心理的神经生理机制课件

心理的神经生理机制大脑皮层3D俯视图2.1神经系统的进化人脑是世界上最复杂的一种物质，由100亿以上的神经细胞和1000亿以上的神经胶质细胞组成。每个神经细胞又可能与其他神经细胞存在1万个以上的联系，形成了复杂的神经网络。但是这样一个复杂的物质是经过从没有神经系统的单细胞动物，到脊椎动物复杂的神经系统，再到高度发达的人脑这样一个上亿年的发展过程进化演变而来的。2.1神经系统的进化从生物进化史来看，生命现象先是产生出动物和植物的分化，产生的最低等的动物叫原生动物，如变形虫。变形虫是单细胞动物，没有专门的神经系统，仅由一个细胞执行着各种功能。从单细胞动物发展到多细胞动物，是动物进化史上的一个飞跃。这时动物身体的各个部分为适应环境的变化开始分化，有了感觉、运动和协调身体各部分的神经系统。2.1神经系统的进化原始的多细胞动物是腔肠动物，如水母、水媳、海蚕等。以水媳为例，其全身的细胞按功能可以分成三类:1）感觉细胞，其功能是接受各种外界刺激;2）运动细胞，主要功能是执行运动反应;3）神经细胞，位于感觉细胞和运动细胞之间，细胞有丝状突起，组成网状神经系统，专门执行传递兴奋的功能。由于细胞之间的联系是原浆性的，没有神经节，更没有中枢，因而神经细胞的兴奋，可以向任何方向传导。如果刺激水媳身体的任何一点都能引起全身性的反应。2.1神经系统的进化单细胞动物：•没有专门的神经系统、感应器、

效应器，由一个细胞执行各功能多细胞动物：•各细胞逐渐分化，形成专门的运动器官和感觉器官。其网状神经系统无中枢，以泛化的方式对外界刺激进行反应。

•处于感应阶段，未达感觉阶段。无脊椎动物的神经系统不同发展阶段，神经系统具不同的发展水平环节动物：链状神经系统•头部神经节发达，为脑的产生准备了条件•初步具备感觉能力节肢动物：节状神经系统•头部神经节是脑的雏形•比环节动物的行为更复杂，但只能把单一性的刺激做信号进行反应，仍属于感觉阶段低等脊椎动物的神经系统鱼类:脑体积小•

