第一章 大脑的功能

第一章  大脑的功能

 

第一节    大脑的每项功能不是独立的

     如果说每叶脑组织单独控制某一特殊功能，就是一种误导。事实上脑结构完成它们的功能是以音乐会的方式进行的，作为一个统一单元像交响乐队那样工作。不管你是在做菜或是在解决一个计算问题，还是与朋友谈话，你的脑作为一个统一整体在工作，大脑各叶相互影响、协调工作。但是神经科学家能够定出不同脑叶对于完成某一特殊功能是必须的，如视、听、语言和记忆等。当某叶脑组织受损，它的功能遭到破坏或完全丧失。

    身体随意肌有600多块，受位于中央沟之前的额叶运动区皮层的控制，产生随意动作。脑一侧发出的命令传向身体对侧的肌肉。身体下部如脚趾的肌肉受运动区皮层顶部神经元的控制。如图3。12所示，身体上部比下部从皮层得到更精细的运动指令。事实上，运动皮层的两个最大区域支配手指，特别是大姆指以及言语活动相关的肌肉活动。这反映了操作物体、利用工具、饮食和谈话等人类活动的重要性。

     躯体感觉皮层位于中央沟之后的左、右顶叶。这一皮层区处理温度、触觉、躯体、位置和疼痛的信息。与运动皮层相似，感觉皮层的上部与身体下部相关，下部皮层与身体上部相关。最大的感觉皮层区与唇、舌、大姆指和食指的感觉相关，因为身体的这些部位提供最重要感觉传入（见图3.12）。也像运动皮层一样，右半球感觉皮层接受身体左侧的感觉信息，左半球感觉皮层接受身体右侧的感觉信息。

     听觉信息由听皮层加工，听皮层位于两侧叶。每侧半球的听皮层都从两只耳朵接受听觉信息，听皮层中有一个区与语言产出有关，另一个区与语言理解相关。视觉传入由位于头后部的枕叶视皮层进行加工。视皮层中最大区接受眼后部视膜中心区的传入信息，这里传递的视觉细节信息量较大。

    并非全部皮层都加工感觉信息或向肌肉发送动作命令。事实上，大部分皮层的功能与解释和整合信息有关。像筹划、决策一类过程发生的联络区皮层，它们分成几个皮层区，如图3.12标定的一个区，联络区皮层使你将不同感觉模式的信息结合起来，用于筹划对外界刺激做出适当反应。

 

第二节  一侧化优势

 

     脑的不同区如何统一工作呢？例如，当你要说出一个书面词汇时，你的脑内发生什么变化？请看图3.13。设想你的心理学教师交给你一张纸,上面写着“巧克力”一词，并要求你大声说出这个词。这个生物学过程所涉及的动作的精细与复杂程度令人吃惊。神经科学将你的语言行为分解为许多步骤。首先视觉刺激（书面单词“巧克力”）由你眼的视网膜内的神经细胞检测出来，将神经冲动送入视皮层（通过丘脑）。然后视皮层把神经冲动送到颞叶后部一个区，称之为角回，在那里对词的视觉编码与听觉编码加以比较。一旦找到适当的听觉码就会转送到称为维尔尼克区的听皮层，在那里解码并解释为：“噢！巧克力！我想来一点。”随后神经冲动被送到布洛卡区，然后信息传递到运动皮层，刺激嘴唇、舌和喉来发出“巧克力”这一单词。

 

    仅仅是一个词就耗费大量的精力，现在你可以想像，每次你大声朗诵一本书或广告牌时，你要花费多大脑力。真正令人开心的是你的脑却可以毫不费力地进行有效反应，把纸上的数以千计记号翻译成神经密码，将关于发生了什么事的信息通报给其他脑区，最后嘴上说出话来。

    现在我们已经考察了你的神经系统中很重要结构，当我们谈到大脑时，已经注意到两个大脑半球都有相对应的脑结构。然而，对于很多行为类型来说两脑半球的结构具有某些不同的功能。

     现在我们就讨论两半球功能的这些差异。

      最初,什么信息使研究者们怀疑大脑两半球的功能不同呢?请回想布洛卡对病人进行尸检时，发现左测半球的损伤。当他追踪这一发现时，布洛卡发现具有称之为布洛卡失语症的相似语言障碍病人，脑左半球都有损伤。右半球相应脑区的损伤没有这种语言障碍。人们应得到什么结论呢？研究半球差异的机遇最初出现在治疗严重癫痫病人的过程中。外科医生切断了病人脑的胼胝体，这是个具有两亿条神经纤维的脑结构，它使大脑两半球彼此连接在一起，相互传递信息（见图3.14）。这项脑手术的目标在于防止癫痫发作时过度电活动跨两半球迅速扩展。这种手术一般是成功的，术后病人的行为在多数环境下是正常的。通常将实行这类手术的病人称为裂脑病人。

