大学生心理行为的生理基础

第二节　心理和行为的生理基础

关键词汇

神经元　神经系统　大脑皮质

案例故事

人脑的前部可见到一大块联合皮层，即前额叶皮层。在所有的皮层区中，这部分的生长势头表现得最为惊人：在哺乳动物进化过程中，猫增加了3%，黑猩猩增加了17%，而人则增加了令人惊愕的29%。第一条有关前额叶皮层实际功能的线索来自1848年发生在美国佛蒙特州的一个偶然事件。

当时美国正在大规模地发展铁路。菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）是一个铁路班组的工头，他的工作是把甘油炸药注入孔中，在铁轨铺设的沿途炸掉阻塞通道的所有障碍物。为了施加甘油炸药，菲尼亚斯必须使用一根1.2米长，最粗处达3厘米多的铁夯。

一天，当菲尼亚斯用他的铁夯把甘油炸药填塞到孔中时，一起悲剧性事故发生了。一颗火星意外地点燃了甘油炸药，使它提早爆炸了。虽然这场爆炸非常严重，菲尼亚斯却活了下来，只是受了一点伤。爆炸时，他正保持着头歪向一边的姿势，这样，过早引爆的甘油炸药将铁夯上推，捅穿了他的左侧颅骨。铁棒穿透颅骨直到前脑，严重地损伤了他的前额叶皮层。令人惊异的是，经过短时期的昏迷后，菲尼亚斯似乎并未受到这样一次严重伤害的明显影响。当他的炎症消除后，他的感觉和运动安然无恙，就好像什么事都没发生过一样。

但随着时间的推移，人们开始注意到了差异。以前，菲尼亚斯是个愿意合作而友善的人，而现在他却变得专横、优柔寡断、傲慢、顽固、对旁人漠不关心。最终，他离开了在铁路上的工作，到处游荡，最终成为集市上一个行为怪诞的人而了却他的余生。

这个事件后，更多触目惊心的脑损伤病例出现在报道里，它们或多或少地表达了相同的观点：前额叶皮层看来与呼吸、体温调节等基本生存功能或任何一种感觉加工或运动协调并无任何关系，但与我们头脑中最复杂的方面，即我们个性的本质和我们如何作为个体对外部世界作出反应等有关。这些奇闻轶事马上引起了关注，因为它们揭示出这样一个事实：我们看作是自身固有的神圣不受侵犯的性格竟然受肉体的脑的摆布，要知道它们可是我们的脑。

案例讨论

1.上面的案例中你发现了什么？

2.尝试分析大脑额叶的功能。

预备知识

人的大脑只有一个柚子那么大，重1.4千克左右，由大约1 000亿个神经细胞组成，在显微镜下观察人的大脑时，就像进入一个奇妙的世界。那里，到处都是纵横交错的蜘蛛网，密布着细细的纤维和透明的小球，还可以看到四处飞驰的电脉冲，所有的物体都浸泡在一个运动着的化学物质海洋中。

神经细胞又叫神经元，它负责传递和处理信息，也负责激活肌肉和腺体。人们的一切思想、行为和感觉都和神经元的活动相关。没有神经元的活动，我们将不再具有生命的任何活力。大脑中的每一个神经元都连接着大约15 000个神经元，这个网络使我们能够学习和保存大量的知识。事实上，人脑中神经元之间通路的数量很可能超过宇宙中原子的数量！

最近，科学家德尔盖多做了一个实验，他身披斗牛士的斗篷进入斗牛场，手里拿着一个无线电遥控器。公牛朝德尔盖多冲过来了！他没有躲避，而公牛却在就要顶到德尔盖多之前的刹那停住了！原来，德尔盖多手中的遥控器发出了信号，使深埋在公牛大脑中的电极给大脑中特定的控制中枢施以刺激，大脑发出的指令使公牛骤然停住。

当牛见到红色斗篷时神经中枢会立即兴奋起来。从眼睛看到红色开始，到停下来为止就完成了一个心理活动过程，这一心理活动包括五个阶段：一是视觉器官（眼睛）接受到色彩的刺激，这是大脑的感受器收到了信息；二是由感觉神经元将信息传递至大脑，并经大脑的认知活动判断；三是由大脑下达指令，运动神经元将指令传递到四肢，立即采取行动（冲过去）；四是感觉神经元接收到德尔盖多的抑制指令，再一次进行信息加工；五是大脑下达指令，运动神经元将指令传递到四肢，立即停止行动。显然，在此过程中看红色、冲过去和停止是行为，而神经元的传入传出以及大脑皮质作出的认知判断就是心理过程。

