人腦重約1.4千克
人腦是人體神經(jīng)系統(tǒng)的指揮中心,。它負(fù)責(zé)接收各感官發(fā)來的信號,,以及向肌肉輸出信息,。人腦的基本機(jī)構(gòu)與其它哺乳動物相差無幾,,但占身體的比例遠(yuǎn)超其它動物大腦,。
關(guān)于人腦的幾個事實
人腦與身體的相對體積是所有脊椎動物中最大的,。人腦重量約1.5千克,。男性腦容量平均為1274立方厘米。女性腦容量平均為1131立方厘米,。腦部約占全身體重的2%,。大腦重量約占整個腦部的85%。人腦中約含有860億個神經(jīng)細(xì)胞(又稱神經(jīng)元),,即“灰質(zhì)”,。含有數(shù)十億神經(jīng)纖維(軸突和樹突),即“白質(zhì)”。這些神經(jīng)元由數(shù)萬億個連接點,、即“突觸”相連,。
人腦的解剖結(jié)構(gòu)
大腦是人腦中最大的一部分,分為兩個半球,。大腦下面是腦干,,腦干后面則是小腦。大腦的最外層為大腦皮層,,由四塊腦葉構(gòu)成:額葉,、頂葉、顳葉和枕葉,。
和所有脊椎動物的腦部一樣,,人腦同樣由前腦、中腦和后腦三部分發(fā)育而來,。每部分中都含有充滿液體的空腔,,名為腦室。前腦會發(fā)育成大腦及其基本結(jié)構(gòu),,中腦會發(fā)育成為腦干的一部分,,后腦則會發(fā)育成部分腦干和小腦。
人腦的大腦皮層比其它動物大得多,,被視為復(fù)雜思想的產(chǎn)生之處,。枕葉靠近頭骨后部,負(fù)責(zé)視覺處理,。顳葉負(fù)責(zé)處理聲音和語言,,掌管記憶與情緒的海馬體和杏仁核也在此處。頂葉則負(fù)責(zé)整合各感官輸入的信息,,對空間方向感和識路非常重要,。
腦干與脊髓相連,由延髓,、腦橋和中腦構(gòu)成,。腦干的主要功能包括:在腦與身體之間傳遞信息,提供部分通往面部和頭部的腦神經(jīng),,并掌管控制心跳,、呼吸和意識的關(guān)鍵功能。
大腦和腦干之間為丘腦和下丘腦,。丘腦負(fù)責(zé)向皮層傳遞感官與運(yùn)動信號,,與調(diào)節(jié)意識、睡眠和警覺度有關(guān),。下丘腦則通過腦垂體,,將神經(jīng)系統(tǒng)與內(nèi)分泌系統(tǒng)相連,。
小腦位于大腦下方,對運(yùn)動控制發(fā)揮著重要作用,,主要負(fù)責(zé)身體的協(xié)調(diào)與平衡,,也許還有一定的認(rèn)知功能。
人類vs其它動物
總的來說,,腦部體積與智力水平并不一定成正比,。例如,抹香鯨的腦部比人腦重五倍,,但人類的智力水平可比抹香鯨高得多,。加州大學(xué)圣地亞哥分校學(xué)習(xí)時間動態(tài)研究中心指出,要想更精確地評估動物智力水平,,也許還要看腦部與身體的體積比,。
但就算是在人類中,腦部體積也不能反映此人有多聰明,。西雅圖艾倫腦科學(xué)研究所主席,、神經(jīng)科學(xué)家克里斯托弗·柯西(ChristofKoch)指出,有些天才的腦部小于人類平均體積,,有些則超過平均體積,。俄國小說家屠格涅夫的大腦重約2021克,法國作家阿納托爾·法郎士(AnatoleFrance)則只有1017克,。
人腦占全身重量的比重非常高,,但其它動物也是如此。人類之所以有如此高的智力,,一部分原因在于人腦的神經(jīng)元和褶皺,。西雅圖弗雷德·哈金森癌癥研究中心與華盛頓大學(xué)的神經(jīng)外科醫(yī)生及癌癥生物學(xué)家埃里克·霍蘭德(EricHolland)指出,每單位體積人腦含有的神經(jīng)元比其它動物多得多,,而為了做到這一點,,皮層必須形成大量褶皺。
“腦越復(fù)雜,,形成的腦回和腦溝就越多,。”霍蘭德解釋道,。猴子和海豚等其它智力較高的生物也有這種皮層褶皺結(jié)構(gòu),而小鼠大腦則比較光滑,。
霍蘭德還指出,,人類的額葉也是所有動物中最大的。額葉與自我控制,、計劃,、邏輯和抽象思維等高級別功能有關(guān),,“基本上就是人類特有的一切能力?!?/p>
左腦vs右腦
