笔记 · 人的神经系统

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发表时间:2021-01-14 22:50作者:高广大
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1 神经系统概貌

2 周围神经系统

2.1 脊神经

2.2 脑神经

2.3 植物性神经

3 中枢神经系统

3.1 脊髓

3.2 脑干

3.3 小脑

3.4 间脑

3.5 边缘系统

3.6 大脑(端脑)

4 参考文献


人的心理结构是人的操作系统的重要基础。心理活动依托于生理基础而存在,当以这种视角看待自己时,也许可以把自己看做是生活在生物“机器”中的心理存在体。


人的神经系统的控制中心位于大脑。尽管神经系统的众多部分实施不同的功能,但它们是以整合的方式共同运作的。人的神经系统约由1000亿个神经元组成,其数量与银河系中星星的数量接近,每个神经元可以接受或传输1000到10000个其他神经元的信息。神经元之间以复杂的方式彼此传递信息,从而使神经系统既是身体的计算机,又是其交流的网络。



本篇介绍人的神经系统在物质层面的生理结构。内容主要摘自参考书,图片来自书中插图和网络,汇编整理,作为学习笔记。


1 神经系统概貌

人的神经系统是一个由神经元构成的异常复杂的机能系统,在人体内起主导调节作用。根据结构和机能的不同,可将人的神经系统分为两大部分:(1)中枢神经系统(central nervous system);(2)周围神经系统(或称外周神经系统)(peripheral nervous system)。




2 周围神经系统

周围神经系统联络中枢神经系统和其它各系统器官之间。通常由三部分组成:①脊神经;②脑神经;③植物性神经。


2.1 脊神经

脊神经发自脊髓,穿椎间孔外出,共31对。依脊柱走向,脊神经分为颈神经8对,胸神经12对,腰神经5对,骶神经5对和尾神经1对。

脊神经由脊髓前根和后根的神经纤维混合组成。脊髓前根的纤维属运动性,后根的纤维属感觉性。因此,混合后的脊神经是运动兼感觉的。


脊神经具有四种不同的机能成分:

一般躯体感觉纤维:分布于皮肤、骨骼肌、腱和关节。

一般内脏感觉纤维:分布于内脏、心血管和管和腺体。

一般躯体运动纤维:支配骨骼肌的运动。

一般内脏运动纤维:支配平滑肌、心肌和腺体。



2.2 脑神经

脑神经由脑部发出,共12对。按顺序为:Ⅰ嗅神经;Ⅱ视神经;Ⅲ眼动神经;Ⅳ滑车神经;Ⅴ三叉神经;Ⅵ外展神经;Ⅶ面神经;Ⅷ听神经;Ⅸ舌咽神经;Ⅹ迷走神经;Ⅺ副神经;Ⅻ舌下神经。


其中第对感觉神经,分别传递嗅觉、视觉、听觉和平衡觉的感觉信息。第对为运动神经,分别支配眼球活动、颈部和面部的肌肉活动以及舌的运动。第对为混合神经,其中第对的三叉神经负责面部感觉和咀嚼肌的运动;第对的面神经支配面部表情、舌下腺、泪腺及鼻黏膜腺的分泌,并接受味觉的部分信息;第对的舌咽神经负责味觉和唾腺分泌等;第对的迷走神经支配颈部、躯体脏器的活动,包括咽喉肌肉、内脏平滑肌及心肌的运动,同时,还负责—般内脏感觉的输入。


2.3 植物性神经

植物性神经系统分成交感神经系统和副交感神经系统两个部分。


交感神经系统从脊髓的全部胸髓和上三节腰髓的灰质侧角内发出。它借助短短的交通支(节前纤维)和脊髓两侧的交感干联系,然后由交感干神经节发出节后纤维,以支配胸腹部的脏器和血管的活动。副交感神经系统发自中脑、桥脑、延脑和脊髓的骶部。它的节前纤维在副交感神经节中交换神经元,然后由此发出节后纤维,至平滑肌、心肌和腺体。副交感神经节一般位于脏器附近或脏器壁内。


