出品:中国科普博览 作者:中国科学院神经科学研究所 鱼龙小宝
19世纪六七十年代,罗密欧会把手放在心脏上,对朱丽叶说“我爱你”,不过在21世纪,更科学的手法是,指着脑袋说,“我爱你”。因为,我们都知道,大脑才是情感、理智的处理中枢。作为拥有最高智慧的人类,一直在探索,“我们为什么这么聪明?”这听起来,似乎是在得了便宜还卖乖,不过对于人类智慧的探索,始终像谜一样吸引着无数科研工作者。其中,对于大脑皮层的研究,被认为是了解人类智慧的重要窗口。
首先,我们来看一看大脑皮层的总体样子。
图1 大脑皮层总览
大脑看起来是不是像一个核桃的样子?相似度很高哦!
图2 核桃
古代传统中医说核桃补脑,正是觉得可以“以形补形”(话说那个时候,古代中医就知道大脑皮层长啥样了?!)言归正传,大脑皮层表面有许多“坑坑洼洼”,专业术语上叫“沟回”。沟回的多少能反映智力水平,因为之前已经有不少临床医学研究发现,有智力障碍的儿童,通常大脑沟回会显得简单。至于沟回越多,是否代表智商越高,那就不清楚了,毕竟智商高的人,是不喜欢平白无故去医院体检的。
大脑皮层另外一个有趣的事情,就是皮层的不同区域,可能代表着人体相应的不同功能。这方面的研究,是从一个工伤意外开始展开的。1831年,有一个铁路工人,意外伤到了大脑,当时流了不少血,大致看起来无碍,但就是不能说话。这名工人进了巴黎郊外的俾舍特耳疯人病院,总共待了30 年,直到1861年4月12日,因患病而就诊于外科医生Pierre Paul Broca。Broca细心地在患者身上作了 5 天检查,结果发现他的喉头肌肉和发音器官都不足以阻碍其正常的语言活动,也没有其它瘫痪的症候可以妨碍发音,而且患者还很聪明,他能借助符号来进行交流,其它方面也都显得正常,不至于不能说话。患者死于4月17日,Broca当天就对其进行了尸体解剖,他发现在大脑左半球的第三个前额沟回有一内伤。因此Broca将其大脑保存于酒精之内,并向法兰西人类学学会描述了他的发现。下图就是那位工人的大脑。
图3 Broca区示意图
上图圆圈中的区域,后来被称为Broca区,代表语言处理区。Broca医师的论文让其他科研工作者意识到,原来大脑皮层的不同区域,还能代表不同功能。经过多年的研究,如今人们对于大脑皮层各个区域所代表功能,大致了解的差不多了,如下图:
图4 大脑皮层的功能分区图
运动皮层,体温感知皮层,视觉皮层等等,在一定皮层区域内具有相应不同的功能。这些不同的皮层区域,会调控身体的其它部分,共同为生物体的目标而协作。
图5:运动皮层的身体部分分布图
以运动皮层为例(图5),在运动皮层中,手部运动和脸部运动所占的比例是最大的。这也符合人类的发展规律,手部活动灵活,我们才能做许多工作,如操纵电脑等;脸部活动灵活,才能产生变幻丰富的表情,适合我们的多种社会交流需要。
那么,大脑皮层是由什么构成的呢?我们都知道,组织是由细胞构成,就像社会是由每个人组成的一样。大脑皮层也是由多种类型和形态的细胞构成(图6)。
图6 皮层组织细胞图
大脑皮层的细胞首先从脑室区(VZ)分裂产生,然后在胚胎发育的过程中,慢慢迁移定位到亚脑室区(SVZ)、皮层表面区域(CP),这样就大致形成了皮层。
脑室区的细胞分裂过程十分有意思(图7)。一般正常的细胞分裂,细胞核是不会上下迁移的,但是在脑室区的神经干细胞的分裂,细胞核(图片中红色染色部分)会沿着神经纤维移动,在分裂完成后,如果子细胞是干细胞,细胞会依旧定位在脑室区,如果子细胞是成熟的神经元,就会直接迁移到皮层表面区域。细胞们也是很聪明的呢!
图7 脑室区细胞分裂图
看完这篇文章,你对大脑皮层的了解是不是又多了一些呢?当然对于大脑皮层还有更多的未知探索,等着我们未来去发现!
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