皮層功能定位
早期的解剖學家,把大腦分為若幹葉,並沒有把某一葉與某一特定的功能聯係起來。像古代的猜測一樣,認為腦是作為整體而活動的,一部分損傷,另一部分可將其功能代替。這種看法一直持續到19世紀。
整體觀點是必要的,可是如果人類的認識僅僅停留在樸素的整體觀,對具體的細節卻完全無知,那麼這種整體的認識是貧乏的、膚淺的。在這方麵邁出第一步的是維也納醫生加爾。加爾強調大腦皮質作用。他從健談的人都有突出的眼球、額葉發達,從而認為語言功能在額葉。不久加爾把自己的定位觀點推廣到24個皮層區。加爾從道德品質著眼確立他的大腦功能定位思想是錯誤的。斯普茨赫姆把加爾的觀點加以擴大,分出42個所謂功能區,進一步擴大了他的錯誤,成為骨相學。
骨相學本身由於其神秘性從未為科學界所承認。但是它也不是完全沒有起過一點積極作用。骨相學推動了腦功能定位的研究,是不宜忽視的。
人腦的成長
如果以20歲的腦重為100%,剛出生時的腦隻有10%左右,到了兩歲時約為50%,到了四歲時約為80%左右。可見,幼兒時期腦重已接近成人,雖然此時體格的發育還不及成人的一半(40%)。到了十三四歲時,普通髒器和生殖器才開始快速生長。即人體的成長是以腦、普通髒器、生殖器官的順序依次進行的。
一般腦重約1300~1450克,女性比男性稍輕。出生時腦重約400克,1歲時800克,3歲時1100克,4歲時1200克,6、7歲時腦的大小與成人無異。
胎兒的腦的成長可以說是“發育”。妊娠3周後,腦基本成形。從妊娠開始到出生前,腦從外觀來看與成人的腦大致相同。到妊娠六個月左右,腦逐漸長大,但表麵尚未形成溝回、十分光滑。妊娠第七個月左右,形成表麵溝回。
妊娠從受精卵開始。受精卵不斷分裂過程中,細胞團外側壁凹陷形成神經板,神經團細胞開始分化成神經細胞、神經膠質細胞。接著不斷分化,最終形成大腦。這個過程隻要有充分的營養保障,幾乎全由DNA內的遺傳信息來控製,不存在個體間的差異。
二、左腦與右腦的奇妙功能
左腦和右腦功能的不對稱性
人類對大腦的認識始於16世紀。
從笛卡兒提出“心是一個,大腦為何是兩個”這一問題以來,世界各國專家對大腦的研究始終沒有停止過,理論和假說,不一而足,可謂智者見智,仁者見仁。
解剖生理學和神經生理學研究最早的成果表明,人的大腦左右兩半球呈鏡麵對稱,通過由大約2億束神經纖維組成的胼胝體進行頻繁的信息交換。左右兩部分神經呈交叉狀,大腦左右兩半各將相反一側半身置於自己的管轄之下,軀體和四肢運動是由對側大腦半球的運動區指揮的。
左、右腦的構成人的大腦被分為左腦和右腦兩個半球,由此也引出許多疑問:大腦為什麼要分成兩個半球,它們各自的功能有何不同?類似的疑問推動著腦科學研究的進展。
1836年,醫生戴克思發表喪失語言是由於左大腦半球而非右大腦半球受到破壞所造成的報告。這一觀察結果,當時沒有引起人們的廣泛重視。直到25年之後的1861年,一位傑出的法國醫生P·布羅卡才做了相同觀察。他對一個能聽懂他人說話、口咽肌肉不癱瘓,而自己不能講話的病人進行了遺體解剖。他在檢查這個病人的大腦時,發現其大腦左半球有一處損傷。由此,布羅卡提出假設,大腦左半球額下部是與言語生成有關的大腦皮層的一個專門區域;該區域的損傷會導致患者發音斷斷續續,或者雖然能說出話來,但不能組成有一定內容意義的言語。1874年,德國的生理學家C·維爾尼克發現,大腦皮層的另一個區域(在左半球顳葉後部)控製著言語的接收和理解。這個區域受損的患者,無法理解別人所說的話,甚至完全不能分辨語音。上述兩個皮層區域,被後人分別命名為布羅卡區和維爾尼克區。
