉冲——类似于相机的闪光灯开启——我们称之为神经元“激发”。这是什么意思呢?就像电池,轴突从化学物质中获得电能。这种化学物质就是 离子 (ions)。在它正常的静息状态——也就是 静息电位 (resting potential)——轴突内的离子带有负电荷。但是这个负电荷状态很容易打破。当细胞体开始兴奋时,它会触发一系列事件,即 动作电位 (action potential)。这会暂时性反转电位,并使得电信号沿着轴突向前(见图2-5),从而让神经元放电。
电荷如何从负转为正?
在动作电位期间,与胞体相邻的小块轴突膜中的小孔打开,正离子快速流入。轴突那块区域内的内部电位即刻从负转为正(这发生在千分之一秒的时间内)。然后,就像一排多米诺骨牌倒下一样,细胞膜内的这些电荷沿着轴突前进。最终,电信号从胞体到达轴突末梢。动作电位没有半途而废的:轴突要么“激发”,要么“不激发”。神经科学家把这称之为“全或无定律”(all-or-none principle)。顺便提一下,当这个过程失去控制,大量神经元变得高度敏感,过于容易放电时,就可能导致癫痫发作。
在放电后,细胞的“离子泵”即刻放出正电位离子并将神经元恢复至静息电位,准备下次放电。令人难以置信的是,整个复杂的过程持续时间可能不到百分之一秒。这是多么惊人的表现!一旦完成,动作电位所携带的信号就预备传递到下一个神经元。下面,让我们来了解一下接下来的过程。
突触传递(Synaptic Transmission)
那么,当电脉冲到达轴突时会发生什么呢?它会自动传递给下一个神经元吗?很不幸,它不会。它还有一个挑战需要完成!原因如下:尽管神经细胞彼此靠近,但是它们实际上并没有接触。它们之间有一个微小的间隙,被称为 突触 (synapse)(见图2-5)。这个间隙作用相当于一个电绝缘体。这个 突触间隙 阻止了电荷直接从轴突跳入下一个细胞的树突中(Dermietzel,2006)。相反,它必须将自己从电信号转化为化学信号才能跨越这个间隙。这就是 神经递质 (neurotransmitters,一种你可能听说过的物质)发挥作用的地方。
神经递质
当电脉冲到达轴突末梢(或末梢分支)时, 突触小体 (terminal buttons)中的微小气泡状囊泡爆裂,将其中的化学物质释放到突触中。这种化学物质就是 神经递质 。然后,这些神经递质尝试带着神经信号跨过间隙进入下一个神经元(见图2-5)。
图2-5 神经元的结构和功能
这里的“尝试”是什么意思呢?
这个过程的复杂之处在于:存在数十种不同的神经递质,它们的结构各不相同;并且每个爆裂的囊泡都会释放出大约5000个神经递质分子进入突触(Kandel & Squire,2000)!因此,为了完成神经信息的传递,邻近神经元上必须有一个受体位点,其形状要与一种神经递质相符合。(还记得你在科学课上学到的不同分子的样子吗?)当两者相匹配时,神经递质就会进入这个受体位点,就像一把钥匙插入一把锁。这个钥匙插入的过程会刺激接收神经元,然后,接收神经元把信息传递下去。请回顾一下图2-4,看看神经通信包含了哪些结构。
找不到匹配受体位点的神经递质会怎样?
