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第2章 心理的神经生理机制

一、本章学习目标

1.理解神经元和突触的机能;

2.清楚神经系统的基本构成及各部位的主要机能;

3.知道大脑皮层的重要中枢和联合区;

4.理解心理在条件反射中产生的原理;

5.了解神经―体液调节。

二、本章基本结构

三、本章学习要点

1.本章是从对神经系统结构和机能的分析及心理和反射关系的讨论来回答神经系统(脑)为什么能产生心理和怎样产生心理的。主要理论意义是厘清身―心关系。

2.从微观角度讲,神经元是神经系统的基本结构单位和功能单位,具有反应(兴奋和抑制)和传导的功能;突触是神经元之间紧密相邻的部位,主要利用化学递质实现神经元之间的信息传递和整合。人的神经系统大约有成百亿个神经元,每一个神经元上都有成千上万个突触点,神经元之间通过突触建立联系,构成了极其复杂的神经系统。

3.从宏观角度讲,在神经系统中不同部位的神经元的集合,会形成不同的整体结构和功能。神经系统可分作中枢神经系统和周围神经系统,中枢神经系统包括脑和脊髓,整体功能是加工信息,发布指令;周围神经系统由脑神经、脊神经、植物性神经组成,整体功能是将信息上传下达。心理的产生和发展离不开中枢和周围神经系统的协同工作。

4.大脑皮层是中枢神经系统的最高部位,也是心理产生的部位。大脑皮层既有特殊的中枢部位,又有范围很广、具有联合和整合功能的联合区。皮层上的机能系统不是空间上彼此分割,而是有所重叠。空间上的同一部位可以加入不同的机能系统,同一系统中的不同部位对同一复杂机能可能起不同的作用。

5.从以上的静态分析可知,神经系统的结构和机能极其精细复杂,为心理活动的产生准备了物质基础。但要了解心理活动怎样在神经系统的生理活动中产生,还需要从心理与反射关系的动态分析中去追寻。

6.反射是神经系统的基本活动方式,也是神经系统保证有机体与环境统一的重要途经。实现反射的神经结构叫反射弧,反射弧一般由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五个部分组成。

7.反射弧的传导通路是非常复杂的,它既有特殊通路和非特殊通路的并行传导,又有从感受器到中枢、低级中枢到高级中枢、中枢到效应器的信息的环行传导。

8.反射分为无条件反射和条件反射两种。无条件反射是种族遗传下来的本能,其反射弧是先天固定好的神经联系,一遇无条件刺激即刻反应,其间不产生心理。条件反射反射弧的中间环节是后天建立的暂时神经联系,心理在这种暂时神经联系的形成中产生。

9.大脑皮层上兴奋点之间暂时神经联系的沟通是心理产生的关键。而这种暂时神经联系的沟通是通过大脑皮层的基本神经过程――兴奋和抑制,按照扩散集中、相互诱导的规律对传入信息进行加工而实现的。大脑皮层的系统性功能使得人和动物心理活动的完整性、选择性、快速性得以实现。人的心理之所以比动物心理更主动、广阔、深刻,从生理上讲是因为人的条件反射活动是以第二信号系统为主导的两种信号系统的协同活动。

10.高级神经活动学说发展到今天,已经能够较为合理地解释有机体反射活动的主动性和自控性。这种主动性和自控性主要是由于经验、返回内导冲动、内导作用和外导作用的统一等因素造成的。在意志的生理机制部分还有更为详尽的讨论。

11.除神经系统外,内分泌系统也是一种整合性的调节机制。这种调节是通过内分泌腺分泌激素浸入血液或淋巴而影响有机体其他细胞的功能而实现的。内分泌腺对机体的调节作用比较缓慢和持久,对于维持机体内环境平衡和内外环境平衡有重要作用。内分泌腺活动失调、机能不足或亢进,都会直接影响有机体正常的生命活动和心理活动。

