《腦》嘅修訂比較
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* 神經傳遞素有好多款<ref>[https://www.verywellmind.com/what-is-a-neurotransmitter-2795394 Identifying a Neurotransmitter]. verywell mind.</ref>。 |
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* 絕大部份嘅腦神經細胞都會跟從 [[Dale 原則]]:噉講即係話每粒神經細胞向佢啲突觸所釋放嘅神經傳遞素都係一樣款嘅,一粒神經細胞唔會話淨係向某啲突觸傳一款神經傳遞素,跟住向第啲突觸傳第啲款嘅神經傳遞素<ref name="kandel"/>。 |
* 絕大部份嘅腦神經細胞都會跟從 [[Dale 原則]]:噉講即係話每粒神經細胞向佢啲突觸所釋放嘅神經傳遞素都係一樣款嘅,一粒神經細胞唔會話淨係向某啲突觸傳一款神經傳遞素,跟住向第啲突觸傳第啲款嘅神經傳遞素<ref name="kandel"/>。 |
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喺2018年7月8號 (日) 03:39嘅修訂
腦(粵拼:nou5;英文:brain)係一隻動物個神經系統嘅中樞,佢生喺個頭嗰度-畀個頭殼包實保護,而且通常都會近眼耳口鼻呢啲感覺器官。腦呢個器官脊椎動物冚唪唥都有,冇脊椎動物大部份都有,淨係得一啲好原始好簡單嘅動物-好似係白蚱同海星噉-會有神經系統但係冇腦。喺脊骨動物當中,腦係全身上下最複雜嘅器官,而人類塊大腦皮層(Cerebral cortex;指個腦最外面嗰浸)有成 150 至 330 億粒互相緊密連繫嘅神經細胞[1]-人類有住動物界當中比例上最大嘅大腦皮層之一,出咗名係動物之中智能最高嘅[2]。
喺生理上,腦嘅功能係要向個身體嘅其他器官施中央性嘅控制。個腦會產生一啲神經訊號嚟話畀個身體啲肌肉知要做啲乜嘢動作同埋掌控荷爾蒙嘅生產。呢種中央化嘅控制令到個個體有得好快噉對環境嘅改變畀反應:一啲基本嘅反應,好似係反射噉,可以由條脊椎或者邊緣嘅神經節主管,但係處理過複雜感官訊息同經過思考嘅行為就一定要有返個中央化嘅腦先至可以做到。
神經科學同心理學等嘅科學領域對腦有詳細嘅研究[3]。近期啲嘅研究會當正個腦係一個生物版嘅電腦噉-用嘅機制同電腦用嘅電子機制好唔同,但係一樣係會由外界吸收訊息、儲起啲訊息、同埋處理啲訊息。
解剖學研究
唔同物種嘅腦喺大細同形狀上有好大差異[4]。但係事實上,有好多原則係多數物種嘅腦都會遵守嘅[5]:某啲結構係幾乎所有動物嘅腦都有嘅[6],而某啲結構就淨係得智能高啲複雜啲嘅動物先至有,或者某啲類別嘅動物先會有[4]。
要研究個腦嘅結構,最簡單嘅就係解剖佢,再用眼睇,但係相關領域嘅科學家又有用啲高深啲嘅技術:自然狀態下嘅腦組織太軟淋淋,所以好多時啲科學家會將要研究嘅腦組織浸喺酒精等嘅固定劑入面,等佢變硬淨啲,跟手先至切開佢研究,噉就能夠知道佢內部嘅結構;科學家仲可以將啲腦組織切到好細塊再用顯微鏡研究;除咗噉,佢哋仲有得加一啲化學物落去研究緊嘅腦組織嗰度,呢啲化學物喺撞到某啲特定嘅化學物嗰陣會變色-於是乎啲科學家就可以知道個腦入面啲組織由乜嘢化學物質組成[7]。