     为了测试癫痫病人的裂脑半球的功能，斯佩里和加扎尼加的方法主要根据来源于视觉系统的解剖学结构（见图3。15）。对于每只眼来说，右侧视野的信息到达左半球。在正常情况下，到达两侧半球的信息很快通过胼胝体由两半球共享。但在裂脑病人中，由于这些通路已被切断，使得出现在左或右侧视野的信息仅仅停留在右或左半求（见图3。16）。

     由于大多数人的言语由左半球控制，所以左半球可以把看到的信息告诉研究者，而右半球则不能。研究者与病人右半球的交流可通过病人手上的动作，包括确认、匹配或组装物体，这些任务不需要通过词语完成。请考虑下面一个关于裂脑人利用他的左脑解释由右脑支配的左手的活动的例子。

 

    我们怎样知道两半球的活动？将一幅雪景图呈现到病人的右半球（左视野），同时将一只鸡爪呈现到病人的左半球（右视野），再告诉病人，请从手边一些物体中找出与两张图有关的项目。结果病人用他的右手指着鸡头；用左手指着铁锹说：用铁锹清理鸡舍（而不是铲雪）。既然病人胼胝体已切断，左脑与右脑看到什么无关，就需要解释为什么当他的左半球看到的是鸡爪图，却用左手指着铁锹。左脑的认知系统提供一种理论，用于弄清身体不同部分的行为。

    用一些不同的研究方法进行裂脑研究。现在我们已经知道，大多数人中，与语言相关的机能一侧化到左半球。当一侧脑半球完成这些功能时具有主要作用，则认为这就是功能一侧化。神经科学家已经发现，只有5%的右利手人和15%左利手者的大脑两半球中都发生言语加工过程。因而，对于多数人，言语是左半球的功能。大多数人在左半球损伤后会引起言语障碍。有趣的是使用美国手势语言的人，常利用惯用手的位置和运动表达意思，这些人左脑损伤也导致这种语言的障碍。因而，不仅是通常的语言功能一侧化，并且也是产生姿势序列变化的能力，包括用于编码交流意义的声道或手势的变化。

    你不应该认为左半球优于右半球。研究家们认为加工同样信息时，每个半球有着各自不同的风格。左半球倾向于分析式风格，一点一点的处理。右半球倾向于全息式风格，从整体模式上处理信息。左右半球的结合，每侧以其自己的风格加工信息，就会丰富你的经验。例如，当你知道左半球以其细节加工的风格在大多数问题解决中具有重要作用，你不必惊奇。但是当需要解决的是创造性或灵感爆发的问题时，右半球的功能为变得明显起来，它广泛搜索解决这类问题所需的记忆以帮助问题的解决。

    虽然研究家们可以肯定地认为，“平均”脑功能一侧化的方式与个体差异相关。当我们介绍言语功能一侧化时也就介绍脑功能和每一项个体差异；左利手者语言优势半球为右侧或者均衡地存在于两半球。与脑功能一侧化有关的最大问题显然是男性和女性差异，男性和女性脑执行功能的方式存在着一般性差异。利用脑成像技术，相对容易地找出男性和女性的大脑在完成不同任务时的差异，因为研究显示，男人和女人对语言判断音节Sud和Wud时，脑激活方式不同。男性大脑最大的激活位于左半球，而女性大脑激活区大都位于左、右半球。像这样的结果让我们再回到先天与教养的问题上。男人和女人是带着不同脑来到世界呢，还是因为不同的生活经历改变了脑呢？对这个问题，现代神经科学技术在今后一些年内应该能给我们一个肯定的回答。（资料源于《心理学与生活》第三章  行为的生物学基础）

    由于左侧大脑半球在语言活动功能上占优势，因此一般称左侧半球为优势半球或主要半球，右侧半球为次要半球。但是研究指出，右侧半球也有其特殊的重要功能。目前知道，右侧大脑皮层在非语词性的认识功能上是占优势的，例如对于空间的辩认、深度知觉、触觉认识、音乐欣赏分辨等等。右侧大脑皮层顶叶损伤的病人，由于非语词性认识能力的障碍，常再现穿衣失用症（apraxia）；患者虽然没有肌肉麻痹，但穿衣困难，他会将衬衣前后穿倒或只将一只胳膊伸入袖内。右侧大脑皮层顶叶、枕叶、颞叶结合处损伤的病人，常分不清左右侧，穿衣困难。右侧大脑半球后部的病变，常发生视觉认识障碍；患者不能辨认别人的面部，甚至不能认识镜子里自己的面部，而且还伴有对颜色、物体、地方的认识障碍。