可对各属性作综合反映，但本能行为占主导两栖类：•

大脑分为两半球，出现原脑皮质；•视觉比鱼类发达，可辨别物体的运动和形状爬行类：出现大脑皮层•

初步具有较高级的分析综合能力低等脊椎动物的神经系统鸟类：•

大脑进一步发展，视丘、小脑尤为发达视觉敏锐，可辨别事物的色、形、飞行方向，都具有管状神经系统，形成了中枢神经和脑，

能反映完整的对象和对象间的关系，心理水平达到知觉阶段。高等脊椎动物的神经系统大脑皮层高度发展，大脑半球开始出现了沟回，各部位机能日趋分化。类人猿已达到动物心理发展的最高水平，不仅有感觉、知觉、各种情绪反应，还可以解决一些问题，达到了思维的萌芽阶段。总结从以上内容可以看出，动物从低级向高级进化，大脑日益复杂、完善，其心理水平也不断提高，依次经历了感应阶段、感觉阶段、知觉阶段，最后达思维萌芽阶段。由此可见，心理水平受神经系统（尤其是脑）发展水平的制约，神经系统越复杂，心理水平越高。2.2神经元神经元（Neuron）神经胶质细胞（GliaCell）神经冲动的传递神经冲动的化学传导神经回路神经元的构成胞体：神经元纤维、尼氏体是神经元特有的结构树突：几百微米；接受刺激，将神经冲动传向胞体轴突：较长，只有一个，内含平行的神经纤维；将神经冲动传向其它相连的胞体神经元与神经系统的关系神经系统由100亿个以上的神经元和1000亿个以上的神经胶质细胞组成。神经元是其基本的结构和机能单位，负责接收和传送信息。当神经受到刺激时，会产生神经冲动，神经元通过细胞内电传导和细胞间化学传导，实现兴奋的传递。各个神经元又通过突触联结形成微回路，对信息进行处理。神经元的分类与功能神经元的分类：内导神经元：收集、传导刺激到达脊髓、大脑中间神经元：连接成中枢神经的微回路外导神经元：将中枢的信息传出，支配效应器活动神经元的功能接受刺激（信息）传递信息整合信息神经元的分类与功能感觉神经元感觉神经元运动神经元胶质细胞的类型神经胶质是指广泛分布于中枢神经系统内的，除了神经元以外的所有细胞。胶质细胞的类型染色的大鼠星形胶质细胞胶质细胞的功能为神经元的生长提供线路在神经元周围形成髓鞘，使冲动得以快速传递给神经元输送营养，消除神经元间过多的神经递质胶质细胞可直接调控神经元间突触联系来主控学习记忆星形胶质细胞直接调节神经元突触电传导活动迄今为止，人类意识的生物学基础是什么、记忆信息是什么、记忆信息储存在哪里等等问题，都几乎没有找到答案。脑袋大更聪明？其实不尽然。为什么？神经冲动的传导几个重要概念：1）神经冲动：任何刺激作用于神经，神经元就会由静息的状态转化为较活动的状态。2）静息电位：当神经元处于静息状态时，测量到的神经细胞内外的电位变化3）静息电位的产生：细胞膜对膜内外离子的通透性不同，静息状态下下，对K+有较大通透性,对Na+较差，结果K+经通道外流，Na+被挡在膜外，膜内外出现电位差，膜内比膜外略带负电。4）动作电位：神经受到刺激时，膜的通透性发生变化，Na+通道打开，Na+被泵入膜内，使膜内正电荷迅速上升，并超过膜外，这一电位变化过程即为动作电位。它代表了神经兴奋的状态。神经冲动的传导神经冲动的两种传导方式细胞内部的传导——神经冲动的电传导

细胞之间的传导——神经冲动的化学传导突触：化学传导的特殊接触部位突触的分类按照突触接触的部位按突触的功能兴奋性突触抑制性突触神经冲动的电传导（细胞内部的传导）动作电位产生时，神经纤维某一局部出现电位变化，膜内由负变正，表面由正变负，而邻近未受刺激的部位，电荷性质与之相反，因此，在膜表面的兴奋部位与静息部位间出现电位差，从而形成由静息部位正电荷向兴奋部位负电荷的电流。同时，膜内产生相反方向的电流，两者构成了一个局部电流。局部电流使邻近未兴奋部位的细胞膜通透性发生变化，产生动作电位，这种作用反复进行下去，实现兴奋传导。神经冲动的电传导神经冲动的化学传导神经元彼此之间接触的部位称突触，由突触前成分、突触间隙和突触后成分组成。神经冲动的化学传导传导机制:神经冲动到达轴突末梢后，有些突触小泡破裂，并通过突触前膜的张口处将存储的神经递质释放出来。经过突触间隙后，迅速作用于突触后膜，并激发其内部的分子受体，从而改变膜的通透性，引起突触后的神经电位的变化，实现神经兴奋的传递。神经递质在用完后，并未破坏，还可以从受体中排出回到轴突末梢，重新包装成突触小泡，得到重复利用。神经冲动的化学传导神经回路神经回路是指神经元通过突触联结形成的微回路，是脑处理信息的场所。神经元连接方式：（1）一一对应连接（2）辐射式（3）聚合式（4）环式神经元连接方式1.辐射式：一个神经元的轴突通过它的末梢分枝与许多神经元（胞体与树突）建立突触联系。这种联系使一个神经元的活动，有可能引起许多神经元的同时性兴奋或抑制。神经元连接方式2.聚合式：许多神经元的神经末梢共同与一个神经元发生突触联系。这样，同一神经元可以接受许多其他神经元的影响。这些神经元可能都是兴奋的或都是抑制的，也可能是一部分兴奋，一部分抑制。它们聚合起来共同决定着突触后神经元的状态。它表现了神经兴奋在时间上的整合作用。神经元连接方式3.环式：一个神经元发出的神经冲动经过几个中间神经元，又传回到原发冲动的神经元。它使神经冲动在这个回路内的传递可以往返持续一段时间。最简单的神经回路——反射弧感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器无条件反射与条件反射1.无条件反射：它是在种系发展过程中遗传下来的反射。引起无条件反射的刺激物叫无条件刺激物。2.条件反射:

动物在无条件反射的基础上,为适应千变万化的环境,还必须建立多种反射,后天获得的反射就叫条件反射。引起条件反射的刺激物叫条件刺激物或信号刺激物。条件反射是在无条件反射的基础上建立起来的，建立条件反射的基本条件是某种无关的刺激与无条件刺激在时间上的重合。巴浦洛夫的条件反射的基本模式可以用下图表示:

条件刺激物定向反射无条件刺激物无条件反射

巴浦洛夫的经典实验

巴浦洛夫认为，条件反射是脑的高级神经活动。它是以大脑皮层上神经联系的暂时接通为基础的。无条件刺激和无关刺激物在大脑皮层上可以形成两个兴奋点（或兴奋灶）。由于多次重复，两个兴奋灶就会沟通起来，形成暂时神经联系，这就是条件反射的基础。这种条件反射的系统是动物和人的一切学习行为的基础。41暂时神经联系食物唾液铃声大脑皮层经典条件反射（巴甫洛夫）——被动操作条件反射或工具条件反射（斯金纳）——主动条件反射斯金纳箱巴普洛甫还指出，在一定条件下形成的条件反射，并不是永远固定不变的。随着环境中各种条件的改变，条件刺激物的信号意义也可能改变或消失，这种现象叫条件反射的抑制。由于新异刺激物的出现使原来的条件反射暂时受到抑制，叫外抑制。由于条件刺激物不再受到无条件刺激的强化，而使条件反射逐渐消退，叫消退抑制。当条件刺激物出现后经过一段时间间隔才给予强化，这样，动物必须等待一段时间才对条件刺激物作出反应，叫延缓抑制。消退抑制和延缓抑制也叫内抑制。条件反射的各种抑制保证了人和动物有机体能够更灵活、更合理的适应自然界。

(二)高级神经活动的基本规律1.神经过程的扩散与集中：兴奋或抑制在皮层上产生后，并不停留在原来的发生地点（原发点），而是沿皮层向临近部位传播开来，使这些部位也出现同样的活动，这种现象叫扩散。跟扩散相反的运动叫集中，即扩散开来的神经过程又返回原发点上。2.神经过程的相互诱导：在大脑皮层上一种神经过程引起或加强另一与之相反的神经过程，叫神经过程的相互诱导。相互诱导有正诱导和负诱导两种。由抑制引起或加强兴奋过程叫正诱导。反之，由兴奋引起或加强抑制过程叫负诱导。

