心理与行为的生物学基础ppt课件

1、心思与行为的生物学根底心思与行为的生物学根底Biological Factor of Mental and Behavior遗传与行为遗传与行为神经系统与行为神经系统与行为脑科学与行为脑科学与行为遗传与行为1.进化与自然选择补充概念基因型genotype ：用基因组或互补染色体的碱基序列来定义的生物遗传特征和遗传表现。 一个生物体的性状是很多的，那么，控制这些性状的全部基因就称为生物体基因型。它是性状表现的内在要素，基因型肉眼看不到，可以经过杂交实验来鉴定。表型phenotype ：又称性状，是基因型和环境共同作用的结果。指个体形状、功能等各方面的表现，如身高、肤色、血型、酶活力、药物耐受力乃

2、至性格等等。 就是说个体外表行为表现和具有的行为方式。 指能将生物体分类成独立类群的一系列特征。 自然选择如何进展人类的进化行为的遗传学研讨心思学家们研讨个别差别时，普通采用两大取向：一是藉用遗传学的实际与方法来解释；另一个是从环境要素的影响来解释。行为遗传学努力于确定遗传对行为的影响学习才干或智力，可以用来作为心思特征的代表技术一：选择性繁衍以动物为被试研讨遗传影响的方法。例如：白鼠走迷宫技术二：双生子研讨神经系统与行为 脑是复杂的系统，它控制着我们的行为。人脑是复杂的系统，它控制着我们的行为。人脑中有大约脑中有大约10001000亿个神经细胞神经元，那么亿个神经细胞神经元，那么神经细胞是怎

3、样任务的呢？神经细胞是怎样任务的呢？什么是神经元？什么是神经元？神经系统与行为一、神经元神经细胞一、神经元神经细胞 1891 1891年，瓦尔岱耶年，瓦尔岱耶Waldeyer)Waldeyer)提出提出 神经神经元这一称号。它是神经系统的构造和机能单位元这一称号。它是神经系统的构造和机能单位 根本作用：接受和传送信息根本作用：接受和传送信息神经元神经元的构造神经元虽然不尽一样，功能各异，但其构造主要由神经元虽然不尽一样，功能各异，但其构造主要由细胞体、轴突和树突三个部分组成细胞体、轴突和树突三个部分组成 主要作用是从其他主要作用是从其他神经元那里接受信神经元那里接受信息。息。接受外来的信息，对

4、接受外来的信息，对各种信息进展汇总，各种信息进展汇总，并产生神经冲到。并产生神经冲到。担任把胞体发出的担任把胞体发出的信息传导至其他神信息传导至其他神经元。经元。神经元的分类 按功能分为觉得神经元、运动神经元和中间神经元三类按功能分为觉得神经元、运动神经元和中间神经元三类觉得神经元传入神经元：接受内外刺激，将神经激觉得神经元传入神经元：接受内外刺激，将神经激动传到中枢神经。动传到中枢神经。运动神经元传出神经元：其功能是将中枢神经系统运动神经元传出神经元：其功能是将中枢神经系统发出的神经激动传至反响器，使肌肉、腺体产生反响。发出的神经激动传至反响器，使肌肉、腺体产生反响。中间神经元：连结作用中间

5、神经元：连结作用 中间神经元的衔接构成了中枢神经系统的微回路，中间神经元的衔接构成了中枢神经系统的微回路，这是脑进展信息加工的主要场所这是脑进展信息加工的主要场所例：痛收缩反射神经兴奋方式神经兴奋方式神经激动神经激动 神经元具有兴奋和传导两种功能。神经元遭神经元具有兴奋和传导两种功能。神经元遭到刺激并产生兴奋是一种对刺激的反响才干，表到刺激并产生兴奋是一种对刺激的反响才干，表现为神经激动现为神经激动 。神经激动的传导1.动作电位的产生2.动作电位的性质1动作电位服从全或无规律all-or-none law2不同神经元沿轴突传送动作电位的速度不同3当动作电位传过一个轴突节段后，这部分神经元就进入

6、不应期神经激动的传导3.突触传送一、不能有其他递质或化学分子附着到受体分子上；二、神经递质的外形必需与受体分子外形匹配，就像钥匙与钥匙孔一样精细匹配神经递质 人的大脑内有人的大脑内有3030多种神经递质，其中比较重多种神经递质，其中比较重要的介质有乙酰胆碱、要的介质有乙酰胆碱、GABAGABA、去甲肾上腺素、去甲肾上腺素、5-5-羟色胺、多巴胺、内啡肽，以及多种氨基酸。羟色胺、多巴胺、内啡肽，以及多种氨基酸。二、神经系统自主神经系统脑科学与行为脑科学与行为 人的大脑只需一个柚子那么大，重1.4千克左右，由大约1000亿神经细胞够构成。在高倍显微镜下察看人的大脑时，就像进入一个奇妙的世界。那里，

