分享

大脑——不可思议的思考中心

 成靖 2016-12-14

你知道吗你的脑袋每天用掉2根香蕉的能量

人类的大脑功率只有12瓦特,仅相当于一个冰箱指示灯,而它却能完成众多冰箱指示灯所不能完成的工作,可见大脑神经元和神经键的效率是多么高。你的大脑工作一天耗费的能量相当于两根比较大的香蕉所含的能量。令人奇怪的是,尽管相对于机械系统,大脑的工作效率更高,然而从生物学角度讲,它却是个耗能大户。大脑的重量仅占人体重量的3%,却要耗费掉人体约1/6(17%)的能量,然而不幸的是,这并不意味着你可以通过多进食来保持自己旺盛的学习精力。实际上,大脑所消耗掉的大部分能量都用在了设备维护上,即通过对脑神经元细胞膜(脑神经元细胞膜能激发脑神经元之间的交流)与其他脑神经元所处电场进行的维护使人们保持思维能力。而绞尽脑汁去思考本身并不会造成太多的附加能量消耗。也就是说,即使你舍不得花大钱去增加你的大脑营养,你仍可以高效地利用它去思考。

你知道吗青蛙的心跳让神经科学家得到诺贝尔奖

大脑——不可思议的思考中心

早在1921年,人们不知道脑细胞(或者细胞)之间是如何进行沟通的。德国科学家奥托·洛伊对人类心脏如何接收信号调节搏动频率进行了观察。他得出结论说,迷走神经(生长自脑干并延伸到心脏的很长的神经)能够分泌出一种物质,使心脏搏动速度降低。洛伊在实验室里小心地将附带迷走神经的青蛙心脏进行了解剖。每当他使用电击刺激迷走神经时,心脏的搏动便会放慢。为什么会这样?洛伊做出了一种假设,即可能是某种来自迷走神经的物质造成了这一结果。然而,他却不知道如何用实验去验证这一点。

苦于没有出路,他只得暂时放弃。一天晚上,他突然从梦中醒过来,知道了该如何去做这个实验,然后他便高兴地继续睡觉了。然而,第二天早上,他却无论如何也回忆不起自己究竟梦到了什么。过了几天,他又做了这个梦,便赶紧爬起来用笔把这个梦记录了下来。可没有想到,第二天早上,面对自己的笔迹,他却无论如何也辨认不出来。幸运的是,后来,他又做了同一个梦,这次他毫不犹豫地爬起来便走进了实验室,按照他梦中的实验做了起来。就是这次实验,使他获得了1936年诺贝尔医学奖。

实际上,实验很简单。洛伊将两颗青蛙的心脏分别放进了两个由一根细管相连的容器里,其中一颗心脏仍连着迷走神经。当他用电击刺激这颗连着迷走神经的心脏时,这颗心脏的搏动速度便降了下来。然后,过了一会儿,另外一颗心脏的搏动速度也随之降了下来。这一实验证明了洛伊所称的迷走神经素的存在。正是来自于那颗青蛙心脏迷走神经的迷走神经素,使得另外一颗青蛙心脏降低了搏动速度。迷走神经素(现称为乙酰胆碱)是神经元用于相互间传递信息的诸多神经传递素之一。

人们感到很奇怪,为什么无论在人脑中还是在动物大脑中,神经键都如此之小?没有人知道,为什么单个的神经键会进化得如此不可靠。然而,毫无疑问的是,无数个神经键连接到一起,便使大脑具备了神奇的功能。

大脑要完成诸多任务,神经元扮演了十分重要的角色。每个神经元都有不同的分工,会对不同的特定事件做出反馈,比如辨别某种特定声音,辨认某个人的脸,完成某个动作以及其他许多从外部看不出来的反应。在任何情况下,大脑的所有神经元中都只有一小部分保持活跃。当然,根据大脑的不同思维,活跃的神经元也有所不同,神经元之间交流的信息也不同。

人类大脑的不同部分具有不同的功能,这是科学家在研究脑病患者过程中首先发现的。令人难过的是,为科学家提供了许多活生生数字的是第一次世界大战。有许多头部受到枪伤的士兵,最终并没有丧命,原因是高速运动的子弹避免了致命性的失血过多和感染。然而,根据不同的受伤部位,这些士兵表现出了各种可怕的后遗症。现代神经学家仍在撰写关于大脑受伤患者(多数由中风引起)的论文。的确,一些受过罕见脑伤的患者完全是靠着科学家对他的有偿实验来养活自己的。