12.主要的内分泌腺有甲状腺、副甲状腺、肾上腺、脑垂体、性腺。这些内分泌腺的活动都受到神经系统的调节和控制:一种方式是通过植物性神经系统直接支配内分泌腺,另一种方式是通过下丘脑神经核,先影响脑垂体的活动,然后由脑垂体分泌各种激素,进一步调节其他内分泌腺的活动。这种神经系统通过内分泌腺分泌激素影响各种效应器官活动的方式,称为神经―体液调节。

四、重点难点分析

1.神经兴奋的产生及传导方式

(1)神经兴奋的产生。

神经元受到一定强度的刺激时,一般会产生兴奋,这种兴奋表现为神经冲动。神经元是怎样由平静状态转为兴奋状态的?这需要了解神经元的电学性质。

①静息电位(极化状态)。

在神经元处于平静状态时,神经元膜外电位较高,膜内电位较低,存在一定的电位差,约为-70毫伏,称为静息膜电位。而这种膜内外两侧分为两极的状态称为极化状态。

极化状态的形成主要同离子在神经细胞内外的不均匀分布及细胞膜的通透性有关。神经元平静时,四种主要离子Na 、K 、Cl-、P-在神经细胞膜内外的浓度是不一样的,膜内K 、P-离子浓度较高,膜外的Na 、Cl-离子浓度较高。由于浓度差,会导致离子由高浓度向低浓度流动。但在静息状态下,神经细胞膜对K 有较大的通透性,对Na 通透性很差,对P-则不能通过。这就造成了膜内带正电的K 倾向于向外流出,膜外带正电的Na 却不能向膜内流入与K 交换。由于离子浓度差,膜内K 向膜外透出,由于电位差,膜外K 又倾向于向膜内透入,当K 向膜外透出和向膜内透入的速度相等,形成电――化学平衡时,膜内外电位差为-70毫伏,即静息电位。

②动作电位(除极化状态和复极化状态)。

当神经细胞某一部位受到足够强的刺激时,这个部位膜的通透性会发生突然变化,特别表现为对Na 的通透性增大,Na 快速内流,以致造成电位倒转即原来的电位差由减小到消失(除极化),甚至暂时膜内电位高于膜外电位( 30~ 40毫伏),这种电位差的突然逆转使神经元产生锋形电位,构成动作电位的上升支。随之膜的通透性迅速复原,对Na 的通透性又复下降,对K 的通透性迅速增加,直到恢复到原来的静息电位状态(复极化),形成动作电位的下降支。一个动作电位形成的全过程叫做一次神经冲动,也就是神经元产生了一次兴奋。

(2)神经兴奋的传导。

①神经元内部兴奋的传导。

神经元某一局部受到刺激而发生兴奋,此时膜外电位由正变负,膜内电位由负变正,但邻近未兴奋部位的电位仍是外正内负,这样细胞膜内外兴奋部位和未兴奋部位就会形成电位差,造成电荷移动,形成局部电流。此电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位,膜内由兴奋部位流向未兴奋部位,这种局部电流可刺激邻近部位去极化,产生动作电位,以后这个兴奋部位又通过局部电流再刺激它的邻近部位,兴奋就在一个神经元内部传导开来。图示如下:

②神经元之间的信息传导(突触传导)。

神经元之间在结构上没有细胞质相连,所以几乎不能进行神经冲动的电性传导,而要依靠突触进行化学传导。每个神经元轴突末端都有许多分支形成球形小体,其中有内含化学递质的突触小泡。当神经冲动到达一个神经元的轴突末端时,轴突膜的通透性会发生变化,致使突触小泡破裂释放出化学递质,经突触前膜流入突触间隙,影响下一神经元膜(突触后膜)的通透性:或者提高膜的通透性,使后神经元去极化而产生兴奋;或者降低膜的通透性,加强后神经元的极化状态而产生抑制。后神经元是兴奋还是抑制,直接取决于前神经元释放的是兴奋性递质还是抑制性递质。由于每个神经元都有成千上万个突触点,可能同时受到许多神经元传来的影响,因而这个神经元是兴奋还是抑制,取决于许多兴奋性突触和抑制性突触所引起的电位变化的总效果,即兴奋和抑制的力量对比。