細胞結構
- 無論係乜嘢物種,腦冚唪唥都係主要由神經細胞(Neuron)同神經膠質細胞(Glial cell)組成嘅。
- 膠質細胞有分幾種,負責做一啲支援性嘅功能,好似係結構上嘅支撐同埋代謝呀噉。
- 神經細胞就主要負責做最緊要嗰樣功能-傳達訊息[8]。神經細胞有一種與眾不同嘅特徵,令到佢哋能夠做一樣其他細胞做唔到嘅嘢,呢種特徵就係一粒神經細胞喺受到某啲特定嘅電或者化學物刺激到嗰陣,(通常)會透過佢條軸突(Axon)以電同化學物嚟傳新嘅訊號[9],所以如果有一大柞神經細胞互相連埋一齊,組成一個網絡嘅話,佢哋就可以用嚟傳播一啲好複雜嘅訊息[8]。
- 舉個例說明,而家有個人感覺到佢隻手俾針拮到,跟住佢即刻縮手。喺呢個過程入面,佢個神經系統嘅內部發生咗以下嘅事:佢隻手塊皮膚上面嗰啲會對力起反應嘅感覺神經細胞對支針施落隻手度嘅力有反應,於是乎通過佢哋啲軸突射訊號出去,呢啲訊號會沿脊椎上腦,並且由啲聯合神經細胞處理吓;個腦話咁快自動決定應該做「縮手」呢個動作嚟保護隻手,於是又射返一啲訊號出嚟,指揮個身體做呢個動作;呢啲訊號沿脊椎落返去隻手臂嗰啲運動神經細胞嗰度,啲運動神經細胞令隻手臂嗰幾舊肌肉郁,做出「縮手」呢個動作[10]。
- 腦入面嘅空間大半都係畀軸突霸咗去嘅。軸突可以去到超過 1 米噉長,軸突好多時會成大紮噉形成神經線,而且一紮神經線外面好多時會有一浸由脂組成嘅髓磷脂(Myelin)包住。呢浸嘢係唔過電嘅,幫到手令到神經細胞傳嗰啲電訊號傳得快啲[11]。
- 神經細胞射嗰啲電同化學訊號嘅頻率等嘅特徵表達咗佢哋傳緊嗰啲訊息嘅內容[12]。
- 神經細胞之間接觸同溝通嗰啲空間叫突觸(Synapse)。突觸係成個腦嘅功能嘅關鍵[13],因為佢哋決定咗神經細胞之間嘅訊息傳遞:有啲突觸會對下粒神經細胞起刺激性嘅作用,又有啲會壓抑下粒神經細胞嘅活動,令到個腦嘅活動模式變得更加多樣化,而且突觸仲曉根據經驗而改變佢哋自己嘅功能-令到隻動物能夠學同記新嘅資訊[13]。連一隻果蠅嘅腦都會有成幾百萬個突觸[14],而據估計一個人腦平均就大約有成 1,000 億個突觸噉多[15]。
主要結構
神經科學家同其他相關領域嘅科學家有好多方法研究腦入面每一忽同邊啲功能有關,例如:
- 科學家可以研究病變(Lesion):佢哋可以去揾一啲因為意外或者病搞到個腦入面某幾忽喪失咗功能嘅人返嚟研究,又或者喺用人以外嘅動物做研究嗰陣,索性幫啲動物做手術切走個腦嘅某一忽-跟住呢啲科學家就可以睇吓喪失咗個腦某一忽會對隻動物嘅行為有啲乜嘢影響,從而推斷個腦每一忽係做啲乜嘢功能嘅[16]。
- 科學家可以用腦電圖或者磁力共振造影等嘅方法監察住個腦嘅活動,靠噉嚟研究個腦入面每一忽嘅功能。例如如果家吓個腦入面某一忽喺隻動物做需要用記憶嘅工作嗰陣會零舍活躍嘅話,噉就可以知道嗰一忽嘅功能同記憶有關。
... 等等。
根據呢啲研究,脊椎動物嘅腦嘅主要部份嘅功能大致上如下:
- 延髓(Medulla)係腦幹最下面嗰橛,有好多細粒嘅神經細胞核,幫手做一大柞感知同埋唔自主嘅運動功能,好似係控制嘔、心跳、同消化過程呀噉[8]。
