第2章 心理和行为的生物学基础

本章导读

当代社会人们基本上都有了这样的认识：有什么想法不太适应社会肯定是大脑有问题，甚至会说“脑袋被门夹了”。本章简要从生理心理学角度来探讨心理和行为的生物学基础：左脑和右脑真的有那么大差别吗？生命中枢是在心脏吗？心理学学科的前沿已经越来越重视这一领域了，某师大的心理学科研排名第一，很重要的一点就是因为传说中的“小红楼”。

一、神经系统的基本结构

（一）神经元

神经元即神经细胞，它是神经系统结构和功能的基本单位。其基本作用是接受和传递信息。

1.组成

神经元由胞体（包括细胞核和细胞质）、树突和轴突三部分组成。胞体的功能为整合神经冲动；树突的功能为接受神经冲动，再将冲动传至细胞体；轴突将神经冲动从胞体传到其他神经细胞。

2.分类

（1）按突起的数目可以分为单极细胞、双极细胞和多极细胞。

（2）按功能可以分为：

①感觉（内导）神经元：收集和传导身体内外的刺激，到达脊髓和大脑；

②运动（外导）神经元：将脊髓和大脑发出的信息传到肌肉和腺体，支配效应器官的活动；

③联络（中间）神经元：介于二者之间，起联络作用。

这些中间神经元的连接形成了中枢神经系统的微回路，这是脑进行信息加工的主要场所。

3.神经胶质细胞

神经元之间有大量的胶质细胞，大约1000亿个以上。神经胶质细胞的作用：

①为神经元的生长提供线路和支架；

②在神经元的周围形成绝缘层（髓鞘）使神经冲动得以快速传递；

③给神经元输送营养；

④清除神经元之间多余的神经递质。

4.神经冲动

冲动性是神经和其他兴奋组织（如肌肉、腺体）的重要特性。当任何一种刺激（机械的、热的、化学的或电的）作用于神经时，神经元就会由比较静息的状态转化为比较活动的状态，这就是神经冲动。

神经冲动的电传导是指神经冲动在同一细胞内的传导，它与动作电位具有密切关系。神经冲动的传导服从于全或无的法则。神经元反应的强弱不随外界刺激的强弱而改变，这种特性使信息在传递途中不会变得越来越弱。

（二）突触

一个神经元和另一个神经元彼此接触的部位叫突触。

1.组成

突触包含三个部分：突触前成分（轴突末梢的球状小体）、突触间隙（一个神经元末端与另一神经元始端间的缝隙）和突触后成分（树突末梢或胞体内的一定部位）。

2.分类

（1）兴奋性突触：突触前神经元兴奋时，突触小泡释放出具有兴奋作用的神经递质，使突触后神经元产生兴奋。

（2）抑制性突触：突触前神经元兴奋时，突触小泡释放出具有抑制作用的神经递质，使突触后神经元出现抑制性的效应。

3.原理

神经冲动在突触间的传递，是以化学物质（叫神经递质）为媒介。当神经冲动传导到轴突末梢，突触前成分的突触小泡内储存的神经递质释放出来，经过突触间隙作用到突触后成分，改变突触后成分膜的通透性，引起突触后神经元的电位变化，实现了神经冲动的传递。神经冲动在突触间的传导又称为化学传导。

（三）周围神经系统和中枢神经系统

1.周围神经系统

周围神经系统是联系感觉输入和运动输出的神经机构，它将感觉器官、运动器官以及内脏器官和中枢

神经系统联系了起来。

（1）从解剖上分，周围神经系统包括12对脑神经和31对脊神经；

（2）从机能上分，它包括躯体神经系统和自主神经系统；其中躯体神经系统是到达各个感觉器官和运动器官的神经，通过这些神经支配感觉和运动器官，植物性神经系统又叫自主神经系统，是到达内脏系统的神经，它又可分为机能上相互拮抗的交感神经和副交感神经。

交感神经系统：提高机体的唤醒水平，为应付紧急事件做准备。

副交感神经系统：使有机体消除兴奋，恢复或维持安静状态。

2.中枢神经系统

中枢神经系统就是大量神经细胞集中的地方，包括脊髓和脑。

（1）脊髓

①构成：由灰质（细胞体，在中间）和白质（轴突，在外部）构成。

②作用：

A.脊髓是脑和周围神经的桥梁。

B.脊髓是神经的通道、能对简单的刺激进行分析，做出回答性反应，完成一些简单的反射活动，如膝盖反射、肘反射等。

（2）脑：脑是由脑干、间脑、小脑、大脑和边缘系统组成。其中：

①脑干

A.延脑：和脊髓相连的部分，又叫延髓。延脑里有呼吸中枢和心跳中枢，又叫生命中枢。

B.桥脑：位于延脑的上侧，是上下行的，也是连接小脑和大脑的神经通路，起到桥梁的作用，是中枢神经与周围神经传递信息的必经之地。它对人的睡眠有调节和控制的作用。

C.中脑：位于桥脑的上侧。是神经的通路，存在视觉和听觉的反射中枢，瞳孔、眼球等均由其控制。

D.脑干网状结构：分布于脑干上的网状结构是控制觉醒和意识状态的神经结构。分为上行系统和下行系统两部分。上行网状结构又叫上行激活系统，控制肌体的觉醒和意识状态，与保持大脑皮层的兴奋性，维持注意状态有密切关系。下行网状结构又叫下行激活系统，对肌肉紧张有易化和抑制两种作用，即加强或减弱肌肉的活动状态。

