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名
脑细胞初探
作者
邱姿蓉 国立关西高中 二年乙班
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壹●前言
二十一世界是个生物科技的世纪,脑与心智的关系将是二十一世纪研究的主流.
人类大脑的神秘面纱慢慢地被揭开,直到最近我们还无法检验这个带给我们思
考,记忆,感觉和知觉的地方.许多科学家一直在研究大脑的奥秘,为了突破大
脑的极限.另外,民众对情绪似乎没有正确的认知;教育家,社会学家以及相关
的社会人士,对情绪也没有应有的认识和关心,以至於社会上的情绪问题不灭反
增,例如:忧郁症,自杀,青少年问题,药瘾等,已经造成很严重的社会问题.
所以我想藉由查询关於脑的资讯以便了解脑细胞
贰●正文
一, 何谓脑细胞
01. 脑细胞研究
西元前400年希腊哲学家希波克拉底司,即确定『脑为心灵所在』,他
曾言:『人因有大脑,故有七情六欲,能享受,也能创造,更有辨真,明善,审
美的本能,在此即为人与其他动物最明显之分野.』.随著二十世纪初麻醉学以
及脑外科技术的进步,自一九三○年开始至第二次世界大战后,医师对於各种脑
疾病患者,以开刀方式治疗的机会也逐渐的增多,外科医师朋斐尔(Penfield),
相继发表了许多关於从事脑部开刀的研究结果,他以临床生理学的观点来研究人
类更复杂之精神功能,对人类记忆现象的探索,他的贡献尤大.从此人们逐渐确
定精神(意识)大半是存在于我们的大脑,而且大脑的各部位均有其分化作用,分
司各种功能.
02.脑细胞介绍
A.脑的构造:
a. 脑细胞的确是灰色,但看起来也像是白色,不过在显微镜下放大
一瞧,又彷佛有褐色成份.在医学领域中,医师们称呼脑细胞为神经单位或神经
细胞,其组织共分三个部份:主体(the cell body),树状突起(the dendrites),
以及轴索(the axon).树状突起的功能,是把从外界感应到的冲击刺激导往细胞
本身;相对的,轴索的功能便是让冲击刺激从该细胞离去.由於轴索部份覆盖著
一层髓燐脂,难怪细胞看起来几乎是白色的.一旦某个细胞的轴索和另一个细胞
的树状突起连接起来时,便形成了一条神经键(synapse),其功能属於神经刺激
的传达部.换言之,当白罗正在使用他的"小小的灰色细胞"时,其实正确的专业
说法应该是:白罗的众多神经键,正将大脑皮质里的神经细胞层层包围起来.简
单说,意味著他正在思考.不过对某些凡夫俗子而言,"使用小小的灰色细胞"
所代表的意义只是「清醒」,和他能想出什麼微言大义是两码子事.
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b. 人脑中有2千亿个脑细胞,可储存1千亿条讯息,思想每小时游走三
百多里,拥有超过1百兆的交错线路,平均每24小时产生4千种思想,是世界
上最精密,最灵敏的器官.研究发现,脑中蕴藏无数待开发的资源,而一般人对
脑力的运用不到5%,剩於待开发的部分是脑力与潜能表现优劣与否的关键.
人的脑部构造分为大脑与小脑.大脑由大脑皮质(大脑新皮质),大脑边缘叶(旧皮
质),脑干,脑梁所构成.大脑皮质从位置上可分为额叶,聂叶及枕叶三部分.
此外,脑又分为左,右两半部,右半球就是「右脑」,左半球就是「左脑」.而左
右脑平分了脑部的所有构造.左脑与右脑形状相同,功能却大不一样.左脑司语
言,也就是用语言来处理讯息,把进入脑内看到,听到,触到,嗅到及品尝到(左
脑五感)的讯息转换成语言来传达,相当费时.左脑主要控制著知识,判断,思
考等,和显意识有密切的关系. 右脑的五感包藏在右脑底部,可称为「本能的
五感」,控制著自律神经与宇宙波动共振等,和潜意识有关.右脑是将收到的讯
息以图像处理,瞬间即可处理完毕,因此能够把大量的资讯一并处理(心算,速
读等即为右脑处理资讯的表现方式).一般人右脑的五感都受到左脑理性的控制
与压抑,因此很难发挥即有的潜在本能.然而懂得活用右脑的人,听音就可以辨
色,或者浮现图像,闻到味道等.心理学家称这种情形为「共感」这就是右脑的
潜能.如果让右脑大量记忆,右脑会对这些讯息自动加工处理,并衍生出创造性
的讯息.也就是说,右脑具有自主性,能够发挥独自的想像力,思考,把创意图
像化,同时具有做为一个故事述说者的卓越功能.如果是左脑的话,无论是你如
何的绞尽脑汁,都有它的极限.但是右脑的记忆力只要和思考力一结合,就能够
和不靠语言的前语言性纯粹思考,图像思考连结,而独创性的构想就会神奇般的
被引发出来.
c. 脑,神经系:人体的各部分,器官,组织都有其各自所司的功能,且
以这些功能共同来维持生命,其功能作用就是生理作用.但是跟军队,机关,团
体一样,要这一团队发生有效的作用一定要有个总指挥和指挥系统,不然根本就
无法使这一团队做有规律且有效的行动,而在人体中担任总指挥和传导命令系统
作用的就是脑,神经系统.脑,神经系统可分为脑,脊髓(中枢神经)和周围神
经系(周边或末梢神经).中枢神经可再分为脑部(大脑,小脑,脑干)和脊髓.
