心理的神经生理机制专家讲座

第二章心理神经生理机制心理的神经生理机制第1页霍金生日盛会

年1月12日来自伦敦消息—来自世界各地科学家、学者以及包含U2乐队组员在内许多社会名流汇聚在剑桥大学，为一位当今世界上最伟大物理学家庆贺六十岁生日。斯蒂芬·霍金因其在物理学与宇宙学研究（宇宙起源和发展）方面所做开创性工作，及其是全球畅销书《时间简史》作者而闻名。他取得了剑桥大学卢卡逊讲座教授一职，这是艾萨克·牛顿爵士曾经担任过职位。霍金以自己卓著工作取得了公众赞赏，尽管他已经与一个通常在病兆出现后3至5年即可致命严重神经系统疾病伴随达40年。这位受到普遍推崇科学家曾经在许多脱口秀节目中露过面，甚至还曾在流行世界各地系列卡通片《辛普森家族》和科幻系列片《星际迷航》中客串出场。霍金所患疾病已被确诊为肌萎缩性（脊髓）侧索硬化症（ALS），该病也被称为鲁盖瑞氏症。这种疾病会引发大脑和脊髓运动神经元退化和死亡，从而最终造成大脑不能发起和控制肌肉运动。一些病人完全瘫痪以至于被“禁闭”，他们甚至不能经过眼睛和手指移动与外界交流。霍金不能离开他轮椅，只有最小肌肉控制能力，而且不能交谈，他使用一个语音合成器来发演出讲。心理的神经生理机制第2页本章主要问题：

1.脑进化是怎样？2.人产生心理器官是什么？3.神经元结构和功效怎样？4.人神经系统由哪些部分组成？5.人大脑结构和功效怎样？6.关于大脑功效有哪些理论？7.人内分泌系统有哪些功效？心理的神经生理机制第3页第一节脑进化心理的神经生理机制第4页腔肠动物（如水螅、海哲、水母等）细胞已分化成感觉细胞、神经细胞和运动细胞三类，能完成简单反射活动（三）无脊椎动物——链状或节状神经系统（四）低等脊椎动物——管状神经系统管状神经系统为脑形成准备了条件。在脊椎动物神经管前端，首先形成脑泡，随即逐步发展成为相对独立五个脑泡：前脑、间脑、中脑、小脑和延脑。（五）高等脊椎动物——脑结构和机能发展和分化动物神经系统和脑进化

（一）单细胞动物——无专门神经系统（二）低等多细胞动物——网状神经系统心理的神经生理机制第5页三、大脑进化普通趋势（一）脑相对大小改变（二）皮层相对大小改变（三）皮层内部结构改变心理的神经生理机制第6页第二节神经元心理的神经生理机制第7页一、神经元及其功效（一）神经元结构（二）神经元种类（三）神经元功效神经元有两种主要功效，兴奋和传导。二、神经胶质细胞及其功效三、神经冲动（资料起源：R.L.Atkinson，R.C.Atkinson&Hilgard，1983）心理的神经生理机制第8页第三节神经系统心理的神经生理机制第9页思索？为何你能不假思索地把手从热东西上拿开？碰到紧急情况时，你神经系统哪一部分会马上做出反应？心理的神经生理机制第10页人神经系统能够分为两个子系统：一是中枢神经系统（centralnervoussystem），一是周围神经系统（peripheralnervoussystem）。在两大系统中，又包含许多组成部分。一、周围神经系统

