2.2　课后习题详解

1脑是怎样进化的？脑的进化有哪些一般的趋势？

答：（1）脑的进化过程

人脑是自然界长期进化过程的产物。从单细胞动物没有神经系统，到脊椎动物复杂的神经系统，再到高度复杂的人脑，经过了上亿年的发展。脑的进化过程如下：

①神经系统的起源。物质由气体状态到无机物；由单细胞到多细胞，再到多细胞中出现了神经细胞。

②无脊椎动物的神经系统的出现，它繁盛于6亿年前的寒武纪。大体经过了由环节动物到节肢动物的发展。

③低等脊椎动物的神经系统出现。脊椎动物大约出现在5亿年前的奥陶纪以后，脊椎动物出现的背式神经系统以及管状空心的神经组织，管状神经系统的出现为脑的形成准备了条件，在神经管的前端膨大部分首先形成脑泡，随后逐渐发展成为相对独立的五个脑泡：前脑、间脑、中脑、延脑和小脑。两栖动物的前脑已经发展成为两半球。爬行动物开始出现了大脑皮层。

④高等脊椎动物的神经系统出现。高等脊椎动物是指哺乳动物，包括啮齿类、食肉类和灵长类等动物。它们的神经系统已经接近于人脑的神经系统。

（2）脑的进化的一般趋势

①脑重占体重比例增加，脑的相对大小增大。随着进化阶梯的上升，脑指数（用脑的实际大小与预期的脑的大小的比值来表示）是逐渐上升的。

②新皮层容积增大。皮层的相对增长增大。在从猿到人转变过程中新皮层容积的增加大于灵长类内部其他动物中新皮层容积的增加。

③皮层结构功能更加复杂。人类皮层的生长不仅表现为数量的增加，而且表现为功能的增加。

2什么叫神经元？它的基本功能是什么？

答：（1）神经元的含义

神经元即神经细胞。它是神经系统的基本结构单位、功能单位和营养单位，是脑的建筑材料。神经元由胞体、树突、轴突构成，按突起的数目可以分成单极细胞、双极细胞和多极细胞。按其功能可以把神经元分为内导神经元（感觉神经元）、外导神经元（运动神经元）和中间神经元。

（2）神经元的基本功能

神经元的基本功能是接受和传送信息。树突较短，负责接受刺激，将神经冲动传向胞体。轴突较长，每个神经元只有一根轴突。作用是将神经冲动从胞体传出去，到达与它联系的各种细胞。

3什么叫胶质细胞？它对神经信息的沟通有什么作用？

答：（1）胶质细胞的含义

胶质细胞是分布在神经元与神经元之间的大量胶质细胞，也称神经胶质，数量是神经元的10倍，对神经元的信息沟通有重要作用。胶质细胞虽有突起，但不具轴突，也不产生动作电位。它可终身具有分裂繁殖能力，还能够吞噬因损伤而解体破碎的神经元。

（2）胶质细胞对神经信息沟通的作用

①为神经元的生长提供了线路。在发育的后期，它们为成熟的神经元提供了支架，并在脑细胞受到损伤时，帮助其恢复。

②在神经元周围形成髓鞘，使神经冲动得以快速传递。

③给神经元输送营养，清除神经元间过多的神经递质。

4试说明神经冲动传导的基本方式，什么是电传导和化学传导？

答：（1）神经冲动传导的基本方式

神经冲动是指当任何一种刺激（机械的、热的、化学的或电的）作用于神经时，神经元就会由比较静息的状态转化为比较活动的状态。其传导的两种基本方式为神经细胞内的电传导和神经细胞间的化学传导。

（2）电传导和化学传导

①神经冲动的电传导

神经冲动的电传导是指神经冲动在同一细胞内的传导，服从于全或无法则。这种特性使信息在传递途中不会变得越来越微弱。神经冲动的传导与动作电位的产生有密切的联系。当动作电位产生时，神经纤维某一局部就会出现电位变化，在细胞表面，兴奋部位与静息部位之间便出现电位差，于是就产生了由未兴奋部位的正电荷向兴奋部位的负电荷的电流。同样膜内兴奋部位与静息部位间也出现电位差，产生相反方向的电流，构成一个电流的回路，称局部电流。这种局部电流使邻近未兴奋部位的细胞膜的通透性发生了变化，并产生动作电流。这种作用反复进行下去，就使兴奋从一处传向另一处。

②神经冲动的化学传导

神经冲动的化学传导是指神经冲动在细胞间传导。神经冲动在突触间的传递，是借助于神经递质来完成。当神经冲动到达轴突末梢时，有些突触小泡突然破裂，并将存储的神经递质释放出来。当这种神经递质经过突触间隙后，就迅速作用于突触后膜，并激发突触后神经元内的分子受体，从而打开或关掉膜内的某些离子通道，改变了膜的通透性，并引起突触后神经元的电位变化，实现神经兴奋的传递。