7、四处都像是纵横交错的蜘蛛网，密布着细细的纤维和一些透明的小球。更为奇妙的是，还可以看到四处飞驰的电脉冲，而一切的物体又都浸泡在一个运动着的化学物质海洋中。大脑和行为大脑和行为之间终究有之间终究有什么关系？什么关系？一脑构造及其功能1.脑干、丘脑和小脑各类脊椎动物的脑都有脑干2.边缘系统边缘系统的构造仅出如今哺乳动物的脑内3.大脑1脑叶额叶：具有运动控制和进展认知活动的功能；位于外侧裂之上和中央沟之前顶叶：担任触觉、痛觉和温度觉；位于中央沟之后枕叶：视觉信息到达的部位；位于后头部颞叶：担任听觉过程，位于外侧裂下部2大脑皮层的分区及机能运动皮层区:位于中央沟前的额叶；控制身体中600多块的随意肌，

8、产生随意动作。躯体觉得皮层区：位于中央沟之后左、右顶叶；担任处置温度、触觉、躯体、位置和疼痛的信息。结合皮层区：将不同觉得方式的信息结合起来，用于谋划对外界刺激作出适当反响。运动和体干觉得皮层左右交叉上下倒置例如：请大声说出这个物体如何说出书面图二脑半球功能单侧化大脑两半球具有一样的功能大脑两半球具有一样的功能区域区域左、右半球在某些方面成为左、右半球在某些方面成为优势半球，这种不对称被称优势半球，这种不对称被称为大脑两半球单侧化为大脑两半球单侧化 大脑半球单侧化大脑半球单侧化著名生理心思学家斯佩里著名生理心思学家斯佩里Roger Roger Sperry)Sperry) 经过对裂脑人的研讨，

9、在大脑经过对裂脑人的研讨，在大脑两半球特殊才干研讨中做出了重两半球特殊才干研讨中做出了重要奉献，要奉献，19811981年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。裂脑人研讨结论大脑两半球在构造和功能上都有明显的差别。大脑两半球在构造和功能上都有明显的差别。从构造上说，人的大脑右半球略大于和重于左半球，但左半球的灰质多于右半球从构造上说，人的大脑右半球略大于和重于左半球，但左半球的灰质多于右半球；右半球的颞叶具有明显的不对称性，颞叶的不对称性是和丘脑的不对称性相；右半球的颞叶具有明显的不对称性，颞叶的不对称性是和丘脑的不对称性相关的；各种神经递质的分布，左右半球也是不平衡的。关的；各种神经递质的分布，左右半球

10、也是不平衡的。从功能上说，在正常情况下，大脑两半球是协同活动的。进入大脑任何一侧的信从功能上说，在正常情况下，大脑两半球是协同活动的。进入大脑任何一侧的信息会迅速地经过胼胝体传到达另一侧，作出一致的反响。裂脑研讨阐明，两半息会迅速地经过胼胝体传到达另一侧，作出一致的反响。裂脑研讨阐明，两半球具有不同的功能，言语表达主要定位在左半球，该半球主要担任言语、阅读球具有不同的功能，言语表达主要定位在左半球，该半球主要担任言语、阅读、书写、数学运算和逻辑推理等；而知觉物体的空间关系、心情、欣赏音乐和、书写、数学运算和逻辑推理等；而知觉物体的空间关系、心情、欣赏音乐和艺术那么定位于右半球。艺术那么定位于右

11、半球。应该指出，大脑半球功能的单侧化并不是绝对的。应该指出，大脑半球功能的单侧化并不是绝对的。讨论：讨论：“左撇子能否更聪明？左撇子能否更聪明？ 一本叫一本叫的的新书指出，左撇子是一个盛产天才新书指出，左撇子是一个盛产天才的群体。从拿破仑、克林顿到本的群体。从拿破仑、克林顿到本拉登，从牛顿、爱因斯坦到比尔拉登，从牛顿、爱因斯坦到比尔盖茨，从卓别林、玛丽莲盖茨，从卓别林、玛丽莲梦露到梦露到赵本山，都是左撇子。左撇子在当赵本山，都是左撇子。左撇子在当代政治经济文化生活中的作用其实代政治经济文化生活中的作用其实远远高于他们在人口中的比例。远远高于他们在人口中的比例。 三 内分泌系统内分泌系统是经过某

