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神經(jīng)系統(tǒng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)問(wèn)題 2-6 神經(jīng)系統(tǒng)各主要部分有什么功能?神經(jīng)元有哪三種主要類型?

人們身體的神經(jīng)系統(tǒng)(nervous system)由通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行交流的神經(jīng)元構(gòu)成,該系統(tǒng)是一個(gè)交流網(wǎng)絡(luò),從外界和身體組織中獲取信息,做出決定,并將信息和命令反饋給身體組織(圖2.6)。一言以蔽之,大腦和脊髓所構(gòu)成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)是身體的決策者。外周神經(jīng)系統(tǒng)(peripheral nervous system,PNS)負(fù)責(zé)收集信息,并將中樞神經(jīng)系統(tǒng)的決定傳遞到其他身體部位。神經(jīng)(nerve)就像軸突束形成的電纜,將中樞神經(jīng)系統(tǒng)與身體的感受器、肌肉和腺體聯(lián)系起來(lái)。例如,視神經(jīng)就是由上百萬(wàn)個(gè)軸突捆綁形成的一條電纜,將信息從眼睛傳遞到大腦(Mason & Kandel, 1991)。

圖2.6 人類神經(jīng)系統(tǒng)的功能劃分

在神經(jīng)系統(tǒng)中,信息通過(guò)三種類型的神經(jīng)元進(jìn)行傳播。感覺(jué)(傳入)神經(jīng)元[sensory(afferent)neuron]將來(lái)自身體組織和感受器的信息向內(nèi)傳遞(因此,它們是傳入型的)到大腦和脊髓進(jìn)行處理。運(yùn)動(dòng)(傳出)神經(jīng)元[motor(efferent)neuron]將指令從中樞神經(jīng)系統(tǒng)向外傳遞到身體的肌肉和腺體。在感覺(jué)輸入和運(yùn)動(dòng)輸出之間,信息還通過(guò)中間神經(jīng)元(interneuron)進(jìn)行處理。人類的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在這些神經(jīng)元上。一個(gè)人的神經(jīng)系統(tǒng)包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)感覺(jué)神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,以及數(shù)十億的中間神經(jīng)元。

感覺(jué)(傳入)神經(jīng)元:將來(lái)自身體組織和感受器的信息傳入大腦和脊髓的神經(jīng)元。

運(yùn)動(dòng)(傳出)神經(jīng)元:將來(lái)自大腦和脊髓的信息傳出到肌肉和腺體的神經(jīng)元。

中間神經(jīng)元:大腦和脊髓內(nèi)的神經(jīng)元;中間神經(jīng)元在內(nèi)部交流,處理感覺(jué)輸入和運(yùn)動(dòng)輸出之間的信息。

軀體神經(jīng)系統(tǒng):外周神經(jīng)系統(tǒng)中控制身體骨骼肌的部分,也叫骨骼神經(jīng)系統(tǒng)。

自主神經(jīng)系統(tǒng):外周神經(jīng)系統(tǒng)中控制腺體和不隨意肌(如心肌)的部分,其中交感神經(jīng)系統(tǒng)具備喚起作用,副交感神經(jīng)系統(tǒng)能使人平靜。

交感神經(jīng)系統(tǒng):自主神經(jīng)系統(tǒng)的分支,能夠喚醒身體,調(diào)動(dòng)能量。

外周神經(jīng)系統(tǒng)

人體的外周神經(jīng)系統(tǒng)由軀體神經(jīng)系統(tǒng)和自主神經(jīng)系統(tǒng)兩個(gè)部分組成,軀體神經(jīng)系統(tǒng)(somatic nervous system)能夠自主控制骨骼肌。朋友拍你的肩膀時(shí),你的軀體神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)向大腦報(bào)告骨骼肌的當(dāng)前狀態(tài),并傳回指令,于是你轉(zhuǎn)頭看向同學(xué)。

人體的自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system,ANS)控制著腺體和不隨意肌,影響諸如腺體活動(dòng)、心跳和消化等功能(自主代表“自我調(diào)節(jié)”)。這個(gè)系統(tǒng)就像一輛自動(dòng)駕駛的汽車,也會(huì)受到意識(shí)的影響,但通常是自行運(yùn)轉(zhuǎn)(自主)。