通过一个叫作 再摄取 (reuptake)的过程,一些神经递质会被收回到囊泡中去,其他神经递质则会被相应的酶所分解,就像化学清洁剂去除衣服或者地毯上的污渍一样。了解这两个过程对于研发某些疾病的治疗方式是非常有用的。
例如,某些药物(比如,知名的百忧解和许多类似的药物)会干扰血清素这种神经递质的再摄取过程。你可能听说过血清素,它与抑郁有关。通过抑制血清素的再摄取过程,这种化学物质在突触中存在的时间会变长,这增加了它被匹配的受体位点接收和利用的概率。用于治疗阿尔茨海默病的药物安理申(aricept)会干扰乙酰胆碱(acetylcholine)(另一种神经递质)净化酶的工作,其产生的效果与抑制再摄取过程类似。它们最终都会使突触中保留更多可以利用的神经递质(National Institute on Aging,2010)。表2-1列出了与心理功能密切相关的几种神经递质。
表2-17 种重要的神经递质
交织在脑的庞大神经元网络之间的是数量更多的神经胶质细胞,它们一度被认为是将神经细胞粘合在一起的“胶水”(事实上,它的名字就来源于希腊语“胶水”)。然而,我们现在已经知道神经胶质细胞为神经元提供结构性支持还帮助神经元在学习期间生成新的突触(Fields,2004;Gallo & Chittajallu,2001)。例如,神经胶质细胞会形成 髓鞘 (myelin sheath),这是一种覆盖在脑和脊髓的许多轴突外面的脂肪绝缘体。就像电缆上的外壳一样,神经元上的髓鞘可以为细胞提供绝缘和保护。它也有助于提高脉冲沿着轴突的传导速度(见图2-5)。某些疾病,例如,多发性硬化症(multiple sclerosis,MS),会攻击髓鞘,导致神经脉冲传导不良。这一缺陷可以解释MS患者面临的一系列症状:从运动障碍到感觉障碍再到认知功能损伤(National Institutes of Health,2010)。顺便提一下,髓鞘还是脑在学习期间生长的物质之一,它会增强神经间的连接。它也是神经心理学家有时候说的“灰质”。
现在你已经了解了神经系统有两大组成部分:神经元(具有惊人的可塑性)和支持性神经胶质细胞(保护神经元和协助神经信号传导)。但是,尽管这些单独的组成部分非常奇妙,然而在行为和心理加工中,单个细胞的作用非常小。要产生思维、感觉和情感,需要数百万个神经元在脑极其复杂的神经网络中以同步波的形式,反复发出电化学信号。与之相似,你所有的动作也是神经脉冲波经由神经系统传递到你的肌肉、腺体和组织才得以实现的。现在让我们将注意力放在神经系统上。
脑最神奇的能力之一是它能够根据经验来调整自己——这个过程被称为 可塑性 (plasticity)(Holloway,2003;Kandel & Squire,2000)。例如,当我们学习新事物时,树突会生长并形成新的突触,从而与不同的神经元建立新的连接。随着时间的推移,对神经连接的重复刺激会生成更强大、更密集的神经通路。正如神经学家所说的:“一起放电的神经元连接在一起。”
因此,当我们频繁地进行某项活动(例如,弹吉他、踢球、玩电子游戏)时,我们的脑会增强涉及这些活动的神经连接。反过来,因为脑的这些区域得到了发展,所以我们的这些能力提升了(Wang et al.,2011)。例如,因为小提琴乐手得到了专业的训练,他的脑中与左手手指相联系的运动脑区变得更大了(Juliano,1998)。与之相似,盲人阅读盲文使用的手指动作在脑中也分配到更多的脑区(Elbert et al.,1995;LeDoux,1996)。由于可塑性的作用,许多从前认为随年龄增长而衰退的能力(例如,学习新技术和新信息的能力,身体的灵活性和视力)可以通过更频繁的使用而保持下来,因为频繁使用会维持和增强相应的神经网络(Chapman et al.,2015;DeLoss and others,2015)。我们的行为和经历确实会影响我们的脑的发展。
可塑性和创伤后应激障碍
创伤后应激障碍(post traumatic stress disorder,PTSD)提供了一个清晰的证据,显示悲惨经历会改变脑的情绪反应,这表明我们的经验可以通过可塑性影响我们的脑(Arnsten,1998)。例如,经历过战争的士兵和暴力袭击的受害者的神经通路已经被重新塑造,使得脑对某些线索更加敏感,在类似的情境下这种敏感性会帮助他们免受伤害。在正常的情况下,神经系统的这种重新连接具有很好的适应性,可以帮助我们在特定情境中更好地生存下去。然而,对于PTSD患者,他们非常敏感的反应性可以在危险的情境中救命,但是这种一触即发的反应性在没有威胁的情境中就是对轻微的每天都会遇到的应激源,甚至是意料之外的小惊讶的过度反应。事实上,这种过度反应就是PTSD的症状之一。幸运的是,越来越多的关注促使人们研究更新、更有效的治疗方法来帮助患者康复。早期干预和治疗非常重要:症状持续的时间越久,与症状相联系的神经连接就会越强,大脑恢复到正常状态所需要的时间也会越久。
色情内容对脑的影响
任何频繁的经历都会通过可塑性影响我们的大脑通路。最近,科学家开始研究媒体经验对脑的影响,其中最具争议性的是考察色情内容的过度使用对脑的影响。拜现代技术所赐,在美国我们现在可以通过手机和其他设备访问色情内容。虽然偶尔使用色情内容可能有益于夫妻的性生活或为单身人士提供刺激,但是频繁使用是否有害呢?