因此，生理是心理的基础，行为是心理的表现，三者相互联系，相互影响，相互促进。

本节涉及的知识点主要是神经系统及其相关系统。

一、神经元

神经元具有特殊的构造和极度的敏感性，是构成神经系统的基本结构单位。具有接受刺激，传递、整合信息的功能。神经元与人体其他细胞不同，其他细胞只能接受信息，而神经元有其特殊功能，不仅能接受信息，能储存信息，还能传递信息到其他神经元或其他细胞组织。如果人脑没有神经元，就不能思维、不能活动，就会失去人所特有的一切高级机能和行为活动。

神经元的主要构造包括细胞体、树状突与轴突三部分，按性质不同分为三类：感觉神经元、运动神经元与中间神经元（又称联结神经元）。感觉神经元的功能是将感受器（指各种感觉器官）收受刺激后所引起的神经冲动，传入中枢神经系统；运动神经元的功能是将中枢神经系统发出的神经冲动传出至反应器（是指肌肉与腺体，是负责动作反应的器官）；中间神经元只存在于脑与脊髓中，是介于感觉神经元与运动神经元之间的一种神经元，其功能是在传导神经冲动。

图0－8　神经元略图

神经信息在神经元之间传递，是通过神经介质的释放和吸收来实现的，科学家们经过长期的研究发现，大脑中的神经传导物质将各种信息传递到身体的各个部位，目前已经确认的这种传导物质有100种以上。其中，影响情绪的主要有多巴胺、5－羟色胺和内啡呔。其中内啡肽会让我们感觉幸福，简称幸福物质（满足感），5－羟色胺会让我们感觉欣快，简称欣快物质（不足就会疲倦，情绪低落），多巴胺使我们专注理性地思考问题，简称智慧物质（不足则会有无意义感、空虚感）。如果体内的幸福物质和欣快物质多一些，我们就会感觉幸福、快乐，面部表情、语言和姿势都会流露出来，我们会快乐地笑，声音明快活泼，步伐轻快，而这种作用是双向的，当我们哈哈大笑时，体内的幸福物质和欣快物质也都会增加，大脑功能会进入一种良性循环。所以，当我们心情不好时，可以试一试表演快乐，那么大脑中欣快物质的合成就会增加，感觉心情会明显好转。

二、神经系统

在人体的整个神经系统中，按其不同部位及功能，分为两大系统：

一类为周围神经系统，包括躯体神经系统与自主神经系统两大部分：躯体神经系统遍布于头、面、躯干及四肢的肌肉中。自主神经系统是由分布于心肌、平滑肌和腺体等内脏器官的运动神经元所构成，它的运作不受个体意志所支配，功能复杂，最主要的是控制心跳、呼吸，管制所有平滑肌器官的扩张与收缩，以及调节腺体分泌，从而维持身体内一切生理变化的均衡。自主神经系统虽在本身运作上能够“自主”，但在整个神经系统上却仍受中枢神经系统的下丘脑支配；自主神经系统又分交感神经系统与副交感神经系统两大部分，两者之间，在功能上存在着颉颃作用；交感神经系统通常在个体紧张而警觉时发生作用，副交感神经系统则常使个体在松弛状态时发生作用。

另一类为中枢神经系统，包括脑与脊髓两部分。在中枢神经系统内，由神经元的细胞体聚集而成的神经组织，呈灰色，称为灰质；由神经元的神经纤维（轴突）聚集而成的神经组织，呈白色，称为白质。

在整个神经系统中，中枢神经系统中的大脑皮质部分在心理学的研究上，具有特别的重要性。

接下来我们重点说明人类脑部的构造及其功能。

图0－9　人体神经系统关系图

（一）脑的构造与功能

按图0－9所示，人脑的构造，主要包括脑干、小脑与前脑三部分；而每一部分又各自包括不同的构造。以下分述该三部分的主要功能。

1.脑干

脑干上承大脑半球，下连脊髓，呈不规则的柱状。经由脊髓而传至脑的神经冲动，呈交叉方式进行：来自脊髓右边者，先传至脑干左边，然后再传送入大脑；来自脊髓左边者，先传至脑干右边，然后再传送入大脑。

脑干的功能主要是维持个体生命，举凡心跳、呼吸、消化、体温、睡眠等重要生理运作，均与脑干的功能有关。脑干部位包括以下四个重要构造。

（1）延脑：居于脑的最下部位，与脊髓相连；其主要功能为控制呼吸、心跳、消化等。

（2）脑桥：位居中脑与延脑之间。脑桥的白质神经纤维，通到小脑皮质，可将神经冲动自小脑一半球传至另一半球，使之发挥协调身体两侧肌肉活动的功能。这就是它被称为脑桥的由来。

