《人人都该懂的脑科学》

这是一篇关于《人人都该懂的脑科学》的思维导图，主要内容有初识脑、从一个细胞发展成脑、像成年人—样使用脑。

人人都该懂的脑科学

• 初识脑
  • 脑科学研究的历史进程
    • 古希腊哲学家之前
      • 心脏被广泛认为是智力所在。
      • 古希腊医学家逐渐引向“脑中心”观点。
    • 弗朗兹·约瑟夫·高尔
      • 颅相学：认为脑区的大小可以通过颅骨的发育和覆盖每个区域的隆起来判断，从而判断人精神能力或者精神特质的卓越性。
    • 玛丽·让·皮埃尔·弗卢朗
      • 通过实验得出脑半球具有更高级的认知功能，并且推断出呼吸和循环等重要功能均受脑干控制。
    • 皮埃尔·保罗·布洛卡
      • 通过对患有严重语言障碍的患者进行研究，将语言功能定位到脑前部左侧的一个区域，也就是布洛卡区。
    • 约翰·休林斯·杰克逊
      • 进一步发展了布洛卡观点，提出布洛卡区是语言输出或表达的中心。
    • 卡尔·威尔尼克
      • 在脑左侧发现了一个与语言理解有关的区域，该区域通过神经纤维通路与布洛卡区相连。
    • 古斯塔夫·弗里奇和爱德华·希齐格
      • 绘制了运动皮质上各种功能的对应点。
  • 脑是如何形成的
    • 地球上所有生命的所有方面，包括人类的脑，都经历了相似的不断变化和选择的过程。
    • 人脑的神经之间的潜在联系比已知宇宙中的原子还要多，它有一个可预测且高度组织化的结构。
    • 进化的结果
      • 从简单性进化出复杂性
      • 有机体的发育过程与过去的进化相呼应
      • 所有生物都带着自己进化的产物，所以自然界中必然存在各种相似性。
      • 一般来说，脑越大，个体的智力越高。不过脑的表面积或脑的质量占身体的比重更加重要。
  • 脑功能的基础：神经元
    • 人体是靠电来维持身体的运转的。神经和肌肉遍布全身，是电流流动的主要路径。
    • 神经元指的是单个的细胞，神经指的是由神经元构成的神经束。
    • 神经元几乎可以把所有信号都转换成电信号。
    • 如果神经网络的一部分被破坏了，其他部分将接管受损区域的功能。
• 从一个细胞发展成脑
  • 神经系统的生长
    • 大约在怀孕30小时后，出现首次细胞分裂，从一个细胞分裂成两个细胞。
    • 第15天左右，原条出现，它将会发展成头端和尾端。
    • 第16天左右，脊索出现。脊索是脊椎的前身，脊索将人类这样的具有神经系统的动物与没有神经系统的动物区分开来。
    • 第28天左右，神经管完全闭合，中空的中心将会成为脊髓管和脑室。
    • 第30~60天，脑开始发育成大家所熟悉的形状。
  • 脑的解剖结构
    • 白质与灰质：在横切面观察脑半球，中心更亮的部分为白质，外皮覆盖白质且较暗的部分被称为灰质，也叫皮质。
    • 大脑皮质：脑最发达的部分，是个人特质的决定性部分。
      • 感觉皮质与运动皮质：分别负责处理传入的感觉信息和传出的运动信息。
      • 额叶：功能主要体现在决定性格、正常社会行为和行为抑制方面。
      • 颞叶：对听觉和记忆功能很重要。
      • 枕叶：主要是处理来自眼睛的大量信息。
      • 顶叶：理解来自触觉、听觉、嗅觉和味觉等大量感觉信息，以保证与运动输出相协调。
    • 边缘系统：环绕脑半球内部的区域。
      • 杏仁核：负责情绪反应。
      • 海马：将情景记忆与杏仁核和其他边缘结构的信息结合在一起。
      • 初级嗅觉皮质：处理嗅觉信息。
      • 丘脑：感觉的中继站，接收几乎所有到达脑的信号，并将其发送到正确的目的地。
      • 下丘脑：调节体温，控制食物和水的摄入量，调整性行为模式、恐惧和愤怒、奖赏和惩罚、睡眠-觉醒周期，以及接受来自全身的激素信号。
      • 小脑：负责协调精细动作。
      • 脑干：接收来自身体的所有感觉信息输入，以及来自大脑皮质的运动信息输出。
      • 自主神经系统：主要负责那些不需要自主输入或有意识思考就能发挥作用的功能。
        • 交感神经：让身体为逃走或战斗做好准备，肾上腺素是其主要的化学递质。
        • 副交感神经：负责能量资源的维持和储存，促进血液流向消化系统以及从食物中吸收能量，降低心率和呼吸速率。
  • 脑的支撑结构
    • 颅骨：由若干骨骼组成，这些骨骼沿着缝合线聚集在一起，保护脑免受创伤。
    • 脑脊液：为脑细胞提供稳定和良好的环境，使化学物质能够有效地通过细胞膜运输，也为除头部受到严重击打之外的所有震荡提供了有效的减震系统。
    • 脑积水：过量的脑脊液积聚在脑室，可能导致脑室扩大，继而导致脑积水。
    • 脑膜：脑的特殊内层，与颅骨内部紧密链接，就像一块坚硬的硬脑膜，在脑周围形成柔软的软脑膜。
    • 血管：脑的能量供应系统，血液可以为脑提供氧气和葡萄糖，并清除废物。
• 像成年人一样使用脑
  • 行为和推理能力的发展