- 腦橋(Pons)喺正個延髓嘅上面。佢入面有好多神經細胞核,幫手控制一啲自主但係簡單嘅行為,好似係瞓覺、流汗、膀胱嘅功能、眼嘅郁動、吞嘢、表情、同埋姿勢等等。
- 下丘腦(Hypothalamus)係前腦嘅根基,雖然好細粒,但係就極之複雜,有大量嘅細粒神經細胞,而且粒粒都有獨特嘅連結同神經化學。下丘腦有幫手做唔自主或者半自主嘅行為,好似係瞓覺當中嘅某啲部份、飲飲食食、同埋某一啲荷爾蒙嘅分泌等等[17]。
- 丘腦(Thalamus)有一大柞神經細胞,而且佢哋功能上好多元化:有啲幫手傳訊息去大腦嗰度或者由大腦收訊息,而其他嘅又有同動機有關。
- 海馬體(Hippocampus)喺下丘腦嘅兩邊,形狀好似隻海馬噉,係一個得哺乳類先有嘅結構,佢喺功能上好多樣化,由焦慮等嘅情緒以至空間記憶佢都有份管[18]。
- 基底核(Basal ganglia)係一列喺丘腦上面上面互相緊密連繫嘅結構,似乎主要負責做動作選擇嘅功能:佢哋會向個腦所有識令到身體郁嘅結構射壓抑性嘅訊息,等佢哋郁唔到,而個基底核淨係喺某啲情況之下會停止對某啲結構做呢樣壓抑性嘅行為,等嗰個結構有得令到個身體郁-於是基底核就可以管個身體嘅郁動。奬勵同懲罰會令到基底核內部嗰啲連繫改變,並且令到隻動物嘅行為有所改變[19]。
- 小腦(Cerebellum)幫手調制個腦其他系統嘅輸出-無論係運動性定係思考性嘅輸出都會由小腦調制吓,令到呢啲輸出更加精確。研究發現,如果做手術將個小腦攞走,隻動物仲會識得做佢做開嘅嘢,但係佢啲動作會變到好笨拙同猶豫。小腦呢種調制功能唔係天生嘅,而係有得學嘅:例如一個人學踩單車嗰陣,佢個小腦入面啲神經細胞會發生改變(神經可塑性[8]),令到佢踩單車嗰陣嘅動作更加準確,於是乎佢踩起單車上嚟就愈踩愈就手。小腦另一樣值得留意嘅嘢係,佢嘅容量只係成個腦嘅 10%,但係個腦有成一半嘅神經細胞都係喺小腦入面嘅[20]。
- 上丘(Optic tectum)幫手令到個腦想做嘅動作向住空間入面嘅某個點-尤其係當個動作係一個對視覺刺激起嘅反應嗰陣。上丘會幫手控制眼珠嘅郁動同埋伸手攞嘢嘅動作。佢會接收大量嘅視覺訊息,但係亦都會收其他感官嘅訊息嚟控制個人嘅動作,例如係聽覺嘅訊息都幫到一隻貓頭鷹知道自己周圍啲物件嘅位置。喺一啲原始嘅魚類入面,上丘係成個腦最大舊嗰橛,七鰓鰻亞綱就係噉[21]。
- 外套層(Pallium,又叫做「Dorsal telencephalon」)係喺前腦個表面嘅一大浸灰質,亦都係個腦最複雜、最新進化出嚟嘅結構。爬蟲類同哺乳類嘅外套層叫大腦皮層(Cerebral cortex),會做好多好緊要嘅功能,由處理感官訊息以至對目標嘅控制佢都會參與,喺哺乳類當中仲進化到𢫏住嗮成個腦,做埋好多本嚟由個腦其他部份做嘅功能。喺好多哺乳類入面,大腦皮層表面有好多隆起咗嘅腦回(Gyrus,複數係 Gyri),令到塊皮層表面有好多深溝,加大咗塊皮層嘅表面積,等佢可以裝到更加多嘅神經細胞同膠質細胞-自然處理到更加多嘅訊息[22]。
- 嗅球(Olfactory bulb)喺多數嘅哺乳類當中都處於個腦最前嗰個位,顧名思義,專門管一啲同嗅覺有關嘅訊息,會向外套層管嗅覺嗰忽射訊號。人類同其他靈長目嘅嗅球異常噉細舊-反映咗靈長目係靠視覺多過靠嗅覺嚟去了解佢哋周圍嘅世界嘅[23]。