②间脑

A.丘脑：是感觉神经的重要中继站，除嗅觉外的所有输入信息都经过丘脑导向大脑皮层。丘脑是网状结构的一部分，对控制睡眠和觉醒也有重要作用。

B.下丘脑：调节植物性神经系统的主要皮下中枢。对于控制内分泌系统、维持新陈代谢、调节体温等具有重要意义，并与生理活动中的饥饿、渴、性等生理动机有密切关系。另外，下丘脑与情绪也有重要关系，用微电流刺激下丘脑的某些部位，可产生快感；而刺激相邻区域，会产生痛苦或不愉快的情绪。

③小脑：在脑干背面，分左右两个半球。小脑表面的灰质是小脑皮层，内面的白质叫髓质。小脑具有保持身体平衡，调解肌肉紧张的作用。

④大脑：覆盖在以上所讲部分之上，也叫端脑。大脑的内部是白质，外部是灰质。大脑灰质又叫大脑皮质或大脑皮层，它是神经细胞集中的地方，因而是神经系统的最高部位。大脑皮层有沟和裂，各沟之间突起的部位叫回，大脑皮层的外侧面分为四个叶：额叶、顶叶、枕叶和颞叶。

⑤边缘系统：大脑内侧深处的边缘，包括扣带回、海马回、海马沟，以及其附近的大脑皮层，以及丘脑、丘脑下部、中脑内侧被盖等，是一个统一的功能系统。在种系进化阶梯上，哺乳动物以下的有机体没有边缘系统。边缘系统与动物的本能活动有关，还与记忆、情绪有密切关系。

Tip

延脑是生命中枢，桥脑是必经之地，中脑是反射中枢，丘脑是中继站，下丘脑是皮下中枢……好晕啊有木有？！现在拿出5分钟的时间，赶紧总结！（总结ing……5分钟后）神清气爽有木有！

二、大脑皮层及其机能

（一）大脑皮层感觉区及其机能

大脑皮层的感觉区包括：

1.视觉区：位于枕叶的枕极，产生初级形式的视觉。此区受损，即使眼睛功能正常，人也将完全丧失视觉而成为全盲。

2.听觉区：位于颞叶的颞横回处，产生初级形式的听觉。此区受损，即使双耳功能正常，人也将完全丧失听觉而成为全聋。

3.机体感觉区：位于中央后回，接受皮肤、肌肉和内脏器官发来的感觉信息，产生触压、温度、痛、运动和内脏等感觉。

身体各部位和其在感觉区的投射关系是：

（1）左右交叉、上下倒置，头部正直；

（2）身体各部位投射面积的大小与它们在机能方面的重要程度成正比。

（二）大脑皮层运动区及其机能

躯体运动区位于中央前回和旁中央小叶的前部。它发出动作指令，支配和调节身体各部分的运动，以及身体在空间中的位置和姿势。

运动区和身体各部位的关系是：

（1）左右交叉、上下倒置，头部正直。

（2）身体各部位投射面积的大小与它们在机能方面的重要程度成正比。

（三）大脑皮层言语区及其机能

言语区主要定位于大脑左半球，它由广大的脑区组成。其中有三个重要区域：

1.布洛卡区：言语运动中枢，在左半球额叶的后下方、靠近外侧裂处，该区域受损会引起运动性失语症。

2.威尔尼克区：言语听觉中枢，在颞叶颞上回处，它与理解口语有关，该区域受损将引起听觉性失语症。

3.角回：言语视觉中枢，位于顶枕叶交界处，这个区域受损，将出现理解书面语言障碍，产生视听失读症。

（四）大脑两半球单侧化优势

大脑分左右两个半球，每一个半球都有感觉区、运动区、视觉区、听觉区、联合区，通常情况下，两半球协调活动。信息通过胼胝体进行传递，做出统一反应。

但是，大脑两半球的功能是不对称的，左半球主要负责言语、阅读、书写、数学运算、逻辑推理等功能；右半球主要负责空间关系、情绪、艺术欣赏、舞蹈雕塑等功能。正常情况下，两半球既分工又联合活动，完成复杂的任务。

