大脑的奥秘

一，人脑的结构和功能及其原理二，人脑的进化和发育三，人脑的秘密四，大脑潜力的开发和运用老师问：人与动物最大的差别是什么?小明：老师我知道，人穿衣服，动物不穿！老师：。。。。一，大脑是什么大脑中枢神经系统的最高级部分，也是脑的主要部分。分为左右两个大脑半球，二者由神经纤维构成的胼胝体相连。被覆在大脑半球表面的灰质叫大脑皮层。其中含有许多锥体形神经细胞和其它各型的神经细胞及神经纤维。皮质的深面是髓质，髓质内含有神经纤维束与核团。在髓质中，大脑内的室腔是侧脑室，内含透明的脑脊液。埋在髓质中的灰质核团是基底神经节。大脑半球的表面有许多深浅不同的沟裂（凸处为回，凹处为沟）。其中主要的有中央沟、大脑外侧裂、顶枕裂。人的大脑半球高度发展。成人的大脑皮质表面积约为1/4平方米，约含有140亿个神经元胞体，它们之间有广泛复杂的联系，是高级神经活动的中枢。大脑皮层通过髓质的内囊与下级中枢相联系。脑的外部包有结缔组织的被膜、脑脊液充满于脑的腔、室、管内，有保护和营养作用。脑的血液供应从椎动脉和颈内动脉获得。人的大脑有100多亿个神经细胞，每天能记录生活中大约8600万条信息。据估计，人的一生能凭记忆储存100万亿条信息。（这段数字有明显的问题，不知道这些数字是否真的来自科学文献，因为由“每天能记录生活中大约8600万条信息”可以大概算出“人的一生能凭记忆储存100万亿条信息”，需要生存3185年，据我所知好像还没有人生存过这么久，但是确切的数字我也没有，只能在此做个标记）大脑的简单构造一，人脑的简单构造大脑功能原理神经元——大脑神经细胞，结构上大致都可分成胞体（cellbody,orsoma）和突起（neurite）两部分。突起又分树突（dendrite）和轴突（axon）两种，树突和轴突的末端为突触。大脑功能原理树突具有接受刺激并将冲动传入细胞体的功能。轴突的主要功能是将神经冲动由胞体传至其他神经元或效应细胞。左右脑功能介绍•完成语言、分析、逻辑、代数的思考、认识和行为。也就是说，左脑:人的左脑支配右半身的神经和器官，是理解语言的中枢，主要进行的是有条不紊的条理化思维，即逻辑思维。右脑支配左半身的神经和器官，是一个没有语言中枢的哑脑。但右脑具有接受音乐的中枢，负责可视的、综合的、几何的、绘画的思考行为。观赏绘画、欣赏音乐、凭直觉观察事物、纵览全局这都是右脑的功能，他处于大脑感知世界的前沿。另外,人的大脑储存的信息大部分在右脑，并在右脑中正确的加以记忆，右脑的储存信息是左脑100万倍。思考的过程是左脑提取右脑的信息将其变成语言、数字信息.二：大脑的进化8.5亿年前，生物开始感知世界人类大脑的进化简史要追溯到古海洋时代，远在最早的动物出现之前。当时在大海中沉浮的单细胞生物还没有大脑，但是它们已经有了能够感知和适应外界环境变化的能力。近年来的一些研究发现，领鞭毛虫等一些单细胞生物会释放和接受化学信号或者传递电信号。这种大约在8.5亿年前出现的领鞭毛虫被认为是动物的祖先。随着多细胞动物慢慢进化成功，细胞之间开始有了相互的感知和应答，使得它们能够共同工作。例如，海绵会通过膨大和压缩体腔，使海水进入，滤食小生物，并排出消化残渣。科学家发现，这种进食活动总是伴随着神经化学递质在细胞间的传递。这些化学信号在我们的大脑中也扮演着类似的角色，它们是神经元之间传递信息的信使。6亿年前最原始的大脑出现了一些细胞逐渐演变成具有特殊传递信息功能的神经细胞，而且进一步演化出轴突，用以远距离传递各种电信号。它们也通过在细胞突触的位置释放化学物质向其他细胞快速传递信号。最终神经系统诞生了。最早的神经元可能在无脊椎动物体内形成一个弥散的神经网络，现在的水母和海葵依然如此。大约6亿年前类似于大脑的神经核团出现在蠕虫类动物中，它们是现在绝大多数动物，包括脊椎动物、软体动物和昆虫的祖先。神经核团是原始的中央神经系统能够处理各种信息而不仅仅是传递信息，这使得动物能够对更复杂的外界环境做出反应。