（3）中脑：位于脑桥之上，恰好是整个脑的中点。中脑是视觉与听觉的反射中枢，举凡瞳孔、眼球、肌肉、虹彩以及毛状肌等活动，均受中脑的控制。

（4）网状系统：居于脑干中央，是由许多错综复杂的神经元集合而成的网状结构。网状系统的主要功能为控制觉醒、注意、睡眠等不同层次的意识状态。

2.小脑

小脑为脑的第二大部分，位于大脑及枕叶的下方，恰在脑干之后。小脑由左右两半球所构成，且灰质在外部，白质在内部。在功能方面，小脑和大脑皮质运动区共同控制肌肉的运动，藉以调节姿势与身体的平衡。

3.前脑

前脑属脑的最高层部分，也是人脑中最复杂最重要的神经中枢。前脑又分丘脑、下丘脑、边缘系统、大脑皮质四部分。

（1）丘脑：丘脑呈卵圆形，由白质神经纤维构成，左右各一，位于胼胝体的下方。从脊髓、脑干、小脑传导来的神经冲动，都先终止于丘脑，经丘脑再传送至大脑皮质的相关区域。故而丘脑是感觉神经的重要传递站。此外，丘脑尚具有控制情绪的功能。

（2）下丘脑：下丘脑位于丘脑之下，体积虽小，而功能极大。下丘脑是自主神经系统的主要管制中枢，它直接与大脑中各区相连接，又与脑垂体及延脑相连。下丘脑的主要功能是管制内分泌系统、维持新陈代谢正常、调节体温，并与生理活动中饥饿、渴、性等生理性需要和动机有密切的关系。

（3）边缘系统：边缘系统的位置不十分确定，一般学者认为包括丘脑、下丘脑以及中脑等在内的部分，都称为边缘系统。边缘系统的主要功能为管制嗅觉、内脏、自主神经、内分泌、性、摄食、学习、记忆等。

（二）脊髓的构造与功能

脊髓位于脊椎骨连成的脊柱管内。脊髓是由许多神经元聚集而成的柱状构造，包括灰质和白质两种神经纤维。在神经传导上，脊髓具有两种功能：一是提供躯体与脑部之间神经双向传导的通路，一是作为脊髓反射的反射中枢。就第一种功能而言，感受器接受外界刺激，引起感觉神经元的兴奋，产生神经冲动之后，先传至脊髓，而后由脊髓的中间神经元传至大脑，最后再由大脑传回，再经脊髓而由运动神经元传至反应器（肌肉或腺体），而表现出反应。如此，传入复传出，是双向的，是完整的。再就第二功能而言，传入的感觉神经元，将神经冲动传入脊髓后，脊髓中的中间神经元不将之传入大脑，直接就回传给运动神经元，而至反应器，就形成反射。检查身体时，医师用钝物轻击膝盖下腱部，腿部会出现不能自控的动作，就是反射。此种反射称为膝反射。医师检查膝反射，目的在于了解受检者的神经功能。

（三）大脑皮层的构造与功能

在地球上，人类的优势在于拥有智慧，在其他许多方面，人类并不占优势，特别在力量、速度和感觉灵敏度方面，许多动物都比人类强。智慧来源于脑，但是，人脑只有1.4千克重，而大象的脑重5.9千克，鲸鱼的脑重8.6千克。如果我们来计算脑的重量与身体重量的比率，即可发现人脑的优势，因为大象的脑只有体重的1／1 000，鲸鱼的脑是体重的1／10 000。而人脑则是体重的1／60。如果有人说你的脑子像鲸鱼一样，你一定要弄清楚那指的是绝对重量还是比率，如果是前者可能是夸你，如果是后者则显然是骂你。

随着人类的进化，大脑在整个人脑中所占的比例不断增加，大脑的表层为大脑皮质，由灰质构成。尽管只有3厘米厚，却是中枢神经系统中70%神经元的所在之处。大脑皮层在体积和面积上的增加对人的适应能力和智力发展极为重要。

在构造上，大脑皮层看起来有点像褶皱的大核桃，大脑中间有一道裂沟叫做大脑纵裂，由前至后将大脑分为左右两个半球，称为大脑半球。两个半球之间，由胼胝体连接在一起，使两半球的神经传导得以互通。大脑半球的背侧面，各有一条斜向的沟，称为侧裂。侧裂的上方，约在半球的中央处，有一由上走向前下方的脑沟，称为中央沟。每一半球又分四个叶，均向半球的内侧面和底面延伸，而在各脑叶区域内，各有许多小的脑沟，其中蕴藏着各种神经中枢，分担不同的任务，形成了大脑皮质的分区专司功能。见图0－10。

额叶：在中央沟之前与侧裂之上的部位，称为额叶，在4个脑叶中所占面积最大，约占大脑半球的1／3，是神经系统进化的最高成果，人的各种高级精神活动都与前额叶皮质有着十分复杂与密切的关系，是管制身体运动的神经中枢，现在已知的功能有自我监督并帮助人形成正确的自我概念、稳定情绪、集中与维持注意力、预测、判断与鉴赏、表达情感、储备经验等。

