人类大脑与记忆详解.ppt

人脑之迷人脑之迷 1873年年,意大利人意大利人Camillo Golgi（左图，（左图，1843-1926，与，与Cajal分享了分享了1906年诺贝尔奖）偶尔将一块脑放入盛有硝酸银的容器中，并在其中浸泡了年诺贝尔奖）偶尔将一块脑放入盛有硝酸银的容器中，并在其中浸泡了几星期。结果，人类第一次认识了脑中的重要秘密几星期。结果，人类第一次认识了脑中的重要秘密神经元。神经元。Cajal（右图，（右图，1852-1934），西班牙人，他认为神经元的突起不是连通），西班牙人，他认为神经元的突起不是连通的，它们通过接触而非连通传递信息。的，它们通过接触而非连通传递信息。神经科学研究的发展历史神经科学研究的发展历史 通过挖掘的距今通过挖掘的距今70007000年的头颅骨发现年的头颅骨发现,当时人们已经懂得在头颅骨上钻孔当时人们已经懂得在头颅骨上钻孔(环钻术环钻术),),而且显示病人在而且显示病人在术后有一段时间的存活术后有一段时间的存活,原因是头颅上有术后愈合的痕迹。原因是头颅上有术后愈合的痕迹。公元前公元前4 4世纪世纪,HippocratesHippocrates（公元前（公元前460460-397397）认为：脑不仅参与了对环境的感知，而且是智慧的发）认为：脑不仅参与了对环境的感知，而且是智慧的发祥地。祥地。人类应该知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣喜、欢笑和运动，才有了悲痛、哀伤、绝望和无人类应该知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣喜、欢笑和运动，才有了悲痛、哀伤、绝望和无尽的忧思。因为有了脑，我们才以一种独特的方式拥有了智慧、获得了知识；我们才看得见、听得到；尽的忧思。因为有了脑，我们才以一种独特的方式拥有了智慧、获得了知识；我们才看得见、听得到；我们才懂得了美和丑、善和恶；我们才感受到甜美与无味我们才懂得了美和丑、善和恶；我们才感受到甜美与无味同样因为有了脑，我们才会发狂和神智昏同样因为有了脑，我们才会发狂和神智昏迷，才会被畏惧和恐怖所侵扰迷，才会被畏惧和恐怖所侵扰我们之所以会经受这些折磨，是因为脑有了病恙我们之所以会经受这些折磨，是因为脑有了病恙因为这样一个原因为这样一个原因，我认为，脑在一个人的机体中行使了至高无上的权力。因，我认为，脑在一个人的机体中行使了至高无上的权力。HippocratesHippocrates,On the Sacred Disease,On the Sacred Disease（论神圣的疾病）（论神圣的疾病）但是其后著名的古希腊哲学家亚里士多德（公元前但是其后著名的古希腊哲学家亚里士多德（公元前384-397）笃信心是智力的中心。亚里士多德认为脑只）笃信心是智力的中心。亚里士多德认为脑只是一个散热器，它把被心脏加热的血液冷却！事实上，对于我们现在归诸于脑的所有功能，古希腊人都把它是一个散热器，它把被心脏加热的血液冷却！事实上，对于我们现在归诸于脑的所有功能，古希腊人都把它们定位于心或肺（古代中国，人们也认为心是灵魂的中心，们定位于心或肺（古代中国，人们也认为心是灵魂的中心，灵枢灵枢.本神本神中有“心藏神”一说，“中有“心藏神”一说，“心主神心主神明明”）。）。古希腊人的这个离奇推论，即正常精神活动与脑无关，终于因为阿尔克迈翁（古希腊人的这个离奇推论，即正常精神活动与脑无关，终于因为阿尔克迈翁（Alcmaeon）的一个伟大发）的一个伟大发现而发生改变。阿尔克迈翁发现，确实有连接从眼导向脑。他断定，这个区域就是思维的发生地。现而发生改变。阿尔克迈翁发现，确实有连接从眼导向脑。他断定，这个区域就是思维的发生地。公元公元1世纪，希腊医生盖伦（公元世纪，希腊医生盖伦（公元130-200）通过解剖绵羊发现了大脑与小脑。大脑质地软，位于头颅的）通过解剖绵羊发现了大脑与小脑。大脑质地软，位于头颅的前部；小脑质地较硬，位于头颅的后部。