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。中风后的病人。右侧偏瘫，语言障碍。

右脑损伤： 39 岁教师，中风。康复后情感表达受到损伤。

右脑损伤：对位于身体左侧的事物不关系。

来自割裂脑的证据：

癫痫病发作、切断胼胝体。Seprry在 60年代对裂脑人进行了系列研究。把不同的物体，呈现在左、右视野，投射到不同半球。

来自正常人的证据

Wada 测验：给单侧颈动脉注射某种药物，选择性地短暂麻醉脑的左、右球。－左半球－产生失语症（ 2 分钟〕；不能计数－右半球－几秒的失语症，能计数。

左半球：主要负责言语、阅读、书写、数学运算和逻推理等。右半球：知觉物体的空间关系、情绪、音乐和艺术欣赏、舞蹈雕塑等。正常情况下，两半球即分工又联合活动，完成复杂的活动。

问题？

大脑的结构和功能受后天的因素影响吗？

脑的可塑性：在后天经验的影响下，脑的结构、形态、功能等方面会发生一定的变化。

结构或形态的变化： 老鼠被饲养在不同环境中： 1 关在铁丝网笼子里； 2 关在不透明的笼子里； 3 刺激丰富的笼子里。

结果：丰富环境中的老鼠，大脑皮层更重，灰质厚，皮层在脑中比重大。

启示：优越的生活环境对脑的发育有一定好的作用。

一女婴，因病变，切除了右半球。 30岁时表现，复杂图形的知觉、空间关系理解、图形识别、音乐绘画等均正常。

脑具有一定的可塑性，这种可塑性贯穿一生，但年龄小，可塑性越大。

功能的变化：

脑的可塑性的研究对教育有何启示？

思考

第四节 脑功能的学说

主要问题：脑是整体发挥作用？还是不同区域负责不同的功能？还是即分工又合作？

一、 Localization theory ( 定位说 )

各种机能是由大脑的一些特定区域负责的。-始于加尔的颅相说。“心理表现为许多机能，这些

机能在大脑内有其对应的位置”。

真正定位理论的提出始于 19世纪60年代失语症的研究。　－布洛卡区 , 威尔尼克区。　－视觉中枢、听觉中枢、机体感觉中枢。

　－ 20世纪 40 － 50年代，得到进一步发展。记忆与颞叶有关；情绪与边缘系统有关 定位理论对脑的功能做出静态的、局部的描述。

二、Wholistic theory(整体说 )

脑的各种机能是由大脑整体负责。– 19 世纪中叶，弗罗伦斯发现，切除动物一部分皮层

导致的行为损伤，能恢复。– 动物行为损伤的程度与切除大脑皮层的大小有关。

感觉、知觉在脑中占共同位置。– ２ 0世纪中叶，拉什利的研究支持整体说。

大脑皮层活动的重要原理：– 均势原理：皮层各部位几乎以均等的程度对学习、记忆发生作用；

– 总体活动原理：大脑是以总体发生作用的，学习活动的效率与大脑损伤的面积有关，与损伤的特定部位无关。

三、 Theory of Three functional system (三个机能系统学说 )

鲁利亚提出。 脑的一定部位损伤，不是导致某一孤立的心理机能丧失

，而是导致一系列心理过程的障碍。 提出大脑皮层定位是动态的、系统的机能定位说。

脑分成三个互相紧密联系的机能系统：

调节激活和维持觉醒状态的激活系统。定位在网状结构和边缘系统。保持大脑皮层的觉醒状态。 信息接受、加工和储存的系统。定位在皮层的枕叶、颞叶和顶叶以及相应的皮下组织。作用是接受刺激，对它们进行加工，储存。

一级区是刺激的直接投射区，具有高度特异化的功能。 二级区是对信息进行综合的脑区，位于一级区的附近，对一级区加工过的信息进行综合，反映事物的整体特性。

三级区是对信息进行空间和时间的整合，反映事物之间的关系，位于枕叶、颞叶和顶叶的交界处。

一级区位是初级运动区，大脑的指令，通过这个区域调节身体运动。

二级区位于运动区的前面，实现对运动的组织，制定运动的程序。

三级区位于额叶的前面，主要作用是产生活动的意图，实现对复杂行为的调节和控制。

行为调节系统。定位在大脑皮层前部，主要是前额叶。负责编制行为的程序、调节和控制行为的系统。

任何一种心理活动是三个系统相互作用，协调活动的结果，既分工又合作。

丰富了脑功能的理论，很受重视的一种理论。

四、Module theroy（模块说）

20世纪 80年代出现的一种新理论。由 Gazzaniga(1976)提出。1 人脑在结构和功能上是由高度专门化并相对独立的功能模块组成的。

2 不同的模块有不同的功能，模块的结合保证着认知功能的完成。

– 例如模式识别中：面孔识别模块、物体识别模块。

评价：它揭示的是人脑的整体性；它不是对脑功能的静态的、局部的描述，而是对脑运转状态的动态的全局性的描述。

总结： 定位说：把脑的机能与脑的某一部位严格对应起来。 整体说：大脑是统一的机能整体，脑的各种机能是由 大脑整体负责。 机能系统说：任何一种心理活动是三个系统相互作用，协调活动的结果。 模块说：强调不同的模块执行不同的功能，模块的结合保证认知功能的实现。

作业 : 综合论述心理是脑的功能。