图0－10　大脑左半球简图

颞叶：侧裂以下的部分，称为颞叶，是听觉和语言中枢。

顶叶：中央沟之后与侧裂之上的部分，称为顶叶，是躯体感觉中枢。

枕叶：顶叶与颞叶之后，在小脑之上大脑后端的部分，称为枕叶，是视觉中枢。

（四）大脑半球的分区与联合功能

人类大脑的两半球，在功能划分上，大体上是左半球管制右半身，右半球管制左半身。而每一半球的纵面，在功能上也有层次之分，原则上是上层管制下肢，中层管制躯干，下层管制头部。如此形成上下倒置左右交叉的微妙构造。在每一半球上，又各自区分为数个神经中枢，每一中枢各有其固定的区域，分区专司形成大脑分化而又统合的复杂功能，但在区域的分布上，两半球并不完全相等；其中语言区，只分布在左脑半球，其他各区则两半球都有。

大脑左右半球按一种很有趣的方式分工合作。例如，左半球在时间判断、节奏和控制复杂运动等方面功能更强，在一切与语言有关的如概念形成、逻辑推理、数学运算等方面更优越；右脑只对一些简单的语言和数字有反应，但在形象思维、空间知觉和完成操作性任务等方面比左脑功能强，像音乐、美术、情绪的表达与识别能力等方面更占优势。大脑的活动在任何时候都是整体性的，然而有些人更善于使用左脑，有些人更善于使用右脑，当然也会存在完全不同的思维模式。一项研究发现，善于使用右脑思维的学生更适合选修音乐、新闻、艺术、语言和建筑类的专业，而善于使用左脑思维的学生则更适合学习管理、计算机、数学、司法和教育。

这方面典型的例子就是活跃于美国社会的两个比尔——比尔·克林顿和比尔·盖茨。由于他们大脑左右脑优势的不同，他们以自己不同的方式影响着世界。克林顿情感丰富，善于与人沟通，这是他右脑极其发达的缘故；盖茨分析问题逻辑严密，对数学有特别的兴趣，这是他的左脑极其发达的缘故。两个比尔同样聪明，同时影响了世界，只是方式不同，这应该可以从他们的大脑中找出原因。

感觉区与运动区只占了大脑皮层的很小一部分，那么剩下的大片区域是做什么的呢？这些区域叫做联合皮层，负责对来自各个感觉器官的信息综合处理，联合区大小及其皮层所占比例的大小标志着人类进化的程度。联合区是具有多种功能的神经中枢。在每一半球上，均有两个联合区。其一是从额叶一直延伸到运动区的一大片区域，称为前联合区，前联合区的功能，主要是与解决问题时的记忆思考有关。其二是后联合区，分散在各主要感觉区附近。例如：在颞叶的下部分，其功能就与视觉区有关。如这一区域受伤，虽然不致丧失视觉的敏锐度，但却会减低视觉的辨识力；对物体的不同形状，就不易辨识。(www.xing528.com)

从前述大脑的分区与联合的特征看，对大脑两半球的功能，可归纳为以下几点认识：

（1）大脑分左右两个半球，每一半球上分别各有运动区、体觉区、视觉区、听觉区、联合区等神经中枢。由此观之，大脑两半球是对称的。见图0－11。

图0－11　大脑左半球分区功能

（2）在神经传导的运作上，两半球相对之神经中枢，彼此配合，发生交互作用：两半球的运动区对身体部位的管制，是左右交叉、上下倒置的。

（3）两半球的联合区，分别发挥左右半球相关各区的联合功能。

（4）在整个大脑功能上，两半球并非各自独立，两者之间仍具有交互作用；而交互作用的发挥，是靠胼胝体的连结得以达成。

三、内分泌系统

如果说神经系统是身体中的第一大信息交流系统，那么，内分泌系统则是第二大信息交流系统。内分泌系统是由许多腺体组成，内分泌腺也称无管腺，不经由任何管道，而将其所分泌的化学物质，直接释放到血管和淋巴系统之中，那些被释放的化学物质就是激素，或称荷尔蒙。激素被传送到身体的每一个部位，影响我们的内部活动和行为，激素和神经介质一样，我们很少能意识到它们的存在，但它们却通过多种途径影响我们的心理和行为，人体内的内分泌腺系统，包括以下各种内分泌腺：

（一）脑垂体

脑垂体是人体最重要的一种内分泌腺，大小如豌豆，位于下丘脑之下。因为脑垂体分泌多种激素，而且有控制其他腺体的功能，故而有主腺（master gland）之称。脑垂体所分泌的激素计有：生长激素，其功能为促进身体发育，如此种激素分泌过于亢进时，可能导致巨人症，反之，如分泌不足时，则可能导致侏儒症；性腺激素，其功能在男性为刺激睾丸内精子的成熟，在女性为刺激卵巢内卵细胞的成熟；泌乳激素，其功能为促进乳房发育，并刺激乳腺分泌。