人腦分為左腦和右腦兩個半球,,中間由一束名為胼胝體的神經(jīng)纖維相連。兩側(cè)半球雖不是完全對稱,,但對稱程度很高,。左腦負(fù)責(zé)控制右側(cè)身體的全部肌肉,右腦則負(fù)責(zé)控制左側(cè),。其中一個半球可能略占主導(dǎo)地位,,產(chǎn)生所謂的“左撇子”或“右撇子”。
有一些廣為流傳的“左腦”和“右腦”特質(zhì)理論,,但這些都只是概括,,缺乏證據(jù)支持。不過,,這兩側(cè)大腦之間的確存在一些關(guān)鍵區(qū)別,。左腦含有與說話和語言相關(guān)的腦區(qū)(分別叫做布羅卡氏區(qū)和韋尼克市區(qū)),還與數(shù)學(xué)計算和事實檢索能力有關(guān),。右腦則對視覺與聽覺處理,、空間分析能力和藝術(shù)能力十分重要,這些能力往往更需要靈感和創(chuàng)造力,。不過這些功能都需要兩側(cè)半球的同時參與,。正如霍蘭德指出:“每個人都在同時使用自己的兩邊大腦?!?/p>
“大腦”BRAIN計劃
2013年4月,,美國總統(tǒng)奧巴馬宣布了一項名為“大腦計劃”(BRAINInitiative)的科學(xué)挑戰(zhàn),BRAIN是“借助先進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)開展腦研究”的英文縮寫,。這項舉措斥資超過1億美元,,旨在研發(fā)新的腦研究技術(shù),繪制出小至單個細(xì)胞,、大至復(fù)雜回路的人腦動態(tài)圖,。
霍蘭德稱,就像人類基因組計劃等其它大型研究項目一樣,,雖然此次研究代價不菲,,但完全“物超所值”??茖W(xué)家希望,,隨著我們進(jìn)一步了解人腦的奧秘,更多治療,、治愈和預(yù)防腦部疾病的方法或許有望問世,。
該項目參與者包括若干政府機(jī)構(gòu)的成員,,包括美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)、國家科學(xué)基金會(NSF),、以及美國國防部高級研究項目計劃局(DARPA),,還包括艾倫腦科學(xué)研究所和馬里蘭州霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所等私立研究機(jī)構(gòu)的人員。
2013年3月,,該項目在《科學(xué)》期刊上羅列了自己的若干目標(biāo),。2014年9月,美國國立衛(wèi)生研究院宣布向該研究撥款4600萬美元,。行業(yè)內(nèi)人士共向該研究贊助了3000萬美元,。此外,數(shù)家知名基金會和大學(xué)為實現(xiàn)這些項目目標(biāo),,也開展了自己的研究,,研究共計撥款超過2.4億美元。
該項目剛剛宣布時,,奧巴馬總統(tǒng)成立了一個委員會,,對腦研究涉及的道德倫理問題進(jìn)行評估。2014年5月,,該委員會發(fā)布了評估報告的前半部分,,呼吁在神經(jīng)科學(xué)研究中盡早、明確地融入道德倫理意識,。2015年3月,,報告的下半部分對外發(fā)布,主要關(guān)注了認(rèn)知增強(qiáng)研究,、知情同意書的使用,、以及神經(jīng)科學(xué)在法律系統(tǒng)中的應(yīng)用這幾大問題。
該研究如今已實現(xiàn)了幾項目標(biāo),。據(jù)該項目官網(wǎng)稱,,截至2018年,美國國立衛(wèi)生研究院“已經(jīng)向500多名科學(xué)家的研究投資了超過5.59億美元”,,且美國國會“在2018財政年度向美國國立衛(wèi)生研究院資金撥款近4億美元”,。這些研究資金有力促進(jìn)了新型大腦成像與大腦映射工具的研發(fā),對“BRAIN計劃細(xì)胞共識網(wǎng)絡(luò)”的建立也貢獻(xiàn)頗多(該網(wǎng)絡(luò)旨在將大腦的各部分進(jìn)行登記編錄),。在這些研究舉措的共同推動下,,科學(xué)家對大腦的了解已取得了重大進(jìn)步。(葉子)