5试说明小脑的功能。

答：小脑在脑干背面，分左右两半球，其表面的灰质称为小脑皮层，内面的白质称为髓质。小脑的功能主要是协助大脑维持身体的平衡与协调动作，一些复杂的运动，如签名、走路、舞蹈等，一旦学会就会编入小脑，并能自动进行。小脑损伤会出现痉挛、运动失调，丧失简单的运动能力。近年来的一些研究表明，小脑在某些高级认知功能（如感觉分辨）中有重要作用，小脑功能缺陷还可能导致口吃、阅读困难等。

6什么叫边缘系统？它在人的行为和心理活动中有什么重要作用？

答：在大脑内侧面最深处的边缘，有一些结构，它们组成一个统一的功能系统，称为边缘系统。这些结构包括扣带回、海马回、海马沟、附近的大脑皮层（如额叶眶部、岛叶、颞根、海马及齿状回），以及丘脑、丘脑下部、中脑内侧被盖等。其功能有：

（1）边缘系统与动物的本能活动有关。动物的喂食、攻击、逃避危险、配偶活动等，可能由边缘系统支配。在哺乳动物中，边缘系统好像能抑制某些本能行为的模式，使肌体对环境的变化做出更好的反应。

（2）边缘系统特别是海马在记忆功能中有重要作用。海马损毁的病人，空间信息记忆和时间编码功能将受到破坏。

（3）边缘系统与情绪也有密切的关系。表情、面孔，彩色情绪图片或情绪词等都能引起边缘系统中杏仁核的显著激活。

（4）边缘系统扣带回与注意有密切的关系。在有意注意时，在执行有冲突的任务或任务难度增加时，扣带回都有显著的激活。

7解释大脑皮层的功能及其在人类心理和行为中的重要意义。

答：（1）大脑皮层的功能

在不同的机能区域，大脑皮层具有不同的功能，分别介绍如下：

①初级感觉区：是接受和加工外界信息的区域，接受在光刺激的作用下由眼睛输入的神经冲动，产生初级形式的视觉；听觉区接受在声音的作用下由耳朵传入的神经冲动，产生初级形式的听觉；机体感觉区接受由皮肤、肌肉和内脏器官传入的感觉信号，产生触压觉、温度觉、痛觉、运动觉和内脏感觉等。

②初级运动区：主要功能是发出动作指令，支配和调节身体在空间的位置、姿势及身体各部分的运动。

③言语区：布洛卡区，左半球额叶的后下方，靠近外侧裂处，受损会引发运动性失语症；威尔尼克区，颞叶上方、靠近枕叶处，损伤这个区域将引起听觉性失语症；角回，在顶枕叶交界处，损坏这个区域将出现理解书面言语的障碍，产生视觉失语症或失读症。

④联合区：分成感觉联合区、运动联合区和前额联合区。它不接受任何感受系统的直接输入，从这个脑区发出的纤维，很少直接投射到脊髓支配身体各部分的运动。但是和各种高级心理功能有关。

（2）大脑皮层在人类心理和行为中的重要意义

大脑皮层控制着人类的各种心理与行为。大脑皮层若受到损害，将对人的心理和行为产生严重的影响。

①若大脑两半球的视觉区受到破坏，人将完全丧失视觉而成为全盲。

②初级运动区受损将引起躯体各个部分的运动障碍。

③言语区受损将引起不同程度的言语障碍。

④联合区既与注意、记忆、问题解决等高级认知功能有密切的关系，也与行为控制和人格发展有密切的关系。

8什么叫裂脑研究？它对揭示脑的秘密有何重要的作用？

答：（1）裂脑研究

裂脑研究是指切断大脑两半球之间的连结以研究人与动物行为的一种技术。高等动物和人类大脑两半球之间由胼胝体、海马联合、前联合和后联合等联合纤维连结，主要连结部位为胼胝体，切断这些联合纤维，左右两半球各自对于对侧半球进行的活动全无所知，形成裂脑。

（2）裂脑研究对揭示脑的秘密的重要作用

诺贝尔奖金获得者、美国神经心理学家斯佩里及其同事通过裂脑研究说明，大脑两半球功能高度专门化，并存在不对称性。经裂脑手术，尽管存在两个分裂的大脑半球，但因某些功能两侧半球都具有，或依赖低位神经结构的完整性，加之手术后反复实践训练以及某种程度上的代偿性调整，裂脑者仍可保持行为的统一。但有些半球间的传递缺陷会长期存在而难以代偿。此项研究为治疗顽固性癫痫发作提供有效的方法，并有助于进一步认识大脑两半球的功能与分工。

