不同角度解读大脑

作者: 王川

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20世纪90年代,美国神经科学家保罗·D.麦克莱恩提出了著名的“三重脑假说”,认为人的前脑由三个分属不同进化时期的部分构成,分别是“爬虫脑”“古哺乳动物脑”和“新哺乳动物脑”。

老脑和新脑

维持呼吸和心跳,控制肌肉运动,看到像食物的东西不管三七二十一先咬一口……第一条爬上陆地的鱼的大脑就能完成上述任务。随着鱼类逐渐进化,大脑的功能也越来越先进,其中,人类大脑最为复杂,不仅具有思维、记忆、推理和语言等高级认知功能,我们甚至能提前计划,并凭空构想出不存在的事物。尽管人类大脑演化出了复杂的认知功能,但原始大脑的初级功能我们也保留了下来。

维持呼吸和心跳、监控血压和体温、清除体内垃圾、修理氧化损伤等基础工作都由大脑中的脑干和小脑来完成,它们被称为爬虫脑;古哺乳动物脑负责觅食、战斗、繁殖等功能;而被我们津津乐道的意识、感知、推理等高级脑功能,则是由新哺乳动物脑这个脑区负责。

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老脑、新脑有矛盾

如果你觉得爬虫脑和新哺乳动物脑这一老一新两个部分能配合默契并相安无事,你就错了。

晕船就是典型的例子。许多人第一次坐船出海(特别是乘坐小船)时,开船后用不了几分钟,胃里立刻翻江倒海,欲吐之而后快。人类有包括前庭系统在内的一系列检测身体运动状态和平衡的结构,当你的身体随着船身上下起伏,爬虫脑接收到了你平衡状态改变的信息,但由于你身处船内,视觉信号却告诉新哺乳动物脑你处于静止状态,这就产生了矛盾。

新哺乳动物脑可以轻松处理这种矛盾,但更基础、更原始的爬虫脑却容易不知所措。在爬虫脑看来,你多半是吃了能够扰乱神经系统的有毒食物。“你中毒了!”在做出这个判断后,爬虫脑激活呕吐反射,选择吐出胃中的“有毒”食物。那为什么有些人就是不晕船?这可能是因为这类人对起伏这类运动的感知比较迟钝。

再吃一口是新老脑产生矛盾的另外一个例子。进食带来的对消化道内壁的机械刺激和血糖水平的变化,是产生饱腹感的重要因素。假设你参加朋友的生日酒席,席上珍馐美馔,应有尽有。酒足饭饱之际,硕大的三层奶油蛋糕才被端上桌,尽管你觉得食物已经堆到了嗓子眼,却还是想再吃一块蛋糕,为什么会这样?

虽然爬虫脑已经得到了你吃饱的信号,但新哺乳动物脑却要求你吃下蛋糕——一方面是为了不破坏生日宴的气氛,另一方面是据说这家蛋糕店的蛋糕非常出名。在美味诱惑和好奇心的双重推动下,新脑成功压制老脑,强烈的饱腹感也没能让大多数人拒绝诱人奶油蛋糕。难怪英语里有句俗语:甜品进第二个胃。

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如果将大脑皮质想象成一栋二层楼房

皮质又叫大脑皮质,属于脑和整个神经系统演化史上最晚出现、功能上最为高级的一部分。皮质上遍布的皱褶是在有限的颅内空间塞下尽可能多的皮质的有效手段。一个成年人的大脑皮质如果完全铺平在地上,面积相当于4张A4纸。

美国神经科学家斯蒂芬·科斯林将新哺乳动物脑进一步分为上脑和下脑两部分。观察一张人类大脑的侧视图,以外侧沟为界限,上方皮质就是上脑,下方皮质就是下脑。

上层负责规划和监控任务的进行

遇到熟人总得打招呼寒暄几句,那么,寒暄如何开场?找什么话题?多久结束对话?这些任务就由上脑负责处理。上脑的作用主要是进行规划并实时监控任务的进行,它让我们专注、懂得计划、优先排序、推理和做出理性决策,这有助于我们了解自己,以及了解他人。

下层负责组织、比较、归类和解释

下脑负责组织和比较感官信号,并对其进行归类和解释。当你在路上偶遇熟人,视觉信号就先在下脑和记忆中的熟人面孔进行对比,经过下脑的确认,你知道这人是你过去的同事。

神经科学家发现,不同的人对上脑和下脑的依赖程度也不尽相同。按照上脑和下脑各自使用程度的高低,人可以被分为四种主要类型。

行动者

上脑活跃,下脑活跃

倾向于制订计划并严格执行,典型的例子是领导。

感知者

上脑不活跃,下脑活跃

倾向于将经历进行归类,并弄清楚隐藏的深意,典型的例子是学者。

刺激者

上脑活跃,下脑不活跃

可能具有创造性,但不懂得适可而止,典型的例子是多次失败却执迷不悟的人。

适应者

上脑不活跃,下脑不活跃

天生的执行者,会积极地应对正在发生的事情,他们反应灵敏,以行动为导向,典型的例子是团队中的骨干

实际上,上述四种类型只是每个人在使用上下脑时的主导习惯,并不是固定不变的。了解我们的上脑和下脑使用习惯,能帮助我们在与家人、朋友和同事相处过程中减少许多摩擦。

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前脑、中脑和后脑

尽管大脑是一个有机整体,但不同的脑区也有相对独立的功能,例如:海马区管理记忆;伏隔核处理恐惧、奖赏行为、成瘾和快乐……类似的脑区还有不少,但若是根据人类胚胎大脑发育的先后顺序分类,人脑可以分为三个部分,分别是前脑、中脑和后脑。

前脑

大脑皮质是前脑的主要组成部分,皮质可以进一步分为额叶、顶叶、枕叶和颞叶四个叶,负责处理运动、记忆、决策、计划、语言、情绪等高级认知功能

后脑

后脑包含延髓(控制呼吸、血压、心率、消化等基础生理功能)、脑桥(调整呼吸节奏和睡眠)和小脑(控制运动和平衡)

中脑

中脑是后脑和前脑的衔接部分,负责处理运动和感觉冲动。中脑是意识经验存在的大脑基础。中脑受损一般表现为肢体震颤、僵硬或做出奇怪动作

一个人眼睛好好的,却可能对迎面而来的拳头没有丝毫恐惧或闪躲的念头。他之所以如此淡定,有可能是因为他的大脑中一块仅有邮票大小的大脑皮质受损。总之,这块被叫作“V5”的脑区不工作了,其所负责的运动信息处理能力也就罢工了,患者表现为无法感知物体运动轨迹,也无法分辨物体的运动速度变化。

从进化论角度看,大脑可以被分为古老的脑和没那么古老的脑;从神经科学角度看,我们的皮质又可以被分为上下两部分,它们对信息的处理机制有很大的不同;从解剖学角度看,我们的大脑像是一台分工明确的机器,前中后三个部分各司其职。

今天,我们已经能对大脑内部进行精确造影,能通过植入脑内的电极监视大脑哪些区域更活跃,可以在超级计算机上构建虚拟数字大脑,但即便如此,人类距离哪怕基本掌握大脑运行原理都差得很远。面对如此复杂的大脑,世界著名脑科学家李奇曼也感慨:“人类大脑实在是太复杂了,比起去理解大脑的运行原理,描述它的活动更为实际。”

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