（二）甲状腺

甲状腺（thyroid gland）位于喉头下端与气管的前上方，分左右两叶，其分泌之激素称为甲状腺素（thyroxine）。甲状腺素是一种碘化合物，其功能可促进全身细胞的氧化作用，增进新陈代谢速率，以维持身体的正常生长及骨骼的发育。甲状腺的机能高亢时，患者常感闷热，身体消瘦，且显现突眼症状；此外尚有神经紧张、双手颤抖、容易疲劳、情绪敏感而急躁等现象。甲状腺机能不足时，在成年人则常会发生水肿现象，患者新陈代谢速率较常人为低，其症状为体内能量不足、体温降低、无气力、糖类及脂肪堆积、导致身体肥胖、心智能力减退、性情消极、反应迟钝、性欲减退等。若在儿童期甲状腺机能异常低落，则将造成矮呆症（cretinism）。其症状为生长发育阻滞、心智发展极度延缓、两腿弯曲、牙齿发育不全、舌头膨大突出、皮肤粗糙等。

（三）副甲状腺

副甲状腺位于甲状腺之后，共有四颗，大小有如豌豆，埋在颈部组织之内。副甲状腺所分泌的激素，称为副甲状腺素，其功能可以调节血液中钙与磷的浓度，以维持神经系统与肌肉的正常兴奋性。副甲状腺素分泌过多时，将使血液中钙量增多，磷量减少，因而易于导致骨骼断折或变形，甚至造成肾结石的疾病；分泌不足时，将使血液中钙量减少，磷量增多，因而易导致神经与肌肉的兴奋性增高，以致引起痉挛，严重时可因喉部肌肉痉挛而窒息死亡。

（四）胰腺

胰腺位于胃与十二指肠之间的肠系膜上，在性质上它兼具有外分泌与内分泌两种腺体的特征。胰腺的外分泌腺部分，可分泌消化酶进入肠道；而其内分泌腺部分，则可分泌胰岛素进入血液。胰岛素具有降低血糖的作用。胰岛素在细胞中促进葡萄糖转化为糖原，也能促进葡萄糖的分解，以提供细胞所需的能量。胰岛素分泌不足时，将导致糖尿病。

（五）肾上腺

肾上腺有左右两个，位于肾脏顶端。肾上腺的外层，称为肾上腺皮质。皮质分泌葡萄糖皮质素，矿物质皮质素及雄性激素，其功能为使体内矿物质（钠）与水分保持平衡。肾上腺的内部，称为肾上腺髓质，分泌肾上腺素和去甲肾上腺素，其功能为兴奋交感神经，肾上腺素分泌和恐惧有关，去甲肾上腺素分泌和愤怒有关，二者都起着唤醒机体的作用。

（六）性腺

性腺（sex gland）在男性称为睾丸（testis），在女性称为卵巢（ovary）。睾丸分泌睾丸素酮（testosterone），其功能在使生殖器官发育、精子成熟、激发性欲以及促进男性次性征的发育等。卵巢分泌动情激素（estrogen），其功能在促使女性生殖器官成熟、子宫粘膜周期性变化（月经），以及促进女性次性征的发育等。

知识链接

大脑的潜能

我们已经知道，人脑是由无数敏感的神经细胞和神经纤维组成。脑控制着维持生命所有需要的各种重要功能，保持着与外部世界的广泛联系，向肌肉和腺体发布着一道道命令，对人体的每一需求作出反应，创造着人类神奇的意识，并随时调整着脑的自身活动。前脑、中脑和后脑这三个主要部分负责收集感觉信息和发出运动指令。有些基本功能可以由其中一个部分单独控制，有些则需要几个部分共同控制。比如，维持生命的基本功能主要由后脑控制，前脑部分的下丘脑也起一些作用；选择性反应、学习、记忆和高级思维过程的中枢在前脑，特别是皮层联合区。

然而，人脑永远是以一个完整系统的方式进行运作的，而不是一个个“部分”的独立活动，为了便于理解，我们使用简化的方法，分别解释不同脑区的一些特定功能，但实际情况并非完全如此。实际情况是，脑是一个强大的信息处理系统，外来信息传入后，被送到脑的各个部位，各处加工后达到信息的再次整合，并被发送到肌肉和腺体。总而言之，大脑活动的复杂性超出我们的想象，大脑的潜能也在逐渐被人们认识。