脑部则主管总指挥的工作外,一个人最重要的意识,记忆,智慧,情感都由大脑
的最高层来执行.末梢神经则担任传达各种由末梢来的资讯给中枢神经(感觉)
和由脑部传达资讯给末梢组织器官(运动)的工作,因此有任何部分的神经发生
缺陷或者问题的时候,就随著发生相当功能的脱落或缺陷出来. 由脑部有十二
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对神经出来叫做脑神经,脑神经主管五官的感觉(视觉,听觉,味觉,嗅觉)和
面部动作的功能,由脊髓出来的末梢神经叫做脊髓神经,主管躯干,四肢的感觉
和运动.这些神经系的功能上的缺陷,在做健康检查的时候,大多在做一般所谓
的理学检查就是视诊和感觉,痛觉,运动的神经系统检查的时候,可以查得出来,
但是做一般的血液和生化检查的时候,则查不出所以然来. 此外,在内脏,血
管,皮肤,分泌腺都有另一种神经系统在调节,维持呼吸,消化,循环,吸收,
分泌(消化腺,汗),生殖的功能,且各有正反两面的功能(交感神经和副交感
神经),这一种神经系统没有办法用意识来控制,因此叫做「自律神经系统」.
B.脑细胞再生
a.脑细胞再生:时间不仅对人体,甚至更不知不觉地对心智造成损伤.脑
细胞因年老,受伤及疾病而死亡,却未曾被替换过—亦既长久以来人们一直这麼
认为.
b.一群美国及瑞典的研究人员已经发现成年人,即使六,七十岁亦持续长
出新的脑细胞.此发现可能揭露许多改善遭阿兹海默氏症或帕金森氏症蹂躏之脑
部的方法.多项稍早的研究已暗示过,未成年期的脑部不会终止发育.约30年
前,科学家们得悉神经细胞於成年老鼠的海马部位(沿侧脑室的海马状突起物,
脑部的主要记忆中枢之一)分裂发育成熟.1980年代,洛克斐勒大学的Fernando
Nottebohm发现过发育完全之鸣禽脑部的细胞成长.就在今年春天,同属洛克斐
勒大学的Bruce McEwen及普林斯顿大学的Elizabeth Gould发现成年狨猴亦能长
出新的脑细胞.约在同一时期,位於厄文市加州大学的神经学家William Shankl
e提出过细胞於六岁以下孩童脑部的成长报告一项人类具有过与其他动物同样再
生能力的强烈指标.就此目前并无疑惑.Fred Gage及其位在加州La Jolla 市沙
克氏生物研究学会的同侪们,与Peter Eriksson及瑞典Goteborg市Sahlgrenska大
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学的其他人,共同研究过五名年龄55至70岁间的咽喉或喉头癌病患.如同11
月版`自然医学`期刊中所记述,研究人员於死亡前三星期到两年,将一种称为溴
脱氧尿甘(bromodeoxyuridine)或BrdU的化学标记注入每位病患中.BrdU是种附著
於分裂中之细胞DNA的蛋白质;被施予癌症患者以追踪恶性肿瘤的进展过程,细
胞在此过程中迅速复制.不过BrdU亦能追踪身体其他部位细胞的正常再生.病
患死后,Eriksson曾取下他们的脑部切片,而后检视有关BrdU标记的踪迹.他
与其同僚发现年长病患脑部的原始细胞一直适切地分裂并产生新的神经细胞,直
到死亡.每位病患一天产生500到1000个新的脑细胞.当研究人员使用一种仅
黏著於成熟细胞的化学著色剂时,他们发现多数新细胞未能发育成,能与其他脑
细胞形成连结的神经元.不过新分裂的细胞於脑的一处部位充分成长—海马状突
起部位.会存在这种悬殊差异是因脑部其他部位并不需要令此些新细胞从事与涉
及学习,记忆之大脑部位`海马状突起`等量的工作.占大脑皮质1到2%的`海马
状突起`是发生於阿兹海症氏症及帕金森氏症病患中,细胞减损的主要部位之一.
c.研究人员正极力了解为何这些退化性神经元疾病,正当新细胞取代旧细
胞之际发生.此问题的答案可能导致诸多供矫正及再生受损脑部的方法.不过科
学家们首先必需找到使新细胞於适切地点,适当时机出现的方法.
一种令其发生之大有可为的方法,著重於操控人类干细胞—能分化成多种其他类
型细胞的未分化细胞.最近,科学家们已因离析出萌芽期干细胞而造成轰动,萌
芽期干细胞深具弹性以致能在体内发育成任何类型细胞;不过此类细胞的治疗用
途存在於久远的未来.两项发表於11月版`自然生物工学`期刊中的相关研究,记
述一种更特殊的种类`神经元干细胞`的离析.此类细胞原本就易於演变成神经
元,因而理论上可被用来改善受损神经或修缮脑部患病部份.目前研究显示神经
元干细胞能於平浅培养皿中培育,而后成功地被融入活老鼠脑部.Gage,研究过
此些癌症病患的沙克氏学会神经生物学家,已经证实一种促进脑细胞成长而侵入
性少很多的方法.他采用一群已知学习比其他老鼠迟缓的老鼠品种,并将它们曝
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於具高度激发作用的环境中:有玩具,运动器具及与其他老鼠有强烈社交互动
的环境.在此强化的环境不到五星期,这些学习迟缓的老鼠通过迷宫,比出自同
一胎而在较少激发作用之环境下被饲养的老鼠快上15%.尸体解剖显示经激发的
老鼠,於海马突起部位产生过两倍於对照群中老鼠的新神经元.上述发现暗示即
使刻意设计的脑力运动能有助於阿兹海默氏症或帕金森氏症病患,以较癌症患者
中所观察到更快的速率激发脑细胞成长.病患脑部将能否利用此些新细胞依然不
详."断言新细胞被用於学习及记忆的时候尚早",沙克氏学会的Daniel Peterso
n表示."不过已知它们於脑部的位置,联想起它们起作用似乎是合理的".