（一）脊神经（二）脑神经（三）植物性神经心理的神经生理机制第11页二、中枢神经系统1、脊髓脊髓是脑和周围神经桥梁，能够完成一些简单反射活动。2、脑干（1）延脑负责呼吸、心跳、排泄、吞咽等活动（2）桥脑与睡眠、觉醒、做梦等活动相关（3）中脑中央灰质、中脑四叠体、大脑脚（4）网状结构负责唤醒皮层及过滤输入信息3、间脑（1）丘脑转递感觉信息至大脑皮层脑结构（2）下丘脑与如恐惧、饥渴、繁殖等情绪和基本生存动机相关，并能调整自主神经系统4、小脑调整运动和平衡，与某种高级认知活动相关5、边缘系统（1）杏仁核唤起和调整情绪，对感觉信息进行最初情绪反应相关（2）海马被称为“记忆之门”，对事实和事件长久记忆形成中起着关键性作用（H.M.案例）心理的神经生理机制第12页三、大脑结构和机能（一）大脑结构1、三条沟裂：中央沟、外侧裂、顶枕裂2、脑叶枕叶：位于脑后靠下位置。除了其它部分之外，枕叶包含着视觉皮层，视觉信号在此接收加工。视觉皮层受损会减弱视觉识别功效，甚至致盲。顶叶：位于脑顶部。顶叶包含躯体感觉皮层，接收来自于全身、相关压力、疼痛、触觉和温觉信息。躯体感觉皮层区所接收从手和脸传递来信息是不成百分比，因为这些机体部位敏感性不一样。顶叶一些区域也参加注意及各种心理操作。颞叶：位于大脑两侧，耳朵之上、太阳穴以下区域。颞叶与记忆、知觉、情绪相关，并包含处理声音刺激听觉皮层。额叶：位于脑前部、额部颅骨下方。额叶包含运动皮层，对人体产生随意运动600多块肌肉发出指令。在短时记忆中，额叶非常活跃，额叶也与制订计划、社会判断、创造性思索和采取主动等能力相关。（菲尼亚斯·盖奇故事)心理的神经生理机制第13页（二）大脑皮层分区和机能大量研究表明，人大脑皮层能够分成不一样区域，普通应用较广是布鲁德曼（Brodmann，1909）皮层分区图。1.初级感觉区：初级感觉区包含视觉区、听觉区和机体感觉区，它们是接收和加工外界信息区域。2.初级运动区：在中央前回，即布鲁德曼第4区，是人躯体运动区。这些区域和人躯体运动关系十分亲密，能支配和调整身体在空间中位置、姿势和身体各部分运动，如受损会有显著运动障碍。3.言语区：人类因为劳动和社会交往，产生了语言和思维。所以，在大脑皮层上，存在着言语代表区。对大多数人来说，言语区定位于大脑左半球。言语区由许多脑区组成，损坏这些区域将引发各种失语症。4.联合区：在人大脑皮层上，属于投射区面积很小，大约只有1/5，除此之外，还有范围广大、含有整合作用一些脑区，称为联合区。心理的神经生理机制第14页言语运动中枢，位于左半球额叶后下方，靠近外侧裂处，即布鲁德曼第44、45区，亦称布洛卡区，它负责控制说话时舌和面肌运动。此处损伤病人吐字十分困难，勉强说出话也常有句法错误，但这种病人还能写字，能听懂他人话，能阅读。用电流刺激这一区域可使正在说话病人马上停顿说话。言语视觉中枢，在顶枕叶交界处，损坏这个区域将出现书面语言了解障碍，病人看不懂文字材料，产生视觉失语症或失读症。言语听觉中枢，位于颞上回后方，接连角回部位，称为威尔尼克区，它与口头语言了解相关。损伤这个区域将造成听觉性失语症，病人说话无困难，但言语杂乱无章，没有任何意思。这种人听不懂他人话，也不能重复他刚听到句子。书写中枢。在人脑额上回，损坏这一区域，病人将不会写字心理的神经生理机制第15页（三）大脑两半球一侧优势1、裂脑研究说明，两半球可能含有不一样功效。左半球主要负责言语、阅读、书写、数学运算和逻辑推理等，右半球主要负责知觉物体空间关系、情绪、观赏音乐和艺术。2、大脑两半球功效一侧化并不是绝正确。心理的神经生理机制第16页心理的神经生理机制第17页52distinctareasdescribedbyBrodmman(1909)心理的神经生理机制第18页心理的神经生理机制第19页1.