介绍
人类的大脑是一个神奇的器官。它调节思想、记忆、判断、个人身份、和其他方面的通常被称为什么想法。它还包括体温的调节方面,血压,和内部器官的活动帮助身体回应它的环境和保持身体的健康。事实上,大脑被认为是中央对人类健康和生存,大脑的死亡被认为是在世界上许多地方平等合法的死亡的人。
大脑通常定义为中枢神经系统的一部分,包含在头骨。其余的中枢神经系统一个细长管神经组织称为从基础的大脑和脊髓cord-extends包含在骨性椎管。大脑控制身体的活动和接收信息关于身体的内部运作和外部世界通过发送和接收信号通过脊髓和周围神经系统。大脑收到所需要的氧气和食物函数通过一个庞大的网络带来新鲜血液的动脉大脑的每一个部分。(另请参阅神经系统)。
成人的大脑重约3磅(1.4公斤)。它看起来更像一个蘑菇中包含的头骨。帽子mushroom-the顶端的大脑是大脑,和茎mushroom-the的一部分大脑与脊髓束脑干。后面的头,躺在脑干和大脑之间,是小脑。
一般来说,较低的一部分大脑在头骨内,更原始和基本函数和不太可能是有意识的控制与调节功能。因此脑干,最低的大脑的一部分,参与最基本的流程,如部分大脑之间传送信息或大脑和身体之间和调节身体基本功能。背后,小脑控制平衡和协调能力。最上面的部分大脑,大脑是大脑的“思考”部分。
大脑是如何构成的
脑干
由延髓(通常简称髓质)、脑桥、中脑和间脑。髓质,底部的脑干,传输之间的所有信号脊髓和大脑的较高的部分,也管理机制基本生活:心跳,血压,呼吸。在髓质是脑桥,广泛,马蹄形神经纤维的质量。脑桥与脸的感觉和运动有关。在脑桥是中脑,其中包含的主要电机供应控制眼球运动的肌肉。最顶层脑干是间脑的一部分,它包含两个主要结构:丘脑,主要的继电器中心所有感觉除了气味,和下丘脑控制性欲,快乐,痛苦,饥饿、口渴、血压、体温等功能。下丘脑也影响垂体或主人,腺,它扮演了一个主要参与调节内分泌腺的功能(看到腺)。
网状激活和边缘系统
脑干内存在大量的神经细胞和纤维网状结构。部分的网状结构、下丘脑和丘脑激活的大脑区域和保持活跃和警觉;因此,这些结构和他的通路,它们与大脑统称为网状激活系统。系统处理信息进入大脑的感官意识,只传递的重要信息。
该地区包装脑干和大脑的谎言下面cerebrum-including海马和杏仁核等结构(两个结构与学习和记忆有关),下丘脑,有时部分thalamus-is视为功能相关的部分称为边缘系统的集合。边缘系统是涉及特别的嗅觉和某些复杂的情感反应,但它也扮演了一个基本的生理功能调节作用。
大脑
从进化的角度来看,大脑是最新和最高度发达的大脑的一部分。涉及更复杂的功能,通常被认为是大多数将人类与其他动物的结构。大脑是由前往后从中间分为两半:大脑左半球和右半球。每个半球控制的活动身体的另一侧,左侧大脑半球控制身体的右侧和左侧大脑右半球控制。尽管在许多方面两个半球是彼此的镜像,有功能他们之间的区别。在大多数人来说,控制语言的开发和使用的区域位于左半球,而区域管理三维可视化和音乐和艺术创作是位于右半球。
核心的半球由称为白质和严重起皱的外层,或皮层,称为灰质。大脑皮层是0.1英寸(0.3厘米)厚,皱成脊(称为脑回)和沟(称为沟)。最深的沟被称为裂缝。半球深处进一步大量的灰质称为基底神经节。这些连接与大脑皮层和丘脑和有一些复杂的功能,包括调节运动。
大脑半球由一个叫做纵向的深沟脑裂。这裂缝的底部是一个厚的神经纤维束,称为胼胝体,它提供了一个两个半球之间的通信链路。两个主要furrows-the中央沟和外侧sulcus-are任意用于将每个半球分为四个部分:额叶,顶叶(后方),颞(低)和枕叶(后方)。
额叶的后面部分包含区域管理运动身体的另一侧。破坏这个地区导致瘫痪。在这个地区是一个区域的额叶前运动皮层,复杂的运动的策划。仍然再往前是前额叶皮层,产生一种抑制性控制的行动。等人类能力明显预见一个行动的后果,锻炼自我,发展道德和伦理标准取决于前额皮质的正常功能。
顶叶,背后的脑额叶的一部分,包含初级感觉皮层(大脑的“感觉”部分。它接受感觉信息从身体的另一侧。
额叶和顶叶的下面是颞叶,这是涉及听力和记忆。在颞叶枕叶时,大脑的视觉中心。这里的信号到大脑眼睛完成极其复杂的转换在一个复杂的分析和整合的过程。