5亿年前大脑分化出不同的脑区大约5亿年前，有些动物发生了基因突变，结果导致基因组被复制加倍。事实上，这样的突变至少有过2次。这些突变为衍化出复杂的大脑埋下了伏笔，它提供了丰富的新基因片段，使得大脑分化出不同的脑区来表达不同类型的神经递质，使大脑产生各种不同的功能。2亿年前大脑皮层开始出现大约3.6亿年前，我们的祖先登陆了。在大约2亿年前，它们进化为最早的哺乳动物，大脑表层形成了一个较小的大脑皮层，从而拥有复杂和多变的行为。这种至关重要的神经结构是怎么出现的，我们无法从化石中获得答案。唯一可以确信的是，哺乳动物的相对脑容量较大，因为它们想要在恐龙统治的时代生存下来，这促进了神经系统的高速发展。美国研究人员使用CT技术研究两只食虫哺乳动物头颅化石的颅腔。结果发现，脑容量的增加首先发生在嗅球，这与食虫类动物需要倚重它们的鼻子去寻找食物不谋而合。除此以外大脑皮层中与触觉相关区域脑容量也有了很大的增加，这表明触觉对于它们来说必不可少。这项发现完美地佐证了对早期哺乳类动物夜行性的猜测———它们白天躲藏，仅在晚上觅食，因为那时恐龙已经休息了。万年前大脑前额叶区域扩大大约6500万年前，恐龙灭绝后一些哺乳类动物开始爬上树生活，它们成了灵长类动物的祖先。更好的视觉使它们能够追踪昆虫，这也导致它们拥有更大的视觉皮层。和现代灵长类动物相似，它们可能也倾向于群居，这要求每一位成员有更强的脑功能。科学家认为也许这可以解释灵长类动物前额叶区域的明显扩大，尤其是猿。这些变化都为哺乳类动物提供了更强的整合与处理信息的能力，并基于这些神经活动来控制它们的行为。这样的变化除了提高它们的整体智力以外，也最终导致抽象思维的出现。大脑处理的输入信息越多就越能够鉴别和搜索各种相关模式。大脑容量急剧增加现在，我们将目光聚焦到人类的祖先———生活在1400万年前的非洲猿。过去，科学家大多认为因为离开森林的人类学会了直立行走，最终导致人类大脑的高度进化。但是化石证据告诉我们，当原始人类学会直立行走后的近百万年间，它们的脑容量始终没有很大的改变。科学家推测，人类的脑容量是在近250万年间急剧增加的。其他脊椎动物的咬肌力量非常强大，它贯穿整个颅骨，肌张力抑制了颅骨的增长。而人类的祖先因为基因突变，咬肌力量不足，也许正是这个原因使得颅骨有机会继续长大，这样的突变使得原始人类具有小下颚和更饱满颅骨的特点，并可能最终引起大脑的进化。200万年前丰富的食物加速大脑的进化科学家指出，当更聪明的原始人能够受益于他们的智慧，并利用智慧过上更舒适的生活后，这样的正反馈推动并加速了大脑的发展。大约200万年前，人类开始学会使用工具捕猎动物，这是脑进化的重要里程碑。因为肉类是重要的营养来源，更丰富的食物来源加速了大脑的进化。人类对于火的使用也具有举足轻重的作用。烹煮过的食物让人类能够更好地汲取营养，使得人类的消化道变短，人类可以省下大量用以维持消化道工作的能量，这些能量可供大脑使用。科学家们还通过构建数学模型发现，文化演变和基因演变会相互反馈和促进，这对于人类形成语言具有非常重要的意义。当原始人类开始使用语言进行交流时，一种基因突变强烈地促进了这种语言能力。例如著名的FOXP2基因，它使人类的基底神经节和小脑可以处理复杂的动作记忆，这是形成复杂语言的基础。20万年前人类的大脑最终进化成功正是由于当时人类的食物、文化、技能、群体和基因等各种因素的共同作用，最终导致了现代人类的大脑在20万年前进化成功。然而，我们的脑容量在20万年前开始就不再增长。那么，为什么人类的大脑没有变得更大呢？这可能是因为脑容量的增加会增加新生儿出生时的危险。另外，我们的大脑是一个耗能大户，它要消耗身体近20％的能量，如果再增加脑容量，人类可能无法负担大脑的能量需求。1万年前脑容量开始缩小在最近的1万到1.5万年间，人的脑容量相比我们的身体竟然缩小了3%~4%。不过脑容量并不代表智力的高低，我们大脑的进一步进化可能体现在对白质和灰质的充分利用和比例优化上。一些遗传学研究也支持这个观点，我们大脑的神经元排布和利用率要比古人高得多。