交感神经和副交感神经在机能上具有拮抗性质。交感神经是机体应付紧急情况的机构。当人们挣扎、搏斗、恐惧或愤怒时,交感神经马上发生作用,它加速心脏的跳动;下令肝脏释放更多的血糖,使肌肉得以利用,暂时减缓或停止消化器官的活动,从而动员全身力量以应付危急。而副交感神经的作用相反,它起着平衡作用,抑制体内各器官的过度兴奋,使它们获得必要的休息。


植物性神经过去也叫“自主神经”,意思是它们不受中枢神经系统的支配,因为人们不能随意地控制内脏的活动。但是,生物反馈的研究表明,人们通过特殊的训练,在一定程度上可以随意地控制内脏的活动,如调节体温的升降、血压的高低、心跳的快慢等。因此,把植物性神经叫做“自主神经”就不是很确切了。


3 中枢神经系统

中枢神经系统包括脑和脊髓,是人体神经系统的最主体部分,所以被称为中枢神经系统。脑在颅腔内,脊髓在脊柱中。


3.1 脊髓

脊髓(spinal cord)是中枢神经系统的低级部位,位于脊椎管内,略称圆柱形,前后稍扁,上接延脑(延髓),下端终止于一根细长的终丝。


脊髓表面以前后两条纵沟分成对称的两半。从横切面看,脊髓中央是呈“H”形的灰质,它的主要成分是神经元的胞体和纵横交织的神经纤维。灰质的外面为白质,由纵行排列的神经束组成。


脊髓每侧灰质的前端扩大为前角,内含有大型多极神经元,称为前角运动细胞。它们的轴突组成脊髓前根,直接支配骨骼肌的运动。灰质的后端形成后角,含有小型多极神经元。后角细胞为感受细胞,它接受进入脊髓后根的纤维,把外界的信息传送给脑。


脊髓的主要作用有:①脊髓是脑和周围神经的桥梁。来自躯体和四肢的各种刺激,只有经过脊髓才能传导到脑,受到脑的更高级的分析与综合;而由脑发出的指令,也必须通过脊髓,才能支配效应器官的活动。②脊髓可以完成一些简单的反射活动,如膝跳反射、肘反射、跟腱反射等。在正常情况下,这些反射是可以不受脑的支配的。


3.2 脑干

脑干(brainstem)位于大脑下方,在脊髓和间脑之间,是中枢神经系统的较小部分,呈不规则的柱状形。脑干自下而上由延髓、脑桥、中脑三部分组成。延髓部分下连脊髓。


延髓(medulla)在脊髓上方,背侧覆盖着小脑,是一个狭长的结构,全长四厘米所有。延脑与有机体的基本生命活动密切相关,它支配呼吸、排泄、吞咽、肠胃等活动,因此又被称为“生命中枢”。


脑桥(pons)在延脑的上方,位于延脑和中脑之间,是中枢神经与周围神经之间传递信息的必经之地,对人的睡眠具有调节和控制作用。


中脑(midbrain)位于丘脑底部,小脑、桥脑之间。它的形状较小,结构也较简单。从横切面看,中脑可分成三部分:①中央灰质,指环绕大脑导水管的灰质。腹侧有眼动神经核和滑车神经核,两侧有三叉神经中脑核,分别支配眼球、面部肌肉的活动。②中脑四叠体,在中央灰质背面。其中上丘是视觉反射中枢,下丘是听觉反射中枢。③大脑脚,其中有黑质和红核,与调节身体姿势和随意运动有关。如果黑质损伤,手脚的动作协调将会受到破坏,面部表情将显得呆板;如果红核损伤,病人将出现舞蹈症等。


在脑干各段的广大区域,有一种由白质与灰质交织混杂的结构,叫做网状结构或网状系统(reticular system),主要包括延髓的中央部位、桥脑的被盖和中脑部分。网状结构按功能,可分成上行系统和下行系统两部分:①上行网状结构,也叫上行激活系统。它控制着机体的觉醒或意识状态,与保持大脑皮层的兴奋性,维持注意状态有密切的关系。如果上行网状结构受到破坏,动物将陷人持续的昏迷状态,不能对刺激做出反应。②下行网状结构,也叫下行激活系统。它对肌肉紧张有易化和抑制两种作用,即加强或减弱肌肉的活动状态。