(二)高级神经活动的基本规律(三)大脑皮层的系统性机能1.分析综合机能2.系统性功能的不同表现：

(1)对复合刺激物形成条件反射

(2)对刺激物的关系形成条件反射---关系反射

(3)形成动力定型或动型。动力定型：一连串的刺激与反应形成的固定组合。如骑自行车。动力定型是人形成习惯的生理基础。（四）第一和第二信号系统第一信号指现实的、具体的刺激物，如声音、颜色、气味等。由这种刺激物形成的条件反射系统属于第一信号系统。第二信号指由语言中的词汇组成的刺激物。它是具体信号的信号，是一种抽象和概括化的信号，可以代替第一信号而起作用。由第二信号形成的条件反射系统属于第二信号系统。第一信号系统是动物和人共同具有的条件反射系统。人类除了第一信号系统外，还有第二信号系统，即由词组组成的反射系统，借助于这个系统的活动，人才能间接而概括的反映现实，揭露事物的本质和规律，传递知识和经验，有意识的调节自己的行为。第二信号系统的活动，使人的反映能力在性质和范围上，都不同于动物的反映能力。巴甫洛夫把第二信号系统叫做人脑的特别附加物，看成是人脑高级神经活动的重要特征。在人身上，两个信号系统是密切联系、协同活动的。第二信号系统永远以第一信号系统为基础。2.3神经系统2.3.1周围神经系统2.3.2中枢神经系统2.3.3大脑的结构与机能2.3.4神经系统的发育神经系统的构成

2.3神经系统

神经系统：是由神经元构成的异常复杂的机能系统。分为：外周神经系统：脊神经脑神经植物性神经中枢神经系统：脑脊髓2.3.1外围神经系统与中枢神经系统相对应，包括躯体神经系统和植物性神经系统脊神经脑神经植物性神经2.3.1外围神经系统脊神经：31对发自脊髓，由脊髓前根和后根的神经纤维混合而成。前根：运动神经后根：感觉神经脊神经节2.3.1外围神经系统脑神经：12对。多由脑干发出，分布于头面部植物性神经：控制各腺体、内脏、血管活动，如下图-----交感神经：通常在个体紧张而警觉时发生作用，是机体应对紧急情况的机构-----副交感神经：常使个体在松弛状态下发生作用，抑制各器官的过度兴奋，使它们获得必要的休息。植物性神经系统也叫自主神经系统，虽然在本身运作上，好像不受中枢神经系统的控制，显得自主，但实际上人们经受训练后完全可以随意控制内脏的活动，所以，将其称为自主神经系统是不合适的。2.3.2中枢神经系统脊髓脑：脑干延脑桥脑中脑间脑小脑边缘系统脊髓的构造与功能脊髓是中枢神经系统的低级部位，位于脊髓管内，由许多神经元聚集成的柱状构造，包括灰质和白质两种神经纤维。脊髓的两种功能：反射中枢提供躯体与脑部之间神经双向传导的道路脊髓的功能一：反射中枢感觉神经元将神经冲动传入脊髓后，中间神经元不把它传入大脑，而直接传给运动神经元，至反应器形成反射。由感觉神经元，中间神经元和运动神经元所形成的反射，就是反射弧。――膝跳反射。脊髓的功能二：

提供躯体与脑部之间神经双向传导的道路：感受器接受外界的刺激→感觉神经元兴奋→冲动→脊髓→由中间神经元传至大脑→由大脑传回→经脊髓由运动神经元传给反应器（肌肉或腺体），表现出反应。脑的结构（1）1.脑干：维持个体的生命，心跳、呼吸、消化、体温、睡眠等与脑干有关。包括：延脑桥脑中脑网状结构2.小脑：与大脑皮质运动共同控制肌肉运动，调节身体姿势与身体平衡。脑的结构（2）3.间脑：最复杂的中枢，也是最重要的中枢丘脑：是感觉神经的重要传递站，也具有控制情绪的功能。下丘脑：自主神经系统的主要管制中枢，管制内分泌系统，维持新陈代谢，调节体温，并与生理活动中饥饿、渴、性等生理性动机有密切关系。脑的结构（2）4.边缘系统：管制嗅觉、内脏、自主神经、内泌、性、摄食、学习、记忆等，有两个神经组织：杏仁核与情绪表现有关，海马与记忆有关。2.3.3大脑的结构和机能大脑的结构大脑皮层的分区及机能大脑两半球的一侧优势（一）大脑的结构大脑分左右两个半球，体积占中枢神经系统体积的一半以上，重量为脑总重量的60%左右。大脑的左右两个半球表面布满沟回，三条大的沟裂（中央沟、外侧裂、顶枕裂）将半球分为额、颞、顶、枕四叶。大脑皮层由灰质组成，含有大量的神经细胞和无髓鞘神经纤维，从外到里分六层。大脑内部是白质，由大量神经纤维的髓质组成，负责联系大脑各部分。中枢神经系统的结构图（二）大脑皮层的分区及机能