根据大脑与小脑的结构不同，盖伦推测大脑是感觉的接受区，而小前部；小脑质地较硬，位于头颅的后部。根据大脑与小脑的结构不同，盖伦推测大脑是感觉的接受区，而小脑是控制肌肉运动的命令中枢。盖伦推断的依据是：形成记忆的关键是将感知“刻印”到脑上，而这一过程脑是控制肌肉运动的命令中枢。盖伦推断的依据是：形成记忆的关键是将感知“刻印”到脑上，而这一过程只能够发生在软绵绵的大脑上。盖伦在解剖羊脑时发现了“脑室”的结构，里面充满了液体（脑脊液），在只能够发生在软绵绵的大脑上。盖伦在解剖羊脑时发现了“脑室”的结构，里面充满了液体（脑脊液），在盖伦看来，这符合当时的理论：机体的功能有赖于盖伦看来，这符合当时的理论：机体的功能有赖于4种重要的液体以及其平衡。感知被大脑多记录，运动被大种重要的液体以及其平衡。感知被大脑多记录，运动被大脑所启动，都是由体液通过神经到达脑室和离开脑室而实现的（当时人们认为神经是中空的管道）。脑所启动，都是由体液通过神经到达脑室和离开脑室而实现的（当时人们认为神经是中空的管道）。18世纪初，佛洛昂（世纪初，佛洛昂（Flourens）通过摘除脑的不同部位来研究脑的功能分区，他发现，并不是脑的功能）通过摘除脑的不同部位来研究脑的功能分区，他发现，并不是脑的功能特异性地受到损害，而是所有功能都足见减弱。特异性地受到损害，而是所有功能都足见减弱。到了到了18世纪，人类关于脑的认识可概括为世纪，人类关于脑的认识可概括为4个方面：个方面：1 损害脑会干扰感觉、运动和思维功能，甚至导致死亡；损害脑会干扰感觉、运动和思维功能，甚至导致死亡；2 脑通过神经与身体其他部位通信；脑通过神经与身体其他部位通信；3 脑由具有不同特征的各部分组成，它们具有不同的功能；脑由具有不同特征的各部分组成，它们具有不同的功能；4 脑象一台机器一样工作，遵循自然法则。脑象一台机器一样工作，遵循自然法则。1919世纪人类关于脑的知识的突破体现在世纪人类关于脑的知识的突破体现在4 4个方面：个方面：1 1 神经是神经是“电线电线”而不是而不是“水管水管”；2 2 不同功能定位不同功能定位在脑的不同部位；在脑的不同部位；3 3 神经系统是进化的产物；神经系统是进化的产物；4 4 神经元是脑的基本结构和功能单位。神经元是脑的基本结构和功能单位。18591859年，英国博物学家达尔文（年，英国博物学家达尔文（Charles DarwinCharles Darwin）发表）发表物种起源物种起源(On the Origin of SpeciesOn the Origin of Species)，提，提出了进化论。达尔文认为人类受到惊吓时的反应模式与许多哺乳类动物相似，表明不同的物种起源于相同的出了进化论。达尔文认为人类受到惊吓时的反应模式与许多哺乳类动物相似，表明不同的物种起源于相同的祖先，这个祖先具有相同的行为特征。今天我们把许多从不同动物实验中得到的结论适用于人类，就是基于祖先，这个祖先具有相同的行为特征。今天我们把许多从不同动物实验中得到的结论适用于人类，就是基于不同物种的神经系统来源于共同的祖先，有着共同机制这一进化论思想。不同物种的神经系统来源于共同的祖先，有着共同机制这一进化论思想。18171817年，年，James ParkinsonJames Parkinson首次报道了帕金森综合症。首次报道了帕金森综合症。18611861年，法国神经学家布罗卡（年，法国神经学家布罗卡（Paul BrocaPaul Broca，18241824-18801880）首次证明了语言功能位于额叶的一个局部区）首次证明了语言功能位于额叶的一个局部区域（布罗卡氏区）。域（布罗卡氏区）。19351935年葡萄牙神经病学家莫尼斯提出了脑白质切除术，主要用于处理忧郁、焦虑、恐惧与侵犯等一系列年葡萄牙神经病学家莫尼斯提出了脑白质切除术，主要用于处理忧郁、焦虑、恐惧与侵犯等一系列极其强烈而持久的情绪反应。在极其强烈而持久的情绪反应。在19361936-19781978年间，在美国大约有年间，在美国大约有3500035000个病人接受这种外科手术。