心理学笔记之行为的生物学基础

一、遗传和行为

1、进化与自然选择

动物种属的变化是自然过程作用的结果,表现为动物对自然的适应和自然对不适应动物的淘汰的过程,这个过程称为自然选择(natural selection)。

特殊环境不变,基因型(genotype)就决定了动物的生理发育和行为发展。

动物的外表行为表现和具有的行为模式被称之为它的表型(phenotype)。其表型可能已经与环境发生了作用。

基因决定了环境因素影响遗传表型效应的范围。

自然选择的效应,甚至在短期内也十分显著。在不同的物种中,都存在着环境对其自然选择的影响。只有生存下来的鸟才能繁殖,只有能繁殖的动物,其基因才能传递下去。

2、人类基因型的变异

父母给了你一部分天赋中包含你父母、祖父母以及你家族中几代先辈的特性,结果对你的个体发育和发展打下了特殊的生物学烙印并确定了发育时程表。研究遗传(heredity)机制的学科,即个体从其祖辈继承体质和心理特质的研究,被称为遗传学(genetics)。

在你的每个细胞核内都存在着称之为DNA的遗传物质。DNA组成很小的单元,称之为基因(genes)。基因负载着蛋白质合成的密码。这些蛋白质调节着身体的生理过程并表达表征特征:身体解剖特点、体力、智力和一些行为模式。

性染色体(sex chromosomes):是含有决定男性或女性体质特征的基因密码的染色体。

人类行为遗传学(human behavior genetics):研究把心理学和遗传学统一起来,探索遗传和行为之间的因果关系。

社会生物学(sociobiology):试图回答关于多种行为模式的问题,这一领域主要用进化论观点,解释人类和其他动物物种的社会行为或社会体系。

社会生物学关注特殊环境内的人种变异,行为遗传学强调人类行为类型的变异。

基因的差异正是你在体质和行为上不同于自己兄弟姐妹的原因。当然,你的生活环境与他们的环境不完全相同,这也是造成你们之间身体体质与行为差异的原因之一

二、生物学和行为

脑研究的历史上一个最重要的设想由法国哲学家笛卡尔提出。

1906年,谢林顿(Charles Sherrington)爵士在脊髓水平上实现的感觉神经与运动神经之间的直接联系形成了反射活动,也提出了神经系统存在兴奋和抑制(excitatory and inhibitory processes)的过程的概念。

卡扎尔(Cajal)发现相邻神经元之间存在物理间隙,赫布(Donald Hebb)设想人脑不是一块组织,而是一个高度整合的结构系列。

神经科学(neuroscience)

神经科学家们利用几种方法研究脑与行为间的关系:对脑损伤病人的研究,损毁特殊脑区,电刺激脑,记录脑活动,利用计算机控制的设备进行脑成像。

1、对脑的窃听

(1)对脑的干预

布洛卡区(Broca’s area):表达中枢。

一些技术用于损伤脑局部区的组织,如手术切除、切断这些区的神经联系、或者通过应用短暂高热或冷以及电等手段损毁这些脑区。

黑斯(Walter Hess)首先使用电刺激探查脑的深部结构。

(2)记录和反映脑活动

电极记录脑的电活动对环境刺激的反应来描绘脑功能。

记录单个细胞的电活动能说明对环境刺激个别脑细胞的活动变化。

头皮上放一些电极,记录大范围整合性电活动模式,可以提供脑电图(electroencephalogram ,EEG)或者是放大了的脑活动记录。

正电子发射断层扫描技术(PET scans)

磁共振成像(magnetic resonance imaging ,MRI)

功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging ,fMRI)
2、神经系统
由中枢神经系统(central nervous system,CNS)和外周神经系统组成(peripheral nervous system , PNS)。

CNS由脑和脊髓内的全部神经元组成;PNS由联系CNS和身体的全部神经元及其神经纤维组成。

CNS的工作在于整合和调谐全身的功能。加工全部传入的神经信息,向身体不同部分发出命令。脊髓是将脑与PNS联系起来的神经元干线。脊髓协调身体左、右侧活动并负责不需脑参与的快速简单动作反射。

躯体神经系统(somatic nervous system,SNS),外周神经系统的一部分,调节身体骨骼肌的动作。

自主神经系统(automatic nervous system,ANS),外周神经系统的一部分,它维持机体的基本生命过程。进一步分成交感(sympathetic)和副交感(parasympathetic)神经系统,交感神经支配应付紧急情况的反应;副交感神经监测身体内部功能常规活动。