C.大脑如何发育
1. 三脑与五脑理论
在演化学与发育学上,大脑组织的结构型态可分为三部份-原始脑,旧脑与新脑,
或五部份终脑,间脑中脑,前桥脑与延脑.原始脑: 包括脑干(桥脑与延脑) ,基
底核与网状觉省系统等脑区,其演化程度相似於史前时代之爬虫纇(如鳄鱼,蜥
)的脑,属於由本能所趋的脑旧脑又名缘业脑,大约在距今二亿到三亿年前已
演化形成,它包围覆盖著原始脑,在老鼠,兔子和马等,与人类相近的误种都有,
是情绪和自主神经系统的掌控中枢,控制人们的正向(回馈性)和负向(惩罚性)行
为.新大脑,即所谓大脑皮,是最后演化的部份,它包围覆盖著整个旧脑和一部
份的原始脑,形成裸视下大脑的最显著部位,几乎占据了目前人类全脑重量的八
成左右,又称为灰质,是神经细胞集中的大本营,也是掌管人类一切心智行为的
中枢,大约在数百万年前由灵长类猿猴持续演化为今日具高等心灵智慧的人类之
最进行脑区,海豚,鲸鱼亦有之,但以人类的发育最为完全,所占全脑的比例亦
最大.
正因为大脑皮质之复杂及结构与功能可形成思想活动,因而与我们的学习,适
应,抽应,抽象思考,决策判断,语言和非语言性的意念形成,以及所有意义的
行为全然相关,也是整个大脑内最后做分析,整合,协调,与发号施令最重要的
指挥所 一般人所谓的聪明,智慧与心智反应亦大都决定於新大脑皮质的完整成
熟性神经功能,而创造力则尤需功能良好与协调统合力完整的大脑皮质为其生理
上的奠基.
2.神经系统之特质性行为(specificity)与可塑性行为(plasticity)
神经系统内负有神经功能的细胞谓之神经细胞,非具神经之传讯生理功能者,谓
之非神经细胞,包括各类星状细胞,胶质细胞,脑室细胞或许肝细胞等,多负责
支架性及滋养性功能.分布在不同脑区的各类神经细胞,其所集结而成的神经核
和脑区的各类神经细胞,及其集结而成的神经核和脑区均具个不同之机能,分工
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精细且直有所司,所能发挥的神经生理,神经化学,神经内分泌,和神经免疫功
能的角色,均系其内在之体质和遗传因素所设定,并且一定时程顺序之演化发育
和分成成熟过程,谓之其特质性.若有先天性或体质性之病变和障碍,亦会因此
而形成其组织结构之异常与病理生理现象之发生.
在神经细胞与组织之发育和分化成熟的各个阶段,可受到诸如环境,营养,营养,
氧份以及物理或化学性的刺激等外在因素而影响或调节其结构功能的部份表现
谓之其可塑性.其可塑的程度依个体的体质,年龄,外在因素的种类性质,与不
同的脑区组织而殊异难定论,唯在其发育与成熟过程中适当的刺激与启发训练等
外在因素则定有助於其结构成熟完整,俾能脑力与潜能进一步的开拓与发挥,而
任何负面不利的环境,亦有可能损伤其原有的架构和生理化学性调节,并妨碍日
后部的潜能和创造能力.
3. 额叶和前额叶皮质功能与创造力表现
额叶皮质与心智功能最为密切相关,通常也被认为是四区之首.它负责语文,人
格结构,抽象思考,记忆力,注意力,判断力和其种种高级的皮质中枢功能,其
中前额叶皮质之角色尤为关键,因此至今虽未证实,但由於推想,额叶皮质必然
与创造力有很大的关连.而根据医学研究工作显示,额叶皮质的伤害或障碍将可
以明显的造成一个人的人格退化败坏,出现不适当或反常的言行,激躁不安或忧
郁不动绪等情绪障碍,理解和语言形成及表达能力降低,逻辑思考能力不良,以
及根本无法专心应付或学习外界事务,如此之情下,又如何可能逐行其创造性的
思考功能呢
4. 颞叶皮质功能与创造力表现
颞叶皮质一般认为是与整体心智精神功能其次相关的脑区,它负责语言的理解能
力,性行为和本能之趋策或侵略性行为,以及接受由旧脑内之绿叶系统所负责的
情绪功能的传入迅息做反应.此外,它也与一部份长期之记忆功能高度相关,因
而亦可推想与有关创造力,直觉反应,心灵激发,脑力激荡和情绪之培养策动有
很大的关系.虽然不直接涉及思想功能,但颞叶皮质若受到伤害或产生障碍后可
以造成很多非理智的冲动性行为,失语症和记忆比较能力的缺失,使一个人情绪
不稳,而无法做有效的创造力之养成过程.
5. 顶叶皮质功能与创造力表现
顶叶皮质虽与心智机能较无直接的关联,但它负责与精神人格状相关的一些感觉
和运动功能,包括听觉和视觉讯息的传达,所以顶叶功能的障爱一样可以影响到
有效创造力的蕴酿过程,或造成一定程度的失用症,失读症,认识不能,左右判
断不佳,空间敢不良,计算推演能力丧失等症状,而严重影响创造性思维的品质.
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D.脑的普遍疾病
中 风 :脑中风是中医学的病名,即是急性脑血管病的俗称.西医学
则指脑出血,脑梗塞,蛛网膜下腔出血等疾病.
出 血:脑出血又称脑溢血.患者会突然出现剧烈的头痛,呕吐,头晕
或瘫痪,初期显得意识模糊,继而进入昏迷状态.病者的呼吸会变得深重而不规
则,还会有口角歪斜,头,眼转向一侧的情况出现.
蛛 网 膜 下 腔 出 血:患上蛛网膜下腔出血的人会有突发性的剧烈头
痛,呕吐和颈部梗直等症状.有些患者会显得情绪不安,经常产生幻觉,有些更
会有抽搐,昏迷等症状.此病有复发的特性,通常在第一次出血后的一个月内会
再复发.
短 暂 性 脑 缺 血:短暂性脑缺血的患者会有眩晕,呕吐,眼花,吞咽
困难和复视等病症.此外,病者会觉得半身乏力,有感觉障碍,还会有语言和单
眼视觉障碍.
梗 塞:是脑栓塞和脑血栓的统称.脑栓塞发病急骤,病者会有突发性
的麻痹和意识障碍,突发性的头痛,呕吐,恶心,视力障碍和昏迷等情况.脑血
栓的患者以男性为多,患者面色较苍白,脉搏跳动亦较快.常於静止或睡眠时出
现半身麻痹,口眼歪斜,说话困难等症状,严重者也可发生昏迷.