脑损伤法（1）临床观察，即经过观察因为脑瘤、中风、头部损伤造成脑损伤病人行为改变，揭示脑与行为关系。这种方法有一定不足，一是被试人数有限，二是不能控制脑损伤部位和程度，所以，即使发觉了脑损伤部位与行为相关，也难确定它们是因果关系。这种研究有时也经过病人死后尸体解剖来进行。（2）有目标地破坏动物脑结构，然后观察动物行为改变。比如，经过切除动物部分大脑皮层或电损毁、药品损毁部分脑结构等伎俩，从动物行为能力丧失来推论所损毁脑结构功效。这种类型研究可为人脑功效探索提供参考，但并非是对人脑研究。专栏：探索脑奥秘方法心理的神经生理机制第20页2.电统计法经过统计大脑电活动，研究脑与心理和行为关系，这种方法有两种不一样形式：（1）脑电图（electroencephalograph，EEG）技术。这是一个经过头皮表面统计电极得知脑电活动技术，它由用一系列曲线表示脑电波来反应脑电活动普通概况，其差异可反应出心理活动改变。EEG惯用于脑损伤和神经失常诊疗，也经惯用于睡眠、白日梦、问题处理等方面研究。（2）微电极统计技术。将微小电极插入神经细胞，统计神经细胞受到刺激时放电情况，观察动物或人行为表现，从而揭示心理活动脑机制，如动物脑内“高兴中枢”和“痛苦中枢”，人记忆脑机制，就是经过这种技术发觉。心理的神经生理机制第21页3.脑成象技术近年来，脑科学研究方法有了突破性进展，出现了许多可用于正常人无损伤研究技术，如对脑结构和功效进行显影成像技术，我们称之为脑成像技术。脑成像技术有以下种类：心理的神经生理机制第22页（1）计算机层描构像技术（computerizedaxialtomography）。简称CAT。这是将Ｘ光摄影和计算机处理结合起来观察脑组织病变技术。1961年，美国科学家A.M.Cormack首先提出用Ｘ光探测活脑内部想法。很快，英国一位工程师G.N.Hounfield制作了这种仪器雏形。为此，他们二人共同取得了1979年诺贝尔医学奖。使用时，将病人头安置在一个大圆圈形仪器中，其中装有Ｘ射线管，在头另一边，正对着Ｘ射线管有一个Ｘ光检测器，能够测出经过病人脑Ｘ射线量。Ｘ射线管和检测器可在圆圈内移动，它们连续旋转，不停改变Ｘ射线方向。用这种方法绕着病人脑进行屡次测试，然后将检测结果输入计算机处理，可得到整个平面图像。因为正常脑组织和病变组织对Ｘ光吸收量不一样，所以在像片上能够看到如脑瘤、血栓、脑积水和多发性硬化溃变影子。这对于医生研究脑局部损伤很有用。但这种方法也有缺点，它只能显示脑结构，而不能显示脑神经活动。心理的神经生理机制第23页（2）正电子放射层描技术（positronemissiontomography）。简称PET。这是研究脑代谢活动一个新技术。先给病人注射一个半衰期只有几十分钟18F－D－脱氧葡萄糖，然后将病人头置于正电子放射检测器中。当神经活动时，脑吸收18F－D－脱氧葡萄糖分子发射出正电子，碰到脑内负电子，就会碰撞，产生两个γ射线光子，这两个离子在同一直线相反方向射出，被正电子放射检测器检测到，并将信息传入计算机。计算机计算出有高度神经冲动部位，画出图像，从图上能够看到所注射放射物质在脑一些区域被吸收多少。所以PET得到是在进行心理活动时一些活性物质代谢速率机能动态图像。心理的神经生理机制第24页（3）核磁共振（nuclearmagneticresonance）。简称NMR。这是利用一些物质原子在强磁场中向一定方向旋转而发生射电波原理，来研究脑工作时脑内物质改变技术。如用一个射电频率波经过脑时，脑内一些物质原子就会放出自己射频波。不一样原子发射频率不一样。