你可能已经注意到,一旦你点击了某一张图片或一个在线视频,就会有越来越多的内容弹出来,不知不觉中,几小时过去了。同样的事情也会发生在视频游戏、短信和其他可以提供持续刺激的科技内容上。这类活动的成瘾机制是什么?某种程度上,这是一种叫作多巴胺的神经递质在起作用。多巴胺是一种天然的让人快乐的化学物质,当我们期待某事会得到奖励时,我们的脑就会释放这种化学物质(Wise,2004)。多巴胺会让我们为了奖励而不停地投入、持续努力。因此,我们每次点击一个新视频或者视频游戏达到一个新的水平时,我们的脑就会获得多巴胺奖励,刺激我们重复这个奖赏事件(Wise,2008)。当我们这样做的时候,这些神经网络就会得到增强,同时削弱脑的其他区域,尤其是那些专门进行冲动控制和决策的脑区(Prasad and others,1999;Volkow et al.,2010)。
服务于色情内容的这个超强的神经网络如何影响我们在真实生活中的关系?
最近有研究使用磁共振(MRI)进行脑部扫描,发现那些每周观看4小时色情内容的被试(相比于没有观看的被试)的脑中的奖赏和激励回路的激活较弱,灰质较少。这项研究的领导者西蒙娜·库恩(Simone Kühn,)认为频繁观看色情内容造成的过度刺激会耗尽我们的脑的奖赏系统(Kühn & Gallinat,2014)。这项研究中的男性被试对性图片的神经反应较少。这些脑部扫描的结果与习惯性色情内容浏览者的报告是一致的,他们抱怨说与他们固定伴侣的性行为不再能够满足他们(Arkowitz & Lilienfeld,2010;Doidge,2007;Wilson,2015)。面对一个真实的伴侣勃起困难或者持续时间较短已经成为一个日益严重的问题,特别是对年轻男性,他们的脑已经习惯于色情内容,而不能从“正常的”性活动中获得足够的刺激了。
这种神经连接的重新建立也影响人们了对性的期待,特别是青少年和青年人。心理学家凯瑟琳·施泰纳- 阿代尔(Catherine Steiner-Adair)对1000多名年轻男性和女性进行了访谈,发现年轻男性常常会对年轻女性有攻击性性行为,年轻女性并不喜欢这种攻击性,并会因此拒绝男性的求爱(Steiner-Adair & Barker,2014)。施泰纳-阿代尔提到,男孩们很困惑,因为他们的性教育是来自于各种色情材料,他们不能理解为什么女孩没有回应。女孩则对此表示,如果她们不喜欢色情视频中女性看起来很享受的内容,她们会觉得自己有问题。这种现象并不仅仅出现在青少年和20多岁的年轻人中:不同年龄段的成年人都发现网络的色情内容与现实生活的真实的性行为之间的相似性越来越少——当人们对色情设置了期望值的时候,真实世界中的关系就会受到影响。
有哪些解决之道?