积 水:脑积水患者会有剧烈头痛,恶心,呕吐,视力障碍,甚至失明,
亦可伴发癫痫.患者是婴儿则会表现头颅增大,颅缝烈开,额头突出,头皮静脉
怒张等.
散 发 性 脑 炎:患此病者通常在发病前一个月内会有头痛,发热,咳嗽,
流涕,呕吐,恶心,腹痛腹泻等症状.随后就会出现意识障碍,痴呆,不讲话,
多汗,癫痫发作,偏瘫等情况.
流 行 性 脑 脊 髓 膜 炎:此病患者在上呼吸道感染期时会有头痛,发
烧,咽喉痛,关节酸痛.到菌血症期时还会有寒战,呕吐,怕光,痉挛,皮肤出
现瘀斑等情况.到脑膜炎期时,头痛及呕吐加剧,出现烦燥,昏迷,颈项强直,
瞳孔对光感觉减低等症状.
肿 瘤:患脑肿瘤的人会出现头痛,恶心,呕吐或视力减退,复视,视
野狭小,耳鸣,耳聋,肢体瘫痪,走路摇摆不定,语言障碍,癫痫发作等情况 .
二,脑细胞的功能
对於大脑的功能是否由基因所控制,是心理学家争论最多的观点之一.在
1960年代,针对同卵双胞胎(相同基因)的追踪显示,同卵双胞胎在不同的家庭与
文化环境中成长,经过智力测验发现,有很高的机率两人的智力相等.这种实验
是对於智能来自於基因遗传的重要支持.但是另一派学者也经由对於白老鼠亲子
遗传的追踪,发现经过走迷宫训练的白老鼠亲代(父母),明显地会将此一能力遗
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传到子代.这种实验是对於(哺乳类)智能并不是全部来自於基因遗传的重要支
持.所以较为折衷的意见是幼儿的智能是的来源包括:
1. 基因(DNA)遗传的『先天智能』.
2. 亲代经由学习的强化作用(用强废弱原理),会有部分遗传到子代,成为子
代的『先天智能』.
3. 经由婴幼儿阶段的刺激,尝试错误,所发展的『智慧能力』.这部分的主
要差异来自於三岁前婴幼儿的脑部体积成长因子,以及六岁前是脑神经细
胞元间(突轴)连接性与信息传递功能的『黄金发展时期』有关.
4. 经由语言,文字,图像的知识性学习,也就是传统『笔测式』智商测验的
重点.但是近来许多学者已经提倡『多元智慧』的观念.
由於遗传因子及胚胎发展的不同,每一个体的差异也相当大,除了在脑细胞数
量上不相同之外,每个个体的脑叶区间的脑细胞比例,也有高低多寡的差异.这
个先天的差异,会直接影响幼儿的学习潜能,以及学习上的优越顺位;故可以被
视为『先天智能的个别差异』.但是必须强调的是:个人的智力测验成绩与社会
成就,尚未发现与『先天智能』的绝对关系;学习顺序是代表潜力,也未必与成
人期的能力表现完全相符.
三, 脑细胞的未来发展
发现脑细胞传讯机制
瑞典哥德堡大学的卡尔松在五十年代末发现了其中一种在脑内传递讯息
的化 合物「多巴胺」,对控制身体运动非常重要;医学界由此得知柏金逊病是因
为脑 内 一些部位缺乏多巴胺而导致,并发展出治疗药物L-dopa.卡尔松其后进
一步研 究 和澄清了多巴胺在脑部的作用,亦对了解和发展治疗精神分裂与抑郁
症(如Prozac)等病症的药物,大有帮助.
美国格林加德的贡献在於发现了多巴胺和血清素等化合物如何透过蛋白磷酸化
的机制,在中央神经系统和脑内传递讯息.美国的坎德尔则是发现了「突 触」
传递讯息的效率怎样可改变,以及其涉及的分子机制.他更透过研究裸鳃亚目软
体动物的神经系统,展示了这作用是与学习 与记忆有莫大关系,为将来 研究更
复杂的记忆功能和发展治疗失忆的药物奠下基础.今日,对大脑功能的研究,经
由『核磁显应造像』与『显微解剖学』的超异技术,对於大脑功能与各区块分化
功能间的关系已经日益清晰.大脑(皮质)可以分为左右两大半球,左右两半球有
一为『强势半球』(dominant),另一为『非强势半球』.『强势半球』就是掌管
语言,理解,读,写,算的大脑半球(通常是左大脑半球).非强势半球功能较难
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清楚描述,他影响创造力,空间感,及艺术,音乐能力.『强势半球』的主要特
性是理性,严谨,压抑情感,偏好事实,注重细节,逻辑方法产生概念,偏向一
成不变且具有执行力.『非强势半球』的主要特性是感性,整合,自由开放,偏
好盖括性的事物,凭直觉概念来行动,具有创意与点子.
参●结论
人类的大脑是由许多部分组成的,每一部分都有它自己特定的功能.但是各部位
不是静态的组合,每一个脑都是独一无二的不段在改变并对环境非常敏感,至
今,国家的竞争力不在天然的物质资源而在人类的知识资源上,人脑所开发出来
的知识会是二十一世界经济的主要动力.我们对情绪的科学探讨,只有短短一百
多年.虽然我们对情绪的了解已经迈进了一大步,情绪之谜,还是未完全解开.
肆●引注资料
注一,http://myweb.hinet.net/home6/nobel-pml/brain/brain02_1.htm
注二,http://olddoc.tmu.edu.tw/chiaungo/h-check/human-body.htm吴昭新医师著
(Posted on May 10, 1996; Updated Apr. 28, 2005)
注三,http://scc.bookzone.com.tw/sccd/sccd.asp ser=997
注四,http://www.tbetter.com.tw/left&rightbrain.htm
注五,http://tw.knowledge.yahoo.com/question/ qid=1105060507874
注六,提示大脑如何产生思想活动的秘密
ANNE.NOVITT-MORENO,M.D编著
注七,生命科学馆 洪兰博士策划
注八,生命科学馆 洪兰博士策划
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二十一世界是个生物科技的世纪,脑与心智的关系将是二十一世纪研究的主流.