自主神經(jīng)系統(tǒng)的兩個(gè)分支具備兩個(gè)重要功能(圖2.7)。交感神經(jīng)系統(tǒng)(sympathetic nervous system)能夠喚起并消耗能量。如果你有什么害怕或覺(jué)得有挑戰(zhàn)的事情,如渴望已久的工作面試等,交感神經(jīng)系統(tǒng)將使你心跳加速,血壓升高,消化速度下降,血糖升高,并通過(guò)大量出汗使身體降溫,讓你保持警覺(jué)并準(zhǔn)備行動(dòng)。面試結(jié)束后壓力減弱時(shí),副交感神經(jīng)系統(tǒng)(parasympathetic nervous system)則會(huì)產(chǎn)生相反的效果,在使人平靜的同時(shí)保存能量。交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)一起工作,就像油門和剎車一樣,使人處于一種穩(wěn)定的內(nèi)部狀態(tài),稱為內(nèi)穩(wěn)態(tài)(更多內(nèi)容見(jiàn)第11章)。

圖2.7 自主神經(jīng)系統(tǒng)的雙重功能

自主神經(jīng)系統(tǒng)能夠控制更多的內(nèi)部自主(自我調(diào)節(jié))功能,其中交感神經(jīng)系統(tǒng)能夠喚醒身體并消耗能量,副交感神經(jīng)系統(tǒng)則能夠使身體平靜并保存能量,進(jìn)行常規(guī)的維護(hù)活動(dòng)。例如,刺激交感神經(jīng)會(huì)使心跳加速,刺激副交感神經(jīng)則會(huì)使心跳減緩。

副交感神經(jīng)系統(tǒng):自主神經(jīng)系統(tǒng)的分支,能夠使身體平靜,保存能量。

我最近在一次活動(dòng)中感受到了自主神經(jīng)系統(tǒng)的作用。在送我進(jìn)磁共振儀進(jìn)行肩部掃描前,操作員曾問(wèn)我是否有幽閉恐懼癥。我?guī)е唤z大男子主義的豪邁,向她保證說(shuō):“沒(méi)有,我很好。”幾分鐘后,當(dāng)我仰面朝天,深陷在一個(gè)棺材大小的盒子里無(wú)法動(dòng)彈時(shí),我的交感神經(jīng)系統(tǒng)表示了不同的看法。幽閉恐懼癥一下子籠罩住了我,我的心臟開(kāi)始跳動(dòng),感受到一種想要逃離的迫切沖動(dòng)。就在準(zhǔn)備大喊放我出去的時(shí)候,我感受到了副交感神經(jīng)系統(tǒng)所發(fā)揮的平靜作用。我的心率開(kāi)始減緩,身體放松下來(lái),盡管在這20分鐘的“禁閉”結(jié)束前,我的喚醒水平還是再次激增了。操作員說(shuō)“你做得不錯(cuò)!”,卻不知道我的自主神經(jīng)系統(tǒng)經(jīng)歷了過(guò)山車一般的過(guò)程。

自問(wèn)

回想一下你感受到交感神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用的緊張時(shí)刻,那時(shí)你的身體發(fā)生了什么變化?緊張時(shí)刻過(guò)去之后,你是否能夠感覺(jué)到副交感神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)?

檢索練習(xí)

RP-9 請(qǐng)將下列神經(jīng)元類型(i—iii)與相符的描述(a—c)進(jìn)行連線。

RP-10 自主神經(jīng)系統(tǒng)如何影響人的驚恐反應(yīng)?意識(shí)到這是虛驚一場(chǎng)后,自主神經(jīng)系統(tǒng)是如何令身體平靜下來(lái)的?

答案見(jiàn)附錄D

中樞神經(jīng)系統(tǒng)

從神經(jīng)元與其他神經(jīng)元的“對(duì)話”開(kāi)始,中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦和脊髓就變得復(fù)雜起來(lái)。

正是大腦造就了人們的人性,即思考、感覺(jué)和行動(dòng)的能力。數(shù)以百億計(jì)的神經(jīng)元中,每一個(gè)都與數(shù)千個(gè)其他的神經(jīng)元交流,形成一張不斷變化的網(wǎng)絡(luò)。一項(xiàng)估計(jì)顯示,有人根據(jù)小型大腦樣本的神經(jīng)元數(shù)量推算出人類大腦大約有860億個(gè)神經(jīng)元(Azevedo et al., 2009; Herculano-Houzel, 2012)。