在日常生活中,我們常常會發現,左腦受到損害比右腦受到損害表現出更為嚴重的病狀。如腦溢血患者,其在左腦出血時較之右腦出血時更易表現出喪失言語能力和神智模糊。這就清楚地表明大腦左右兩半球在功能上是不同的。但是這種不同究竟表現在哪些方麵,當時人們對此仍存有疑惑,不能解釋清楚。
20世紀50年代,美國加利福尼亞技術研究院R·W·斯佩裏博士和他的學生龍·邁爾斯開始在動物身上進行裂腦實驗研究。當他們切斷貓和猴子的兩半球之間的全部聯係時,吃驚地發現這些動物仍然很正常;更令人興奮的是,他們發現可以訓練兩個腦半球以相反的方式去完成同一任務。
1962年,在美國洛杉磯的一家醫院裏,一位48歲的老兵患了嚴重的癲癇抽搐。癲癇抽搐是由於腦瘤、腦損傷等原因引起的,使人難以承受,甚至使人喪失知覺昏厥過去。當這位老兵還沒有從一次發作中恢複過來時,往往又一次抽搐便已經來臨。所有的治療方法都用過了,在無計可施的情況下,醫生約瑟夫·博根和P·J·沃格爾,進行了大膽的手術嚐試,即:切斷大腦兩半球的聯係。由於癲癇抽搐正是通過這種連接反應擴散到整個大腦的,所以在醫生切斷了這位老兵的胼胝體後,劇烈的抽搐竟奇跡般地消失了。用這種方法隨後又在數十個久治不愈的病人身上進行了同樣的治療,結果不僅減輕了抽搐症狀,有的人甚至完全被治愈了。
經過多年對裂腦動物研究的斯佩裏,遇到了這麼多的裂腦人,這是一個千載難逢的好機會。他和他的學生開始對裂腦人進行了一係列的觀察研究,設計了許多巧妙的實驗。
從大腦兩半球延伸出來的神經係統,在視神經處交叉,然後與相反方向的神經互相連接。所以,右眼看到的東西傳導至左腦,而左眼看到的卻傳至右腦。不過,在一般情況下,由於有溝通左右腦的胼胝體起著傳遞信息的作用,所以,左右眼看到的並無差別。但是一旦切斷胼胝體,斷絕了左右腦之間的聯係,右眼看到的就隻能傳導至左腦,左眼看到的隻能傳導至右腦。斯佩裏博士想到了這一點。他對裂腦人進行了如下試驗:在患者的麵前立一道屏障,將左、右眼分離開來,分別將不同的物體和圖畫出示於左右眼的視野內,然後提問。
如向裂腦人左眼視野出示一個桔子後問他:“這是什麼?”於是,由左眼得到的信息輸入右腦,右腦立即判斷出那是一個桔子。但是由於沒有信息輸入左腦,因此左腦不知道看到了桔子。
同樣在右眼視野範圍內出示一些簡單的圖形和畫片讓裂腦人畫出,差不多都無法照原樣畫出來。這是因為判斷圖形的是右腦,而傳入左腦的信息輸送不到右腦,所以裂腦人就一無所知了。
斯佩裏等對裂腦人進行的一係列實驗研究,進一步揭示了大腦兩半球功能的不對稱性和右半球的許多高級功能。斯佩裏為此獲得了1981年諾貝爾醫學和生理學獎。
實驗研究發現了大腦左右半球具有兩個相對獨立的意識活動。“他們發現,大腦每一半球都有其自己獨立的意識思想鏈和自己的記憶。更重要的是,他們發現大腦兩半球基本上是以不同的方式進行思維的,左腦傾向於用詞語進行思維,右腦則傾向於以感覺形象直接思維。”“大腦兩半球具有一種合作關係,即左腦負責語言和邏輯思維,而右腦則做一些難以換成詞語的工作,通過表象代替語言來思維。”具體地說,左腦主管抽象思維,同抽象思維、象征性關係和對細節的邏輯分析有關,具有語言的、分析的、連續的和計算的能力。右腦主管形象思維,與知覺和空間判斷有關,具有音樂的、圖像的、整體性和幾何空間鑒別能力,對複雜關係的處理遠勝於左腦。