人类大脑的神秘面纱慢慢地被揭开,直到最近我们还无法检验这个带给我们思
考,记忆,感觉和知觉的地方.许多科学家一直在研究大脑的奥秘,为了突破大
脑的极限.另外,民众对情绪似乎没有正确的认知;教育家,社会学家以及相关
的社会人士,对情绪也没有应有的认识和关心,以至於社会上的情绪问题不灭反
增,例如:忧郁症,自杀,青少年问题,药瘾等,已经造成很严重的社会问题.
所以我想藉由查询关於脑的资讯以便了解脑细胞
贰●正文
一, 何谓脑细胞
01. 脑细胞研究
西元前400年希腊哲学家希波克拉底司,即确定『脑为心灵所在』,他
曾言:『人因有大脑,故有七情六欲,能享受,也能创造,更有辨真,明善,审
美的本能,在此即为人与其他动物最明显之分野.』.随著二十世纪初麻醉学以
及脑外科技术的进步,自一九三○年开始至第二次世界大战后,医师对於各种脑
疾病患者,以开刀方式治疗的机会也逐渐的增多,外科医师朋斐尔(Penfield),
相继发表了许多关於从事脑部开刀的研究结果,他以临床生理学的观点来研究人
类更复杂之精神功能,对人类记忆现象的探索,他的贡献尤大.从此人们逐渐确
定精神(意识)大半是存在于我们的大脑,而且大脑的各部位均有其分化作用,分
司各种功能.
02.脑细胞介绍
A.脑的构造:
a. 脑细胞的确是灰色,但看起来也像是白色,不过在显微镜下放大
一瞧,又彷佛有褐色成份.在医学领域中,医师们称呼脑细胞为神经单位或神经
细胞,其组织共分三个部份:主体(the cell body),树状突起(the dendrites),
以及轴索(the axon).树状突起的功能,是把从外界感应到的冲击刺激导往细胞
本身;相对的,轴索的功能便是让冲击刺激从该细胞离去.由於轴索部份覆盖著
一层髓燐脂,难怪细胞看起来几乎是白色的.一旦某个细胞的轴索和另一个细胞
的树状突起连接起来时,便形成了一条神经键(synapse),其功能属於神经刺激
的传达部.换言之,当白罗正在使用他的"小小的灰色细胞"时,其实正确的专业
说法应该是:白罗的众多神经键,正将大脑皮质里的神经细胞层层包围起来.简
单说,意味著他正在思考.不过对某些凡夫俗子而言,"使用小小的灰色细胞"
所代表的意义只是「清醒」,和他能想出什麼微言大义是两码子事.
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百多里,拥有超过1百兆的交错线路,平均每24小时产生4千种思想,是世界
上最精密,最灵敏的器官.研究发现,脑中蕴藏无数待开发的资源,而一般人对
脑力的运用不到5%,剩於待开发的部分是脑力与潜能表现优劣与否的关键.
人的脑部构造分为大脑与小脑.大脑由大脑皮质(大脑新皮质),大脑边缘叶(旧皮
质),脑干,脑梁所构成.大脑皮质从位置上可分为额叶,聂叶及枕叶三部分.
此外,脑又分为左,右两半部,右半球就是「右脑」,左半球就是「左脑」.而左
右脑平分了脑部的所有构造.左脑与右脑形状相同,功能却大不一样.左脑司语
言,也就是用语言来处理讯息,把进入脑内看到,听到,触到,嗅到及品尝到(左
脑五感)的讯息转换成语言来传达,相当费时.左脑主要控制著知识,判断,思
考等,和显意识有密切的关系. 右脑的五感包藏在右脑底部,可称为「本能的
五感」,控制著自律神经与宇宙波动共振等,和潜意识有关.右脑是将收到的讯
息以图像处理,瞬间即可处理完毕,因此能够把大量的资讯一并处理(心算,速
读等即为右脑处理资讯的表现方式).一般人右脑的五感都受到左脑理性的控制
与压抑,因此很难发挥即有的潜在本能.然而懂得活用右脑的人,听音就可以辨
色,或者浮现图像,闻到味道等.心理学家称这种情形为「共感」这就是右脑的
潜能.如果让右脑大量记忆,右脑会对这些讯息自动加工处理,并衍生出创造性
的讯息.也就是说,右脑具有自主性,能够发挥独自的想像力,思考,把创意图
像化,同时具有做为一个故事述说者的卓越功能.如果是左脑的话,无论是你如
何的绞尽脑汁,都有它的极限.但是右脑的记忆力只要和思考力一结合,就能够
和不靠语言的前语言性纯粹思考,图像思考连结,而独创性的构想就会神奇般的
被引发出来.
c. 脑,神经系:人体的各部分,器官,组织都有其各自所司的功能,且
以这些功能共同来维持生命,其功能作用就是生理作用.但是跟军队,机关,团
体一样,要这一团队发生有效的作用一定要有个总指挥和指挥系统,不然根本就
无法使这一团队做有规律且有效的行动,而在人体中担任总指挥和传导命令系统
作用的就是脑,神经系统.脑,神经系统可分为脑,脊髓(中枢神经)和周围神
经系(周边或末梢神经).中枢神经可再分为脑部(大脑,小脑,脑干)和脊髓.