3、脑结构和它的功能

人脑结构最深层称脑干的结构主要与自主过程,如心率、呼吸、吞咽和消化等功能有关。边缘系统,它与动机、情感和记忆过程有关。大脑及其表层即大脑皮层整合感觉信息,协调你的运动,促成抽象思维和推理。

(1)脑干、丘脑和小脑

脑干(brain stem),综合调节机体内部状态的脑结构。延髓(medulla)位于脊髓的最上端,是呼吸、血压和心搏调节中枢。

桥脑(pons)提供传入纤维到其他脑干结构和小脑之中。网状结构(reticular formation)它唤醒大脑皮层去注意新刺激,甚至在睡眠中也保持警觉。

丘脑(thalamus)的长纤维束、传往的感觉信息可通过丘脑到达大脑皮层适当区,并在那里进一步加工。

小脑(cerebellum)调协着身体的运动,控制姿势并维持平衡。

脑干、丘脑和小脑:主要与其他基本生命过程有关,包括呼吸、脉博、唤醒、运动、平衡和感觉信息的简单加工。

(2)边缘系统

与动机、情绪状态和记忆过程相关。它也参与体温、血压和血糖水平的调节并执行其他体内环境的调节活动。由海马、杏仁核和下丘脑组成。

海马(hippocampus)在外显记忆获得中具有重要作用。外显记忆是一类对提取自己觉知的过程。

海马的损伤并不妨碍获得意识觉知之外的内隐记忆。

杏仁核(amygdala)在情绪控制和情绪记忆形成中具有一定作用。

下丘脑(hypothalamus)调节动机行为,包括摄食、饮水、体温调节和性唤醒。下丘脑维持着身体内部平衡或内稳态。

(3)大脑

大脑(cerebrum)的作用是调节脑的高级认知功能和情绪功能。大脑的外表面由数十亿细胞组成,形成1/10英寸厚度的薄层组织,称为大脑皮层(cerebral cortex)。大脑分成左右对称的两半,称为大脑两半球(cerebral hemispheres)。

胼胝体(corpus callosum),它在两半球之间发送和传递信息。

额叶(frontal lobe)具有运动控制和进行认知活动的功能。

顶叶(parieta lobe)负责触觉、痛觉和温度觉,位于中央沟之后。

枕叶(occipital lobe)是视觉信息到达的部位,位于后头部。

颞叶(temporal lobe)负责听觉过程,位于外侧裂下部,即每个大脑半球的侧面。

身体随意肌首位与中央购置前的额叶运动区皮层(motor cortex)的控制,产生随意动作。脑一侧发出的命令传向身体对侧的肌肉。身体下部如脚趾的肌肉受运动区皮层顶部神经元的控制。身体上部比下部从皮层得到更精细的运动指令。

两半球的大脑皮层均含四叶。

躯体感觉皮层(somatosensory cortex):位于中央沟之后,这一皮层区处理温度、触觉、躯体、位置和疼痛的信息。感觉皮层的上部与身体下部相关,下部皮层与身体上部相关。最大的感觉皮层区与唇、舌、大拇指和食指的感觉相关。右半球感觉皮层接受身体左侧的感觉信息,左半球感觉皮层接受身体右侧的感觉信息。

听皮层(auditory cortex)位于两侧颞叶,每侧半球的听皮层都从两只耳朵接受听觉信息。

视皮层(visual coertex)中最大区接受眼后部视网膜中心区的传入信息,这里传递的视觉细节信息量较大。

大部分皮层的功能与解释和整合信息有关。

联络区皮层(associate cortex)使你将不同感觉模式的信息结合起来,用于筹划对外界刺激做出适当反应。

角回,在那里对词的视觉编码与听觉编码加以比较。

4、半球功能一侧化

当一侧脑半球完成这些功能时具有主要作用,则认为这就是功能一侧化。

对于多数人,言语是左半球的功能。所以作半球可以把看到的信息表达出来,有半球则不能。(割裂脑实验研究)

加工同样信息时,左半球倾向于分析式风格,一点一点地处理。右半球倾向于全息式风格,从整体模式上处理信息。

左利手者语言优势半球为右侧或者均衡地存在于两半球。

男性大脑最大的激活区位于左半球,而女性大脑激活区大都位于左、右两半球。

5、内分泌系统

内分泌系统(endocrine system),辅助神经系统的工作。

激素(hormones)影响身体的生长。它们启动、维持和终止性特征和副性征;影响唤醒和觉知的水平;作为情绪变化的基础,调节代谢以及身体利用其能量储存的速率;内分泌系统帮助机体战胜感染和疾病,促进要体的生存。促进物种生存和延续发展。

