這應該是腦結構、腦工做原理最詳細的圖解了

你有頭髮，而後是頭皮，你認爲下面就是你的頭骨了——但實際上頭骨之上還有19樣東西。

 

你的頭骨下面，又是一大堆東西，以後纔是你的大腦：

 

 

在你的頭骨下面，大腦周圍有三個膜，將大腦環繞：

 

在外面，有硬腦膜，堅固耐用，防水。硬腦膜與顱骨齊平。我聽到有人說，大腦中沒有疼痛感受區，但硬腦膜實際上能感受疼痛，且和你的面部肌膚同樣敏感，硬膜上的壓力或挫傷每每形成了人們嚴重的頭痛。

 

而後下面是蛛網膜，這是一層皮膚，而後是帶有彈性的纖維的開放空間。我一直覺得個人大腦只是漫無目的地漂在我大腦中的某種液體裏，但實際上，腦外和顱骨內壁之間的惟一真正的空間差距是這個蛛網膜。這些纖維穩定了大腦的位置，所以不能動做太大，他們充當減震器，當你的頭撞到東西。這個區域充滿了脊髓液。

 

最後，是軟腦膜，和腦外融合的很精巧的皮膚層。你知道，當你看到一個大腦，它老是覆蓋着噁心的血管。但這些並非真正在大腦的表面上，它們埋設在裏面。

 

下面是完整的樣子，使用的樣品多是豬的大腦：

 

從左到右是皮膚（粉紅色），而後是兩個頭皮層，而後是頭骨，而後是硬腦膜，蛛網膜，最右邊是隻由軟腦膜覆蓋的大腦。

 

一旦咱們把其餘部分都剝離下來，咱們留下了這個傻孩子：

 

這個荒謬的東西是宇宙中最複雜的已知物體，重約三磅，神經工程師蒂姆·漢森（Tim Hanson）稱之爲「最具信息密度、結構化、自組織化的物質之一」。全部這一切只有20瓦的功率（相似計算機的功率爲2400萬瓦特）。

 

這也是麻省理工學院教授Polina Anikeeva 所說的「你能夠用勺子舀出的軟布丁」。大腦外科醫生Ben Rapoport將它更科學地描述爲「布丁和果凍之間的某種形態」。他解釋說，若是你將大腦放在桌子上，重力會使它失去形狀，變得很平坦，像一個水母。

 

但這就是咱們。你看着鏡子，看看你的身體和你的臉，你認爲這是你——但這只是你的機器。你其實是一個貪玩的果凍。我但願你不介意。

 

Krishna Shenoy 教授將咱們對大腦的認識與十五世紀初的世界地圖作比較。另外一位教授Jeff Lichtman 甚至更加苛刻。他在課程開始問他的學生：「若是你須要知道的關於大腦的一切是一英里，咱們走了幾英里？」他說，學生們給出了四分之三英里、二分之一英里或是四分之一英里的答案，但他認爲真正的答案是「大約三英寸」。

 

第三個教授，神經科學家Moran Cerf ，跟我分享了一個神經科學中由來已久的說法，指出試圖理解大腦有點 22 條軍規的感受：「若是人類的大腦這麼簡單，可以讓咱們理解，那咱們將會由於如此簡單，而不能理解大腦。」

 

也許，在咱們正在建設的偉大的知識塔的幫助下，咱們能夠在某個時候理解大腦。如今，讓咱們看看咱們對頭腦裏面的這隻水母目前有哪些瞭解。

 

大腦，縮小看看

 

讓咱們使用半球橫截面看看大腦的主要部分。所以，這是你腦殼裏大腦的樣子：

 

 

如今，讓咱們把大腦取出來，並刪除左半球，這讓咱們能看清楚內部。

 

 

神經學家 Paul MacLean 作了一個簡單的示意圖，說明咱們前面談到的爬行動物大腦在進化中的第一次出現，而後是在哺乳動物興盛階段造成的古生哺乳動物腦和新哺乳動物腦。

 

 

也能夠這麼表示

 

 

讓咱們來看看每一個部分：

 

腦幹及小腦（The Brain Stem and Cerebellum)

 

這是咱們的大腦最古老的部分：

 

 

咱們的大腦橫截面中青蛙大腦的殘留。事實上，青蛙的整個大腦與咱們大腦的低水平部分類似。

 

當你瞭解這些部分的功能，它們很古老這件事就說得通了：一切這些部分能作的事情，青蛙和蜥蜴均可以作。如下是主要部分：

 

延髓（The medulla oblongata）

 