1860年法国外科医生布洛卡首先发现了言语运动中枢。20世纪60年代，斯佩里在切断胼胝体的割裂脑手术病人身上进行的实验，进一步证明了两半球功能的不对称性。

Tip

斯佩里关于裂脑人的实验及其具体过程，建议读一读《改变心理学的40项研究》，或者咨询一下度娘。这个实验很经典。

三、脑机能学说

（一）定位说

脑功能定位说认为，人的心理功能是和脑的某一特定部位有关的。

1.定位学说始于18世纪德国加尔和斯柏兹姆的颅相学，即某人有某种特点，他的大脑结构就会有相应的特点，并反映到颅骨上。颅相学缺乏科学根据，但却给我们启发：大脑的功能是分区的。

2.真正的定位理论提出开始于19世纪60年代失语症的研究。布洛卡区和威尔尼克区的发现，都使人们相信语言是有特定脑区的。

3.加拿大医生潘非尔德用电刺激大脑颞叶发现，能激发人对童年经历的回忆。这些都支持了定位学说。

（二）整体说

1.整体说最早由弗洛伦斯提出，他认为人的大脑是一个整体，要通过整体来发挥作用。弗洛伦斯用局部损毁法，切除动物（鸡和鸽子）脑的一部分进行实验，以观察其对动物行为的影响。结果发现，动物功能的丧失与切除皮层的部位无关，而与切除皮层的大小有关。

2.20世纪初拉什利进一步用损伤小白鼠大脑的办法，观察其对白鼠学习的影响，得出两条原理：

①均势原理：大脑皮层的各个部位几乎以均等的程度对学习发生影响；

②总体活动原理：学习活动的效率与大脑受损伤的面积大小成反比，而与受损伤的部位无关。

Tip

看过系列电影《沉默的羔羊》的同学们，你们一定对第二部中吃脑子的片段记忆犹新吧！但是，你在看电影的时候，有没有想到，这一片段的理论基础，其实源自于脑机能学说中的整体说。想想，为什么呢？

（三）机能系统说

前苏联神经心理学家鲁利亚在治疗二次世界大战脑受伤的伤员，以及对他们进行恢复训练的时候发现，某一脑部位的损伤并不是导致某一孤立的心理机能的丧失，而是引起某种综合征，即一系列过程的障碍。在恢复训练时发现，与某一脑损伤部位相联系的生理机能是难以恢复的，但可以进行机能的改造。因而提出：

1.大脑是一个动态的结构，是一个复杂的动态机能系统。包括：

（1）第一机能系统：动力系统。也称调节激活和维持觉醒状态的激活系统，由网状结构和边缘系统组成。它的基本功能是保持大脑皮层的一般觉醒状态，提高它的兴奋性和感受性，并实现对行为的自我调节。第一机能系统并不对某个特定的信息进行加工，但却提供了各种活动的背景。当这个系统受到损伤时，大脑的激活水平或兴奋水平将普遍下降，并影响对外界信息的加工和对行为的调节。

（2）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，并把它们保存下来。第二机能系统有许多脑区构成，每个脑区又分为一级区、二级区、三级区等不同级别：

①一级区是刺激的直接投射区，它具有高度特异化的功能。一级区受损，机体将失去不同的感觉能力。

②二级区是对信息进行综合的脑区，位于一级区的附近，对一级区加工的信息进行综合。二级区受损，机体仍可保留初级的感觉能力，但是将产生不同程度的不识症。

③三级区位于枕叶、颞叶和顶叶的交界处，作用是对信息进行空间和时间的整合，反映事物之间的关系。三级区受损，机体将丧失各种同时性的空间整合的能力。

（3）第三机能系统：行为调节系统。是编制行为的程序、调节和控制行为的系统。它包括额叶的广大脑区。每个脑区又分为一级区、二级区、三级区等不同级别：

①一级区位于初级运动区，在中央前回，是运动的直接投射区。由大脑发出的指令，通过它直接调节身体各部位的运动。

②二级区位于运动区的前面，主要作用是实现对运动的组织，制定运动的程序。

③三级区位于额叶的前面，主要作用是产生活动的意图，形成行为的程序，实现对复杂行为形式的调节和控制。当这些脑区受到破坏时，患者将产生不同形式的行为障碍。

2.鲁利亚认为，三个机能系统相互作用、协调活动，既分工又合作，保证了各种心理活动和行为活动的完成。

（四）机能模块说

机能模块说是20世纪80年代在认知科学和认知神经科学的研究中出现的学说，它认为，人脑在结构和功能上是由高度专门化并相对独立的模块组成的，这些模块的结合是实现认知功能的基础。这一理论得到了认知神经科学研究成果的支持。

（五）神经网络学说

各种心理活动，特别是一些高级复杂的认识活动，都是由不同脑区协同活动构成的神经网络来实现的，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。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。格奇温德是较早用神经网络观点来描述语言产生的一位神经科学家。

【关键词】

神经元 突触 电传导 化学传导 周围神经系统 中枢神经系统 脑大脑皮层 感觉区 言语区单侧化 脑机能学说

【想一想】

1.大脑和心理的关系是什么？

2.请查阅资料，试着说说什么是割裂脑研究？它对发现我们脑的神奇之处起到了什么样的作用。

3.试着描述一下神经兴奋的产生和传导。