人腦

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呢篇文章講嘅係人類嘅腦嘅。想搵有關第啲動物嘅腦嘅嘢,睇吓「」。
一個人腦由左邊望嘅樣

人腦human brain)係指人類

基礎[編輯]

定義[編輯]

2020 年嘅不列顛百科全書係噉樣形容「」呢個詞嘅[1]

原版英文:"Brain, the mass of nerve tissue in the anterior end of an organism. The brain integrates sensory information and directs motor responses; in higher vertebrates it is also the centre of learning."

粵文翻譯:腦,(係指)喺一隻生物前端(anterior)[註 1]嘅一大嚿神經組織(nerve tissue)。腦會整合感官資訊同引導運動反應。喺高層啲嘅脊椎動物當中腦仲係學習嘅中心。

唔同動物嘅腦嘅抽象圖解;喺四腳爬爬嘅動物當中,腦位於身體嘅前端。

基本概念[編輯]

內文:神經組織

神經組織係由神經細胞(neuron)同神經膠質細胞(glial cell)組成嘅組織。膠質細胞主要負責做一啲支援性嘅功能,好似係結構上嘅支撐同代謝呀噉,而神經細胞就主要負責做最緊要嗰樣功能-傳訊號(signal)。神經細胞有一種與眾不同嘅特徵:一粒神經細胞喺受到某啲特定嘅或者化學物刺激到嗰陣,(通常)會透過佢條軸突(axon;由細胞體伸出嚟嘅一條長型結構)以電同化學物嚟傳新嘅訊號[2][3],而軸突好多時會成大紮噉形成神經線(nerve)[4],所以如果有一大柞神經細胞互相連埋一齊,組成一個生物神經網絡嘅話,佢哋就可以用嚟傳播一啲好複雜嘅資訊[5][6]

舉個例說明,而家有個人感覺到佢隻食指俾針拮到,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嚿肌肉郁,做出「縮手」嘅動作[7]

染咗色嘅大家鼠腦組織(左);神經細胞嘅抽象圖解,中間紅色一大嚿嘅係細胞體(右)。

神經細胞之間接觸嘅空間叫突觸(synapse):突觸係成個腦嘅功能嘅關鍵,突觸終端(synaptic terminal)連住下一粒神經細胞,令上一粒細胞可以向下一粒傳訊號[8];突觸決定咗神經細胞之間嘅資訊傳遞-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,令個腦嘅活動模式變得更加多樣化;除此之外,突觸仲曉根據經驗而改變佢哋自己嘅功能,令到隻動物能夠新嘅資訊[8]。連一隻果蠅嘅腦都會有成幾百萬個突觸[9],而據某啲估計,一個成年嘅人腦可以有成 1,000 億個突觸咁多[10][11]

腦嘅各部份[編輯]

人腦邊緣系統各部份嘅抽象化圖解;邊緣系統外面嗰浸粉紅色嘅組織(由灰質白質組成)係人嘅大腦皮層。

人腦同第啲脊椎動物嘅腦一樣,會有以下呢啲部份:

  • 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,好似係控制心跳同消化過程呀噉[2]
  • 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簡單嘅行為,好似係瞓覺流汗膀胱嘅功能、眼嘅郁動、吞嘢同埋表情等等。
  • 邊緣系統(limbic system):
    • 下丘腦(hypothalamus)係前腦嘅根基,雖然好細粒,但就極之複雜,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[12]
    • 杏仁核(amygdala)專門負責處埋外界刺激同情緒之間嘅關係:杏仁核會接收有關自身情緒嘅訊號,搵出外界刺激同自身情緒之間嘅啦掕,靠噉幫隻動物學識邊啲刺激對自己有利同邊啲對自己有害[13]。舉個例說明,家吓有某一個刺激硬係會喺隻動物覺得嗰陣出現,而會令隻動物驚通常表示一樣嘢有害,於是乎粒杏仁核就會幫手,令隻動物下次識得避開嗰個令佢驚嘅刺激[14][15]
    • 海馬體(hippocampus)位於下丘腦嘅兩邊,形狀成隻海馬噉嘅樣,係一個得哺乳類先有嘅結構,海馬體喺功能上好多樣化,由焦慮等嘅情緒以至空間記憶(spatial memory;指記住有關周圍環境同空間方向相關嘅資訊嘅記憶功能)佢都有份管[16]
    • 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資訊,會向外套層(睇下面)管嗅覺嗰忽射訊號。人同其他靈長目嘅嗅球異常咁細嚿-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[17]
  • 丘腦(thalamus)有一大柞神經細胞,而且佢哋功能上好多元化:有啲幫手傳資訊去大腦嗰度或者由大腦收資訊,而其他嘅又有同動機有關。
  • 基底核(basal ganglia)係一列位於丘腦對上,互相緊密連繫嘅構造,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腦區射壓抑性嘅訊號,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。強化懲罰會令基底核內部嘅連繫改變,並且引致隻動物嘅行為有所改變[18]
  • 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,隻動物仲會識做佢做開嘅嘢,但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[2]),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,人類小腦嘅容量只係成個腦嘅 10%,但成個人腦有成一半嘅神經細胞都係喺小腦入面嘅[19][20]
  • 上丘(optic tectum)幫手令到個腦想做嘅動作方向上對住空間入面某個點-尤其係當個動作係一個對視覺刺激起嘅反應嗰陣。上丘會接收大量嘅視覺同第啲感官嘅資訊嚟控制眼珠嘅郁動同伸手攞嘢等嘅動作,例如係一隻貓頭鷹嘅上丘會接收視覺同聽覺資訊嚟知道自己周圍啲物件嘅位置,按呢啲資訊郁動。而喺一啲原始嘅魚類入面,上丘係成個腦最大嚿嗰橛[21]
  • 外套層(pallium,又叫做「dorsal telencephalon」)係喺前腦個表面嘅一大浸灰質白質,亦都係個腦最複雜、最新進化出嚟嘅結構。哺乳類嘅外套層叫大腦皮層(cerebral cortex),會做好多好緊要嘅功能,由處理感官資訊以至對目標嘅控制都有份,喺哺乳類當中,外套層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。喺好多哺乳類動物入面,大腦皮層表面會有好多隆起咗嘅腦回(gyrus,眾數係 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資訊[22]。可以睇埋腦葉(brain lobes)呢個大腦皮層分區方案。
人腦嘅立體模型;紅色嗰個部份就係腦樑
  • 腦樑(corpus callosum)係將左腦右腦連埋一齊嘅一大柞軸突,呢個結構令到左腦同右腦能夠合作溝通。喺人當中,好多廿世紀嘅神經內科醫生都會為咗減輕發羊吊嘅病情而做手術切斷呢個結構,而喺呢種情況之下,個病人嘅左右腦會出現溝通困難-例如佢哋會能夠用口講嚟描述右手掂到嘅物件,但唔曉用口描述左手掂到嘅物件[註 2][23]
  • 血腦屏障(blood-brain barrier)係保護個腦嘅一浸屏障:脊椎動物嘅腦由一浸腦膜(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,俾血管通過並且將帶氧嘅傳俾腦嘅組織用,呢啲血管嘅壁嘅細胞之間封得好冚,形成咗血腦屏障,呢個屏障會阻擋好多毒素病原體,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或者抗體通過,搞到喺醫治腦病嗰陣,啲藥劑師好多時要大費周章先至可以令到啲藥生效[25]