12、些特殊的生内分泌系统是经过某些特殊的生物化学物质来实现对有机体的控物化学物质来实现对有机体的控制与调理的制与调理的内分泌活动方式有两种，一是经内分泌活动方式有两种，一是经过植物神经来直接调理内分泌腺过植物神经来直接调理内分泌腺的腺体活动的腺体活动另一种方式是神经系统使脑垂体另一种方式是神经系统使脑垂体分泌激素来调理其它内分泌腺的分泌激素来调理其它内分泌腺的活动活动 四对脑的窃听大脑皮层受损的著名个案：-1848年9月13日，铁路监工盖吉在一次不测爆破中受伤-他的朋友和熟人都说：“他不再是以前的盖吉了1.最初的认知科学研讨人体解剖动物脑损毁法直接刺激2.当代认知神经科学认知神经科学是一门新兴的交

13、叉学科，其研讨义务在认知神经科学是一门新兴的交叉学科，其研讨义务在于阐明认知活动的脑机制。现有的脑认知功能研讨于阐明认知活动的脑机制。现有的脑认知功能研讨技术大致可以分为两类：技术大致可以分为两类：一类是经过改动损伤或刺激脑组织和脑活动并察一类是经过改动损伤或刺激脑组织和脑活动并察看行为上相应的变化来研讨脑与行为之间的关系。看行为上相应的变化来研讨脑与行为之间的关系。属于生理心思学的范畴。属于生理心思学的范畴。eg:脑损伤，电刺激，透颅磁刺激。脑损伤，电刺激，透颅磁刺激。另一类是在人们完成认知义务的同时，察看他们的脑另一类是在人们完成认知义务的同时，察看他们的脑活动变化。这属于心思生理学的范畴

14、。活动变化。这属于心思生理学的范畴。eg：单细胞记录，脑电，脑磁，：单细胞记录，脑电，脑磁，PET，fMRI1、脑电EEG/ERP脑电图脑电图 electroencephalography electroencephalography，简称，简称EEGEEG，经过头，经过头皮外表电极记录得到脑电活动变化，普通以为这种电活皮外表电极记录得到脑电活动变化，普通以为这种电活动反映了电极下神经元群活动时产生的突触后电位总和动反映了电极下神经元群活动时产生的突触后电位总和。除了记录电极以外，还在头皮外表放置参考电极，实践记除了记录电极以外，还在头皮外表放置参考电极，实践记录下来的信号是记录电极和参考电极

15、之间的电位差。录下来的信号是记录电极和参考电极之间的电位差。脑电信号微弱，电极引出的电位变化经过高倍放大器后才脑电信号微弱，电极引出的电位变化经过高倍放大器后才干被计算机记录下来。干被计算机记录下来。ERP技术由特定认知义务所引起的脑电活动比较微弱，被淹没在整由特定认知义务所引起的脑电活动比较微弱，被淹没在整体的体的EEG中难以察看，事件相关电位中难以察看，事件相关电位ERPs, event-related potential技术可以将其抽提出来，其中心是叠技术可以将其抽提出来，其中心是叠加平均技术。加平均技术。经过叠加平均，只需那些与刺激相关时间锁定、振幅锁经过叠加平均，只需那些与刺激相关时

16、间锁定、振幅锁定的脑电成分保管下来，而与刺激无关的成分衰减了定的脑电成分保管下来，而与刺激无关的成分衰减了。所提取出来的信号就是。所提取出来的信号就是ERP，它是由刺激事件包括，它是由刺激事件包括物理刺激和心思事件所引起的脑电波，也称诱发电位物理刺激和心思事件所引起的脑电波，也称诱发电位evoked potentials，EP。技术特点1无损。可以在人体上反复多次运用。无损。可以在人体上反复多次运用。2脑电信号直接反映了神经元电活动变化。脑电信号直接反映了神经元电活动变化。3时间分辨率非常高，可以到达时间分辨率非常高，可以到达1ms以下。以下。4空间分辨率较低。电极个数和脑内兴奋源推测。空间分