冗余性　大脑活动如此复杂，原因之一在于脑中信息的冗余性。人脑中大量的冗余信息就好比是一个文件在一台计算机中到处都存着备份，即使是一个区域完全可以单独管理的信息，大脑也要使用至少几十个区域参与管理。如此之多的冗余信息显示了大脑备份信息的潜力。同时，这也是在许多脑损伤发生之后大脑能神奇地进行信息恢复的原因。

可塑性　脑损伤恢复情况与人的年龄有关。对于同样的脑损伤，儿童比一般成人恢复得好。这显示了大脑的可塑性，即在脑组织中功能转移的灵活性。例如：当左半球受到严重损伤后，2岁以下的儿童通常能将语言处理中心转移到右半球。如果左脑损伤发生在2～5岁，语言区不再向右脑转移，但能够转移到左脑中一个新的地方。10岁以后，这种可塑性就很小了。脑的可塑性可能与神经元树突能长出更多的分支有关。那些天生无胼胝体的大脑也许最具可塑性，他们能够使用任何一个半球回答问题，用任何一只手写字或画画，两只手也有着同样的操作能力。近来一项关于盲人的研究发现，当他们用手阅读盲文时，脑的视觉区非常活跃，这也是表现脑功能定位和可塑性的有力证据。

脑功能恢复的潜力　大脑受到损坏后造成的影响是令人担忧的。如果在5岁以前大脑受到损伤，一般会影响到人在成年以后的智商水平。然而，大脑的恢复潜力也是令人吃惊的。在一个病例中，一个男孩在5岁时做了左半球切除手术，因此右侧躯体瘫痪，右眼失明，但他能说、能读、能写，并在大学里修完了两门课程，智商也高于平均水平。这种康复能力说明，脑功能的恢复潜力也许是我们的现有知识所无法解释的。

对脑损伤的研究不仅使我们认识到了脑的局限性，同时也提出了一个问题，是否能够用未受损伤的脑区来恢复受损的脑功能？关于大脑还有许多不解之谜，科学家们还在不断研究。未来研究中的突破也许能使我们知道如何更好地利用我们的脑，如何提高我们的记忆、思维和解决问题的能力。

怎样促进大脑保健，开发大脑潜能

理论上讲，大脑可贮存的信息量相当于世界藏书量最大的美国国会图书馆（藏有1 000万册书）藏书量的50倍，也就是说，人的大脑可以贮存50亿本书的信息。大脑神经功能细胞之间每秒种可以完成的信息传递和交换高达1 000亿次。处于激活状态下的大脑，每天可以完整地记住四本书的全部内容。可见我们的大脑有着相当大的可开发资源，但人类的大脑潜能开发利用还不到5%。人类有记载的对自己的大脑的研究已经有2 500年历史，但对大脑掌握的程度，大概也就10%左右。

新千年的第一个诺贝尔生理学或医学奖授给了在人脑研究方面作出杰出贡献的科学家，这无疑预示着“脑科学时代”到来了。脑科学，或称神经科学，是用多学科的手段综合研究脑的正常功能和脑疾病机制的一门新的学科。开展脑科学的研究对揭开脑功能的奥秘、防治老年性痴呆等神经系统疾病、研制新型人工智能、开发人的智力水平、认识人类自我等都有重要意义。美、日、欧等发达国家早在十年前就开始制定脑科学研究的长远计划，并称2l世纪是“脑科学时代”。

当前世界范围的脑科学研究的方向主要致力于“知脑、保脑、创脑”三个方面。

知脑　知脑的研究任务是解析脑的功能和它处理信息的独特性，例如识别、学习、智能、语言、感情、思考、记忆、意志、意识等机理，最后目标是搞清楚自我意识和社会意识以及语言和思考、知识的关系，并且把这些成果应用在教育、社会心理、产业心理和灾害心理等方面。

正像21世纪被人们认为是进入了纳米技术时代一样，人类对自己的研究也在进一步深化。美国科学家通过动物实验就发现，经常动脑可使脑细胞数目增加，智力水平提高。他们认为，大脑存有后备细胞。以往科学家一向认为，动物大脑中活跃的脑细胞数量在幼年时期就确定了，在成长过程中经常动脑筋，会使动物脑细胞之间的联系增加，从而提高大脑智力。但是新的研究表明，动物大脑中的脑细胞数目是不确定的，在成年之前，动物大脑会储存一批特殊的脑细胞，如果经常动脑，这些细胞就会转化，进行智力活动，否则这些细胞就会死亡。

犹太人的聪明世人皆知，有人作了一次统计，从1901年至1973年的72年中，就有65个犹太人获诺贝尔奖，占总获奖人数的16%，而犹太人在世界人口中的比例只占0.3%。美国耶鲁大学医学院、瑞典特布瑞格大学生物研究所经研究相继发现了其中的奥秘：犹太人之所以智商超群，与犹太民族不断补充一种激发态物质EGB而记忆力惊人有关。

