第一章 大腦的功能

第一章  大腦的功能

 

第一節    大腦的每項功能不是獨立的

     如果說每葉腦組織單獨控製某一特殊功能，就是一種誤導。事實上腦結構完成它們的功能是以音樂會的方式進行的，作為一個統一單元像交響樂隊那樣工作。不管你是在做菜或是在解決一個計算問題，還是與朋友談話，你的腦作為一個統一整體在工作，大腦各葉相互影響、協調工作。但是神經科學家能夠定出不同腦葉對於完成某一特殊功能是必須的，如視、聽、語言和記憶等。當某葉腦組織受損，它的功能遭到破壞或完全喪失。

    身體隨意肌有600多塊，受位於中央溝之前的額葉運動區皮層的控製，產生隨意動作。腦一側發出的命令傳向身體對側的肌肉。身體下部如腳趾的肌肉受運動區皮層頂部神經元的控製。如圖3。12所示，身體上部比下部從皮層得到更精細的運動指令。事實上，運動皮層的兩個最大區域支配手指，特別是大姆指以及言語活動相關的肌肉活動。這反映了操作物體、利用工具、飲食和談話等人類活動的重要性。

     軀體感覺皮層位於中央溝之後的左、右頂葉。這一皮層區處理溫度、觸覺、軀體、位置和疼痛的信息。與運動皮層相似，感覺皮層的上部與身體下部相關，下部皮層與身體上部相關。最大的感覺皮層區與唇、舌、大姆指和食指的感覺相關，因為身體的這些部位提供最重要感覺傳入（見圖3.12）。也像運動皮層一樣，右半球感覺皮層接受身體左側的感覺信息，左半球感覺皮層接受身體右側的感覺信息。

     聽覺信息由聽皮層加工，聽皮層位於兩側葉。每側半球的聽皮層都從兩隻耳朵接受聽覺信息，聽皮層中有一個區與語言產出有關，另一個區與語言理解相關。視覺傳入由位於頭後部的枕葉視皮層進行加工。視皮層中最大區接受眼後部視膜中心區的傳入信息，這裏傳遞的視覺細節信息量較大。

    並非全部皮層都加工感覺信息或向肌肉發送動作命令。事實上，大部分皮層的功能與解釋和整合信息有關。像籌劃、決策一類過程發生的聯絡區皮層，它們分成幾個皮層區，如圖3.12標定的一個區，聯絡區皮層使你將不同感覺模式的信息結合起來，用於籌劃對外界刺激做出適當反應。

 

第二節  一側化優勢

 

     腦的不同區如何統一工作呢？例如，當你要說出一個書麵詞匯時，你的腦內發生什麽變化？請看圖3.13。設想你的心理學教師交給你一張紙,上麵寫著“巧克力”一詞，並要求你大聲說出這個詞。這個生物學過程所涉及的動作的精細與複雜程度令人吃驚。神經科學將你的語言行為分解為許多步驟。首先視覺刺激（書麵單詞“巧克力”）由你眼的視網膜內的神經細胞檢測出來，將神經衝動送入視皮層（通過丘腦）。然後視皮層把神經衝動送到顳葉後部一個區，稱之為角回，在那裏對詞的視覺編碼與聽覺編碼加以比較。一旦找到適當的聽覺碼就會轉送到稱為維爾尼克區的聽皮層，在那裏解碼並解釋為：“噢！巧克力！我想來一點。”隨後神經衝動被送到布洛卡區，然後信息傳遞到運動皮層，刺激嘴唇、舌和喉來發出“巧克力”這一單詞。

 

    僅僅是一個詞就耗費大量的精力，現在你可以想像，每次你大聲朗誦一本書或廣告牌時，你要花費多大腦力。真正令人開心的是你的腦卻可以毫不費力地進行有效反應，把紙上的數以千計記號翻譯成神經密碼，將關於發生了什麽事的信息通報給其他腦區，最後嘴上說出話來。

    現在我們已經考察了你的神經係統中很重要結構，當我們談到大腦時，已經注意到兩個大腦半球都有相對應的腦結構。然而，對於很多行為類型來說兩腦半球的結構具有某些不同的功能。

     現在我們就討論兩半球功能的這些差異。

      最初,什麽信息使研究者們懷疑大腦兩半球的功能不同呢?請回想布洛卡對病人進行屍檢時，發現左測半球的損傷。當他追蹤這一發現時，布洛卡發現具有稱之為布洛卡失語症的相似語言障礙病人，腦左半球都有損傷。右半球相應腦區的損傷沒有這種語言障礙。人們應得到什麽結論呢？研究半球差異的機遇最初出現在治療嚴重癲癇病人的過程中。外科醫生切斷了病人腦的胼胝體，這是個具有兩億條神經纖維的腦結構，它使大腦兩半球彼此連接在一起，相互傳遞信息（見圖3.14）。這項腦手術的目標在於防止癲癇發作時過度電活動跨兩半球迅速擴展。這種手術一般是成功的，術後病人的行為在多數環境下是正常的。通常將實行這類手術的病人稱為裂腦病人。

