蘇 沈
人體是一個(gè)極為復(fù)雜的有機(jī)整體。我們體內(nèi)的各個(gè)器官、各個(gè)系統(tǒng)都有不同的功能,但它們之間又不是孤立的,相互之間有著密切的聯(lián)系。怎樣才能讓這些器官和系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、相互配合,來共同完成人體的生理功能呢?這就得依靠一個(gè)特殊的系統(tǒng)——神經(jīng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)和控制了。
神經(jīng)系統(tǒng)包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng),中樞神經(jīng)系統(tǒng)又包括腦和脊髓。軍隊(duì)在作戰(zhàn)的時(shí)候,需要三軍總指揮和各級指揮官,還需要有負(fù)責(zé)傳遞訊息的通迅員,這樣才能使部隊(duì)進(jìn)退有矩,協(xié)同作戰(zhàn)。腦在人體里的作用就相當(dāng)于軍隊(duì)的最高司令部。
神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)傳遞
在介紹腦之前,我們先要來了解一下構(gòu)成腦的基本單位,這有利于進(jìn)一步去認(rèn)識腦。
神經(jīng)系統(tǒng)的基本單位是神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(圖1)。
神經(jīng)細(xì)胞又叫神經(jīng)元,具有感受刺激和傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)的作用。神經(jīng)細(xì)胞有別于其他細(xì)胞的主要特點(diǎn)是具有許多突起。雖然神經(jīng)細(xì)胞有很多類型,形態(tài)各異,但它們都由胞體和突起兩部分組成。突起又分為樹突和軸突兩種。樹突呈樹枝狀,數(shù)量和分布各異。而軸突每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞則只有一條,最長的可達(dá)1米以上。較長的軸突被髓鞘和神經(jīng)膜所包裹,叫做神經(jīng)纖維。神經(jīng)纖維在周圍部(大腦以外)聚集在一起稱為神經(jīng)。
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞又叫神經(jīng)膠質(zhì)。這類細(xì)胞又稱支持細(xì)胞,它一般不參與神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)。膠質(zhì)細(xì)胞起著支持、營養(yǎng)、保護(hù)和修復(fù)神經(jīng)細(xì)胞的作用。
神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的基本方式是反射,反射需要通過反射弧來實(shí)現(xiàn)。反射弧包括5個(gè)部分:感受器(如視覺、聽覺、觸覺等)→傳入神經(jīng)→中樞→傳出神經(jīng)→效應(yīng)器(如肌肉、腺體等)。有了反射,人體就能感受內(nèi)外環(huán)境的刺激,并做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng),以保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行(圖2)。
如果我們把反射活動(dòng)的過程放大,看看神經(jīng)沖動(dòng)是怎樣在神經(jīng)細(xì)胞中傳遞的,就會發(fā)現(xiàn)一種特殊的結(jié)構(gòu)——突觸。一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞軸突的末梢膨大,與其他神經(jīng)細(xì)胞的胞體或突起接觸,這個(gè)接觸區(qū)域就叫做突觸。通過突觸,神經(jīng)細(xì)胞之間傳遞一種叫做神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì),引起復(fù)雜的電-化學(xué)變化,最終形成神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞。
高級中樞—腦
腦位于顱腔內(nèi),成年人腦的平均重量只有1400克。然而在這樣一個(gè)不大的器官里,卻擁有上百億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。在腦中,神經(jīng)細(xì)胞的胞體和突起在不同的地方有不同的排列方式,我們用不同的術(shù)語來表示。這些術(shù)語將在下面的介紹中出現(xiàn)。
灰質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞的胞體和樹突集中的地方,因富含血管在新鮮標(biāo)本中色呈灰暗而叫灰質(zhì)。
皮質(zhì)灰質(zhì)在大、小腦分布于表面,所以又叫皮質(zhì)。
神經(jīng)核在大、小腦皮質(zhì)以外的地方,神經(jīng)細(xì)胞集中成團(tuán)或柱稱為神經(jīng)核。
白質(zhì)神經(jīng)纖維集中的部分,因?yàn)樗枨屎愔|(zhì)而色澤白亮,故稱為白質(zhì)。
髓質(zhì)白質(zhì)在大、小腦被皮質(zhì)包繞位于深部,稱為髓質(zhì)。
腦一般可分為六個(gè)部分,端腦(又稱大腦)、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦。其中中腦、腦橋和延髓合稱腦干。
大腦是這個(gè)中樞最高級的部分,大腦皮質(zhì)的協(xié)作可以完成較高的智力活動(dòng)。間腦和腦干的功能也非常重要,它們是大腦與下級中樞的中轉(zhuǎn)站,腦干更是存在著心跳、呼吸等生命中樞。小腦對人體的隨意運(yùn)動(dòng)有重要作用。
大腦
大腦的表面布滿了溝回,凹陷的部分稱為溝,深凹稱為裂,隆起的部分稱為回。這是由于在發(fā)育過程中,腦表面積的增加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顱骨。一條縱裂將大腦分成兩個(gè)半球,稱為大腦半球。大腦把間腦和中腦遮蓋在下方,而把小腦推向后方。