    • 让·皮亚杰首次研究并描述了我们在构建外部世界心理模型时经历的各个阶段。
      • 感知运动阶段（0~2岁）：主要是眼见为实。
      • 前运算阶段（2~7岁）：开始理解具体的物理概念，并用图像和语言来表征世界。
      • 具体运算阶段（7~11岁）：能够以合乎逻辑的方式思考，主要是关于具体对象的。
      • 形式运算阶段（11岁以后）：心智发展的最后阶段，可以思考抽象的东西。
    • 进化使我们倾向于特定的行为，经验让我们做出选择。
    • 人类被视为高等动物，本能被进化抹去，被理性思维所支配，但学习和推理恰恰也是我们的本能。
  • 意识
    • 意识的两个方面区别
      • 我们有可以让意识产生的脑和神经通路
      • 我们有一些可能是生理性的，从这些神经回路中产生主观体验的过程。
    • 意识不是来自自定义网络，而是来自与世界的互动和学习，而这种学习方式只有神经网络才能做到。
    • 意识可能是一个不存在的问题，也可能只是一种微观属性。
  • 记忆
    • 感觉记忆：进入人们的意识并存储在短时记忆之前，所有通过感觉系统接收的信息都通过感觉记忆存储起来。
    • 短时记忆：只持续几秒钟，在信息被整合到长时记忆之前，短时记忆可以作为临时储存点。
      • 图像记忆：存储视觉信息。
      • 听觉记忆：存储声音信息。
      • 工作记忆：存储我们需要记得的任何事情。
    • 长时记忆：将信息从短时记忆转化为长时记忆很复杂，这种转化过程就是学习。
      • 外显记忆：有意识地回忆信息
      • 内隐记忆：无意识的情况下进行回忆，但影响我们的反应和能力。
    • 记忆存在的两条神经通路
      • 第一条包括海马神经输出连接（穹窿）、丘脑和前部和部分边缘皮质，这个系统整合了记忆的时间网络，所以我们知道什么时候发生了什么事情，到现在花了多少时间等概念。
      • 第二条包括杏仁核、丘脑上部和中部以及前额皮质，将情感整合到记忆中。
  • 睡眠
    • 脑中有特定的神经回路让我们保持清醒，如果这些回路关闭，我们就会睡着。
    • 为什么需要睡眠
      • 帮我们恢复元气。
      • 是一种保存能量的方式，新陈代谢率越高的动物的睡眠时间越长。
      • 睡眠对学习和记忆非常重要。
      • 睡眠是一种刺激被忽略的神经纤维的方式，可以确保神经保持在最佳状态。
    • 异态睡眠：与睡眠或部分唤醒有关的许多类型的不正常的经历或行为，或者是正常却十分痛苦的行为。
      • 在“睡眠-觉醒”转换过程中出现的问题。
      • 非快速眼动睡眠觉醒障碍，如睡醉、梦游和睡眠恐惧。
      • 快速眼动睡眠障碍，如噩梦、睡眠麻痹和快速眼动睡眠行为障碍。
  • 运动系统
    • 运动系统是神经纤维和肌肉紧密相连的集合
    • 自主运动系统：当我们决定做一个动作时，脑的最前端即前运动皮质产生计划。
    • 基底神经节：控制无意识的肌肉运动以及有意识运动的背景活动。
    • 小脑：运动储存库，动作程序就存储在这里。小脑也负责协调。
  • 感觉系统
    • 来自内脏器官的疼痛很难定位。
    • 大多数人的痛阈是相似的。
    • 炎症会降低痛阈，提高人的敏感度。
  • 视空间系统
    • 视觉赋予了人一种潜在的生存优势。在进化的过程中，视觉的发展是具有革命性的。
    • 盲人原本设计给视觉的区域被用来处理其他感觉信息，所以他们对环境的意识大大增强了。
    • 盲视：这类人声称自己看不见，但如果受到挑战，他们可以执行视觉任务。
    • 联觉：指的是互相影响的感觉，一种感觉的激活引起另一种感觉被感知，比如能看到某些声音，气味的颜色。
  • 语言、听觉和音乐
    • 语言是人类独有的技能。
    • 人类有形成正确连接的特定脑区，能使人学会一种语言。人类的脑具有可塑性，可以习得任何语言。
    • 威尔尼克区：负责言语理解。如果这部分受损，人会产生语言障碍，无法理解语言。
    • 布洛卡区：负责语言输出和言语的流畅性。如果这部分受损，人能够理解事物，但无法用语言来对其回应。
    • 内耳是人类体内唯一一个完全机械的器官，以一种美丽而优雅的方式将机械能直接转化为电能。
  • 情绪和边缘系统
    • 边缘系统：围绕着脑半球的内部，主要位于颞叶内部，包括海马、杏仁核和下丘脑等结构
      • 杏仁核和海马前部：主要参与自我保护，特别是与进食、寻找食物、与吃和获得食物相关的打斗和预防行为。
      • 扣带回的内侧部分和海马的尾部：主要涉及生殖功能，并参与性功能和性行为，促进社交和交配。
    • 情绪神经回路的构造
      • 杏仁核：这部分受损会导致情绪平静或情绪低落，无法识别攻击性。
      • 颞极：接收来自边缘系统其他大部分区域的输入。
      • 扣带回：当杏仁核识别威胁并控制情绪时，扣带回会评估体验的情感意义。
      • 眶额皮质：负责意识，帮助我们审查、自我监督，并将经验融入有关行为的决策中。