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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，請睇「腦」。
人腦由左邊望嘅樣

人腦（粵拼：jan4 nou5）係指人類嘅腦。人腦同其他動物物種嘅腦好唔同：人腦淨係塊大腦皮層（最外面嗰浸）就已經有成 150 至 330 億粒互相連繫嘅神經細胞，無論神經細胞數量定神經細胞之間嘅連繫緊密度都係地球動物之冠[1]－相比之下，例如貓成個腦加埋都係得嗰七億幾粒神經細胞[2]；人腦嘅高複雜度令人能夠做高階思考等嘅認知功能，具有地球動物當中最高嘅智能[3][4]。

神經科學係一個科學領域，專門研究腦同神經系統嘅結構同功能。神經科學會結合解剖學、生理學同心理學等嘅唔同方法，剖析同理解人腦點樣處理資訊。例如神經解剖學家會用顯微鏡等嘅架生，觀察神經細胞嘅分佈情況；同時神經心理學研究就會運用功能性磁振造影（fMRI）等嘅神經造影技術，探測唔同腦區傾向分別喺咩時候活躍。呢啲針對人腦嘅研究對人工智能、精神醫學以至教育學等領域嚟講都好有用。

基礎概念

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内文：腦同神經細胞

腦係一大嚿神經組織。神經組織係由神經細胞（neuron）同神經膠質細胞（glial）組成嘅組織。膠質細胞主要負責做一啲支援性質嘅功能，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。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電或者化學物刺激到嗰陣，（通常）會透過佢條軸突（axon，個讀音近似粵音：ek1 son4）以電同化學物嚟傳新嘅訊號[5][6]，而軸突好多時會成大紮噉形成神經線[7]，所以如果有一大拃神經細胞互相連埋一齊，組成生物神經網絡，佢哋就可以用嚟傳播好複雜嘅資訊[8][9]。

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嚿肌肉郁，做出縮手嘅動作[10]。


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，突觸終端連住下一粒神經細胞，令上一粒細胞可以向下一粒傳訊號[11]；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質嘅作用，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，令到隻動物能夠學同記新嘅資訊[11]。連一隻果蠅嘅腦都會有成幾百萬個突觸[12]，而據某啲估計，成年嘅人腦可以有成 1,000 億個突觸咁多[13][14]。

分區方案

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典型人腦由左邊睇嘅樣；紅色嗰忽就係 PFC，PFC 同執行功能有密切關係。
内文：腦圖譜
睇埋：細胞架構同神經心理學

神經科學同心理學等領域嘅研究確切表明，人腦可以根據唔同特性分成多個區域，而呢啲區域喺結構、功能同埋連接特性方面都顯示出明顯差異。研究細胞層面現象嘅神經科學家以及神經解剖學，會留意腦唔同部份嘅細胞特性（例如細胞嘅密度）嚟將腦分區－想像有兩個區域喺細胞密度上有差異，兩者之間嘅分界，一過咗條界細胞密度就會突然改變。而神經心理學就傾向由功能嘅角度嚟思考，用功能性磁振造影（fMRI）等嘅方法，發現（例如）腦區 A 喺個人講嘢嗰陣零舍活躍，腦區 B 就喺個人做閱讀理解嗰陣零舍活躍，就可知兩個腦區响功能上有異[15]。

原則上，結構或細胞特性同功能特性並非毫無關係嘅。例如對執行功能嘅研究就發現，呢啲功能同前額葉皮層（PFC）特別有關，而有神經科學家指出，前額葉皮層同多個腦區之間有密切嘅連繫，而且佢同大部份嘅感覺同運動皮層系統都有來回嘅神經連結，噉就表示前額葉皮層有能力負責整合感覺同運動方面嘅資訊，所以就特別適合擔當執行功能嘅角色[16]。由此可見，某個腦區適合做咩功能，受制於佢嘅細胞同結構特性。

偏向生物學嘅神經科學家，會用注重細胞架構同連結特性嘅分區方法，而同時神經心理學家就會用神經造影技術、對病變嘅研究... 等嘅做法，對人腦做基於功能嘅分區。兩者提出嘅劃分結果往往高度吻合[15]。

重要腦區

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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（由灰質同白質組成）係人嘅大腦皮層。
睇埋：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，好似係控制嘔、心跳同消化過程呀噉[5]。
  • 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[17]。
    • 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[18]。舉個例說明，家吓有某一個刺激硬係會喺隻動物覺得驚嗰陣出現，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[19][20]。
    • 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（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[21]。
  • 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型嘅訊號，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型嘅行為，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。強化同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[22]。
  • 小腦（cerebellum）幫手調制個腦其他系統嘅輸出－無論係運動型定係思考型嘅輸出，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[5]），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[23][24]。
  • 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[25]。
  • 外套層（pallium）係喺前腦個表面嘅一大浸灰質同白質，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，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，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[26]。可以睇埋腦葉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）係將左腦同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 1][27]。
  • 血腦屏障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血傳俾腦嘅組織用，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同病原體，等佢哋冇得傷害個腦[28]。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[29]。

睇埋

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註釋

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  1. ↑ 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。

引咗

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  1. ↑ Pelvig, D.P.; Pakkenberg, H.; Stark, A.K.; Pakkenberg, B. (2008). "Neocortical glial cell numbers in human brains". Neurobiology of Aging. 29 (11): 1754–1762.
  2. ↑ Jardim-Messeder, Débora; Lambert, Kelly; Noctor, Stephen; Pestana, Fernanda M.; Leal, de Castro; E, Maria; Bertelsen, Mads F.; Alagaili, Abdulaziz N.; Mohammad, Osama B. (2017). "Dogs Have the Most Neurons, Though Not the Largest Brain: Trade-Off between Body Mass and Number of Neurons in the Cerebral Cortex of Large Carnivoran Species". Frontiers in Neuroanatomy. 11: 118.
  3. ↑ Haier, R.J.; Jung, R.E.; Yeo, R.C.; Head, K.; Alkired, M.T. (2004). "Structural brain variation and general intelligence". NeuroImage. 23 (1): 425–433.
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  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 Kandel, Eric R.; Schwartz, James Harris; Jessell, Thomas M. (2000). Principles of neural science. New York: McGraw-Hill.
  6. ↑ Barnett, M.W.; Larkman, P.M. (2007). "The action potential". Practical Neurology. 7 (3): 192–197.
  7. ↑ "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.
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拎

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