大腦的表面是灰質(zhì)層,即大腦皮質(zhì),深部的白質(zhì)稱髓質(zhì),而白質(zhì)內(nèi)的灰質(zhì)團(tuán)塊稱為基底核,大腦半球內(nèi)的腔隙為側(cè)腦室。
我們把大腦的裂和一些大的溝所圍成的大腦皮質(zhì)特異功能區(qū)稱做葉(圖3),有:額葉、顳葉、頂葉、枕葉、島葉、海馬等。
大腦皮質(zhì)是腦的最重要部分,是高級神經(jīng)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。我們身體的各種功能活動(dòng),其最高中樞都在大腦皮質(zhì)上有定位區(qū)域,形成許多重要的中樞,包括軀體運(yùn)動(dòng)中樞、軀體感覺中樞,視覺中樞、聽覺中樞、平衡覺中樞、嗅覺中樞、味覺中樞、語言中樞等。當(dāng)然這些中樞的功能定位也是相對的,它們還常常兼與其他感覺和運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)。
除了這些特定功能的中樞外,還存在著聯(lián)絡(luò)區(qū)。聯(lián)絡(luò)區(qū)是大片的腦區(qū),它們不限于一種功能活動(dòng),而是對各種信息進(jìn)行加工、整合,完成高級的神經(jīng)精神活動(dòng)。大腦皮質(zhì)的主要功能如下表:
大腦髓質(zhì)中包裹著神經(jīng)核,稱做基底核。它們有助于控制運(yùn)動(dòng)程序,也有一部分參與學(xué)習(xí)記憶功能。
大腦髓質(zhì)由一些神經(jīng)纖維組成,分成連合纖維(如胼胝體)、聯(lián)絡(luò)纖維和投射纖維。連合纖維負(fù)責(zé)兩個(gè)大腦半球間的聯(lián)系;聯(lián)絡(luò)纖維負(fù)責(zé)聯(lián)系同側(cè)大腦半球的各部分皮質(zhì);而投射纖維則是大腦皮質(zhì)與下級中樞之間的聯(lián)絡(luò)纖維。
間腦
間腦位于大腦和腦干之間,連接大腦半球和中腦。間腦中間有一狹窄的腔隙,將其分為左右間腦。間腦由5個(gè)部分組成:丘腦、后丘腦、上丘腦、底丘腦和下丘腦。間腦的體積很小,但結(jié)構(gòu)和功能卻十分復(fù)雜,是僅次于大腦的高級神經(jīng)中樞。丘腦是一個(gè)中轉(zhuǎn)站,它將來自脊髓、腦干傳到大腦皮質(zhì)及特定腦區(qū)的感覺信號進(jìn)行分類、分析和引導(dǎo)。下丘腦是神經(jīng)內(nèi)分泌中心,調(diào)節(jié)人體的內(nèi)分泌活動(dòng)。它也是皮質(zhì)下自主神經(jīng)活動(dòng)的高級中樞,還與邊緣系統(tǒng)密切相關(guān),參與情緒行為的調(diào)節(jié)。
邊緣系統(tǒng)邊緣系統(tǒng)是大腦的邊緣葉(包括海馬、扣帶回等部分)和與它關(guān)系密切的下級中樞(如下丘腦、丘腦的一部分),以及中腦的一些結(jié)構(gòu)所共同構(gòu)成的。邊緣系統(tǒng)又叫原始腦,因?yàn)樗欠浅9爬系纳窠?jīng)系統(tǒng),參與一些非意識控制的本能行為。動(dòng)物就有與生存相關(guān)的本能行為,如斗爭、逃逸和生殖繁衍。在人類,這種天生的原始行為受到了大腦皮質(zhì)的矯正,如受到道德準(zhǔn)則的影響等。
腦干
腦干就是中腦、腦橋和延髓三部分的合稱(圖4)。它最重要的作用就是其中有心跳、呼吸、血壓的生命中樞,所以腦干的損傷會直接危及生命。
腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,還有對維持睡眠-覺醒狀態(tài)(即入睡、警覺和注意)起決定作用的部分。
小腦
小腦位于大腦的后下方,被中間的小腦蚓分為兩個(gè)小腦半球。小腦的功能主要是維持身體平衡,控制肌肉的張力和協(xié)調(diào),以及控制上、下肢精確運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)。所以小腦主要是控制人體的隨意運(yùn)動(dòng)。
隨意運(yùn)動(dòng)隨意運(yùn)動(dòng)是由大腦皮質(zhì)受到感覺神經(jīng)細(xì)胞、意識或注意力的刺激,編制成一個(gè)運(yùn)動(dòng)程序。這個(gè)程序傳遞給大腦的運(yùn)動(dòng)皮質(zhì),再傳到引起運(yùn)動(dòng)的骨骼肌。運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的時(shí)候,小腦不斷地發(fā)出校正信號進(jìn)行協(xié)調(diào),小腦還要控制身體的平衡以及空間位置。
不隨意運(yùn)動(dòng)不隨意運(yùn)動(dòng)是由自主神經(jīng)系統(tǒng)(也稱自律神經(jīng)、植物神經(jīng)系統(tǒng))控制,不受人的意識控制的運(yùn)動(dòng),主要為內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)。自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)人體功能,達(dá)到內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,如調(diào)節(jié)心率、腺體分泌、瞳孔開大和縮小等等。自主神經(jīng)系統(tǒng)的信號主要在下丘腦、腦干和脊髓進(jìn)行整合。
腦是人體最為復(fù)雜的器官。有人把腦比做計(jì)算機(jī),其實(shí)它遠(yuǎn)比計(jì)算機(jī)復(fù)雜得多。腦的億萬個(gè)神經(jīng)細(xì)胞是通過化學(xué)信號和電信號來相互聯(lián)系的,這就可以解釋為什么藥物和酒精會對我們的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。腦也非常脆弱,而且受到損傷后往往不能修復(fù)。人類對腦的研究已有很長時(shí)間,然而發(fā)展緩慢。近年來生物化學(xué)和影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展有利于我們一步步揭開腦的奧秘。