就像單個(gè)像素組合形成圖片一樣,大腦的單個(gè)神經(jīng)元也會(huì)聚集形成工作群組,稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。為了理解其原因,斯蒂芬·科斯林(Stephen Kosslyn)和奧利維爾·科尼格(Olivier Koenig)曾呼吁人們思考“為什么會(huì)存在城市?為什么人們沒(méi)有均勻分布在農(nóng)村?”。就像人與人形成關(guān)系網(wǎng)絡(luò)一樣,神經(jīng)元與附近神經(jīng)元也會(huì)形成網(wǎng)絡(luò),從而進(jìn)行簡(jiǎn)短迅速的連接;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的每一層細(xì)胞都會(huì)與下一層的各種細(xì)胞連接。如拉小提琴、說(shuō)外語(yǔ)或解決數(shù)學(xué)問(wèn)題等學(xué)習(xí)行為,會(huì)在經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)化聯(lián)系的過(guò)程中出現(xiàn)。套用一位神經(jīng)心理學(xué)家的話說(shuō),一起放電的神經(jīng)元聯(lián)系在一起(Hebb, 1949)。

脊髓是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的另一部分,是一條連接外周神經(jīng)系統(tǒng)和大腦的雙向信息高速公路。上行的神經(jīng)纖維會(huì)上傳感覺(jué)信息,而下行的纖維則會(huì)送回運(yùn)動(dòng)控制信息。管理反射(refex)的神經(jīng)通路以及人們對(duì)刺激的自動(dòng)反應(yīng),說(shuō)明了脊髓的工作原理。簡(jiǎn)單的脊髓反射通路由單個(gè)感覺(jué)神經(jīng)元和單個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元組成,它們通常通過(guò)中間神經(jīng)元進(jìn)行交流。膝跳反射就涉及這樣的簡(jiǎn)單通路,失去頭顱尚有余溫的尸體都能產(chǎn)生膝跳反射。

反射:一種對(duì)感官刺激的簡(jiǎn)單自動(dòng)的反應(yīng),如膝跳反射。

另一種神經(jīng)通路可以實(shí)現(xiàn)疼痛反射(圖2.8)。當(dāng)你的手指觸碰火焰時(shí),神經(jīng)活動(dòng)(受到熱量刺激而產(chǎn)生)會(huì)通過(guò)感覺(jué)神經(jīng)元到達(dá)脊髓中的中間神經(jīng)元。中間神經(jīng)元的反應(yīng)是激活引導(dǎo)你手臂肌肉的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。由于這一簡(jiǎn)單的疼痛反射通路經(jīng)過(guò)脊髓,隨后直接傳回信息,在大腦接收到引起疼痛的信息并做出反應(yīng)之前,你的手就已經(jīng)從蠟燭的火焰上縮回了。這就是為什么縮手不像你的選擇,而像是手的自動(dòng)反應(yīng)。

圖2.8 一個(gè)簡(jiǎn)單的反射

信息通過(guò)脊髓傳入和傳出大腦。如果脊髓上部遭到切斷,人的下身就會(huì)癱瘓,不會(huì)感覺(jué)到疼痛,也不會(huì)感覺(jué)到快感。大腦與身體完全失去聯(lián)系時(shí),對(duì)于與受傷點(diǎn)以下脊髓有感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的身體部位,將會(huì)失去所有的感覺(jué)感知和自主運(yùn)動(dòng)能力。此時(shí),盡管人會(huì)表現(xiàn)出膝跳反射,卻感覺(jué)不到敲擊。如果生殖器受到刺激,腰部以下癱瘓的男性也可能會(huì)勃起(這是一種簡(jiǎn)單反射)(Gomes et al., 2017; Hess & Hough, 2012),癱瘓情況相似的女性也可能會(huì)產(chǎn)生陰道潤(rùn)滑的反應(yīng),但他們的生殖器可能不會(huì)對(duì)色情圖像產(chǎn)生反應(yīng),他們也失去了對(duì)生殖器的感覺(jué),這取決于他們的脊髓切斷的位置和程度(Kennedy & Over, 1990; Sipski et al., 1999)。感覺(jué)信息必須傳達(dá)到大腦,身體上的疼痛或快感才會(huì)產(chǎn)生。

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