2.反射弧的并行通路和环形通路

反射弧的传导通路是非常复杂的,它首先是一种特殊通路和非特殊通路的并行传导,特殊通路保证了反射的准确性,非特殊通路提供了反射的生理背景。图示如下:

反射弧又是一种环形通路,从感受器到中枢、低级中枢到高级中枢、中枢到效应器都有信息的反向传导,尤其是从效应器到中枢的信息反馈,对于保证反射活动的自控性、连续性、完整性、准确性有重要意义。图示如下:

3.脑结构和它的功能

脑是中枢神经系统最重要的结构。人脑结构大体分为三个相互联系的层次:最深层称脑干,主要与自主过程如心率、呼吸、吞咽和消化等功能有关。外包在这个中央结构的是边缘系统,它与动机、情感和记忆过程有关。包在这两层结构之外的是大脑,人类的全部心理活动发生在这里。大脑分成左右对称的两半,由较厚的神经纤维――胼胝体联系起来,胼胝体在大脑两半球之间传递和发送信息。大脑及其表层(大脑皮层)整合感觉信息,协调运动,促成抽象思维和推理。

4.大脑皮层的分区与功能定位

大脑的外表面由数十亿细胞组成,形成0.25厘米厚度的薄层组织,称为大脑皮层。大脑皮层有两条沟:中央沟和外侧裂,中央沟把每个半球垂直地分为两个部分,外侧裂将每个半球在水平方向分为两个部分,这样从垂直和水平两个方向又把每个半球分为四个区(称为脑叶),分别是额叶、顶叶、枕叶、颞叶。

额叶:位于外侧裂之上和中央沟之前,具有运动控制和进行认知活动的功能,如筹划、决策、目标设定等功能。额叶损伤会毁坏一个人的行为能力,并引起其人格改变。

顶叶:位于中央沟之后,负责触觉、痛觉和温度觉。

枕叶:位于头后部,是视觉信息到达的部位。

颞叶:位于外侧裂下部,是听觉信息到达的部位。

每叶脑组织有其特殊的功能,但大脑是以整体协作的方式工作的。脑的工作如同一支交响乐队,依靠每种乐器的独特作用和乐器之间的相辅相成,合成了美妙动听的乐曲。

大脑皮层的分区与功能定位图示:

5.心理产生于条件反射的原理

条件反射的反射弧在中枢部位是后天建立的暂时神经联系,这种暂时神经联系是在无条件反射的基础上,由于后天的学习造成的皮层上两个或若干个原无联系的兴奋点的沟通,这种沟通,既是生理现象,又是心理现象。从心理产生的角度讲,由于暂时神经联系的沟通,或者使有机体逐步认识了同自己生存有直接或间接关系的越来越多的事物(经典条件反射),或者使有机体逐步了解了自身行为和行为结果的越来越复杂的关系(操作条件反射),这便是心理活动的产生。这些心理活动使动物和人有可能在正确反映周围环境或物我关系的基础上更有效地支配自身行为去适应或驾驭环境,也就是以心理支配反应。因此,心理产生于条件反射。

6.经典条件反射与操作条件反射

经典条件反射和操作条件反射从不同的侧面揭露了心理产生的最基本的机制。两种条件反射都是后天学习过程中在反射弧的中间环节建立暂时神经联系,使对有机体最初无意义联系的事物建立意义联系,心理便由此产生,但两种反射也有区别:

(1)形成的条件不同。经典条件反射,条件刺激物和无条件刺激物结合出现,使有机体能辨别条件刺激物的信号意义是暂时神经联系形成的主要条件;操作条件反射,有机体先有自发的活动,活动之后紧跟有强化,使有机体能了解行为与行为结果――获得强化刺激――的关系是暂时神经联系形成的主要条件。

(2)产生的作用不同。通过经典条件反射,可使无关刺激物变成有关刺激物的信号,从而使有机体了解事物之间的一定关系,知道事物对自己的意义,进而支配活动趋利避害;通过操作条件反射,可以使有机体知道自己行为和获取外部刺激的关系,使有机体学会利用自身的活动去获取目标。

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