因为可塑性,色情内容重新设置了大脑的神经连接。我们同样也可以利用脑的可塑性使用不同的经历来重新建立脑的神经连接。《色情内容对脑的影响》( Your Brain on Porn )一书的作者加里·威尔逊(Gary Wilson)认为有很多男性使用了一种叫作“重启”的方法,帮助其克服了勃起功能障碍以及和其他色情内容相关的性问题,这种方法通常要求他们在几个月内避免边看互联网色情内容边手淫的行为。这样做之后,男性就可以解决他们的性功能障碍,重新与伴侣享受性生活。另外一些脑的可塑性的研究则建议你也可以通过观看更真实的性行为视频来改变你的期望,重塑你的脑。
可塑性可以解释很多人类所具有的对经验(美好体验或糟糕体验)的适应能力。为那些最具冲击力的或最频繁出现的经验创建最强大的神经连接,我们会变得更加适应那些经验(无论我们是否想变成这样)。可塑性提升了脑对损伤进行代偿的能力。例如,吉尔·波特·泰勒的中风破坏了她的一侧脑的很大一部分脑区,这些脑区涉及并影响了她的语言、数学推理和分析能力。通过她的母亲和康复团队的帮助,泰勒慢慢地重新学会了这些技能——好在她的脑可以为这些能力建立新的连接。通过这种方式,可塑性使得脑可以根据经验在功能和生理结构上不断重组和“重新编辑功能程序”(LeDoux,2002)。
请列出你最近做得最多的一件事和你忽略掉的一件事。描述你的注意力水平是如何增强或者限制你的大脑活动的。
大范围的脑损伤当然不能通过可塑性来补偿。为了解决这个问题,神经科学家正在尝试将计算机芯片植入脑,希望这可以帮助瘫痪病人恢复一些运动控制能力。在早期的一个案例中,一名26岁的瘫痪男性的运动皮层被植入了一块芯片。他学会了只要思考一下某种运动,就可以从脑给计算机发送信号,通过思维来控制光标,就像他通过手操纵鼠标来控制光标一样。这种巧妙的方法使得他可以玩视频游戏,画圆圈,操纵电视遥控器,甚至可以移动一个机械手臂。在没有被植入芯片之前,所有这些事情他都难以做到(Dunn,2006;Hochberg et al.,2006)。
在过去的几年中,关于通过脑植入来控制义肢的研究大量增加。2012年,一名病人接受了一个运动皮层植入物,第二天他就学会了成功地使用这个植入物来控制假肢(手臂)运动(Collinger et al.,2013)。埃里克·索托(Eric Sorto)是一名颈部以下瘫痪超过10年的病人,他非常渴望不需要别人帮助就能够独立做一些“小事”,例如,自己喝啤酒。现在他的脑植入物可以帮助他控制一只机械手臂来玩经典的“剪刀、石头、布”游戏,也可以让他优雅地控制手臂来喝饮料(Thomson,2015)。
区分中枢神经系统和外周神经系统。
如果我们能直接观察从刺激到反应的一个神经信号,你可以看到它顺畅地在神经系统的不同部分间移动。例如,这个信号可能起始于眼睛,然后进入大脑做大量的加工处理,最后在脑中再次形成一个信号,指导肌肉做出反应。实际上,体内所有的神经元构成的 神经系统 是一个单一的、复杂的、相互连接的功能单元。尽管如此,根据神经系统的位置和加工类型,我们可以很容易地把神经系统分成几个部分。最简单的分法是分成两大部分:中枢神经系统和外周神经系统(见图2-6)。
图2-6 神经系统的组织构成
注:本图展示了神经系统的主要组成部分,左侧是中枢神经系统,右侧是外周神经系统。
中枢神经系统 (central nervous system,CNS)由脑和脊髓组成,是身体的“指挥中心”。脑占据了颅骨内空间的三分之一,它负责做出复杂决策,协调身体的功能并启动我们绝大多数的行为。脊髓发挥支持作用,如同神经电缆将脑和外周的感觉和运动系统连接起来。
反射(Reflexes)
反射是脊髓的另一项工作。脊髓负责简单、快速的反射——这些反应不需要脑参与,例如,体检时医生敲击你的膝盖所引发的反射。我们知道脑不会参与这些简单的反射,因为一个脊髓严重损伤的人即使不会感到疼痛,却仍然会因为一个疼痛刺激而反射性地收回四肢。不过,自主运动需要脑的参与。这就是为什么脊髓神经受损会引起四肢或躯干瘫痪的原因。瘫痪的程度取决于损伤的位置:损伤的位置越高,瘫痪的程度越严重。