9如何跟踪脑学说的发展，认识大脑活动的特点和规律？

答：关于脑功能研究的学说主要有以下几种：脑功能定位学说、整体说、机能系统学说以及模块说。

（1）定位说

定位说认为脑的各种机能是由大脑一些特定区域负责的。定位说起源于加尔提出的颅相说，而真正的定位说开始于19世纪对失语症病人的临床研究，20世纪四五十年代，定位说得到进一步的发展。研究发现海马与记忆有关，杏仁核与情绪有关，下丘脑与进食和饮水有关，这些发现也有利于脑功能的定位学说。

（2）整体说

整体说认为不存在脑功能的定位。功能的丧失与皮层切除的大小有关，而与特定部位无关。如果所有皮层都被切除，那么各种治理功能都会丧失，如果有足够的组织保留下来，所有的功能就都可以康复。弗罗伦斯强调脑功能的整体性，对加尔提出的颅相学进行了批评。但他所用的实验动物都没有新皮层，而且他所说的动物智能和加尔所说的人是完全不一样的。

最著名的代表人物是拉什利，其研究发现，在大脑损伤之后，动物习惯形成出现很大障碍，这种障碍与脑损伤的部位无关，而与损伤面积的大小有密切关系。由此，拉什利引申出了两条重要的原理：均势原理和总体活动原理。均势原理：大脑皮层的各个部位几乎以均等的程度对学习发生作用；总体活动原理：大脑是以总体发生作用的，学习活动的效率与大脑受损伤的面积大小成反比，而与受损伤的部位无关。

（3）机能系统学说

脑是一个动态的结构，是一个复杂的动态机能系统。在机能系统的个别环节受到损伤时，高级心理机能确实会受到影响。从这个意义用上看，大脑皮层的机能定位是一个动态的和系统的机能定位。鲁利亚把脑分为三个相互紧密联系的机能系统：

①第一机能系统是调节激活和维持觉醒状态的机能系统，它的基本功能是保持大脑皮层的一般觉醒状态，提高它的兴奋性和感受性，并实现对行为的自我调节。当这个系统受到损伤时，大脑的激活水平或兴奋水平将普遍下降，并影响对外界信息的加工和对行为的调节。

②第二机能系统是信息接收、加工和存储的系统。它位于大脑皮层的后部，包括皮层的枕叶、颞叶和顶叶以及相应的皮下组织。它的基本作用是接受来自机体内、外的各种刺激，实现对信息的空间和时间整合，并把它们保存下来。

③第三机能系统也称为调节系统，是编制行为程序，调节和控制行为的系统。它的基本作用是产生活动意图，形成行为程序，实现对复杂行为形式的调节和控制。当这些脑区受到破坏时，患者将产生不同形式的行为障碍。

鲁利亚认为，人的各种行为和心理活动是三个机能系统相互作用、协同活动的结果。其中每个机能系统又起各自不同的作用。鲁利亚的研究，特别是关于心理机能定位的研究，丰富和发展了脑功能的理论，引起了各国心理学家和生理学家的普遍重视。

（4）模块说

模块说是20世纪80年代中期在认知科学和认知神经科学中出现的一种重要理论。这种学说认为，人脑在结构和功能上是有高度专门化并相对独立的模块组成的。这些模块复杂而巧妙的结合，是实现复杂而精细的认知功能的基础。认知神经科学的许多新的研究成果，都支持了模块学说。

10什么是机能系统学说？三个机能系统的关系如何？

答：（1）机能系统学说的含义

机能系统学说由鲁利亚提出，他认为脑是一个动态的结构，是一个复杂的动态机能系统。在机能系统的个别环节受到损伤时，高级心理机能确实会受到影响。人的各种行为和心理活动是三个机能系统相互作用、协同活动的结果。

①第一机能系统，又称动力系统，是调节激活与维持觉醒状态的机能系统。由脑干网状结构和边缘系统等组成。它的基本功能是保持大脑皮层的一般觉醒状态，提高它的兴奋性和感受性，并实现对行为的自我调节。

②第二机能系统是信息接受、加工和存储的系统。它的基本作用是接受来自机体内、外的各种刺激（包括听觉、视觉、一般机体感觉），实现对信息的空间和时间整合，并把它们保存下来。

③第三机能系统，又称行为调节系统，是编制行为程序、调节和控制行为的系统。它包括额叶的广大脑区。它的基本作用是产生活动意图，形成行为程序，实现对复杂行为形式的调节与控制。当这些脑区受到破坏时，患者将产生不同形式的行为障碍。

（2）三个机能系统的关系

鲁利亚认为，人的各种行为和心理活动是三个机能系统相互作用、协同活动的结果。其中每个机能系统又起各自不同的作用。鲁利亚的研究，特别是关于心理机能定位的研究，丰富和发展了脑功能的理论，引起了各国心理学家和生理学家的普遍重视。