军事医学科学院教授杨志刚说，有人将人类脑组织研究计划比喻成曼哈顿原子弹计划。在人类基因计划背景下，全球将出现一个多学科交叉协同的人脑组织研究计划。

在解释人类大脑的神奇时，杨教授说，100亿种基因信息编码，构成人类智力遗传的物质基础，核苷酸的不同排列组合，使人类的认知和记忆力有别于其他动物；1 000亿个神经细胞如同亿万个小电脑，以神经元为单位集中在大脑的CPU——中央处理器，它不仅高效地整合、处理信息，还兼作内存，10 000亿条神经突触纤维的轴突、树突的方式构成传输线路，使人脑成为一张奇妙绝伦的网络，调控着外界环境和内部环境变化后人体的适应功能；100 000亿个电—化学转换单元，使神经突触上传递的电子流在突触与突触的连接处转换成化学流，以递质方式影响着机体其他系统。

科学家最近才发现，人类大脑的实际构造是由出生后的经验而不是由遗传所决定的。美国家庭及工作学院发表的研究报告《重新认识大脑》中指出：“仅仅在15年前，神经学家仍然认为大脑的结构在出生时已经由遗传基因决定。”但不久前科学家已经认识到这是错误的。幼儿的早期经验可极大地影响脑部复杂的神经网络结构。

保脑　“保脑”的主要目标是解析脑细胞的功能和它传输信息的生化学机制，把握脑的老化、阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、精神分裂症等多种神经和精神疾病、智力发展障碍、新陈代谢异常、遗传性疾病以及外伤、中毒和感染症等的发病原因，并根据新的原理开发根本性的预防和治疗方法，保护脑不受伤害，最终控制人类老化、开发人工神经、预防精神障碍的理想目标。

美国新墨西哥大学的研究人员发现，大脑中化合物水平与智力测验的成绩之间有一定的联系。研究人员从当地的大学中，挑选了26名没有任何脑病或精神病史的大学生进行了化合物水平测试，他们发现胆碱值低和一种叫NAA化合物值高的学生，在智力测验时得分较高。研究人员说，这两种化合物可能具有促进和抑制神经细胞功能的作用，所以，有可能通过饮食上的补充，调节在脑中这两种化合物的水平来提高智力。

科学家的研究表明，一个体重为60公斤的人，他的肌肉组织有31公斤，在静止状态，氧的摄入量为每分钟50毫升，而脑细胞紧张活动时，大脑对氧的摄取量为每分钟80毫升。可见大脑活动耗氧量是身体任何其他器官都不能比的。

大脑正常消耗的能量足以让40瓦电灯持续发出耀眼的光芒。紧张的脑力劳动是大脑神经细胞大量耗能的过程。科学研究表明，如果这个时候补充含有EGB、DHA、EPA等活脑素，能够疏通血管，激发脑细胞活力，消除大脑疲劳等症状。

大脑需要大量营养物质，最需要和最受欢迎的一是氧，二是糖，三是蛋白质、微量元素、维生素等。大脑耗氧量占全身供氧的20%，耗糖量占全身的25%。这两者是维持大脑功能的能量来源，是其工作的基本动力。人有了病医生常给输葡萄糖，最受益者还是大脑。危重病人鼻孔插了输氧管，也是为了护养脑细胞。除了氧、糖基本的需要保证外，蛋白质、维生素、矿物质、脂肪、微量元素等也是大脑不可缺少的食粮。蛋白质中的不少成分对增强脑细胞活力，遏制脑细胞退化都有益处。

专家指出，除了勤用脑、合理用脑以外，适当运动，也是大脑保健的良方。美国科学家在过去35年内对400名21～84岁的成年人进行了语言能力、感觉速度、空间定向及计算机思维等方面的测试研究。结果表明，25%常参加运动锻炼的人，在智力和反应方面明显高于不参加锻炼或极少参加运动的同龄人。科学家总结说，运动可以提高血糖含量，运动还可以使血循环量增加，这样可以向大脑组织提供更充足的氧气和营养物质；同时运动还可以促使大脑释放一些有益的生化物质；运动还是很好的神经安定剂。

创脑　“创脑”的任务更为艰巨。它要在解析脑具有的极其精密的神经网络和神经系统的结构的功能的基础上，开发与当今计算机不同的处理信息、具有高档次的精神功能的计算机系统，如神经芯片、神经网络式计算机等。