17、辨率较低。电极个数和脑内兴奋源推测。5费用低廉。费用低廉。128导，导，100万左右。万左右。研讨动态研讨者可以经过记录分析人们在执行各种认知义务时的研讨者可以经过记录分析人们在执行各种认知义务时的ERPERP信号，动态地察看大脑在认知过程中的活动变化，信号，动态地察看大脑在认知过程中的活动变化，进而探求这些认知功能的神经机制。进而探求这些认知功能的神经机制。ERPERP技术被广泛运用于知觉、留意、学习、记忆、言语等技术被广泛运用于知觉、留意、学习、记忆、言语等多种认知过程的研讨中，并获得了非常丰富的研讨成果多种认知过程的研讨中，并获得了非常丰富的研讨成果。EEG Measurement2、脑

18、磁MEG/ERF当神经元兴奋时，除了产生与突触活动相关的电流之外，当神经元兴奋时，除了产生与突触活动相关的电流之外，还会产生磁场。与脑电类似，可以经过特殊的技术手段还会产生磁场。与脑电类似，可以经过特殊的技术手段将头皮外表很小的磁场检测出来。将头皮外表很小的磁场检测出来。脑磁图脑磁图magneto encephalography , MEG，就是一种在，就是一种在头皮外表丈量脑神经活动产生的微弱磁场的技术。头皮外表丈量脑神经活动产生的微弱磁场的技术。与与ERP类似，研讨者也可以经过叠加平均技术在类似，研讨者也可以经过叠加平均技术在MEG中中抽取事件相关磁场抽取事件相关磁场event-relat

19、ed fields，ERFs。3、正电子发射断层扫描PET神经元需求从血液中获取氧和葡萄糖作为其营养和活动能神经元需求从血液中获取氧和葡萄糖作为其营养和活动能源。在脑组织兴奋时其附近的血管血流量会增多以满足源。在脑组织兴奋时其附近的血管血流量会增多以满足神经活动的需求。神经活动的需求。正电子发射断层扫描正电子发射断层扫描PET, positron emission tomography技术，就是利用正电子放射性同位素来标志血流量在技术，就是利用正电子放射性同位素来标志血流量在脑内的分布，经过丈量与某个认知过程有关的部分脑血脑内的分布，经过丈量与某个认知过程有关的部分脑血流量流量regional

20、 cerebral blood flow，rCBF变化，来推变化，来推测在这个认知过程中伴随着哪些脑区域的活动。测在这个认知过程中伴随着哪些脑区域的活动。技术特点1扫描时要给人体注射一定剂量的放射性物质，短期内扫描时要给人体注射一定剂量的放射性物质，短期内最好不要接受多次最好不要接受多次PET扫描。扫描。2并不是直接丈量脑神经活动，只是经过丈量脑血流量并不是直接丈量脑神经活动，只是经过丈量脑血流量来间接推测脑活动。脑血流量和神经活动之间的关系复来间接推测脑活动。脑血流量和神经活动之间的关系复杂。杂。3空间分辨率高。目前最高可达空间分辨率高。目前最高可达5-10mm3。4时间分辨率非常差。需求几

21、十秒。时间分辨率非常差。需求几十秒。5设备昂贵。盘旋加速器和同位素。设备昂贵。盘旋加速器和同位素。PET4、功能磁共振成像fMRI功能磁共振成像功能磁共振成像fMRI, functional magnetic resonance imaging，丈量的是，丈量的是“血氧程度依赖血氧程度依赖blood oxygenation level dependent，BOLD信号。信号。大脑活动时，其血氧含量中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白大脑活动时，其血氧含量中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的比率发生变化，引起脑部组织的磁化率变化，丈量其的比率发生变化，引起脑部组织的磁化率变化，丈量其引起的信号改动，以此反映相

22、关的大脑活动功能变化。引起的信号改动，以此反映相关的大脑活动功能变化。与与PET相比，相比，fMRI成像时间可以短于成像时间可以短于100ms，空间分辨率，空间分辨率可以到达可以到达1mm，可以无创性的多次实验。，可以无创性的多次实验。研讨动态fMRI涉及的脑构造大都在皮质区域程度。时间和空间分涉及的脑构造大都在皮质区域程度。时间和空间分辨率都还有较大的局限性。并且，辨率都还有较大的局限性。并且，fMRI信号的变化与神信号的变化与神经元的兴奋和抑制之间确实切关系是什么，还是一个没经元的兴奋和抑制之间确实切关系是什么，还是一个没有完全处理的问题。有完全处理的问题。fMRI的一个开展方向是提高成像的时空分辨率和信噪比的一个开展方向是提高成像的时空分辨