大脑——不可思议的思考中心

同时,科学家通过在各种不同条件之下跟踪神经元行踪、刺激神经元或者跟踪神经元与大脑其他区域的联系情况,来弄清楚神经元的奥秘。比如说,大脑皮层中的神经元能够产生基本的运动指令,然后这些运动指令从大脑皮层神经元传递到脊髓中的运动神经元。脊髓中的运动神经元再将信号传递到肌肉,引起肌肉的收缩。科学家仅对脊髓神经元进行电子模拟,便可同样引起肌肉收缩。因此,上述结果显示出,脊髓运动细胞负责执行上一级(大脑)发出的运动指令。但是,对于如何区分不同指令所针对的不同运动类型,还存在许多争议。

为了更好地了解大脑,我们有必要看一下大脑的各部分结构和功能。脑干位于大脑的最底端,与脊髓相连。这部分区域负责控制生命的基本功能,比如头部和眼部的反射动作、呼吸、心率、睡眠、消化等。脑干对人体至关重要,只是人们很难意识到它的存在。脑干向上是丘脑,丘脑也负责一些与生命息息相关的功能,但它的工作似乎更加多样,包括释放应激激素和性激素,调节性行为,感觉饥饿、口渴,控制体温及日常睡眠周期等。

人类和动物的情感,特别是恐惧和焦虑,由杏仁核来控制。这部分杏仁状的区域位于每只耳朵的上方,使动物在面对危险情况时能够做出逃跑还是出击的决定。在它旁边是海马区,负责储存事实和信息,是形成长期记忆所必需的区域。小脑位于大脑的后面,负责收集感官信息并协助身体的运动。

大脑——不可思议的思考中心

通过眼睛、耳朵或皮肤进入人体内的感觉信息以波峰的形式传递到位于大脑中心位置的丘脑,丘脑对这些信息进行过滤,然后继续以波峰的形式传递到大脑皮层。

你知道吗用什么比喻脑袋最贴切?绝不是计算机!

过去,人们总喜欢将人类的大脑与当时的最新科技相比较,无论是蒸汽机、电话交换机还是飞机弹射器

如今,人们更喜欢将大脑看做是一种生物计算机,只不过大脑的硬件是粉红色的多缝隙结构,软件是人们的日常生活经验。工程师是按照工厂的运行标准去设计计算机的,它能够按照指令和逻辑顺序完成一系列的任务。而大脑的工作则更像是一家挤满了人的餐馆,看上去人们都在无秩序地四处走动,但不管怎样,最终,店员们还是上齐了菜,食客们还是享用完了美餐。一般情况下,计算机是按顺序处理各种信息的,而大脑则是多管齐下,多渠道地同步处理各种信息。生物系统是通过自然选择一步步进化过来的,在进化过程中,往往是它刚刚通过进化适应了一个要求,又必须再次进化去适应另外一个要求,好像总有不完美之处。假如工程师们有足够长的时间,应当可以完善计算机。不过我们想象一下,人类的大脑进化了几百万年,才使自身逐步适应了一个个新要求,面对一个全新的生物结构,工程师们的工作难度便可想而知了。

大脑皮层是人脑中最大的部分,占据了整个大脑重量的3/4,其形状看上去像一大块揉皱了的布,盖住了大脑的顶部和四周。早在1.3亿年前哺乳动物起源时,大脑皮层便产生了。之后,随着不断进化,大脑皮层在人和动物大脑中所占的比重越来越大。

大脑——不可思议的思考中心

科学家将大脑皮层分成四个部分,每一部分称为一个叶。位于大脑后部的叫做枕叶,负责视觉观察;位于两耳上方的叫做颞叶,负责听觉和语言理解,同时,它还与杏仁核和海马区密切联系,对于学习、记忆和情感反应等起着重要作用;位于大脑两侧的是顶叶,接收通过皮肤传递的信息,同时它还负责收集所有的感官信息,并判断出注意力的方向;额叶,顾名思义,是位于大脑前面的部分,它负责发出运动指令,控制着语言能力,并且根据不同的目的和环境选择适当的行为。

综上所述,你的大脑具备的所有这些能力形成了你区别于别人的特征。

大脑——不可思议的思考中心

更多精彩内容请关注公众号“qdqnkfsd"

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多