延髓真的只是讓你不會死。它控制非自主的事情，好比你的心臟速率、呼吸和血壓。當它認爲你中毒了，就會讓你嘔吐。

 

腦橋（The pons）

 

 

腦橋的工做是，作點這個，作點那個。它涉及吞嚥，膀胱控制，面部表情，咀嚼，唾液，眼淚等等。

 

中腦（The midbrain）

 

 

中腦與視覺，聽覺，動做控制，警覺性，體溫控制有關，還有一堆其餘的事情。大腦被分爲了前腦、中腦和後腦。

 

 

有一件我要感謝腦橋和中腦的事是，它控制你的眼球自主運動，若是如今你在轉眼球，就是你的腦橋和中腦在搞事情。

 

小腦（The cerebellum）

 

這個看起來像你大腦陰囊的東西是你的小腦，它令人保持平衡、協調和正常移動。

 

邊緣系統（The limbic System）

 

大腦的邊緣系統在腦幹上，就是它讓人類如此瘋狂。

 

邊緣系統是一種生存系統。若是你在作你的狗也會作的事情，好比吃，喝，交配，戰鬥，躲避等等，可能就是你的大腦邊緣系統在駕馭你。不管你喜歡與否，你作的那些事情，就是處在原始的生存模式。

 

邊緣系統也是你的情感所在，最終，情緒也都是爲了生存——情感是更高級的生存機制，對於處在一個複雜的社會結構中的動物是必須的。每當你發生思想鬥爭時，你的邊緣系統極可能會讓你作出你會後悔的事情。

 

我敢確定，控制你的大腦邊緣系統，既意味着成熟，也是一種人性的掙扎。這並非說沒有邊緣系統，咱們會過得更好。邊緣系統在讓咱們人類如此獨特中起到了一半的做用。生活的大部分樂趣來源於你的情緒和須要獲得知足。只是你的邊緣系統不知道你活在社會文明中，若是你讓它作主太多，它很快就會毀了你的生活。

 

不管如何，讓咱們再仔細看看。邊緣系統有不少小部分。

 

杏仁核（The amygdala）

 

 

杏仁核有點兒像是大腦結構的情感遺骸。它涉及焦慮，悲傷，以及咱們的恐懼反應。有兩個杏仁核，奇怪的是，左邊的已被證實更平衡，有時會產生一些幸福的感受，而右邊的永遠心情很差。

 

海馬體（The hippocampus）

 

 

你的海馬體就像記憶的一塊板子。當老鼠開始記憶迷宮的方向，記憶在海馬體上編碼。大鼠的兩個海馬體的不一樣部分將在迷宮的不一樣部分起做用，由於迷宮的每一個部分被存儲在本身的海馬體部分。可是，若是學習一個迷宮後，大鼠被給予其餘任務，一年後，被帶回原來的迷宮，就會很難回憶起它，由於海馬體記憶板上的大多記憶已經被抹去，釋放給新的記憶。

海馬體是負責短時間記憶的。基於長期記憶存儲在哪裏，目前科學家也未研究出。

 

丘腦（The thalamus）

 

 

在大腦的中心位置，丘腦也做爲中間人，從你的感官接收信息，並將其發送到你的皮質處理感官。當你睡覺時，丘腦也一塊兒上牀，這意味着感官中間人下班了。這就是爲何在沉睡中，一些聲音或輕輕的觸摸每每不會讓你起來。若是你想喚醒深度睡眠的某人，你必須展現出足夠的侵略性來喚醒他們的丘腦。

 

惟一的例外是你的嗅覺，這是繞過丘腦的一個感受。這就是爲何嗅鹽能夠用來喚醒一個暈倒的人。不像其餘的感官，嗅覺位於邊緣系統，這就是爲何氣味和記憶與情感如此緊密地聯繫在一塊兒。

 

皮層（Cortex）

 

最後，咱們到達了大腦皮層。

 

大腦皮層（本文主要指新皮層，文中統稱皮層）基本上負責全部事情：看，聽，觸覺，語言，動做，思惟，規劃和個性。

 

它分爲四葉（lobe）：

 

 

額葉腦(Frontal Lobe)、頂葉腦(Parietal Lobe)、枕葉腦(Occipital Lobe)、顳葉腦(Temporal Lobe)，它們每一個都作了不少事情，且有不少重疊：

 

額葉（Front lobe）處理個性，以及咱們認爲的許多「思考」——推理、規劃和執行能力。特別是，您的許多想法發生在額葉的前部，稱爲前額葉皮質。額葉負責你的身體運動。額葉的頂部條是您的主要運動皮質。

