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你了解你的大脑吗?揭秘关于人脑的几个事实

2018-10-10 10:39:04   新浪科技 

你了解你的大脑吗?揭秘关于人脑的几个事实

人脑重约1.4千克

人脑是人体神经系统的指挥中心。它负责接收各感官发来的信号,以及向肌肉输出信息。人脑的基本机构与其它哺乳动物相差无几,但占身体的比例远超其它动物大脑

关于人脑的几个事实

人脑与身体的相对体积是所有脊椎动物中最大的。人脑重量约1.5千克。男性脑容量平均为1274立方厘米。女性脑容量平均为1131立方厘米。脑部约占全身体重的2%。大脑重量约占整个脑部的85%。人脑中约含有860亿个神经细胞(又称神经元),即“灰质”。含有数十亿神经纤维(轴突和树突),即“白质”。这些神经元由数万亿个连接点、即“突触”相连。

人脑的解剖结构

大脑是人脑中最大的一部分,分为两个半球。大脑下面是脑干,脑干后面则是小脑。大脑的最外层为大脑皮层,由四块脑叶构成:额叶、顶叶、颞叶和枕叶。

和所有脊椎动物的脑部一样,人脑同样由前脑、中脑和后脑三部分发育而来。每部分中都含有充满液体的空腔,名为脑室。前脑会发育成大脑及其基本结构,中脑会发育成为脑干的一部分,后脑则会发育成部分脑干和小脑。

人脑的大脑皮层比其它动物大得多,被视为复杂思想的产生之处。枕叶靠近头骨后部,负责视觉处理。颞叶负责处理声音和语言,掌管记忆与情绪的海马体和杏仁核也在此处。顶叶则负责整合各感官输入的信息,对空间方向感和识路非常重要。

脑干与脊髓相连,由延髓、脑桥和中脑构成。脑干的主要功能包括:在脑与身体之间传递信息,提供部分通往面部和头部的脑神经,并掌管控制心跳、呼吸和意识的关键功能。

大脑和脑干之间为丘脑和下丘脑。丘脑负责向皮层传递感官与运动信号,与调节意识、睡眠和警觉度有关。下丘脑则通过脑垂体,将神经系统与内分泌系统相连。

小脑位于大脑下方,对运动控制发挥着重要作用,主要负责身体的协调与平衡,也许还有一定的认知功能。

人类vs其它动物

总的来说,脑部体积与智力水平并不一定成正比。例如,抹香鲸的脑部比人脑重五倍,但人类的智力水平可比抹香鲸高得多。加州大学圣地亚哥分校学习时间动态研究中心指出,要想更精确地评估动物智力水平,也许还要看脑部与身体的体积比。

但就算是在人类中,脑部体积也不能反映此人有多聪明。西雅图艾伦脑科学研究所主席、神经科学家克里斯托弗·柯西(ChristofKoch)指出,有些天才的脑部小于人类平均体积,有些则超过平均体积。俄国小说家屠格涅夫的大脑重约2021克,法国作家阿纳托尔·法郎士(AnatoleFrance)则只有1017克。

人脑占全身重量的比重非常高,但其它动物也是如此。人类之所以有如此高的智力,一部分原因在于人脑的神经元和褶皱。西雅图弗雷德·哈金森癌症研究中心与华盛顿大学的神经外科医生及癌症生物学家埃里克·霍兰德(EricHolland)指出,每单位体积人脑含有的神经元比其它动物多得多,而为了做到这一点,皮层必须形成大量褶皱。

“脑越复杂,形成的脑回和脑沟就越多。”霍兰德解释道。猴子和海豚等其它智力较高的生物也有这种皮层褶皱结构,而小鼠大脑则比较光滑。

霍兰德还指出,人类的额叶也是所有动物中最大的。额叶与自我控制、计划、逻辑和抽象思维等高级别功能有关,“基本上就是人类特有的一切能力。”

左脑vs右脑

人脑分为左脑和右脑两个半球,中间由一束名为胼胝体的神经纤维相连。两侧半球虽不是完全对称,但对称程度很高。左脑负责控制右侧身体的全部肌肉,右脑则负责控制左侧。其中一个半球可能略占主导地位,产生所谓的“左撇子”或“右撇子”。

有一些广为流传的“左脑”和“右脑”特质理论,但这些都只是概括,缺乏证据支持。不过,这两侧大脑之间的确存在一些关键区别。左脑含有与说话和语言相关的脑区(分别叫做布罗卡氏区和韦尼克市区),还与数学计算和事实检索能力有关。右脑则对视觉与听觉处理、空间分析能力和艺术能力十分重要,这些能力往往更需要灵感和创造力。不过这些功能都需要两侧半球的同时参与。正如霍兰德指出:“每个人都在同时使用自己的两边大脑。”

“大脑”BRAIN计划

2013年4月,美国总统奥巴马宣布了一项名为“大脑计划”(BRAINInitiative)的科学挑战,BRAIN是“借助先进创新神经技术开展脑研究”的英文缩写。这项举措斥资超过1亿美元,旨在研发新的脑研究技术,绘制出小至单个细胞、大至复杂回路的人脑动态图。

霍兰德称,就像人类基因组计划等其它大型研究项目一样,虽然此次研究代价不菲,但完全“物超所值”。科学家希望,随着我们进一步了解人脑的奥秘,更多治疗、治愈和预防脑部疾病的方法或许有望问世。

该项目参与者包括若干政府机构的成员,包括美国国立卫生研究院(NIH)、国家科学基金会(NSF)、以及美国国防部高级研究项目计划局(DARPA),还包括艾伦脑科学研究所和马里兰州霍华德·休斯医学研究所等私立研究机构的人员。

2013年3月,该项目在《科学》期刊上罗列了自己的若干目标。2014年9月,美国国立卫生研究院宣布向该研究拨款4600万美元。行业内人士共向该研究赞助了3000万美元。此外,数家知名基金会和大学为实现这些项目目标,也开展了自己的研究,研究共计拨款超过2.4亿美元。

该项目刚刚宣布时,奥巴马总统成立了一个委员会,对脑研究涉及的道德伦理问题进行评估。2014年5月,该委员会发布了评估报告的前半部分,呼吁在神经科学研究中尽早、明确地融入道德伦理意识。2015年3月,报告的下半部分对外发布,主要关注了认知增强研究、知情同意书的使用、以及神经科学在法律系统中的应用这几大问题。

该研究如今已实现了几项目标。据该项目官网称,截至2018年,美国国立卫生研究院“已经向500多名科学家的研究投资了超过5.59亿美元”,且美国国会“在2018财政年度向美国国立卫生研究院资金拨款近4亿美元”。这些研究资金有力促进了新型大脑成像与大脑映射工具的研发,对“BRAIN计划细胞共识网络”的建立也贡献颇多(该网络旨在将大脑的各部分进行登记编录)。在这些研究举措的共同推动下,科学家对大脑的了解已取得了重大进步。(叶子)

责任编辑:梁云娇 CN079
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