1.感觉区：视觉区、听觉区和机体感觉区是接受和加工外界信息的区域。躯干、四肢在体感区的投射关系是左右交叉、上下倒置的.头部在感觉区的投射是正直的.身体各部位投射面积的大小取决于它们在机能方面的重要程度。（二）大脑皮层的分区及机能2.运动区:发出运动指令,支配和调节身体在空间的位置、姿势及身体各部分的运动、运动区与躯干、四肢运动的关系也是左右交叉、上下倒置的。运动区与头部运动的关系是正直的.身体各部位在运动区的投射面积不取决于各部位的实际大小,而取决于它们在机能方面的重要程度。功能重要的部位在运动区所占的面积也比较大。

3.言语区：定位于大脑左半球在左半球额叶的后下方、靠近外侧裂处,有一个言语运动区,它通过邻近的运动区控制说话时的舌头和颚的运动。这个区域受损就会发生运动性失语症.在颞叶上方、靠近枕叶处,有一个言语听觉中枢,它与理解口头言语有关。损伤这个区域将会引起听觉性失语症.在顶枕叶交界处,还有言语视觉中枢,损伤这个区域将出现理解书面言语的障碍。产生视觉失语症或失读症。

4.联合区:

人类的大脑皮层除上述有明显不同机能的区域外还有范围很广、具有整合或联合功能的一些脑区,称联合区.联合区不接受任何感受系统的直接输入,从这个脑区发出的维,也很少直接投射到脊髓,支配身体各部分的运动.联合区可分成感觉联合区、运动联合区和前额联合区。(三)大脑两半球的一侧优势切断胼胝体后，大脑两半球的信息就不能相互传递，这为单独研究两个半球的不同功能提供了可能。1860年,布洛卡发现，左半球额叶损伤→运动性失语症，证明了左半球的言语优势。20世纪60年代，斯佩里的“割裂脑”实验结论：对于右利手的人来说，左半球言语功能占优势，也称“意识脑”、“学术脑”、“语言脑”。右半球空间知觉占优势，又可以称作“本能脑”、“潜意识脑”、“创造脑”、“音乐脑”、“艺术脑”。

ART投射在病人的左半球，所以能命名，而HE投射在了右半球，因而不能用言语描述。言语功能主要定位在左半球，该半球主要负责言语、阅读、书写、数学运算和逻推理等。而知觉物体的空间关系、情绪、欣赏音乐和艺术等则定位于右半球。大脑两半球具有不同的功能的实验研究2.3.4神经系统的发育神经系统的发育有两个特点：----神经细胞连接的高度准确性发育过程中，神经元的轴突向它的靶生长，并以高度精确的方式选择正确的靶位。