    上述两侧大脑半球对不同认识功能的优势现象，还可通过裂脑（split brain）实验研究加以证实。在患有顽固性癫痫发作的病人，为了控制癫痫在两半球之间传布发作，常将患者的连合纤维（胼胝体）切断；手术后患者对出现在左侧视野中的物体（视觉投射到右侧半球）不能用语词说出物体的名称，而对出现在右侧视野中的物体（视觉投射到左侧半球）就以说出物体的名称，说明语言活动中枢在左侧半球。但是，患者右侧半球的视觉认识功能是良好的。譬如，先给患者的左侧视野看一支香烟，他不能用语词说出这一物体是“香烟”；但是患者认识到这一物体是香烟，因为他可以闭着眼睛藉助于触觉有矩手把许多香烟收集起来以表示他对这一物体的认识。在正常人，虽然语言活动中枢在左侧半球，但能对左侧视野中的物体说出其名称，这是连合纤维的功能，因为连合纤维使 左右两侧半球的功能发生了联系。

    电生理研究指出，刺激对侧皮层对应点可以加强这一侧皮层的感觉传入冲动的诱发电能，起着易化作用。这一易化作用是通过胼胝体连合纤维完成的，因为这类纤维主要联系两侧皮层相对应的部位。在人类，两侧大脑皮层的功能也是相关的，两半球之间的连合纤维对完成双侧的运动、一般感觉和视觉的调节功能有重要作用。右手学会了一种技巧运动，左手虽然没有经过训练，但在一定程度上也会完成这种技巧运动，说明一侧皮层的学习活动可以通过连合纤维向另一侧转送。

 

第三节   语言中枢

 

    一侧优势是指人类的脑的高级功能向一侧半球集中的现象；左侧半球在语词活动功能上占优势，右侧半球在非语词性 认识功能止占优势。但是，这种优势只是相对的，而不是绝对的；因为左而半球也有一定的非语词性认识功能，右侧半球也有一定的简单的语词活动功能。

人类大脑皮层一定区域的损伤，可以引致特有的各种语言活动功能障碍（图10-44）。临床发现，损伤布洛卡（Broca）三角区（在中央前回底部之前，图中S区），会引致运动失语症(motor aphasia)。病人可以看懂文字与听懂别人谈话，但自己却不会讲话，不能用语词来口头表达；然而，其与发音有关的肌肉并不麻痹，就是不能用“词”来表达自己的意思。损伤额中回后部接近中央前回手部代表区的部位（图中W区），则病人可以听懂别人的谈话，看懂文字，自己也会讲话，但不会书写；然而，其手部的其他运动并不受影响，这种情况称为失写症(agraphia)。颞上回后部（图中H区）的损伤，会引致感觉失语症(sensory aphasia)，病人可以讲话及书写，也能看懂文字，但听不懂别人的谈话；事实上，病人能听到别人的发音，就是不懂其含义，但其视觉却是良好的，其他的语言活动功能仍健全，这种情况称为失读症(alexia)，因此，语言活动的完整功能是与广大皮层区域的活动有关的，各区域的功能是密切相关的。严重的失语症可同时出现上述四种语言活动功能的障碍。

    图10-44

    人大脑皮层语言功能的区域 V区障碍不能认识词义，H区障碍不能听懂话，S区障碍不能讲话，W区障碍不能书写。

    产生上述各种语言活动功能障碍时，在一般运用右手劳动为主的成年人中，其大脑皮层损伤经常发生在左侧。因为绝大多数用右手劳动为主的成年人，右侧大脑皮层的损伤并不发生明显的语言活动障碍；然而其左侧大脑皮层布洛卡的损伤，则可形成严重的运动失语症，这种左侧大脑皮层的语言活动功能上占优势的现象，反映了人类两侧大脑半球功能是不对等的，这种一侧优势的现象仅在人类中具有。

    人类左侧大脑皮层在语言活动功能上占优势的现象，虽然与一定的遗传因素有关，但主要是在后天生活实践中逐步形成的，这与人类习惯运用右手进行劳动有密切的关系。小儿在2-3岁之前，如果发生左侧大脑半球损害时，其语言活动功能的紊乱和右侧大脑半球损害时的情况没有明显的差别；说明这时候尚未建立左侧优势，双侧大脑半球均与语言活动功能 有关。10-12岁时，左侧优势逐步建立；但在左侧大脑半球损害后，尚有可能在右侧大脑半球损害就很难在右侧大脑皮层再建立起语言活动的中枢。在发育成年人后，左侧优势已经形成，如果发生左侧大脑半球损害就很难在右侧大脑皮层再建立起语言活动的中枢。在运用左手劳动为主的人中，则左右双侧的皮层有关区域都可能成为语言活动的中枢。有人进行过统计，在48例运用右手劳动的人中，语言中枢在左侧的为43例，在右侧的为25例，4例左右双侧均有关；在20例左右手混用的人中，语言中枢在左侧的12例，在右侧的为2例，6例左右双侧均有关。