3.3 小脑

小脑(cerebellum)在脑干背面,分左右两半球。小脑表面的灰质叫小脑皮层,其表面积约为1000平方厘米。内面的白质叫髓质。小脑与延脑、桥脑、中脑均有复杂的纤维联系。


小脑的作用主要是协助大脑维持身体的平衡与协调动作。一些复杂的运动,如签名、走路、舞蹈等,一旦学会,似乎就编入小脑,并能自动进行。小脑损伤会出现痉挛、运动失调,丧失简单的运动能力。小脑在某些高级认知功能(如感觉分辨)中有重要作用。小脑功能缺陷还可能导致口吃、阅读困难等。


3.4 间脑

在脑干上方、大脑两半球的下部,有两个鸡蛋形的神经核团,叫丘脑(thalamus)。它的正下方有一个更小的组织,叫下丘。丘脑和下丘共同组成间脑。


丘脑是个中继站。丘脑后部有内、外侧膝状体,分别接受听神经与视神经传入的信息。除嗅觉外,所有来自外界感官的输入信息,都通过这里再导向大脑皮层,从而产生视、听、触、味等感觉。丘脑是网状结构的一部分,因而对控制睡眠和觉醒也有重要意义。


下丘脑(hypothalamus)是调节交感神经和副交感神经的主要皮下中枢,对维持体内平衡,控制内分泌腺的活动有重要意义。例如,下丘脑前部对体温的升高很敏感,它可以发动散热机制,使汗腺分泌、血管舒张;相反,下丘脑后部对体温降低很敏感,可以发动保温、生热机制,使血管收缩、汗腺分泌停止。下丘脑在情绪产生中也有重要作用。用微弱电流刺激下丘脑的某些部位,可产生快感;而刺激相邻的另一区域,将产生痛苦和不愉快的情绪。


3.5 边缘系统

在大脑内侧面最深处的边缘,有一些结构,它们组成一个统一的功能系统,叫边缘系统(limbic system)。边缘系统包括扣带回、海马回、海马沟、附近的大脑皮层(如额叶眶部、岛叶、颞根、海马及齿状回),以及丘脑、丘脑下部、中脑内侧被盖等。


边缘系统参与学习和记忆活动。海马是边缘系统中,对记忆功能有重要作用的区域。海马损毁的病人,空间信息记忆和时间编码功能将受到破坏。他们不能回忆刚看过的东西的位置,也不能回忆刚学过的词的顺序。


边缘系统与情绪有密切的关系。表情面孔,彩色情绪图片或情绪词等都能显著激活边缘系统中的杏仁核(amygdala)。边缘系统与注意有密切的关系。在有意注意,在执行有冲突的任务或任务难度增加时,扣带回都能显著地被激活。


3.6 大脑(端脑)

大脑,又称端脑,位于整个脑的最上端,略呈半球状,顶与四周部分外贴颅骨,下方笼盖在间脑、中脑和小脑的上面。大脑体积占中枢神经系统总体积的一半以上,重量约为脑的总重量的60%。


大脑包括左、右两个大脑半球,这两个半球通过胼胝体(corpus callosum)相连,从而两个半球之间能够相互交流。大脑皮层的许多功能为两个半球所共有,也有所差异。大脑对身体是交叉控制的,也就是左半脑控制右边的身体,右半脑控制左边的身体。


大脑半球的表面布满深浅不同的沟或裂。沟裂间隆起的部分称为脑回。有三条大的沟裂,即中央沟、外侧裂和顶枕裂,这些沟裂将半球分为额叶、顶叶、枕叶和颞叶几个区域,在大脑外侧沟深部还有被顶、额、颞叶覆盖的脑岛(岛叶)。在每一个脑叶内,一些较细小的沟裂又将大脑表面分成许多回或小叶。


额叶位于头颅的前额之后,并向后延伸到头顶中部。


额叶是运动规划和运动信号输出的主要中枢。运动区与躯体的感觉区紧密相连,有着相似的人类大脑皮层拓扑图。中央沟靠近额叶一侧是运动区,中央沟靠近顶叶一侧是躯体感觉区。身体各部位投射面积的大小取决于它们感觉和运动的精细程度。例如,手的代表区面积很大,而躯干的代表区则很小。


前额叶位于额叶前区的内侧、外侧和球表面,占据了额叶前端的大部分,几乎占了整个大脑皮层的三分之一。前额叶是额叶的非运动区,可能是最特殊的认知脑区。前额叶的功能包括:

  • 产生行为活动

  • 指定计划

  • 存储重要的信息以待使用(工作记忆的一个方面)

  • 切换思维模式来思考另一件事

  • 监控行为的有效性

  • 发现并解决行为中相冲突的方案

  • 抑制那些无效果或不利于自己的方案和行为


这个列表显示出前额叶在人类认知活动中是多么的重要。


顶叶正好位于额叶后方,头颅顶部。顶叶的前部是躯体感觉皮层,如上文所述,与额叶的运动皮层紧密相邻。顶叶还有一个重要的功能就是身体空间的多重地图。“身体空间”是什么意思?试想一下,你坐在桌边的椅子上,向下看你的双手。你的眼睛以你的身体为参照,把你双手所在位置的感觉信息传入到你的大脑,同时还有其他的传入信息也能告诉你双手的位置(这就是当你双眼闭着,也能知道你双手所在位置的原因)。你会从自己的角度或自我中心角度来想象手的位置。现在想象一个朋友坐在你的对面,从他(她)的角度出发想象你双手的位置。你是怎么做到的呢?处理这种情况的脑区就在顶叶。


颞叶从头颅颞区向后延伸,位于额叶和顶叶下方,在大脑底部的中间区域。颞叶是处理声音的区域,同时也是听觉语言和言语理解系统所在的区域。听皮层位于颞叶上部,外侧裂内部。听皮层后面就是韦尼克区,它的主要功能是言语理解。然而,颞叶不单是处理声音和语言的区域。人们认为颞叶的中部包含语意知识的概念型代表区。颞叶更下部和更后部区域是对视觉物体更细微调节的代表区,以及梭形回面孔区。


枕叶位于头后的底部,是视皮层所在之处。大多数的视皮层藏在距状裂内。视觉系统占据了枕叶的大部分区域,还向前延伸到顶叶和颞叶。


脑岛是位于大脑皮层外侧裂之下的结构。脑岛可能参与了内脏感觉,如恶心作呕。但脑岛可能具有多种功能,有很多证据表明,一个人对其内在器官的感觉(即内感受觉),也许是神秘脑岛的主要功能之一。有研究者认为,脑岛为人类情感意识提供了基础。


大脑皮层与丘脑、网状结构的大规模联结

大脑皮层细胞发出的神经纤维伸向各个方向:水平地流向相邻的细胞,聚成一大束去到比较远的皮层区域,向下汇聚到双侧脑半球中的丘脑。


可以将丘脑想象成中转站:几乎所有传入信息传到大脑皮层前都要先到丘脑;几乎所有传出信息在去到肌肉和腺体前也都要先在丘脑处中途停留。此外,上亿个轴突交叉从一侧脑半球流向对侧脑半球,形成名为联合纤维组织的白色轴突桥,其中最大的交叉纤维桥就是胼胝体。最后大脑皮层感觉和运动通路组成人脑中传入和传出的“高速公路”。所有的这些通路都是从脑底部流入的。


最后要再说一下网状结构。网状结构接受所有感觉和运动系统,以及脑中其他主要结构的输入。通过它与丘脑间的联接,它可以把信息传导大脑皮层的所有区域,也可以接受来自大脑皮层所有区域的信息。有一种观点认为,一个大脑皮层的感觉投射区提供传入信息到网状结构,若这个传入信息在与其他传入信息竞争中胜出,那么胜出的信息将被散布到各个脑区,成为全脑信息。


尽管出于方便,我们将大脑分成诸多分离的部分进行认识,但是应该知道,这些不同的部分是高度地联系在一起的,是共同运作的一个整体。


4 参考文献

[1] 彭聃龄主编. 普通心理学[M]. 第四版. 北京: 北京师范大学出版社,2012.5.

[2] (美)Bernard J. Baars,Nicole M. Gage主编. 认知、大脑和意识[M]. 王兆新,库逸轩,李春霞等译.上海: 上海人民出版社,2015.

[3] (美)Benjamin B. Lahey著. 心理学导论[M]. 吴庆麟等译. 第9版. 上海: 上海人民出版社,2010.

为之,则难者亦易矣

不为,则易者亦难矣

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