第2章-心理学的神经基础

第2章节心理学的神经基础“盖格再也不是原来的盖格了”。•1848年9月，在美国新英格兰州的维蒙特地区，身高5.6英尺,25岁的盖格正在工作,他是从事铺造铁轨工作的小工头。当他放置炸岩石的炸药时,事故发生了。一根铁杆穿过了盖格的左颊，并从他的前额穿出，落在一百多英尺之外。这根铁杆重13.25磅、3英尺7英寸长，直径有1.25英寸。受伤后的盖格居然能在工友的搀扶下走向牛车，以便到附近的旅馆去等待医生进行治疗。一个小时以后，当地的医生来到了旅馆，看到盖格头上有一个从下往上斜穿的空洞，头骨和它的覆盖物被炸开成直径大约为1.5英寸,边缘整齐的孔，可是这时的盖格却还愿意并能够合理地回答医生的问题。•当时医生仅对他进行了一些清洁处理，靠着他自己年轻的活力，不到两个月他身体复员了。左眼瞎了，但右眼是好的。当大家为他而庆幸时，却发现他成为一个“有强壮身体和野兽感情”的人。他不能再回到原来的工作岗位去了，不是因为体力的原因，他的智力和语言也没有受到大的影响，而是因为他的性格完全变了。在现实的社会环境中，他无法协调人际关系和计划各项任务，到处闯祸，找不到固定的工作，直至到38岁时死亡。“盖格再也不是原来的盖格了”。受伤示意图反思：前额叶皮层的作用•这个事件后，更多触目惊心的脑损伤病例出现在报道里，它们或多或少地表达了相同的观点：•前额叶皮层看来与呼吸、体温调节等基本生存功能或任何一种感觉加工或运动协调并无任何关系，但与我们头脑中最复杂的方面，即我们个性的本质和我们如何作为个体对外部世界作出反应等有关。第一节、神经系统和脑的进化原生动物——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。第一节、神经系统和脑的进化环节动物——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。第一节、神经系统和脑的进化节肢动物——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。第一节、神经系统和脑的进化•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。•视频\脊椎动物的脑部进化_(1).FLV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2.325.3106.4440.01350.00.401.012.092.486.30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、神经系统和脑的进化一、神经元•神经元就是神经细胞，是构成神经系统的结构和功能的基本单位。•功能：接受刺激信息、传导神经冲动（一）神经元的结构（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?（三）神经冲动的电传导1.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。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）神经元之间的化学传导•神经元和神经元之间的冲动的传导靠突触。（三）神经元之间的化学传导•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。三、神经系统神经系统中枢神经系统脑大脑间脑脑干小脑脊髓周围神经系统躯体神经植物性神经交感副交感（一）神经系统的结构（二）脊髓脊髓的功能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。（三）脑的结构（四）大脑的结构与功能机能1.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？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。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。脑的功能图第4节、脑功能学说•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？1、颅相学•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”•颅相学（PHRENOLOGY）是一种认为人的心理与特质能够根据头颅形状确定的心理学假说。颅相学家们认为大脑是心灵的器官，而心灵则由一系列不同的官能构成，其中每一官能便对应了大脑某一特定的区域。这些区域被认为按一定比例构成了人的特性。同时，颅相学家们还相信，颅骨的形状是与大脑内这些区域的形状相关的，因此通过测量人的头颅便能够判断每个人不同的人格。。2、定位说•神经解剖学家F.J.加尔和他的学生J.G.施普尔茨海姆于19世纪初提出的。认为大脑皮层分成许多独立的功能区域，分司各种心理能力。他们在六卷本的《神经系统解剖学和生理学》中提出：①脑是唯一的心理器官；②人的基本性格和各种智力特点是先天决定的；③在脑中一定存在着发展程度不同的皮层区域,这些区域负责不同的能力,即所谓有不同的功能就有不同的掌管结构。2、定位说•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3、整体说（等势说）•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。•２0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。3、整体说（等势说）4、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。•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。人类大脑开发仅10%？认知神经科学（一）概念•认知神经科学（COGNITIVENEUROSCIENCE）旨在阐明心理活动尤其是人类心理活动的脑基础，以揭示心理与脑的关系。•认知神经科学这一学科名称诞生于二十世纪七十年代后期,该学科是认知科学与神经科学相互结合,于九十年代得到国际学术界公认的一门新兴学科,被认为是二十一世纪最有发展前景的自然科学前沿研究领域之一。(二）神经科学常用探测技术•多导细胞电活动记录•脑成像技术的发展•时间分辨率(TEMPORALRESOLUTION)和空间分辨率(SPATIALRESOLUTION)•认知神经科学试图通过先进技术手段获得关于大脑结构与功能的重要信息，寻找涉及不同认知活动的大脑区域，界定各区域的活动顺序等。1、单细胞记录(SINGLE—UNITRECORDING)•将微电极(MICRO．ELECTRODE)插进动物大脑以获得细胞膜外电位(EXTRACELLULARPOTENTIAL)记录。在静息状态下，膜内外大约有70毫伏——90毫伏的负电位差，膜内比膜外略带负电的电位差，使细胞膜发生极化现象，称为静息电位在神经元的内、外部具有带电离子，细胞膜外带正电荷的钠离子（Na＋）和带负电荷的氯离子（Clˉ），细胞膜内则是带正电荷的钾离子（K＋）和带负电荷的生物大分子当神经元受到足够强的刺激时，细胞膜的通透性迅速变化钠离子比钾离子和氯离子更容易通过细胞膜，使钠离子内流，膜内电位迅速上升，并高过膜外电位，使细胞膜内相对于细胞膜外变成正极，出现去极化状态，这种电位变化即为动作电位1、单细胞记录(SINGLE—UNITRECORDING)二、脑电图（EEGMEASUREMENT）•脑电图(ELECTROENCEPHALOGRAM，EEG)是通过在头皮表面记录大脑内部的电活动情况而获得的。大脑内部非常微小的电变化都能被置于头皮表面的电极记录到。这些变化可通过示波器中的阴极射线管而得以显示。EEGANDEVOKEDPO