但是有人认为人类大脑萎缩是人类普遍心智能力轻微下降的标志。一旦形成复杂的社会，不太聪明的人将依靠比他们更为聪明的同龄人而幸存。而且大脑的这种退化还将继续。2010年的一份研究显示，如果排除移民的影响，这种脑部退化的影响将导致美国每代人智商下降大约0.81Q值。不过，环境因素和自然因素显示，即使这种基因影响是真的，它也早已被进步的医疗和教育所补偿，它们所带来的是21世纪人类智商的稳步升高。大脑的发育妊娠第20天左右，胚胎的大脑原基形成。2个月时，大脑沟回的轮廓已经很明显。3个月时，脑细胞发育进入第一个高峰时期。4～5月时，脑细胞仍处于高峰时期，并偶尔出现记忆痕迹。6个月时，大脑表面出现沟回，大脑皮层的层次结构也基本定形。脑细胞140亿个，具备了一生的脑细胞数量。7个月时，大脑中主持知觉和运动的神经已经比较发达，开始具有思维和记忆的能力。8个月，大脑皮层更为发达，表面的主要沟回已经完全形成。由此可见，胎儿期脑的发育是十分关键的时期，从胎儿期开始的系统科学的胎教有重要意义。当然，胎儿脑的发育还不够成熟，尤其起重要作用的脑神经梢尚未完全形成，大概要到出生后10岁左右才能全部发育完成。人脑是怎样发育的呢？先说说脑细胞的特点。脑细胞在人体内属于所谓“分裂后细胞”。这种细胞演变的一般规律是：在胚胎和胎儿时期，细胞通过分裂，数目增加占优势，逐渐地细胞裂解减慢，数目增加不多，而代之以细胞大小的增长为主。出生后一定时间，细胞就停止分裂，数目不再增加，只会减少。到成年后，不但数目，连大小也都不再增长了，倒是随着老年的到来，会出现部分的萎缩和死亡。0-6岁是人类突起成长的关键时期，通过特定的外部刺激和活动，可以有效促进宝宝神经突起的成长，并与其它神经元连接，形成纵横交错的信息网络。哈佛大学一位专家和他的同事们做了一个实验。他们分别把一只新生猫宝宝和一只成年猫的某一侧眼皮缝上，并让他们各自在这种环境中生活了相对较长的时间。结果拆线后，成年猫的视力不久就恢复了正常，而新生猫宝宝的缝合眼被拆线后却仍然失明，并且再也未能恢复正常视力。大脑的发育他们解释说，这是因为成年猫的视力早已发育完全，其视神经元早已有和其他神经元相互联系的能力。在这个前提下，不受到外界刺激，其视神经元即处于“休眠状态”，而一旦受到刺激，这些神经元几乎立刻就能恢复工作能力。而出生不久的猫宝宝视觉系统未育完全，被缝住眼皮的那只眼视觉神经元受不到外界相应的刺激，也不能发育到可以与其他神经元自由建立联系的程度。因此即便在之后被拆了线，其视觉系统也已经错过了可以迅速发育的时期，再不能或几乎不能恢复正常了。婴儿出生，大脑细胞的数量已初具规模。通过学习，才使突起的数目和长度大大增加，形成纵横交错的信息网络。一个人的大脑细胞突起越多、网络越复杂,大脑解决问题的速度就越快,智商就越高。1.大脑感觉不到疼痛尽管是它负责处理来自其他身体部位的信号，但就大脑而言，奇怪的是，它竟然无法感到疼痛。2.压力可导致大脑萎缩若干研究已经得出结论，压力对我们的大脑有着负面的影响，可减小大脑体积。3.15瓦成人的大脑一天只消耗250-300千卡。也就是说，一个重量介于1300-1400克(成人大脑的平均重量)的大脑的功率约为15瓦特。大脑所消耗的能量相当于2个大香蕉的能量。虽然并不是很多，但与身体总消耗的能量相比，确实是很多，因为完全运转的身体的功率才70瓦特。4.数千公里长的神经细胞和无休止的神经再生据估计，人类大脑拥有1000亿个神经细胞，如果把他们排成一条直线，长度将达到1000公里。然而，由于神经细胞是高度分化的细胞，无法再生。但是体育锻炼能激发大脑的创造力。三人脑的秘密5切断与改造婴儿会切断他所不需要的神经连接，也就是说，在生命最初2年中切断那些不需要的神经连接。同时，在青春期时，不仅身体结构会改变，而且思维方式也会改变，因为大脑结构已完全改变。6夜晚兴奋，疲劳会激发创造力当身体的其他部位减少活动时(在睡眠时会达到最小的活动量)，但大脑的活动量会