     為了測試癲癇病人的裂腦半球的功能，斯佩裏和加紮尼加的方法主要根據來源於視覺係統的解剖學結構（見圖3。15）。對於每隻眼來說，右側視野的信息到達左半球。在正常情況下，到達兩側半球的信息很快通過胼胝體由兩半球共享。但在裂腦病人中，由於這些通路已被切斷，使得出現在左或右側視野的信息僅僅停留在右或左半求（見圖3。16）。

     由於大多數人的言語由左半球控製，所以左半球可以把看到的信息告訴研究者，而右半球則不能。研究者與病人右半球的交流可通過病人手上的動作，包括確認、匹配或組裝物體，這些任務不需要通過詞語完成。請考慮下麵一個關於裂腦人利用他的左腦解釋由右腦支配的左手的活動的例子。

 

    我們怎樣知道兩半球的活動？將一幅雪景圖呈現到病人的右半球（左視野），同時將一隻雞爪呈現到病人的左半球（右視野），再告訴病人，請從手邊一些物體中找出與兩張圖有關的項目。結果病人用他的右手指著雞頭；用左手指著鐵鍬說：用鐵鍬清理雞舍（而不是鏟雪）。既然病人胼胝體已切斷，左腦與右腦看到什麽無關，就需要解釋為什麽當他的左半球看到的是雞爪圖，卻用左手指著鐵鍬。左腦的認知係統提供一種理論，用於弄清身體不同部分的行為。

    用一些不同的研究方法進行裂腦研究。現在我們已經知道，大多數人中，與語言相關的機能一側化到左半球。當一側腦半球完成這些功能時具有主要作用，則認為這就是功能一側化。神經科學家已經發現，隻有5%的右利手人和15%左利手者的大腦兩半球中都發生言語加工過程。因而，對於多數人，言語是左半球的功能。大多數人在左半球損傷後會引起言語障礙。有趣的是使用美國手勢語言的人，常利用慣用手的位置和運動表達意思，這些人左腦損傷也導致這種語言的障礙。因而，不僅是通常的語言功能一側化，並且也是產生姿勢序列變化的能力，包括用於編碼交流意義的聲道或手勢的變化。

    你不應該認為左半球優於右半球。研究家們認為加工同樣信息時，每個半球有著各自不同的風格。左半球傾向於分析式風格，一點一點的處理。右半球傾向於全息式風格，從整體模式上處理信息。左右半球的結合，每側以其自己的風格加工信息，就會豐富你的經驗。例如，當你知道左半球以其細節加工的風格在大多數問題解決中具有重要作用，你不必驚奇。但是當需要解決的是創造性或靈感爆發的問題時，右半球的功能為變得明顯起來，它廣泛搜索解決這類問題所需的記憶以幫助問題的解決。

    雖然研究家們可以肯定地認為，“平均”腦功能一側化的方式與個體差異相關。當我們介紹言語功能一側化時也就介紹腦功能和每一項個體差異；左利手者語言優勢半球為右側或者均衡地存在於兩半球。與腦功能一側化有關的最大問題顯然是男性和女性差異，男性和女性腦執行功能的方式存在著一般性差異。利用腦成像技術，相對容易地找出男性和女性的大腦在完成不同任務時的差異，因為研究顯示，男人和女人對語言判斷音節Sud和Wud時，腦激活方式不同。男性大腦最大的激活位於左半球，而女性大腦激活區大都位於左、右半球。像這樣的結果讓我們再回到先天與教養的問題上。男人和女人是帶著不同腦來到世界呢，還是因為不同的生活經曆改變了腦呢？對這個問題，現代神經科學技術在今後一些年內應該能給我們一個肯定的回答。（資料源於《心理學與生活》第三章  行為的生物學基礎）

    由於左側大腦半球在語言活動功能上占優勢，因此一般稱左側半球為優勢半球或主要半球，右側半球為次要半球。但是研究指出，右側半球也有其特殊的重要功能。目前知道，右側大腦皮層在非語詞性的認識功能上是占優勢的，例如對於空間的辯認、深度知覺、觸覺認識、音樂欣賞分辨等等。右側大腦皮層頂葉損傷的病人，由於非語詞性認識能力的障礙，常再現穿衣失用症（apraxia）；患者雖然沒有肌肉麻痹，但穿衣困難，他會將襯衣前後穿倒或隻將一隻胳膊伸入袖內。右側大腦皮層頂葉、枕葉、顳葉結合處損傷的病人，常分不清左右側，穿衣困難。右側大腦半球後部的病變，常發生視覺認識障礙；患者不能辨認別人的麵部，甚至不能認識鏡子裏自己的麵部，而且還伴有對顏色、物體、地方的認識障礙。