這種功能上的劃分並不是絕對的,因為有些實驗表明,右腦也存在一些語言中樞,在左腦中也存在一些視覺、空間能力控製中樞。所以隻能說大腦兩半球在不同功能上有各自的優勢,也就是說,更擅長某些方麵。在少數人身上,兩半球這種功能還可能是對換的。就是說,存在於左半球的語言中樞、分析性思維由右腦控製,而整體性、形象性思維則由左腦控製。據統計,左撇手者中有15%的人是這樣的。
斯佩裏博士關於裂腦人實驗的一係列研究,應該說是劃時代的。它使人們對大腦機能的認識大大前進了一步,推動著腦科學領域的研究又登上了一個新的台階,為人們認識大腦機能作出了突出貢獻。
左、右腦各自的作用
通過對切斷腦梁的大腦的研究,充分了解左腦和右腦的特有功能,其中之一就是左右兩腦各司其職。
但是,一般的人都由腦梁連結左右腦,雖然兩腦的分工如此明確,因為信息共同分享而工作,不會發生差錯,所以未采取切斷腦梁這種治療方法之前,人們無法了解左右兩腦的各自功能。
左腦不能單純地稱為“理性腦”或者“感情腦”。那麼,左腦是什麼呢?人既是理性的又是感性的,左腦具有這兩方麵的功能,儲存著出生以來的所有信息,不就是“自身腦”嗎?
左腦包含著人們一直認為是右腦主要功能的感情,與理性合為“自身腦”。那麼,右腦是幹什麼的呢?日本學者認為,與左腦的“自身腦”相對應,可把右腦稱為“祖先腦”。“祖先腦”這個名稱也許給人一種陳舊的感覺,但日本學者認為:右腦儲存著從古到今人類500萬年遺傳因子的全部信息。
右腦包攬著人的生活所必需的最重要的本能和自律神經係統的功能,以及道德、倫理觀念乃至宇宙規律等人類所獲得的全部信息。
左腦不斷儲存著後天所獲得的各種信息,成為經驗和知識的記憶的寶庫,而右腦則是先天的人類的記憶寶庫。
左、右腦的不同功能剛出生的嬰兒如果左腦出現障礙,可以照常吃母親的奶;如果右腦發生障礙,就不能吃奶。下意識行為的本能屬於右腦範疇。
這說明右腦天生存在著生存所必需的最佳信息。大概可以說這些信息是在祖先的經驗的基礎上積累起來的。
左腦主要儲存出生以後獲得的信息,右腦主要儲存從祖先繼承下來的信息,左右腦的功能大致是以這種新的方式分工的。從這個觀點看腦的作用,就能解釋最近人們常說的肯定思考、自我們暗示的效果或者時常發揮出來的超常能力這些現象。
記憶在人的遺傳因子裏的信息大約有500萬年。可以說,右腦就是儲存500萬年人類智慧的基礎軟件。
與右腦相對應的左腦要儲存出生以後一輩子所獲得的信息,從時間上計算,最多不過是三五十年,極其短暫。雖然獲取的信息依各人的年齡和生存密度的不同而不同,但無論如何與右腦的500萬年無法比擬。假如左腦儲存的信息是50年,右腦所儲存的信息則是左腦的10萬倍。
三、神奇的腦電波
人成長過程中腦電波的變化
人的大腦,每時每刻都在產生一些電振動,稱為腦電波。就好像心1秒鍾跳1次或2次,大腦1秒鍾亦“跳”3次、10次或20次,視乎精神活動狀態而定。當你熟睡的時候,大腦會振動最慢。當你淺睡及做夢時,大腦會振動快些。當你完全清醒時,大腦會振動得更加快。
當你完全清醒時,可作理智的思考,大腦振動頻率約為每秒14至30次,科學家稱此為BetA腦電波。當你身心鬆弛,比如就快入睡時,大腦會振動慢些,介乎每秒7至14次,科學家稱此為AlPhA腦電波。還有兩種更慢的腦電波存在,稱為ThetA及DeltA,會在熟睡中出現。
當你仍在母親的懷裏未出世時,大腦及中樞神經開始發展,大腦振動最慢,主要是DeltA頻率。
當你出生後,直至4歲前,你的腦子仍是以DeltA運作為主。此時的嬰兒需要極多的睡眠。