对侧通路
连接脑和身体其他部分的大部分感觉和运动通路都是对侧通路,也就是说,它们会从脊髓或脑干中穿越到对侧去。这导致了一个很重要的结果:脑的每一个半球都主要与另一侧的身体或环境进行通信。这一点对于我们理解为什么脑一侧损伤会导致对侧身体残疾至关重要。例如,吉尔·波特·泰勒的中风发生在脑的左侧,但是在中风期间,她的右手臂瘫痪了。
外周神经系统 (peripheral nervous system,PNS)起着支持作用,它通过感觉和运动轴突束(也就是 神经 )将中枢神经系统和身体的其他部分联结起来。PNS的许多分支在脑与感觉器官、内脏器官、肌肉之间传递信息。PNS将传入信息输送到脑,告诉脑这个世界的景象、声音、味道、气味和纹理。同样,它将传出信息输送到肌肉和腺体,告诉它们要做出什么反应。
你可能会觉得PNS在为CNS提供快递服务。例如,一只好斗的狗接近你时,你的PNS会将声音信息(咆哮)和视觉信息(露出的牙齿、竖起的颈部毛发)通过 感觉神经元 传递给脑。很快,你脑中的知觉和情绪回路会对这种情况做出评估(面临危险时),并与其他回路进行通信,发出快点逃跑的命令。接着,PNS通过运动神经元将这些命令传递给你的心脏、肺、腿和其他需要对这种紧急状况做出反应的身体部位。PNS通过两个主要部分实现这一功能:躯体神经系统和自主神经系统。一个主要负责处理外部世界的事物,另一个主要负责内部世界的反应。(花点时间学习一下图2-6将有助于你理解这些子系统。)
PNS的躯体神经系统
我们可以将躯体神经系统视为脑和外部世界沟通的桥梁。它的 感觉 部分将感觉器官和脑连接起来,它的 运动 部分连接CNS和进行随意运动的骨骼肌。例如,当你看见一块比萨时,视觉图像是通过躯体神经系统的传入(感觉)系统传到脑的。然后,如果一切运行良好的话,传出(运动)系统会将指令传递给肌肉,然后肌肉将比萨准确地送入你张开的嘴巴。
PNS的自主神经系统
一旦比萨进入了你的喉咙,PNS的另一个部分就接管了后续工作,这个部分就是 自主神经系统 ( 自主 的意思是自我调节或独立)。这个网络携带着调节我们内部器官的信号,这些内部器官执行消化、呼吸、心跳和唤醒等工作。自主神经系统的运行是无意识的——不需要我们注意到它。当我们睡觉的时候,自主神经系统也在工作。甚至在麻醉期间,自主神经活动仍然在维持着我们身体最基本的生命功能。
生物心理学家将自主神经系统又进一步分为两个部分:交感神经系统和副交感神经系统(见图2-7)。
图2-7 自主神经系统的组成
注:交感神经系统(左侧)调节应激状态下的内部过程和行为。副交感神经系统(右侧)调节日常的内部过程和行为,也负责帮助身体从应激状态恢复到正常功能状态。
在应激或紧急状况下,当我们需要做出快速有力的反应时,我们的 交感神经系统 (sympathetic division)就会唤起心脏、肺和其他器官。交感神经系统常常被称为“战或逃”系统,它所携带的信息能帮助我们对威胁信号做出快速反应(攻击或逃跑)。交感神经系统也会让你在观看激动人心的电影或第一次约会时感到紧张和兴奋。你也许还记得上次做报告时自主神经系统的交感神经带给你的感受。你感到呼吸困难了吗?你的手掌心出汗了吗?你有没有觉得胃不舒服?所有这些感受都是因为交感神经在工作。
副交感神经系统 (parasympathetic division)则刚好相反:它类似于神经系统的刹车装置,在情绪激动之后让身体恢复平静和镇定的状态。不过,虽然副交感神经的功能和交感神经相反,但是二者必须协同工作,就像两个孩子坐在一个跷跷板的两边一样。
我们对神经系统进行了大概的了解之后,把注意力转回到神经系统进行内部通信的搭档上——内分泌系统。
考察激素作为内分泌系统腺体间的沟通渠道是如何运作的。