    上述兩側大腦半球對不同認識功能的優勢現象，還可通過裂腦（split brain）實驗研究加以證實。在患有頑固性癲癇發作的病人，為了控製癲癇在兩半球之間傳布發作，常將患者的連合纖維（胼胝體）切斷；手術後患者對出現在左側視野中的物體（視覺投射到右側半球）不能用語詞說出物體的名稱，而對出現在右側視野中的物體（視覺投射到左側半球）就以說出物體的名稱，說明語言活動中樞在左側半球。但是，患者右側半球的視覺認識功能是良好的。譬如，先給患者的左側視野看一支香煙，他不能用語詞說出這一物體是“香煙”；但是患者認識到這一物體是香煙，因為他可以閉著眼睛藉助於觸覺有矩手把許多香煙收集起來以表示他對這一物體的認識。在正常人，雖然語言活動中樞在左側半球，但能對左側視野中的物體說出其名稱，這是連合纖維的功能，因為連合纖維使 左右兩側半球的功能發生了聯係。

    電生理研究指出，刺激對側皮層對應點可以加強這一側皮層的感覺傳入衝動的誘發電能，起著易化作用。這一易化作用是通過胼胝體連合纖維完成的，因為這類纖維主要聯係兩側皮層相對應的部位。在人類，兩側大腦皮層的功能也是相關的，兩半球之間的連合纖維對完成雙側的運動、一般感覺和視覺的調節功能有重要作用。右手學會了一種技巧運動，左手雖然沒有經過訓練，但在一定程度上也會完成這種技巧運動，說明一側皮層的學習活動可以通過連合纖維向另一側轉送。

 

第三節   語言中樞

 

    一側優勢是指人類的腦的高級功能向一側半球集中的現象；左側半球在語詞活動功能上占優勢，右側半球在非語詞性 認識功能止占優勢。但是，這種優勢隻是相對的，而不是絕對的；因為左而半球也有一定的非語詞性認識功能，右側半球也有一定的簡單的語詞活動功能。

人類大腦皮層一定區域的損傷，可以引致特有的各種語言活動功能障礙（圖10-44）。臨床發現，損傷布洛卡（Broca）三角區（在中央前回底部之前，圖中S區），會引致運動失語症(motor aphasia)。病人可以看懂文字與聽懂別人談話，但自己卻不會講話，不能用語詞來口頭表達；然而，其與發音有關的肌肉並不麻痹，就是不能用“詞”來表達自己的意思。損傷額中回後部接近中央前回手部代表區的部位（圖中W區），則病人可以聽懂別人的談話，看懂文字，自己也會講話，但不會書寫；然而，其手部的其他運動並不受影響，這種情況稱為失寫症(agraphia)。顳上回後部（圖中H區）的損傷，會引致感覺失語症(sensory aphasia)，病人可以講話及書寫，也能看懂文字，但聽不懂別人的談話；事實上，病人能聽到別人的發音，就是不懂其含義，但其視覺卻是良好的，其他的語言活動功能仍健全，這種情況稱為失讀症(alexia)，因此，語言活動的完整功能是與廣大皮層區域的活動有關的，各區域的功能是密切相關的。嚴重的失語症可同時出現上述四種語言活動功能的障礙。

    圖10-44

    人大腦皮層語言功能的區域 V區障礙不能認識詞義，H區障礙不能聽懂話，S區障礙不能講話，W區障礙不能書寫。

    產生上述各種語言活動功能障礙時，在一般運用右手勞動為主的成年人中，其大腦皮層損傷經常發生在左側。因為絕大多數用右手勞動為主的成年人，右側大腦皮層的損傷並不發生明顯的語言活動障礙；然而其左側大腦皮層布洛卡的損傷，則可形成嚴重的運動失語症，這種左側大腦皮層的語言活動功能上占優勢的現象，反映了人類兩側大腦半球功能是不對等的，這種一側優勢的現象僅在人類中具有。

    人類左側大腦皮層在語言活動功能上占優勢的現象，雖然與一定的遺傳因素有關，但主要是在後天生活實踐中逐步形成的，這與人類習慣運用右手進行勞動有密切的關係。小兒在2-3歲之前，如果發生左側大腦半球損害時，其語言活動功能的紊亂和右側大腦半球損害時的情況沒有明顯的差別；說明這時候尚未建立左側優勢，雙側大腦半球均與語言活動功能 有關。10-12歲時，左側優勢逐步建立；但在左側大腦半球損害後，尚有可能在右側大腦半球損害就很難在右側大腦皮層再建立起語言活動的中樞。在發育成年人後，左側優勢已經形成，如果發生左側大腦半球損害就很難在右側大腦皮層再建立起語言活動的中樞。在運用左手勞動為主的人中，則左右雙側的皮層有關區域都可能成為語言活動的中樞。有人進行過統計，在48例運用右手勞動的人中，語言中樞在左側的為43例，在右側的為25例，4例左右雙側均有關；在20例左右手混用的人中，語言中樞在左側的12例，在右側的為2例，6例左右雙側均有關。