脑部则主管总指挥的工作外,一个人最重要的意识,记忆,智慧,情感都由大脑
的最高层来执行.末梢神经则担任传达各种由末梢来的资讯给中枢神经(感觉)
和由脑部传达资讯给末梢组织器官(运动)的工作,因此有任何部分的神经发生
缺陷或者问题的时候,就随著发生相当功能的脱落或缺陷出来. 由脑部有十二
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对神经出来叫做脑神经,脑神经主管五官的感觉(视觉,听觉,味觉,嗅觉)和
面部动作的功能,由脊髓出来的末梢神经叫做脊髓神经,主管躯干,四肢的感觉
和运动.这些神经系的功能上的缺陷,在做健康检查的时候,大多在做一般所谓
的理学检查就是视诊和感觉,痛觉,运动的神经系统检查的时候,可以查得出来,
但是做一般的血液和生化检查的时候,则查不出所以然来. 此外,在内脏,血
管,皮肤,分泌腺都有另一种神经系统在调节,维持呼吸,消化,循环,吸收,
分泌(消化腺,汗),生殖的功能,且各有正反两面的功能(交感神经和副交感
神经),这一种神经系统没有办法用意识来控制,因此叫做「自律神经系统」.
B.脑细胞再生
a.脑细胞再生:时间不仅对人体,甚至更不知不觉地对心智造成损伤.脑
细胞因年老,受伤及疾病而死亡,却未曾被替换过—亦既长久以来人们一直这麼
认为.
b.一群美国及瑞典的研究人员已经发现成年人,即使六,七十岁亦持续长
出新的脑细胞.此发现可能揭露许多改善遭阿兹海默氏症或帕金森氏症蹂躏之脑
部的方法.多项稍早的研究已暗示过,未成年期的脑部不会终止发育.约30年
前,科学家们得悉神经细胞於成年老鼠的海马部位(沿侧脑室的海马状突起物,
脑部的主要记忆中枢之一)分裂发育成熟.1980年代,洛克斐勒大学的Fernando
Nottebohm发现过发育完全之鸣禽脑部的细胞成长.就在今年春天,同属洛克斐
勒大学的Bruce McEwen及普林斯顿大学的Elizabeth Gould发现成年狨猴亦能长
出新的脑细胞.约在同一时期,位於厄文市加州大学的神经学家William Shankl
e提出过细胞於六岁以下孩童脑部的成长报告一项人类具有过与其他动物同样再
生能力的强烈指标.就此目前并无疑惑.Fred Gage及其位在加州La Jolla 市沙
克氏生物研究学会的同侪们,与Peter Eriksson及瑞典Goteborg市Sahlgrenska大
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学的其他人,共同研究过五名年龄55至70岁间的咽喉或喉头癌病患.如同11
月版`自然医学`期刊中所记述,研究人员於死亡前三星期到两年,将一种称为溴
脱氧尿甘(bromodeoxyuridine)或BrdU的化学标记注入每位病患中.BrdU是种附著
於分裂中之细胞DNA的蛋白质;被施予癌症患者以追踪恶性肿瘤的进展过程,细
胞在此过程中迅速复制.不过BrdU亦能追踪身体其他部位细胞的正常再生.病
患死后,Eriksson曾取下他们的脑部切片,而后检视有关BrdU标记的踪迹.他
与其同僚发现年长病患脑部的原始细胞一直适切地分裂并产生新的神经细胞,直
到死亡.每位病患一天产生500到1000个新的脑细胞.当研究人员使用一种仅
黏著於成熟细胞的化学著色剂时,他们发现多数新细胞未能发育成,能与其他脑
细胞形成连结的神经元.不过新分裂的细胞於脑的一处部位充分成长—海马状突
起部位.会存在这种悬殊差异是因脑部其他部位并不需要令此些新细胞从事与涉
及学习,记忆之大脑部位`海马状突起`等量的工作.占大脑皮质1到2%的`海马
状突起`是发生於阿兹海症氏症及帕金森氏症病患中,细胞减损的主要部位之一.
c.研究人员正极力了解为何这些退化性神经元疾病,正当新细胞取代旧细
胞之际发生.此问题的答案可能导致诸多供矫正及再生受损脑部的方法.不过科
学家们首先必需找到使新细胞於适切地点,适当时机出现的方法.
一种令其发生之大有可为的方法,著重於操控人类干细胞—能分化成多种其他类
型细胞的未分化细胞.最近,科学家们已因离析出萌芽期干细胞而造成轰动,萌
芽期干细胞深具弹性以致能在体内发育成任何类型细胞;不过此类细胞的治疗用
途存在於久远的未来.两项发表於11月版`自然生物工学`期刊中的相关研究,记
述一种更特殊的种类`神经元干细胞`的离析.此类细胞原本就易於演变成神经
元,因而理论上可被用来改善受损神经或修缮脑部患病部份.目前研究显示神经
元干细胞能於平浅培养皿中培育,而后成功地被融入活老鼠脑部.Gage,研究过
此些癌症病患的沙克氏学会神经生物学家,已经证实一种促进脑细胞成长而侵入
性少很多的方法.他采用一群已知学习比其他老鼠迟缓的老鼠品种,并将它们曝
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於具高度激发作用的环境中:有玩具,运动器具及与其他老鼠有强烈社交互动
的环境.在此强化的环境不到五星期,这些学习迟缓的老鼠通过迷宫,比出自同
一胎而在较少激发作用之环境下被饲养的老鼠快上15%.尸体解剖显示经激发的
老鼠,於海马突起部位产生过两倍於对照群中老鼠的新神经元.上述发现暗示即
使刻意设计的脑力运动能有助於阿兹海默氏症或帕金森氏症病患,以较癌症患者
中所观察到更快的速率激发脑细胞成长.病患脑部将能否利用此些新细胞依然不
详."断言新细胞被用於学习及记忆的时候尚早",沙克氏学会的Daniel Peterso
n表示."不过已知它们於脑部的位置,联想起它们起作用似乎是合理的".
C.大脑如何发育
1. 三脑与五脑理论
在演化学与发育学上,大脑组织的结构型态可分为三部份-原始脑,旧脑与新脑,
或五部份终脑,间脑中脑,前桥脑与延脑.原始脑: 包括脑干(桥脑与延脑) ,基
底核与网状觉省系统等脑区,其演化程度相似於史前时代之爬虫纇(如鳄鱼,蜥
)的脑,属於由本能所趋的脑旧脑又名缘业脑,大约在距今二亿到三亿年前已
演化形成,它包围覆盖著原始脑,在老鼠,兔子和马等,与人类相近的误种都有,
是情绪和自主神经系统的掌控中枢,控制人们的正向(回馈性)和负向(惩罚性)行
为.新大脑,即所谓大脑皮,是最后演化的部份,它包围覆盖著整个旧脑和一部
份的原始脑,形成裸视下大脑的最显著部位,几乎占据了目前人类全脑重量的八
成左右,又称为灰质,是神经细胞集中的大本营,也是掌管人类一切心智行为的
中枢,大约在数百万年前由灵长类猿猴持续演化为今日具高等心灵智慧的人类之
最进行脑区,海豚,鲸鱼亦有之,但以人类的发育最为完全,所占全脑的比例亦
最大.