能够使NMR与已知某种原子（比如氢原子和氧原子）波频调谐，以检测该种物质在脑工作时，在脑部分集中情况。这种扫描信息也需要经过计算机分析制成脑层面图像。这种技术主要用于脑器质病变检测。这种技术虽不能进行脑功效成像研究，但却是功效性磁共振研究技术基础。心理的神经生理机制第25页（4）功效磁共振显影（functionalmagneticresonanceimaging）。简称fMRI。它是在核磁共振基础上发展起来。在功效磁共振中，扫描速度更加快，采样率更高，信噪比更低，有更加好计算方法和软件，能对快速成像数据进行处理。如传统核磁共振约60秒才能给出一幅清楚图像，而功效磁共振0.1秒就能够给出很好图像。功效磁共振主要用于大脑功效研究。心理的神经生理机制第26页四、大脑性别差异问题1：男性和女性大脑存在生理上差异吗？扫描技术揭示出了两性大脑一些差异。在一项MRI研究中，10名男性和10名女性被试收听大声朗诵约翰格里沙姆恐怖小说时，男女左颞叶都显示出兴奋，同时女性右颞叶也相当活跃，这些结果和其它研究一起，提供了大脑功效单侧化方面存在性别差异证据：对一些类型任务，尤其是和言语相关那些，男性似乎更依赖于大脑一侧，而女性则倾向于使用双侧大脑。女性大脑灰质百分比高于男性（Cur等，1999）。男性将悲剧电影记忆储存在杏仁体右侧，而女性则将其储存在左侧（Cahill等，）。心理的神经生理机制第27页问题2：这些生理差异与行为相关吗？在全部情况下，两种性别共性要远远多于它们之间差异生物学上差异并不与行为或表现上差异存在必定联络大脑性别差异很可能是行为差异结果，而不是原因。生活经验不停改造着大脑神经通路，影响着大脑组织和运行方式。假如你是一位音乐家，你大脑中与音乐相关创作区域很可能比非音乐家大（Jancke，Schlaug，&Steinmetz，1997）；假如你是一位出租车司机，那么你海马中负责描述周围环境视觉区很可能大于平均水平（Maguire等，）。心理的神经生理机制第28页第四节脑功效各种学说心理的神经生理机制第29页一、定位说颅相说将人心理官能同颅骨特征并进而同皮层部位联络起来，推进了脑功效定位研究。真正定位说开始于对失语症病人研究，如布洛卡区和威尔尼克区发觉。心理的神经生理机制第30页二、整体说拉什利（K.SLashley，1890－1958）采取脑损毁技术对白鼠进行了一系列走迷宫研究，由此引申出了两条主要原理：均势原理（大脑皮层各个部位几乎以均等程度对学习发生作用）和总体活动原理（大脑是以总体发生作用，学习活动效率与大脑受损伤面积大小成正比，而与受损伤部位无关。）心理的神经生理机制第31页三、机能系统说人脑不是一个被动反应器官，而是一个复杂动态机能系统，是一个高度完善自我调整系统。1、动力系统：调整激活与维持觉醒状态机能系统。2、信息加工系统：信息接收、加工和储存系统。3、行为调整系统：编制行为程序、调整和控制行为系统。心理的神经生理机制第32页四、模块说Foder（1983）提出认知功效模块性概念，他认为，人脑在结构上和功效上都是由高度专门化并相对独立模块组成，这些模块复杂而巧妙结合，是实现复杂而精细认知功效基础。心理的神经生理机制第33页第五节内分泌系统和神经体液调整心理的神经生理机制第34页一、内分泌腺概念由内分泌腺生成并分泌生理活性物质叫激素或荷尔蒙。二、内分泌腺分类及机能1、甲状腺2、副甲状腺

3、肾上腺4、脑垂体三、神经－体液调整1、感受器-传入纤维-中枢-传出神经-内分泌腺-血液-效应器2、感受器-传入纤维-中枢-脑垂体传出纤维-垂体激素经血液作用于某内分泌腺-某内分泌腺分泌激素经血液作用于效应器

心理的神经生理机制第35页由肾上腺分泌、与情绪和压力相关。这些激素水平在没有情绪反应出现时—如受热、遇冷、