----细胞突触的精简此现象造成成人的轴突密度少于婴幼儿的轴突密度。2.4脑功能的各种学说2.4.1定位说2.4.2整体说2.4.3机能系统学说2.4.4模块说2.4.5神经网络学说2.4.1定位说一、颅相说定位说始于颅相说：观点：每种官能都有对应的颅骨位置和特征评价：不科学，但推动了脑功能定位的研究二、定位说真正的定位说认为脑的特定机能是由大脑的一些特定区域负责。基本观点：人的各个心理功能都与大脑的特定部位相关2.4.1定位说研究方法：临床研究和电刺激法研究确定了布洛卡区、威尔尼克区证据：科学家发现，海马与记忆有关，杏仁核与情绪有关，下丘脑与进食和饮水有关，这些发现也有利于脑功能的定位学说。近年来，脑成像的大量研究揭示了某些脑区与执行特定认知任务的关系，在某种意义上也支持了定位学说。2.4.2整体说弗罗伦斯的“局部毁损法”研究结论：不存在皮层功能定位，功能的丧失与皮层切除的面积大小有关，与特定部位无关。弗罗伦斯强调脑功能的整体性2.4.2整体说拉什利的“脑损毁法”研究结论：大脑损伤造成的动物习惯形成障碍，与脑损伤的部位无关，而与脑损伤面积的大小有密切的关系（r=.75）拉什利得出了两个重要原理：均势原理：大脑各部位几乎以均等程度发挥作用总体活动原理：大脑总是以总体发挥作用，功能的丧失与损伤面积成正比，而与受损伤的部位无关。2.4.3机能系统学说鲁利亚认为，脑是一个动态的机能系统，个别环节受损，高级心理功能受影响，人的心理和行为是三个机能系统相互作用、协调活动的结果。第—机能系统，动力系统：由脑干网状结构和边缘系统等组成。它的基本功能是保持大脑皮层的―般觉醒状态，提高它的兴奋性和感受性，并实现对行为的自我调节。第二机能系统，信息接收、加工和储存系统：它位于大脑皮层的后部，包括皮层的枕叶、颞叶和顶叶以及相应的皮层下组织。它的基本作用是接受来自机体内、外的各种刺激（包括听觉、视觉、一般机体感觉），实现对信息的空间和时间整合，并把它保存下来。第三机能系统，行为调节系统：是编制行为程序、调节和控制行为的系统。它包括额叶的广大脑区。它的基本作用是产生活动意图，形成行为程序，实现对复杂行为形式的调节与控制。2.4.4模块说20世纪80年代中期出现，这种学说认为，人脑在功能和结构上是由高度专门化并相对独立的模块组成，这些模块复杂而巧妙的结合，是实现复杂而精细的认知功能的基础。认知神经科学的许多新的研究成果，支持了模块学说。例如，视觉领域的研究发现，猴子的视觉与31个脑区有关；颜色、运动和形状知觉是两个大的功能模块，它们之间的精细分工和合作，是视觉的神经基础。2.4.5神经网络学说格奇温德较早用神经网络观点来描述语言的产生。在他看来，人们在阅读单词时，这些词的视觉信息在视觉区得到登记，然后经过角回转化为听觉代码，再由威尔尼克区接收并理解这些信息，进而传送到布洛卡区，再由布洛卡区控制运动皮层，从而念出这个词。目前，人们认识到各种心理活动都是由不同脑区协同活动构成的神经网络来实现的。而这些脑区可以经由不同神经网络参与不同的认知活动，并在这些认知活动中发挥不同的作用。正是由这些脑区组成的动态神经网络，构成了各种复杂认知活动的神经基础。近年来，随着神经成像分析技术的发展，研究者不仅可以较精确地分析不同脑区的特定功能，而且能有效地分析不同脑区间的功能联结，一个脑区与来一个脑区在功能上的相互影响，脑功能与结构的关系等，从而揭示出不同神经网络在执行特定认知功能中的作用。读心新形式：扫描大脑活动可重建你所看到的人3D玻璃大脑展示人类思想活动精神分裂症患者大脑图像这是一张医疗人员在研究精神分裂症患者时，利用弥散张量成像（DTI）技术制作出来的。DTI目前是一种描述大脑结构的新方法大脑地图：借助于大脑成像数据的电脑模型美国加州大学伯克利分校的科学家第一次绘制出了惊人的人类“大脑地图”，揭示大脑如何组织我们每天看到的大量图像。大脑的3D地图大脑处理视觉信息以及哪些大脑区域负责处理研究发现激活同一大脑区域的物体类别拥有类似的颜色，绿色（人类）、黄色（动物）、粉红色和紫罗兰色（车辆）、蓝色（建筑）2.5内分泌腺和神经一体液调节除了神经系统对有机体进行整合调节以外，内分泌系统也具有整合调节