正因为大脑皮质之复杂及结构与功能可形成思想活动,因而与我们的学习,适
应,抽应,抽象思考,决策判断,语言和非语言性的意念形成,以及所有意义的
行为全然相关,也是整个大脑内最后做分析,整合,协调,与发号施令最重要的
指挥所 一般人所谓的聪明,智慧与心智反应亦大都决定於新大脑皮质的完整成
熟性神经功能,而创造力则尤需功能良好与协调统合力完整的大脑皮质为其生理
上的奠基.
2.神经系统之特质性行为(specificity)与可塑性行为(plasticity)
神经系统内负有神经功能的细胞谓之神经细胞,非具神经之传讯生理功能者,谓
之非神经细胞,包括各类星状细胞,胶质细胞,脑室细胞或许肝细胞等,多负责
支架性及滋养性功能.分布在不同脑区的各类神经细胞,其所集结而成的神经核
和脑区的各类神经细胞,及其集结而成的神经核和脑区均具个不同之机能,分工
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精细且直有所司,所能发挥的神经生理,神经化学,神经内分泌,和神经免疫功
能的角色,均系其内在之体质和遗传因素所设定,并且一定时程顺序之演化发育
和分成成熟过程,谓之其特质性.若有先天性或体质性之病变和障碍,亦会因此
而形成其组织结构之异常与病理生理现象之发生.
在神经细胞与组织之发育和分化成熟的各个阶段,可受到诸如环境,营养,营养,
氧份以及物理或化学性的刺激等外在因素而影响或调节其结构功能的部份表现
谓之其可塑性.其可塑的程度依个体的体质,年龄,外在因素的种类性质,与不
同的脑区组织而殊异难定论,唯在其发育与成熟过程中适当的刺激与启发训练等
外在因素则定有助於其结构成熟完整,俾能脑力与潜能进一步的开拓与发挥,而
任何负面不利的环境,亦有可能损伤其原有的架构和生理化学性调节,并妨碍日
后部的潜能和创造能力.
3. 额叶和前额叶皮质功能与创造力表现
额叶皮质与心智功能最为密切相关,通常也被认为是四区之首.它负责语文,人
格结构,抽象思考,记忆力,注意力,判断力和其种种高级的皮质中枢功能,其
中前额叶皮质之角色尤为关键,因此至今虽未证实,但由於推想,额叶皮质必然
与创造力有很大的关连.而根据医学研究工作显示,额叶皮质的伤害或障碍将可
以明显的造成一个人的人格退化败坏,出现不适当或反常的言行,激躁不安或忧
郁不动绪等情绪障碍,理解和语言形成及表达能力降低,逻辑思考能力不良,以
及根本无法专心应付或学习外界事务,如此之情下,又如何可能逐行其创造性的
思考功能呢
4. 颞叶皮质功能与创造力表现
颞叶皮质一般认为是与整体心智精神功能其次相关的脑区,它负责语言的理解能
力,性行为和本能之趋策或侵略性行为,以及接受由旧脑内之绿叶系统所负责的
情绪功能的传入迅息做反应.此外,它也与一部份长期之记忆功能高度相关,因
而亦可推想与有关创造力,直觉反应,心灵激发,脑力激荡和情绪之培养策动有
很大的关系.虽然不直接涉及思想功能,但颞叶皮质若受到伤害或产生障碍后可
以造成很多非理智的冲动性行为,失语症和记忆比较能力的缺失,使一个人情绪
不稳,而无法做有效的创造力之养成过程.
5. 顶叶皮质功能与创造力表现
顶叶皮质虽与心智机能较无直接的关联,但它负责与精神人格状相关的一些感觉
和运动功能,包括听觉和视觉讯息的传达,所以顶叶功能的障爱一样可以影响到
有效创造力的蕴酿过程,或造成一定程度的失用症,失读症,认识不能,左右判
断不佳,空间敢不良,计算推演能力丧失等症状,而严重影响创造性思维的品质.
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D.脑的普遍疾病
中 风 :脑中风是中医学的病名,即是急性脑血管病的俗称.西医学
则指脑出血,脑梗塞,蛛网膜下腔出血等疾病.
出 血:脑出血又称脑溢血.患者会突然出现剧烈的头痛,呕吐,头晕
或瘫痪,初期显得意识模糊,继而进入昏迷状态.病者的呼吸会变得深重而不规
则,还会有口角歪斜,头,眼转向一侧的情况出现.
蛛 网 膜 下 腔 出 血:患上蛛网膜下腔出血的人会有突发性的剧烈头
痛,呕吐和颈部梗直等症状.有些患者会显得情绪不安,经常产生幻觉,有些更
会有抽搐,昏迷等症状.此病有复发的特性,通常在第一次出血后的一个月内会
再复发.
短 暂 性 脑 缺 血:短暂性脑缺血的患者会有眩晕,呕吐,眼花,吞咽
困难和复视等病症.此外,病者会觉得半身乏力,有感觉障碍,还会有语言和单
眼视觉障碍.
梗 塞:是脑栓塞和脑血栓的统称.脑栓塞发病急骤,病者会有突发性
的麻痹和意识障碍,突发性的头痛,呕吐,恶心,视力障碍和昏迷等情况.脑血
栓的患者以男性为多,患者面色较苍白,脉搏跳动亦较快.常於静止或睡眠时出
现半身麻痹,口眼歪斜,说话困难等症状,严重者也可发生昏迷.