上述呢柞結構可以大致歸類做六個大區:大腦、間腦(Diencephalon,包括下丘腦同丘腦)、中腦(Midbrain,包括上丘)、小腦、腦橋、同延髓[8]。
血腦屏障
脊椎動物嘅腦有一浸腦膜(Meninges)包住,令到個腦唔會直接掂到個頭殼。腦膜上面有一啲細嘅窿,畀血管通過並且將帶氧嘅血傳畀腦嘅組織用,呢啲血管嘅壁嘅細胞之間封得好冚,形成咗血腦屏障(Blood-brain barrier),呢個屏障會阻擋好多毒素同病原體,等佢哋冇得傷害個腦[24]。同時,血腦屏障有陣時又會阻住某啲藥或者抗體通過,搞到喺醫腦嘅病嗰陣啲藥劑師好多時要大費周章先至可以令到啲藥生效[25]。
生理學研究
代謝
腦同其他器官一樣,會做好多代謝過程嚟攞佢運作所需嘅能量。腦入面嘅代謝主要係由膠質細胞負責嘅,一粒膠質細胞會幫手控制啲神經細胞周圍嘅流體嘅化學成份,好似係離子同營養嘅水平噉,令到神經細胞有得用呢啲化學成份嚟做傳訊息嘅工作[26]。
腦用嗰啲能量主要係嚟自血入面嘅葡萄糖(Glucose)嘅氧化作用嘅[26],淨低嘅能量就係嚟自好似係酮體、某啲脂肪酸(辛酸[27]同庚酸[28])、乳酸[29]、乙酸鹽[30]、氨基酸[31]呢啲營養。
比例上,腦組織所消耗嘅能量異常噉多,呢啲能量當中多數都係用咗嚟維持神經細胞嘅電荷(膜電位)[26],一般嘅脊椎動物會將全身代謝能量當中 2 至 8% 嘅用咗喺個腦度。一個大嘅腦會令到隻動物喺代謝上嘅負擔好重,有一啲脊椎動物物種就會為咗(例如)要飛而進化到個腦細啲,例如蝙蝠就係噉[32]。一樣好令科學家稱奇嘅係,靈長目(包括人類同馬騮等)嘅腦所用嘅能量喺比例上多過其他脊椎動物嘅好多-人類身體嘅代謝能量裏面有成 20 至 25% 係畀個腦用咗去嘅[33]。
電活動
神經細胞會透過電訊號嚟互相傳訊息,呢啲電訊號會產生電場(詳請可以睇古典電磁學)。當有大量嘅神經細胞同步噉做呢啲電活動嗰陣,頭殼嘅表面就會有一股好弱嘅電場喺度,呢股電場可以用腦電圖(EEG)同腦磁圖(MEG)等嘅方法量度,而呢啲量度方法亦都廣泛噉畀神經科學同相關領域嘅科學家用嚟研究腦嘅活動[34]。
腦電圖研究會量度隻動物個頭殼表面嘅電場,又或者直情用手術將電極植入個頭殼裏面,呢啲研究話到好多嘢畀科學家知:無論乜嘢動物,佢個腦無時無刻都會有大量嘅電活動-就算隻動物瞓緊覺,都係一樣[35]。個腦嘅每一個部份都會有節奏性同非節奏性嘅活動,而呢啲活動嘅節奏會受隻動物做緊嘅嘢影響。喺哺乳類當中,大腦皮層喺隻動物瞓緊覺嗰陣會有好高幅度嘅 Delta 波活動,當隻動物醒咗但係唔係好專心嗰陣會有快嘅 Alpha 波等等。有陣時個腦嘅壓抑機制會出問題,搞到佢啲電活動會上升到一個病態嘅高水平-呢個時候隻動物就會發羊吊[35]。
神經傳遞素同受容體
一粒神經細胞所傳嘅訊息去到佢條軸突最尾個突觸嗰陣時,佢會釋放一啲化合物嚟到影響下一粒神經細胞,呢啲化合物就係所謂嘅神經傳遞素(Neurotransmitter)。神經傳遞素會黐落去下一粒神經細胞嘅受容體(Receptor)嗰度,而下一粒神經細胞跟住落嚟會點做-會唔會傳新訊息-就係由「邊種受容體受到啟動」話事嘅。受容體大致上可以分做三種:刺激性(Excitatory;會令到下一粒神經細胞射訊息嘅機會率提升)、壓抑性(Inhibitory;會令到下一粒神經細胞射訊息嘅機會率下降)、同埋調制性(Modulatory;會有第啲長遠效果)。