目前科学家们正在进行一项令人瞩目的创举，把电脑与人脑接通。具体一点说，就是把芯片直接融入人脑。科学家预计：大约在20～30年内，这一愿望将可能实现。可见这已经不是设想，人们在进行了一系列的动物实验以后，1992年2月，美国阿拉巴马大学心理科技研究中心就做了这样一次尝试：美国大学生体操赛冠军、业余体操运动员西尼尔，不仅平衡能力极佳，而且有良好的动作记忆能力，能记住大量的体操动作。他的这些能力被输入芯片，这一芯片被植入到因车祸损害了大脑平衡功能，站立不稳，走路时身体歪歪扭扭的中学生凯利的大脑中。

手术进行得相当成功。当凯利能下床走路时，人们发现他走路平稳，同以前简直判若两人！专家们将他带到一块草坪上，让他做一套体操动作，只见凯利以优美的动作，伸展了几下腰腿，接着，他跑了几步，一纵身跳——一个漂亮的空中翻滚……成功啦。

可是，仅仅过了几天，凯利的运动记忆就讯速减退。一星期后，他觉得自己已经不会任何体操动作了。不过，他的动作协调性仍然比以前要好。由于芯片是蓄电池供电的，专家们怕电能耗尽，不得不提前取出了芯片。取出后，凯利同以前一模一样了。这场记忆移植的实验就这样结束了。

如果将人脑的全部记忆能力比作一个电脑硬盘，那么一个记忆力超强的人，一个即使能将大英百科全书背下来的人，他的“记忆硬盘”也只使用了不到10%的空间。人们利用芯片进行记忆移植，就是想通过“拷贝”的方式来迅速扩大这个硬盘的利用空间。虽然到目前为止，记忆移植实验进度缓慢且困难重重，但科学家表示，一定会继续相关的实验，直到成功。科学家预言：电脑与人脑接通以后，人们会很快地掌握多种外国语言；人可以用语言、思想意念来指挥机器人做事、写文章；一切家务劳动如打扫卫生、洗衣、做饭等，只要你想到的电脑都能给你做了；甚至连看病也不需要医生了，只要你身体不舒服，电脑就可以帮你检验血液、心脏等，开出准确无误的药方；电脑还能指挥机器人给人体各部位做手术，除去人体的病痛。

最具实际意义的尝试是美国科学家已经实验成功了“电脑传感器”。只要把这种“电脑传感器”戴在人的头上，就可以凭人的意念指挥电脑替代自己工作，如核算账目、编写文章、翻译等，尽管这仅仅是人脑与电脑最初步的连接。在德国，700多名聋哑人的头颅里已被装上人工耳蜗和语言处理机，因此恢复了听觉和语言功能。法国科学家也正在加紧研制“人工视网膜”的微电脑，并准备移植到盲人的眼睛里，并与人的大脑神经接通。如果这项试验取得成功，那么世界上几千万盲人将会恢复视觉，重见光明。

对人脑的研究，也反过来促进了电脑的研究与开发。当今世界电脑研究的真正尖端的技术是DNA计算。科学家正在尝试将人类基因物质植入微处理器中，以解决复杂数学问题。这项技术的成果不仅将彻底根除某些疾病，还将使人类在未来几十年内成功生产我们一直梦寐以求的可植入人体的生物芯片。DNA是所有活细胞的基本信息存储媒介。数十亿年来，它一直存储并传送着生命的数据。在某种意义上，它是计算机的原型。粗略计算，10万亿DNA分子可以装满弹球大小的空间。由于所有这些分子可以同时处理数据，所以理论上您可以在这么小的空间同时进行10万亿次运算。这比现在最快的超级计算机还要快10倍。

美国信息科技专家柯兹威尔曾著书大胆预测，未来电脑将进一步与人脑直接结合，新世纪的“新新人类”将是机器与人的混血儿，他认为这种混血儿将具有超级智慧。人脑与电脑结合而成的新物种，将具备重新自我设计的能力，不但可以决定自己的命运，还能主宰整个宇宙。

大脑保健的必要方法

第一，最好的营养，保证大脑能量支持系统正常。

注意补充优质蛋白，微量元素硒、锌、铁、钙、铜，多吃干果、鱼肉、牛肉、豆类、豆制品、海产品、动物肝脏。

补充维生素B6、C，多吃香蕉、葡萄、苹果、猕猴桃、柑橘、绿叶蔬菜等。

最能够提升愉悦感的十种食物是深海鱼、香蕉、柚子、全麦面包、菠菜、樱桃、大蒜、南瓜、低脂牛奶、鸡肉。多吃上述食物有助于保持愉悦的情绪。

第二，合理使用大脑，保证大脑功能的良性运转。

保持愉快的心情，对人善良而真诚，培养良性思维和积极思维。

第三，培养规律的作息时间和良好的生活习惯，增强大脑活力。

合理的运动，训练协调性和节奏感，在阳光下散步，静坐冥想，多听反映深刻主题和丰富思想的古典音乐，注意大脑的休息，保证充足的睡眠时间，适度的社会交往，都有利于大脑潜能的激发。