个病人接受这种外科手术。BrocaBroca（左图）仔细研究了由于脑损伤而失语的病（左图）仔细研究了由于脑损伤而失语的病人脑，他确信不同的功能是定位于大脑的不同区人脑，他确信不同的功能是定位于大脑的不同区域上。右图是保存下来的哪个病人的脑，这个病域上。右图是保存下来的哪个病人的脑，这个病人于人于18611861年去世之前丧失了语言能力。图中圆圈年去世之前丧失了语言能力。图中圆圈标注的区域为造成其语言功能缺陷的损伤位点。标注的区域为造成其语言功能缺陷的损伤位点。感觉神经（传入神经）感觉神经（传入神经）运动神经（传出神经）运动神经（传出神经）延髓延髓 脑桥脑桥 中脑中脑 小脑小脑 间脑间脑 端脑端脑 神经系统神经系统 中枢神经系统中枢神经系统 外周神经系统外周神经系统 脊髓脊髓 脑脑 脑干脑干 位置位置 功能功能 脑神经（脑神经（1212对）对）脊神经（脊神经（3131对）对）躯体运动神经躯体运动神经 植物性神经植物性神经 交感神经交感神经 副交感神经副交感神经 （自主神经）（自主神经）神经系统的组成神经系统的组成 神经系统疾病神经系统疾病 描述描述 阿尔茨海默病阿尔茨海默病 脑的进行性退变病，患者表现出痴呆，并最终死亡。脑的进行性退变病，患者表现出痴呆，并最终死亡。脑性麻痹脑性麻痹 出生时大脑损伤所引起的运动疾病出生时大脑损伤所引起的运动疾病 忧郁征忧郁征 严重的情绪性疾病，患者表现失眠，厌食和情绪低落。严重的情绪性疾病，患者表现失眠，厌食和情绪低落。癫痫癫痫 表现为周期性脑电活动的紊乱，从而可引起抽搐，意识丧失和感知紊乱。表现为周期性脑电活动的紊乱，从而可引起抽搐，意识丧失和感知紊乱。多发性硬化多发性硬化 影响神经传导的进行性疾病，患者表现为软弱、行动失调和语言障碍。影响神经传导的进行性疾病，患者表现为软弱、行动失调和语言障碍。帕金森综合症帕金森综合症 脑的进行性疾病，导致随意运动发起困难。脑的进行性疾病，导致随意运动发起困难。精神分裂症精神分裂症 表现为错觉、幻觉和奇怪行为的严重精神疾病。表现为错觉、幻觉和奇怪行为的严重精神疾病。脊髓损伤脊髓损伤 脊髓受损引起的感觉和运动丧失。脊髓受损引起的感觉和运动丧失。中风中风 由于血液供应不足引起的脑损伤，通常导致永久性感觉，运动或认知障碍。由于血液供应不足引起的脑损伤，通常导致永久性感觉，运动或认知障碍。一些主要的神经系统疾病一些主要的神经系统疾病 心智和掌控中心心智和掌控中心-人体的脑人体的脑 额叶额叶 顶叶顶叶 颞叶颞叶 枕叶枕叶 小脑小脑 1 胼胝体胼胝体 2 透明隔透明隔 3 穹窿穹窿 4 胼胝体膝胼胝体膝 7 前连合前连合 9 下丘脑下丘脑 10 视交叉视交叉 11 视神经视神经 12 嗅球嗅球 13 动眼神经动眼神经 14 脑桥脑桥 15延髓延髓 16 脊髓脊髓 18 丘脑丘脑 20松果体松果体 21 四叠体四叠体 22 大脑导水管大脑导水管 24 第四脑室第四脑室 26小脑蚓部小脑蚓部 27 小脑半球小脑半球 30 中央管中央管 一般说来，动物越高等，脑就越大。人脑的重量可以体高一般说来，动物越高等，脑就越大。人脑的重量可以体高8.58.5克来估算，平均为克来估算，平均为14001400克，包含克，包含1 1万亿（万亿（10101212）个神经细胞。）个神经细胞。但是脑的重量、体积和脑重与体重之比都不能作为衡量动物和人智力高低的指标。但是脑的重量、体积和脑重与体重之比都不能作为衡量动物和人智力高低的指标。大象脑重大象脑重80008000克，为人类大脑的克，为人类大脑的5 5倍；倍；人脑占身体重量人脑占身体重量2.33%2.33%，大象仅为，大象仅为0.2%0.2%，鼩鼱为，鼩鼱为3.33%3.33%；只有大脑皮质才是神经系统的最高级中枢，是包括智力、记忆在内的一切高级精神活只有大脑皮质才是神经系统的最高级中枢，是包括智力、记忆在内的一切高级精神活动的物质基础。动的物质基础。人的大脑皮质面积约有人的大脑皮质面积约有1.5M1.5M2 2，有