尽管许多地区已确定专门的功能,大量的大脑皮层致力于没有特定的运动和感觉功能。这种所谓的联合皮质显然参与高级心理活动和人类大脑皮层的最大份额。
大脑是如何保护的
大脑是保护不仅由刚性的头骨,也由三个膜,或脑膜包围大脑。外膜,称为硬脑膜(字面上,努力的母亲),是艰难的和纤维。中间膜,称为蛛网膜(蜘蛛网),是一个薄,网状组织。内部覆盖,被称为软脑膜(温柔的母亲),塑造的是一个微妙的膜表面的大脑。
软脑膜和蛛网膜是清晰的,无色的液体称为脑脊液。液体包围着大脑和脊髓,流经心室,或蛀牙,在大脑和脊髓。大脑漂浮在液体,液体作为润滑剂和减震器,保护敏感的大脑创伤。脑脊液还补充血液的工作,使营养大脑和清除废物。这种重复的努力在血液和脑脊液之间保护大脑免受污染废物由血液。
大脑也仅仅保护这样的事实,它包含大量的脑细胞——100年至200年billion-many超过实际需要。此外,大脑可以使用不同的细胞或甚至不同地区执行相同的任务,以便正常功能时不需要结束的一小部分大脑受损。
大脑是如何工作的
大脑是由两个主要类型的cells-neurons,或神经细胞和胶质细胞(也称为神经胶质)。大脑的神经元执行的基本任务,和胶质细胞提供一种保护环境的神经元。
大脑的细胞
神经元是大脑的信息载体。每个神经元由细胞体和分支结构,称为树突,延长细胞的身体,就像一棵树的树枝。一般来说,从邻近的神经元树突接收冲动和传递神经元的胞体在嵌入式。也从胞体投射是一个管状纤维,被称为轴突,用小树枝在其结束。大多数轴突把神经冲动从身体其他神经元的树突细胞。轴突可能只有一小部分一英寸长度或他们可能只要几英尺。
胶质细胞周围的神经元,超过他们十比一。他们帮助调节大脑内的生化环境,提供结构支持神经元,修复中枢神经系统损伤后,并提供所必需的化学品和其他物质健康大脑的功能。
信息是如何传播的
之间传输信息的部分大脑和大脑和脊髓之间链相互连接的神经元。每个神经元可能连接到1000或更多其他神经元树突的分支网。神经元之间的信息传输,称为神经传递,是一个电化学过程。通过电化学交流的模式神经元,大脑接收,分析和传播的所有信息需要执行复杂的功能。
电子脉冲穿过一个神经元的胞体和轴突。当它到达轴突的结束时,它必须穿过缺口约一百万分之一英寸宽,称为突触,以达到下一个神经元。轴突的最后包含微小囊被称为神经递质的化学信使。这些囊电脉冲刺激时,他们的神经递质释放到突触。神经递质穿过缺口和附着在受体网站接收神经元的树突,引发接收神经元的电脉冲。通过这种方式,大脑内的消息转换,从一个神经细胞到另一个移动时,从一个电信号和化学信号。
在突触传递的信息是一个更复杂的过程,然而,不仅仅是神经刺激。每跨突触信号发送到另一个细胞不一定告诉接收细胞开火。恰恰相反,信号可能会释放一种神经递质,倾向于防止发射第二个单元格。如果不是这样,结果将是灾难性的,因为如果超过数十亿神经元发射的一小部分,严重甚至致命的癫痫发作会结果。一个常数信号激发接收神经元之间的相互作用和信号抑制它决定神经元是否会火。(看到神经系统。)
微妙的变化在大脑神经传递的机制允许响应的各种要求。一些操作需要瞬间responses-withdrawing从炎热的火炉,一只手为例。为这样一个反应传递必要的信息,有大量神经纤维可以进行脉冲速度高达每秒330英尺(100米)。其他活动,如学术追求,可能需要一生的思想。对于这些类型的活动,可以使用其他神经纤维进行信号更慢——70到100英尺每秒(20到30米)。
大脑的另一个原因是,所以非常有能力适应环境是它有如此大量的化学信使的工作。这些包括十几个神经递质和50多个neuropeptides-molecules作为大脑中神经递质和调节器。考虑到任何一个或更多的这些neuromessengers可以释放,单独或组合,任何大脑的100到2000亿个神经元,每一千或更多其他神经元的连接,很明显,大脑极其复杂的语言和大脑的数量可能是不可思议地大。
理论和研究
多年来,科学家们试图揭开大脑的巨大的复杂性和开发简单,有意义的关于它是如何工作的。有实验数据支持观点,大脑分为专业控制视觉的地区,触摸,运动,等等。另一方面,也有证据表明,大脑时刻功能作为一个整体,一个地区可以执行一些任务,所以可以弥补的损失或损害另一个地区。
