奥秘#8 了解大脑皮层与四个脑叶
前脑,作为定义人类独特之处的大脑的一部分,正是我们从图片上所了解到的经典大脑形象。它由四个脑叶和一层薄薄的大脑皮层所组成。
当你观察人类大脑图片时,你主要会看到一个充满褶皱的圆形物体。这就是大脑,位于大脑其他部分和中枢神经系统【奥秘#7】的顶端。
为了初步了解大脑,你需要知道几件事。首先,大脑分为两个半球,左脑和右脑。每个半球分为四个脑叶(由较深的脑沟所划分)。你从外面所看见的脑沟,实际上是褶皱:大脑是一个折叠起来的巨大平面,这也是脑沟如此之深的原因。铺展开来,这个平面——大脑皮层——有将近1.5平方米之大,2~4毫米之厚。这并不算厚,但神经元数量多,且是所有活动的发生之地。另外,大脑皮层最外层是灰质,即神经元。在几层神经元下面是白质,即神经纤维,以连接神经元。大脑皮层之所以特殊,是因为这是大部分人类高级功能得以产生的地方。在这里,从大脑其他区域传递而来的信息得以汇集和整合,并用来调节大脑内众多的基本功能。脑沟的存在,使得在相似空间大小内,我们的脑内神经元及其连接比其他动物的多得多。
脑叶
概括地说,四个脑叶都有着特定的功能。
如果你把手掌指尖朝上,放在额头上,你便能覆盖住额叶。额叶主要涉及计划、社交、语言、对大脑其他部分的整体控制及监督。
顶叶在你的大脑后上方。如果你让手掌握拳,放在大脑的后上方,那就是顶叶的位置。顶叶和你的感觉密切相关,并起到整合信息、表征身体和运动的作用。视觉处理【奥秘#13】过程中的物体识别,便发生于此。
你可以将手放在耳朵后面,覆盖住的区域只有颞叶的末端。颞叶位于额叶后方,顶叶下方,并在大脑的下侧呈卷曲状,听觉信息在这里进行处理。颞叶还处理语言信息(如言语记忆)。左脑专门负责语言类声音,而非语言类声音由右脑负责。颞叶卷曲的末端和边缘系统在海马处相接,所以也会参与长期记忆的形成。
最后是枕叶,位于大脑正后方。它是最小的脑叶,视觉皮层便在这里。
左右脑被位于脑叶下方的胼胝体连接在一起,胼胝体是整个神经系统中最大的神经纤维束。感觉信息,比如视觉信息,被大脑的两半球分隔,而胼胝体又将它们聚合在一起。胼胝体外包裹着一层厚厚的脂质,叫作髓磷脂。它能加速沿神经细胞的电传导,效率如此之高,以至于左右两侧的视觉皮层几乎靠在一起,共同运作。细胞之间通常只相隔1~2毫米,有胼胝体将相隔几厘米的左右脑连接在一起,真不错。
大脑皮层
大脑皮层,位于脑叶表层,根据功能差异而被分成不同区域。当然,这种划分并不准确。它们之间高度关联,彼此互通有无。不过,大脑皮层或多或少存在着小块区域,比如有的区域负责觉察视觉信息中的边缘信息,还有的区域负责区分工具和活体对象。
用以发现这些区域的各种大脑成像技术和手段,已在本章前几节阐述过。
大脑皮层的感觉区,将输入的感觉信息以地图的方式进行表征。它之所以被称为地图,是因为随着输入信息的不断变化,大脑皮层内该信息的处理位置也会不断改变。在视觉皮层,视觉空间会被保存在视网膜上。该空间地图之所以被保留,是为了服务于早期视觉处理的各个阶段。这意味着,如果外面两个物体相互邻近,那么至少在最开始,它们的信息处理位置,在视觉皮层上也相互邻近。这就像相片底片上储存着的视觉影像,而不是JPEG格式的照片。仅看着JPEG照片,你不能断定相邻的两个部分,在实际三维空间中依然相互邻近。但是,在胶卷或视觉皮层上,你可以做出这样的判断。相似地,听觉皮层会对你听见的声音生成相应的地图。不过,除了根据声音所出现的空间位置来进行排布,听觉皮层的地图还会把声音的频率纳入坐标系之中(也就是说,具有频率空间性)。大脑皮层上还存在一张表征整个身体的地图,叫作感官侏儒【奥秘#12】。你可以通过观察地图上各部分的相对大小,来了解各部分对于大脑的重要性。比如,初级视觉皮层地图的中心,对应着视网膜上分辨率极高的中间凹,而它的大小则和视觉地图上其他部分的总和一般大。
当我们讨论大脑皮层时,别忘了大脑皮层和大脑其他部分是高度协调且统一的。当我们思考是什么让人类成为人类,或是人类意识究竟在哪时,我们不能单单强调大脑皮层,大脑的其他部分、身体、神经系统同样不可忽视,我们所处的环境也会对大脑的发展造成影响。不过,一般而言,人类意识就在大脑皮层。你就在这里。