註釋[編輯]

  1. 呢度嘅「前端」係以隻動物四腳爬爬做前提嘅。
  2. 研究已知,左右手各連住相反嗰邊嘅腦,而語言係主要由左腦處理嘅。

睇埋[編輯]

[編輯]

  1. Brain. Encyclopædia Britannica. Accessed on 24 Oct 2020.
  2. 2.0 2.1 2.2 Kandel, Eric R.; Schwartz, James Harris; Jessell, Thomas M. (2000). Principles of neural science. New York: McGraw-Hill.
  3. Barnett, M.W.; Larkman, P.M. (2007). "The action potential". Practical Neurology. 7 (3): 192–197.
  4. "The importance of myelin" (PDF). 原著 (PDF)喺2017年11月23號歸檔. 喺2018年7月6號搵到.
  5. Adrian E.D. (1964). The Basis of Sensation. Hafner, New York.
  6. McIntosh, A. R. (2000). Towards a network theory of cognition. Neural Networks, 13(8-9), 861-870.
  7. Douglas, R.J.; Martin, K.A. (2004). "Neuronal circuits of the neocortex". Annual Review of Neuroscience. 27: 419–451.
  8. 8.0 8.1 Shepherd, G.M. (2004). "Ch. 1: Introduction to synaptic circuits". The Synaptic Organization of the Brain. Oxford University Press US.
  9. Heisenberg, M. (2003). "Mushroom body memoir: from maps to models". Nature Reviews Neuroscience. 4 (4): 266–275.
  10. Williams, R.W.; Herrup, K. (1988). "The control of neuron number". Annual Review of Neuroscience. 11: 423–453.
  11. Trettenbrein, P. C. (2016). The demise of the synapse as the locus of memory: A looming paradigm shift?. Frontiers in systems neuroscience, 10, 88.
  12. Swaab, D.F.; Boller, F.; Aminoff, M.J. (2003). The Human Hypothalamus. Elsevier.
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  15. Whalen, P.J., Rauch, S.L., Etcoff, N.L., McInerney, S.C., Lee, M.B., & Jenike, M.A. (1998). Masked presentations of emotional facial expressions modulate amygdala activity without explicit knowledge. Journal of Neuroscience, 18(1), 411-418.
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  18. Grillner, S.; et al. (2005). "Mechanisms for selection of basic motor programs—roles for the striatum and pallidum". Trends in Neurosciences. 28 (7): 364–370.
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  20. Eccles, J. C. (2013). The cerebellum as a neuronal machine. Springer Science & Business Media.
  21. Saitoh, K.; Ménard, A.; Grillner, S. (2007). "Tectal control of locomotion, steering, and eye movements in lamprey". Journal of Neurophysiology. 97 (4): 3093–3108.
  22. Puelles, L. (2001). "Thoughts on the development, structure and evolution of the mammalian and avian telencephalic pallium". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 356 (1414): 1583–1598.
  23. Gazzaniga, M.S. (1995). Principles of human brain organization derived from split-brain studies. Neuron, 14(2), 217-228.
  24. Parent, A.; Carpenter, M.B. (1995). "Ch. 1". Carpenter's Human Neuroanatomy. Williams & Wilkins.
  25. Pardridge, W. (2005). "The Blood-Brain Barrier: Bottleneck in Brain Drug Development". NeuroRx. 2 (1): 3–14.

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