通过研究大脑的特定部位受伤的结果,神经科学家已经能够构造复杂的大脑地图显示在某些功能的控制是本地化。例如,因为枕叶的破坏导致完全失明,神经科学家知道枕叶视觉的关键。然而,这样并不排除这种可能性的观察意见,这使得大脑的其他部分也贡献方面的视野,如识别被看见。
科学家可以研究大脑通过分析其电活动,或脑电波。这是通过使用一个设备被称为脑电图(EEG),图的生成线组成的波形特征。这些模式可以揭示一个人的心境和大脑的健康状况,可以帮助科学家们研究大脑是如何工作的。其有效性作为研究工具是有限的,然而,因为它只记录一个小样本大脑表面的电活动。许多更复杂的大脑的功能,比如那些背后的情感和思想,不能脑电图模式密切相关。
一些当前研究的目的是了解大脑在小分子层面上。这样的研究包括所谓的第二信使系统的研究,包括持久化学物质,调节大脑内的反应;神经递质受体的克隆;研究了神经纤维的再生;和可能的促生长物质的识别。
另一个领域的研究涉及到大脑的作用在人类的原始天生的方向感。研究人员发现微小的磁性粒子在人类的大脑,他们推测可能帮助一个人在使用地球的磁场。这类粒子曾被发现在其他动物,如鸽子和蜜蜂(看到动物迁徙)。
其他的研究旨在深化对正常和病变大脑状态的理解。这些研究都是基于应用程序可以提供彩色的扫描地图显示大脑的哪些部分中使用不同的任务的性能。
一个字段称为神经心理学试图将心理学和行为与大脑解剖学和生理学。相关研究工作旨在发现精神疾病的生化基础。
一些神经学家和语言学家和心理学家合作为了了解电脑和大脑是相似的,以及他们如何不同。虽然大脑有一些元素与电脑一样,大脑可以实现远比任何计算机。(另请参阅人工智能)。
大脑的疾病
与任何身体器官,大脑容易受到广泛的疾病。这些包括损害造成减少血液流向大脑,称为中风;肿瘤,或大脑的异常质量;感染;和其他损伤。此外,还有更相关的疾病到大脑。例如,多发性硬化症是一种疾病的脂肪覆盖神经纤维遭到破坏,破坏神经冲动的传导,有时导致永久性瘫痪。癫痫是由大脑异常放电引起的障碍。
近年来,神经外科医生已经开始组织移植治疗一些神经系统疾病的大脑。一个例子是帕金森症,特征的一种慢性疾病,肌肉震颤和休息的弱点并造成至少部分的大脑细胞的破坏产生神经递质多巴胺。这种疾病的症状缓解了移植中产生多巴胺的细胞从身体的其他部位的大脑。到目前为止,这些技术的结果喜忧参半。(另请参阅疾病、人类神经系统疾病”;神经系统,神经障碍”)。
大脑在其他动物
无脊椎动物的大脑由神经细胞集群的身体的一系列神经索。脊椎动物的大脑本质上是一个扩大的脊髓的前端。脊椎动物的大脑可以分为三个不同的区域:后脑,中脑,前脑。后脑由延髓和小脑。上部的中脑进化视叶,两种结构与愿景。在鱼类和两栖动物中脑作为集成信息从感觉器官的主要中心。在哺乳动物中中脑大大减少,主要是连杆之间的后脑和前脑。
前脑包括大脑、丘脑和下丘脑。大脑最初嗅叶的一部分,两种结构涉及的气味。(嗅觉叶被视为预测在前面的每一个脑半球。球根生长,称为嗅觉灯泡,嗅觉神经终止。)在人类和其他脊椎动物更高,大脑已经扩大,越来越多的其余的大脑。这种增长和复杂性的增加神经元网络在大脑反应的更大的灵活性和适应环境,而等欠发达脊椎动物爬行动物的行为是本能和相对不变的,因为它是基于相对僵化的网络安排在大脑。
一般来说,更大的物种拥有更大的大脑,虽然大脑的大小不一定相关情报或任何其他行为特性。这是更有可能的是,智力和创造力等品质更密切相关的有效的大脑信息处理以及复杂的神经元网络的形成。
更多的阅读
Benziger, I.K.孙,安妮。用你的整个大脑的艺术(整个大脑,1989)埃克尔斯,J.C.进化的大脑(出版社,1990)。弗里德曼,大卫。Brainmakers(西蒙。舒斯特,1994)。休博尔,大卫。眼睛、大脑和视力(《科学美国人》,1993年)。摩尔,亚当。断箭的男孩(里程碑,1990)。帕克,史蒂夫。大脑和神经系统,启。(美国瓦茨,1991)。平克,史蒂文。大脑是如何工作的(诺顿,1997)。Restak,智慧化大脑有它自己的头脑(和谐,1991)。麻袋,O.W.的人误以为他的妻子帽子和其他临床故事(哈珀,1990年)。斯奈德,萨达姆政权药物和大脑(《科学美国人》,1993年)。