也许你从未想过血液不只是氧气、营养物质和废物的运输工具,它还是信息的载体。血源性信息以激素的形式在内分泌系统的不同腺体间起着通信渠道的作用,见图2-8(内分泌这个词就来自于希腊语中“内部”加“分泌”的组合)。
图2-8 内分泌腺
注:脑垂体是内分泌腺的“主腺”,其具体位置见上图。脑垂体本身受下丘脑的控制,下丘脑是调节身体多种基本功能的重要的脑结构。
激素和神经系统中的神经递质起着大致相同的作用,它们携带的信息不仅影响身体的功能还影响行为和情绪(Damasio,2003;LeDoux,2002)。例如,肾上腺分泌的激素会产生与恐惧有关的唤起。来自脑垂体的激素会促进生长。卵巢和睾丸分泌的激素会影响性发育和性反应。甲状腺激素控制着新陈代谢(能量的利用率)。一旦激素从内分泌腺体进入血液,它就会随血液传遍整个身体,直到输送到它的目的地,这个目的地可能是其他内分泌腺,也可能是肌肉和器官。表2-2列出了几个主要内分泌腺体和它们调节的身体系统。
在正常(未唤起)情况下,内分泌系统和副交感神经系统并行工作以维持我们的基本生理过程。但是在危机情况下,它会换一种模式,转而去支持交感神经系统。这样,当你遇到应激事件或紧急事件(例如,一辆飞驰的汽车向你驶来)时,肾上腺素就会分泌到血液中,让身体做出“战或逃”的反应。通过这种方式,内分泌系统完成了你的交感神经系统的启动工作——保持心跳和肌肉紧张,准备行动。这个系统在紧急状况下非常有用,但是如果紧急状况持续时间过长,它可能就会出错。例如,工作压力大或人际关系紧张的人的血液中的应激激素水平可能会长期升高,使他们一直处于唤起状态。这种长时间的唤起可能会让人的身心付出很高的代价。
在人的脑的底部,有一个叫作 垂体 的“主腺”,控制着所有的内分泌反应。它通过血液向遍布全身的其他内分泌腺发送激素信号。但是垂体本身实际上只是个中层管理者。它会接收来自脑的命令,特别是它自己所在的小区域(下丘脑)的命令。
现在,我们要强调的观点是:PNS和内分泌系统提供了并行的通信方式,它们之间的协调是通过与大脑的连接完成的。最终,由脑决定哪些信息将通过这两个网络发送出去。接下来,我们将会把注意力转向做出这些决定的“神经中枢”——脑。不过,让我们先尝试用刚刚学过的概念来解释精神药物的作用。
表2-2 几个主要内分泌腺的激素的功能
大麻、LSD、可卡因、甲基苯丙胺和镇静剂都能改变人的精神状态,它们吸引了数百万用户。早晨,有数百万人被咖啡、茶或功能饮料中的咖啡因或者香烟中的尼古丁唤醒;晚上,他们又利用酒精或者安眠药的抑制作用来帮助自己入睡。这些物质是怎么发挥它们的功效的?答案就是精神药物能够增强或抑制我们脑中的化学过程。
精神类药物带来的狂喜和痛苦主要来自于它们与神经递质的交互作用。有些药物通过模拟神经递质在脑中的作用来冒充神经递质。另一些药物并不起直接的作用,它们有增强或减弱神经递质的作用。还有一些会阻断再摄取过程,从而延长神经递质的使用时间。让我们来看一下这些过程是如何进行的。
通过与脑内神经递质的不同交互作用,精神类药物会对我们的思维、感受和行为产生影响。
现在你了解了药物是如何在脑内发挥作用的,你可能会想知道为什么它们会产生一些不良的副作用。这个问题的答案与脑结构的一条重要规律有关。脑有很多神经束(神经通路),这些通路连接脑的不同部分,就好像铁路线连接各大城市一样。并且,每一种神经通路只采用某种神经递质——就像铁路线只允许某些公司使用他们的轨道一样。这使得影响某一个特定的神经递质起效过程的药物会作用于脑的某一个特定脑区。但是这里有一个问题:就像特定的铁路公司的火车可能会开往不同的城市一样,同一种神经递质也可能连接不同的脑结构。例如,脑内存在多条血清素通路与脑的不同结构相连,不仅会影响情绪,还会影响睡眠、食欲和认知能力。由于存在多条血清素通路,因此,服用百忧解(或其他公司的类似化学药物)可以治疗抑郁症,但同时也会影响睡眠、食欲和思考能力。到目前为止,没有一种精神药物可以像“魔术子弹”一样,精准作用于脑内的特定目标,而不产生任何副作用。