- 事實:
- 神經傳遞素有好多款[36]。
- 絕大部份嘅腦神經細胞都會跟從 Dale 原則:噉講即係話每粒神經細胞向佢啲突觸所釋放嘅神經傳遞素都係一樣款嘅,一粒神經細胞唔會話淨係向某啲突觸傳一款神經傳遞素,跟住向第啲突觸傳第啲款嘅神經傳遞素[8]。
比較研究
兩側對稱動物
現存嘅多細胞動物幾乎冚唪唥都係屬於兩側對稱動物(Bilaterian),得好似海綿同刺胞動物呢啲簡單得好交關嘅動物先至唔屬兩側對稱[37]。包括各種脊椎動物在內,兩側對稱動物嘅身體大致上係左右對稱嘅[38],身體有個生得好近嘅腦同口,而無論個腦幾細幾簡單都好,佢都會伸一啲好長嘅神經線落去身體嘅各部份嚟指揮身體嘅運作,亦都有個別物種會喺近條尾嗰度生一個細嘅「尾腦」出嚟[39],個口對落會係一個消化系統負責消化經個口食落肚嘅嘢食,而個身體最落嘅地方係肛門,用嚟排走嘢食消化完產生嘅廢物。兩側對稱動物手腳嘅數量因物種而異-有啲兩側對稱動物冇手冇腳,而人類就有一對手同一對腳[40]。
- 事實
- 一般嚟講,學界認為兩側對稱動物喺 4 億 8,500 萬年至 5 億 4,000 萬年前嘅寒武紀嗰度有個共同祖先,而呢個共同祖先可能係一種簡單嘅管蟲[40]。
- 有好少數嘅兩側對稱動物係冇腦嘅,而科學界到咗廿一世紀仲喺度詏緊到底噉表示早期嘅兩側對稱動物冇腦,定係呢啲少數物種嘅祖先係有腦嘅,但係後尾先進化到冇腦。
冇脊椎動物
冇脊椎動物包括咗緩步動物、節肢動物(蜘蛛同昆蟲等)、同埋軟體動物(蝸牛同八爪魚)。冇脊椎動物無論喺身體嘅結構定係腦嘅結構上都好多樣化[41]。
冇脊椎動物當中有兩個族群嘅腦係零舍複雜嘅:節肢動物同埋頭足綱[42]。前者包括咗蜘蛛同各種嘅昆蟲,而後者就包括咗八爪魚同墨魚等等。呢兩類動物嘅腦都係連住貫穿成個身體嗰兩條打孖嘅平衡神經線嘅。節肢動物會有一個中央嘅腦,喺每一隻眼後面會有一個叫做光葉(Optical lobe)嘅組織負責處理視覺訊息[42],而頭足綱就具有無脊椎動物當中最大嘅腦,亦都出嗮名智能高-頭足綱喺認知上嘅表現拍得住-甚至超越-好多哺乳類動物[43]。
研究
科學界對以下呢幾種無脊椎動物嘅腦研究得特別深入:
- 果蠅(Fruit flies;學名:Drosophila)畀好多科學家攞嚟研究基因對腦部發展嘅影響[44],噉係因為科學界有好多方法可以控制佢哋啲基因。雖然哺乳類同昆蟲喺進化上差好遠,但係果蠅嘅腦受基因影響嘅機制同哺乳類嘅好相似,所以研究果蠅嘅腦部發展點樣受佢基因影響會話到畀科學家知喺哺乳類入面呢啲過程係點發生。例如係會影響一隻動物嘅日夜節律嘅基因時計遺傳子(簡稱「CLOCK」)噉,就係靠研究變咗種搞到日夜節律異常嘅果蠅個體先發現到嘅[45]。打後科學家仲發現咗,連老鼠嘅生理時鐘都係受到時計遺傳子嘅影響嘅,即係話人類好大機會同樣係受制於呢種機制嘅[46]。