 

在其它功能中， 頂葉控制你的觸覺，特別是在初級軀體感受皮層。

 

運動和軀體感受皮層緊挨着對方，它們頗有趣，由於它們已經被良好的映射出來了。神經科學家確切地知道每一個部分鏈接到你身體的哪個部分。因而就有了下面這張使人不寒而慄圖：侏儒。

 

 

由先鋒神經外科醫生懷爾德·彭菲爾德建立的侏儒，在視覺上顯示運動和軀體皮層如何被映射。

 

若是你把皮層從大腦中剝下來，你會獲得一張2mm厚，2,000-2,400cm2 大小（48cm x 48cm square）的餐巾紙。

 

這塊餐巾是大腦發生大部分動做的地方，這就是爲何你能夠思考，移動，感受，看，聽，記，說話和理解語言。真是有史以來最好的餐巾紙。

 

還記得我以前說你是一個果凍嗎？你如今知道，感謝你的皮層，你其實是一塊餐巾紙。

 

當咱們將另外一個大腦放在咱們剝離的皮層上時，能夠看出皮層摺疊的神奇效果。

 

大腦，放大看看

 

即便咱們知道大腦好久之前就坐在智慧的寶座之上，直到最近，科學才發現大腦是由什麼構成的。科學家們知道身體是由細胞製成的，可是在19世紀末期，意大利醫生Camillo Golgi 纔想出如何使用染色方法來看到什麼是腦細胞。結果使人驚訝：

 

 

這不是一個細胞原本的樣子。Golgi 發現了神經元。

 

科學家們很快想通了，神經元是組成大腦和幾乎全部動物的神經系統的核心單元。

 

 

有不少不一樣類型的神經元。

 

咱們來討論一下簡單且被人說濫了的神經元錐體細胞，你會在你的運動皮層發現這麼個傢伙：

 

 

而後若是咱們給他一些額外的腿，一些頭髮，把他的胳膊拿掉，再把它抻長，咱們就獲得了一個神經元。

 

 

如今再添加幾個神經元

 

 

所以，這些傢伙的軀幹——神經元的軸突都具備一個負「靜息電位」，這意味着當它處於靜止狀態，它的電荷是輕微的負。在任什麼時候候，一堆人的腳和這些傢伙的頭髮——神經元的樹突——保持接觸。他們的腳把化學物質——神經遞質——傳到他的頭髮。

 

 

神經網絡

 

 

大腦材料可分爲叫作 灰質 和 白質兩類。灰質看起來顏色較深，且由大腦神經元的體細胞及其軸突和樹突組成。白質是白色的，由於這些軸突一般包裹在髓鞘中，呈脂肪白。白質之間的大塊主要由皮層神經元的軸突組成。大腦皮層是像一個偉大的指揮中心。

 

我見過的反映這一律念最酷的插圖，由Dr. Greg A.Dunn and Dr. Brian Edwards.完成，讓咱們看看灰質皮質的外層和它下面的白質結構之間的顯著差別：

 

 

這些皮層軸突可能將信息帶到了大腦下部皮層的另外一部分，或經過脊髓經神經系統的高速公路到了軀體的其他部分

 

讓咱們來看看整個神經系統：

 

 

神經系統分爲兩個部分：中樞神經系統–你的腦和脊髓，和外周神經系統——由從脊髓向外輻射到身體其餘部分的神經元構成。

 

大多數類型的神經元是與其餘神經元溝通的interneurons。

 

其餘兩個種類的神經元是 感受神經元和運動神經元 –它們順着你的脊髓而下，組成了外周神經系統。這些神經元可長達一米。如下是每種類型的一個典型結構：

 

 

固然，還有神經可塑性的事情。每一個神經元的電壓是不斷變化的，多達每秒數百次，同時數以千萬計的突觸鏈接會在咱們的立方體內更改大小、消失、從新出現。

 

若是隻是這樣就行了。

 

原來大腦中還有被稱爲神經膠質細胞的其餘細胞，有許多不一樣的品種，具備多種功能，如清掃釋放到突觸的化學物質、在髓鞘包裝軸突、做爲大腦的免疫系統等等。下面是一些常見的神經膠質細胞：

 

 

有多少神經膠質細胞在大腦皮層？和神經元數量相同。

 

最後，還有血管。在每立方毫米的皮質，共有一米的毛細血管。這樣大小的空間內，血管是什麼樣子？

 

 

總結：