积 水:脑积水患者会有剧烈头痛,恶心,呕吐,视力障碍,甚至失明,
亦可伴发癫痫.患者是婴儿则会表现头颅增大,颅缝烈开,额头突出,头皮静脉
怒张等.
散 发 性 脑 炎:患此病者通常在发病前一个月内会有头痛,发热,咳嗽,
流涕,呕吐,恶心,腹痛腹泻等症状.随后就会出现意识障碍,痴呆,不讲话,
多汗,癫痫发作,偏瘫等情况.
流 行 性 脑 脊 髓 膜 炎:此病患者在上呼吸道感染期时会有头痛,发
烧,咽喉痛,关节酸痛.到菌血症期时还会有寒战,呕吐,怕光,痉挛,皮肤出
现瘀斑等情况.到脑膜炎期时,头痛及呕吐加剧,出现烦燥,昏迷,颈项强直,
瞳孔对光感觉减低等症状.
肿 瘤:患脑肿瘤的人会出现头痛,恶心,呕吐或视力减退,复视,视
野狭小,耳鸣,耳聋,肢体瘫痪,走路摇摆不定,语言障碍,癫痫发作等情况 .
二,脑细胞的功能
对於大脑的功能是否由基因所控制,是心理学家争论最多的观点之一.在
1960年代,针对同卵双胞胎(相同基因)的追踪显示,同卵双胞胎在不同的家庭与
文化环境中成长,经过智力测验发现,有很高的机率两人的智力相等.这种实验
是对於智能来自於基因遗传的重要支持.但是另一派学者也经由对於白老鼠亲子
遗传的追踪,发现经过走迷宫训练的白老鼠亲代(父母),明显地会将此一能力遗
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传到子代.这种实验是对於(哺乳类)智能并不是全部来自於基因遗传的重要支
持.所以较为折衷的意见是幼儿的智能是的来源包括:
1. 基因(DNA)遗传的『先天智能』.
2. 亲代经由学习的强化作用(用强废弱原理),会有部分遗传到子代,成为子
代的『先天智能』.
3. 经由婴幼儿阶段的刺激,尝试错误,所发展的『智慧能力』.这部分的主
要差异来自於三岁前婴幼儿的脑部体积成长因子,以及六岁前是脑神经细
胞元间(突轴)连接性与信息传递功能的『黄金发展时期』有关.
4. 经由语言,文字,图像的知识性学习,也就是传统『笔测式』智商测验的
重点.但是近来许多学者已经提倡『多元智慧』的观念.
由於遗传因子及胚胎发展的不同,每一个体的差异也相当大,除了在脑细胞数
量上不相同之外,每个个体的脑叶区间的脑细胞比例,也有高低多寡的差异.这
个先天的差异,会直接影响幼儿的学习潜能,以及学习上的优越顺位;故可以被
视为『先天智能的个别差异』.但是必须强调的是:个人的智力测验成绩与社会
成就,尚未发现与『先天智能』的绝对关系;学习顺序是代表潜力,也未必与成
人期的能力表现完全相符.
三, 脑细胞的未来发展
发现脑细胞传讯机制
瑞典哥德堡大学的卡尔松在五十年代末发现了其中一种在脑内传递讯息
的化 合物「多巴胺」,对控制身体运动非常重要;医学界由此得知柏金逊病是因
为脑 内 一些部位缺乏多巴胺而导致,并发展出治疗药物L-dopa.卡尔松其后进
一步研 究 和澄清了多巴胺在脑部的作用,亦对了解和发展治疗精神分裂与抑郁
症(如Prozac)等病症的药物,大有帮助.
美国格林加德的贡献在於发现了多巴胺和血清素等化合物如何透过蛋白磷酸化
的机制,在中央神经系统和脑内传递讯息.美国的坎德尔则是发现了「突 触」
传递讯息的效率怎样可改变,以及其涉及的分子机制.他更透过研究裸鳃亚目软
体动物的神经系统,展示了这作用是与学习 与记忆有莫大关系,为将来 研究更
复杂的记忆功能和发展治疗失忆的药物奠下基础.今日,对大脑功能的研究,经
由『核磁显应造像』与『显微解剖学』的超异技术,对於大脑功能与各区块分化
功能间的关系已经日益清晰.大脑(皮质)可以分为左右两大半球,左右两半球有
一为『强势半球』(dominant),另一为『非强势半球』.『强势半球』就是掌管
语言,理解,读,写,算的大脑半球(通常是左大脑半球).非强势半球功能较难
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清楚描述,他影响创造力,空间感,及艺术,音乐能力.『强势半球』的主要特
性是理性,严谨,压抑情感,偏好事实,注重细节,逻辑方法产生概念,偏向一
成不变且具有执行力.『非强势半球』的主要特性是感性,整合,自由开放,偏
好盖括性的事物,凭直觉概念来行动,具有创意与点子.
参●结论
人类的大脑是由许多部分组成的,每一部分都有它自己特定的功能.但是各部位
不是静态的组合,每一个脑都是独一无二的不段在改变并对环境非常敏感,至
今,国家的竞争力不在天然的物质资源而在人类的知识资源上,人脑所开发出来
的知识会是二十一世界经济的主要动力.我们对情绪的科学探讨,只有短短一百
多年.虽然我们对情绪的了解已经迈进了一大步,情绪之谜,还是未完全解开.
肆●引注资料
注一,http://myweb.hinet.net/home6/nobel-pml/brain/brain02_1.htm
注二,http://olddoc.tmu.edu.tw/chiaungo/h-check/human-body.htm吴昭新医师著
(Posted on May 10, 1996; Updated Apr. 28, 2005)
注三,http://scc.bookzone.com.tw/sccd/sccd.asp ser=997
注四,http://www.tbetter.com.tw/left&rightbrain.htm
注五,http://tw.knowledge.yahoo.com/question/ qid=1105060507874
注六,提示大脑如何产生思想活动的秘密
ANNE.NOVITT-MORENO,M.D编著
注七,生命科学馆 洪兰博士策划
注八,生命科学馆 洪兰博士策划
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