- 秀麗隱桿線蟲(學名:Caenorhabditis elegans,簡稱「C. Elegans」),以下簡稱「秀麗蟲」,全身上下得嗰 302 粒神經細胞-極之簡單,條條蟲有嘅神經細胞數量同神經細胞之間嘅聯繫仲一模一樣[47],所以科學家好興攞佢哋嚟做啲簡單嘅研究[48][49]。喺 1970 年代早期,南非生物學家 Sydney Brenner 揀咗秀麗蟲做對象嚟研究基因點樣控制腦嘅發展,佢同佢班研究員將每條蟲切做上千塊好薄嘅片,每一塊攞去用顯微鏡睇兼且影埋相,再用呢啲相砌返成條蟲嘅神經系統出嚟[50],砌咗一個完整嘅秀麗蟲神經連接組(Connectome)出嚟[51]。到咗廿一世紀,喺地球上噉多物種當中,得秀麗蟲係經已畀人類完全噉知道嗮佢神經系統結構嘅-相比之下,一個大人嘅腦閒閒地有成幾百億粒神經細胞,複雜得好交關,所以就算係到咗廿一世紀,人類仲未有耐可以完全噉知道嗮人腦嘅結構係點[52]。
- 蜜蜂(學名:Apis)有高度嘅智能:一隻蜜蜂嘅腦得一粒芝麻噉大,但係密度係哺乳類腦平均嘅差唔多 10 倍,有成 100 萬粒神經細胞,以昆蟲嚟講好犀利[53]。蜜蜂有好勁嘅記憶,喺採完花蜜之後能夠記住朵花嘅位置記成幾日咁耐;佢哋仲有能力向同伴傳複雜嘅訊息,例如有實驗發現,一隻喺實驗室入面嘅蜜蜂睇完個同伴靠拉一條繩嚟攞到花蜜之後,會學識同樣噉拉嗰一條繩嚟攞花蜜,而且仲曉將呢種知識傳達畀冇見過嗰條繩嘅同伴知,等嗰啲同伴能夠跟住學識拉嗰一條繩嚟攞花蜜。上述蜜蜂做到嘅呢啲嘢,大把脊椎動物做唔到。
- 海兔屬嘅動物畀攞到諾貝爾獎嘅神經學家 Eric Kandel 用嚟研究學習同記憶嘅細胞基礎,因為海兔嘅神經系統好簡單,所以佢哋畀上百份嘅神經科學實驗用過嚟做研究對象[54]。
脊椎動物
根據對化石嘅研究,地球史上第一個有脊椎嘅物種出現喺大約 5 億年前嘅寒武紀時代,而且應該生得似現代嘅盲鰻[55];打後鯊魚就大約出現喺 4 億 5,000 萬年前,兩棲類出現喺 4 億年前,爬蟲類出現喺 3 億 5,000 萬年前,而哺乳類就出現喺 2 億年前左右。上述呢柞物種都好耐歷史,而且普遍有一個趨勢係,愈遲進化出嚟嘅物種個腦就愈大愈複雜(不過喺比較唔同物種嗰陣,個腦大啲嘅物種唔一定會聰明啲[56][57])。呢啲物種嘅腦全部都有某一啲基本結構,呢啲結構好多時喺盲鰻個腦入面好細好基本,而喺人類嘅腦入面就會變到好大好複雜,例如係頭先提過嘅大腦皮層就係噉[58],而且物種啲腦區嘅形狀都可以好唔同,例如係多數現存魚類嘅前腦係反轉咗出嚟噉嘅[59]。
脊椎動物嘅腦冚唪唥都有一個基礎嘅板[60]。呢一點喺胚胎發育嗰陣零舍明顯:喺個胚胎發育嘅最早期,個腦望落好似喺脊椎最前頭三舊凸起咗嘅嘢噉,呢三舊嘢最後會變成前腦(Forebrain)、中腦(Midbrain)、同後腦(Hindbrain),初頭佢哋三舊差唔多大細,喺魚類同兩棲類當中,呢三舊嘢會一路維持差唔多大細,一路維持到隻動物成年都係噉,但係喺哺乳類當中,前腦會愈生愈大,最後大到蓋過中腦同後腦,尤其係個中腦會變到好細舊[8]。
脊椎動物嘅腦由好軟淋淋嘅組織組成[8]。生勾勾嘅脊椎動物腦組織外面係粉紅色,而裏面就係白色嘅,色水會按物種而有些少差異,但係呢啲差異唔會好明顯。
哺乳類
- 哺乳類嘅腦同其他動物最明顯唔同嘅係大細:平均嚟講,一隻哺乳類嘅腦係同體型嘅雀鳥嘅腦嘅兩倍噉大,而且係且體型嘅爬蟲類嘅腦嘅 10 倍[61]。
