倾斜小屋.doc

倾斜小屋 (计01.3班 田贵：0154078 王云鹏：0154081 肖楠：0154083) 在中国科技馆里，有一个被叫做“倾斜小屋”的房子，当人进入以后，将感觉眼前发黑，头脑发昏，必须要抓住一边的扶手，才能站立得稳。而更奇妙的是，这个房子虽然被叫做“倾斜小屋”，但是单纯从外观来看，房子的墙壁却是垂直于地面的，丝毫没有一点“倾斜”的意思，而当观众进入屋子后，看到的墙壁也是笔直的，那么既然一切都正常，人们为什么会站立不稳呢？既然房子从外面看是笔直的，它怎么会叫“倾斜小屋”的名字呢?下面由我为大家慢慢道来。人们在日常生活中，由于长期受到垂直于地表的重力作用，早已经习惯了，我们的大脑也为这种刺激做出了相应的反应，并且不断得以巩固和强化。而一个这样看似简单的反应的过程，却要经过许多的人体器官共同协作才能完成。因此，要说明“倾斜小屋”的科学道理，有必要先介绍一下大脑的结构。 人脑大约由1000亿个神经元组成，而每个神经元与其它神经元的连接多达10000条。此外，每个神经元本身也是一个错综复杂的系统。这些神经元以高度复杂的方式联系在一起。为了说明神经元数量之巨大，让我们把它们分开，把100个神经元装进一个套筒。于是就需要一间长，宽，高各10米的房屋才能装下所有的套筒。可千万别小看了这些神经元，大脑正是通过这些神经元，才与身体各个器官相联系。 当我们打开颅骨时，就会看到灰白色的物质，它的形状使人们骤然想起核桃仁。甚至在显微镜下也看不出多少细节。然而情况会发生变化，只要使用某种染色体由高尔基首先发明。然后，在显微镜下便可显示出含有许多节点的网状组织。这些节点是各种形状的神经元。这些神经元的命名也很有趣。例如，有的神经元呈锥形，则被称作锥体细胞，而另一种细胞根据其发现者而被称为浦肯野细胞。现在已知的不同形态的神经元约有20种之多。另外，我们在对大脑的研究过程中发现，特定的功能可能源于大脑的某一区域。在这里，我们应该说明，从一开始就会有区域之间的功能移动，使得大脑的这种功能映射发生变化。例如，当大脑受到损伤和出现某种程度的恢复时。大脑的损伤和撞击是判明这种功能区域的第一个指示器。例如，撞击大脑的左半球会引起身体右侧瘫痪，比如，右腿，右手臂和右手的瘫痪。与此类似，撞击大脑的右半球会引起身体左侧瘫痪。布罗卡于1861年发现，撞击大脑的左半球的一定区域会引起语言障碍。后来，沃尼克于1874年发现，接近布罗卡中心的另一个中心也支配语言。在布罗卡中心损伤时，人仍然能够说出似乎正确的语句，但是毫无意义。另一个重要的发现，是由日本内科医生井上在1904年到1905年的日俄战争期间得到的。俄国制造了一种能使子弹获得较大动量的新式步枪。这种子弹击中日本士兵便会穿透他们颅骨。虽然在多数情况下子弹并没有击中这些士兵的眼睛，但是他们仍然变成了瞎子。井上由此得出结论大脑的后部负责视觉。 现在我再简单介绍一下大脑两半球的作用。这两个半球由若干神经纤维连接起来，我们把这种桥梁称为胼胝体。把胼胝体部分或整体切断时发现，肯定会对癫痫发作有良性作用。另一方面，这种手术具有相当明显的副作用。斯佩里教授研究了这类分裂脑患者的行为，由此发现了一些值得注意的结果。为了解释清楚，我告诉大家，右视野映射到左脑，而左视野映射到右脑。于是通过对应视野的适当排布。我们可以激活大脑的左半部或右半部。当把物体置于左视野时，分裂脑患者不能有意识地视物，也不能叫出该物体的名称。但他可以毫不费力地摆弄这些物体。另一方面，当把这些物体放在右视野时，患者能够正确地叫出物体的名称。确切地说，左半球负责语言和序贯过程，而右半球负责视觉。然而研究表明，这种区分并不十分严格。 大脑是我们的神经中枢，是一切指令的发出者。我们的一切肌体行动都受大脑指挥。我们的身体好像是一个训练有素的部队，大脑和我们的肌体之间的关系就像是司令部和各个士兵之间的关系。司令部根据战场和各个方面的具体情况，发出一条条指令。而士兵就会按照这些指令作出相应的反应。同样，大脑也会搜集我们身体各个部位的具体信息如天气的冷暖，光线的强弱，声音的大小等等根据这些信息作出最有利于身体健康的判断，然后再像身体的各个器官发出相应的指令，这些受指挥的器官就会依据这些指令毫不怠慢的，不加折扣的作出反应，从而才使我们的肌体在瞬息万变，危机四伏的恶劣环境下得以保全。大脑接收信息和发出信息都是以神经元为媒介的。前面已经介绍了，我们身体中到处都充满了大量的神经元。这些神经元遍布在身体的各个器官和肌肉内，负责着信息的传输。我们把看见的和感觉到的各种外界刺激综合在一起，由神经中枢传递给大脑，然后大脑作出反应，也通过神经中枢传达到身体的各个器官。譬如当我们听到刺耳的声音会用双手捂住耳朵，以免再刺激耳膜；天气冷了我们会比平时多穿一件或几件衣服，提高御寒能力；肚子饿了，我们就会吃一些东西；口渴了就会喝水；身体不舒服，我们就会去看医生，以防止病情的进一步恶化以上这些都是受我们的意识控制的。前面我们已经讲过，大脑并不是一个完全统一的整体。大脑分为左右两个半球，他们各有各的具体功能（左半球负责语言和序贯过程，而右半球负责视觉）。而再细分，大脑又可以分成很多的部分，这些部分都有其特定的功能：如人脑后部负责视觉等等。同样，大脑中还有专门负责语言，听觉，触觉，味觉，记忆等功能的特定区域。大脑的各个部分可以独立（并不是完全的独立）的完成各项功能。所以，大脑的很多具体工作，具体指令我们都是不知道的。也就是说，大脑的绝大部分指令都是直接通过神经元传递给各个受指挥的器官，而并不经过大脑中的负责记忆和意识的部分。当一个人在进行计算机操作的时候，他只能通过计算机的显示器了解计算机的运算进程。而计算机接收指令后所进行一系列的，庞大的计算处理绝大部分都是不显示出来的。这个人也是不知道的。这个人就好像是大脑中掌管意识和记忆的那一部分。大脑的很多操作都是不经过这一部分的，也就是这些操作不被记忆。换句话说，是我们不知道的。譬如：大脑是如何控制心脏跳动；如何控制脾脏造血；如何控制大肠蠕动；如何调节内分泌等等。而在我们不知道的大脑操作中，还有相当大的一部分称为非条件反射。如：我们在快要摔倒的时候会自然地张开双臂，因为这样会增加我们的平衡度；我们看到香甜可口的食物，就会流下口水；当我们受到惊吓的时候，就会不由自主的发出尖叫；我们冷的时候就会不停的发抖等等。这些都是大脑根据熟悉的情况而作出的应激反应。 当你进入倾斜小屋 ，你会产生一种头晕迈不开步的感受。为什么会产生这种感受呢？原来，我们所站立的地面无论处于水平还是倾斜，都会有以下信号进入大脑：一是位于人耳中的平衡感受器将感受到地面倾斜程度及时传入大脑；二是眼睛将所看到的情况传入大脑；三是肌肉紧张情况的信息和其他信息也将传入大脑。大脑将这些信息综合分析、做出判断，并对骨骼肌肉和有关器官发出行动指令，使之协调动作以适应外界变化。这个倾斜小屋的房间地板是倾斜的，但四壁和地板及天花板垂直，房间内摆设及窗外假景物都以地面为参照物，和通常房间一样。由于倾斜房间被外壳包围住，在房间内无法仅仅从视觉对比上看出房屋整体的倾斜，多年的经验使眼睛误认为房间地面是水平的，并把这种错误信息传入大脑，而平衡器官和其他组织器官则同时传入大脑正确的信息，即认为房间地面是倾斜的。面对相互矛盾的信息，大脑难于迅速做出正确判断并指挥肢体运动，这就是使人感到行动困难的原因。如果闭着眼睛通过房间，异常感觉将不存在。 进过小屋的人都知道，倾斜小屋中还有一种奇怪的现象 在小屋中木球是从低处向高处滚的。经过前面的分析，这时候就很容易理解了。其实我们认为小球向上滚，都是从眼睛得到的信息，而这些信息都是错误的。由于小屋的墙壁无论是从外面还是里面看都是与小屋坐落的地面垂直的。我们凭着直觉会认为小屋内的地面是水平的（实际上是倾斜的）。我们在小屋中就会以地面为水平参照，在这样的参照物下，小球当然是向上滚的。而如果以水平面为参照物，小球实际上是向下滚的。也就是说，在小屋中，小球向下滚是一种错觉。小屋根本没有这种功能。 以上就是观众进入倾斜小屋