- 除咗大細,哺乳類嘅腦喺形狀上亦都好特殊:哺乳類嘅中腦同後腦同其他脊椎動物嘅差唔多樣,但係佢哋個前腦同其他脊椎動物嘅比起上嚟大得好交關,而且結構亦都唔同[62],尤其係塊大腦皮層。喺非哺乳類嘅脊椎動物當中,大腦嘅表面係由一浸分三層嘅外套層包住嘅,但係喺哺乳類當中,個大腦嘅表面係一浸有成六層嘅新皮層(Neocortex)[63]。喺新皮層邊界嘅一啲結構-好似係海馬體同杏仁核(Amygdala)-亦都有喺哺乳類當中特別大嘅情況[62]。
- 新皮層嘅發展令到其他腦區都有咗一啲微妙嘅變化:喺多數脊椎動物當中負責視覺控制嘅上丘就係一個例子,上丘喺哺乳類當中異常噉細舊,佢嘅功能好多都交咗畀大腦皮層嘅視覺區域做[64];哺乳類嘅小腦入面有一個新小腦,專門負責支持大腦皮層嘅功能,新小腦呢種結構淨係喺哺乳類當中至揾得到[65]。
腦嘅大細
物種 | EQ[66] |
---|---|
人類 | 7.4–7.8 |
黑猩猩 | 2.2–2.5 |
普通獼猴 | 2.1 |
樽鼻海豚 | 4.14[67] |
大笨象 | 1.13–2.36[68] |
狗 | 1.2 |
馬 | 0.9 |
大家鼠 | 0.4 |
有好多科學家有興趣比較唔同物種嘅腦邊個嘅大啲邊個嘅細啲,並且就呢一個課題做咗好多研究:
- 一般嚟講,個身體大啲嘅物種個腦都會大啲,但係兩者嘅關係並唔係線性(Linear;即係簡單嘅正比)嘅,而「個腦喺大細上佔咗身體嘅比重」呢樣嘢就似乎係物種身體愈細就會愈大。喺哺乳類當中,腦容量同身體質量呢兩個數成一個冪定律(Power law),呢個冪定律個冪嘅值大約係 0.75 左右-即係話腦容量大約同身體質量嘅 0.75 次方成正比[69]。要留意嘅係,呢條公式只係大約啱(Approximate)嘅-即係話每一個目嘅哺乳類都會或多或少噉唔跟呢條式,例如係人類所屬嘅靈長目嘅腦係呢條式所預測嘅成 5 到 10 倍噉大。
- 獵食者個腦比例上傾向會大過佢哋啲獵物嘅[70]。
- 人類同其他靈長目嘅腦結構上同其他哺乳類相同,但係比例上普遍都係大啲[71]。
- 腦化指數(Encephalization quotient,簡稱「EQ」)係指一個物種「實際嘅腦質量」同「用公式所預測嘅腦質量」呢兩個數之間嘅比例,成日畀科學家用嚟比較唔同物種嘅腦大細[66]。人類嘅 EQ 係 7 至 8 左右,而其他靈長目嘅就大約係 2 至 3 左右。海豚嘅 EQ 高過非人類靈長目嘅[67],但係除咗靈長目同海豚之外,大部份嘅哺乳類嘅 EQ 都低過呢啲數值一大截。
- 靈長目嘅腦之所以噉大,係因為佢哋嘅大腦皮層嘅大規模擴張,尤其係喺近額頭嗰啲區域同埋視覺區域[72]:靈長目腦個視覺網絡又大又複雜-據估計,靈長目新皮層有超過一半都係由處理視覺嘢嘅區域霸咗去嘅[73],呢個網絡有得分做至少 30 個區域,而且區域之間有好緊密嘅相互連繫;前額葉皮層(Prefrontal cortex)係塊大腦皮層最近額頭嗰橛,會幫手做計劃、工作記憶、動機、以及係注意力嘅控制等嘅功能-前額葉皮層病變通常會搞到個病人唔識計劃點樣達到自己嘅目標,而比例上,靈長目嘅前額葉皮層異常噉大,呢點喺人類當中就最明顯[74]。
發展
功能
科研
其他用途
睇埋
攷
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