激素对身体化学调节程序的作用,只能在遗传上早已确定的反应部位上发生。

下丘脑是内分泌系统和中枢神经系统间的中转站。

脑垂体(pituitary)它产生约10种不同的激素,进一步影响其它内分泌腺以及影响生长的激素。没有这种生长激素会导致侏儒症,它的过量造成巨人症。

男性脑垂体分泌的促性腺激素,刺激睾丸分泌睾丸酮(testosterone),由睾丸酮刺激精子的产生。脑垂体也促进雄性副性征的发育,增加雄性个体的攻击性和性欲望。雌性的脑垂体激素刺激雌性激素(estrogen)的产生,雌激素是雌性激素链反应的基础,它促使女人的卵巢释放孕激素使雌性个体怀孕。

脑垂由下丘脑控制。

三、神经系统的活动

1、神经元

神经元(neuron)是这样一种细胞,它能接收、加工或传递信息到体内其他细胞。神经元一般只沿一个方向传递信息:从树突通过胞体沿轴突传到终扣。

初级视皮层主动地参与了视觉表象的形成。

接收传入信号的部分是一些树突(dentrites),是接受从感受器或其他神经元发出的刺激。胞体(soma),以维持细胞的生命。从树突接受的刺激被称为轴突(axon)的纤维将所接受的刺激传递出去。

终扣(terminal buttons),神经元能刺激附近的腺体、肌肉或其他神经元。神经元一般只沿一个方向传递信息:从树突通过胞体沿轴突传到终扣。

感觉神经元(sensory neurons)从感受器细胞,将信息传向中枢神经系统。运动神经元(motor neurons)从中枢神经系统将信息携带到肌肉和腺体。脑内的大部分神经元是中间神经元(interneurons),它们从感觉神经元将信息传递到其他中间神经元或运动神经元。

胶质细胞(glial cells):它们是支持神经元分布的网架。帮助新生的神经元找到自己在脑内的适当位置。是脑内环境清理作用。绝缘作用,胶质细胞形成一层绝缘外套称之为髓鞘(myelin sheath),增加了神经信号传导速度。是保护脑使血液内的有害物质无法到达脑细胞的精细结构,星形胶质细胞(astrocytes),构成了血一脑屏障(blood-brain barrier)。通过其影响神经冲动传递所必需的离子浓度,而对神经信息交流产生更重要的作用。

2、动作电位

神经元内液对于外液而言,具有相对的负电压70毫伏,这一轻微的极化电位称之为静息电位(resting potential),它提供了神经细胞产生动作电位的背景。

离子通道(ion channels):离子通道是细胞膜上可兴奋的部分,它能选择性地允许一定离子流入和流出。抑制性传入引起离子通道努力工作,以维持细胞内的负电荷,因此使细胞难于发放。兴奋性传入引起离子通道的变化,允许钠离子流入细胞内,导致细胞发放。

动作电位(action potential):当兴奋性传入对于抑制性传入足够强而达到去极化,当细胞内从-70毫伏变到-55毫伏时,动作电位就开始了。神经元内部对外部变为相对正电位,说明神经元完全去极化了。

动作电位遵从全或无规律(all-or-none law):动作电位的大小不受阈上刺激强度变化的影响,一旦兴奋性传入总和达到阈值,动作电位就会产生,如果未达到阈值水平,就没有动作电位出现。动作电位大小沿轴突全长传播时并不减弱。

朗飞氏节(Nodes of Ranvier):由髓鞘轴突的神经元内,动作电位从一个节向下一个节跳跃式传递,这样既节省时间,又节省在轴突上个电离子通道开、闭所需的能量。

多结节硬化症(multiple sclerosis , MS)是一种由于髓鞘退化而引起的严重障碍,复视、颤抖,甚至麻痹。

电位传过一个轴突节段后,神经元的这部分就进入不应期(refractory period),绝对不应期时,下一个刺激无论多么强,都不能引起另一个动作电位的产生;相对不应期使神经元只对强的刺激发放冲动。

不应期的部分作用在于保证动作电位只沿轴突向下传播,它不能反向传播。

3、突触传递

突触是全部心理活动能够发生的媒介。突触(synapse)包括:突触前膜:发送信息的神经元的终扣;突触后膜:接受信息神经元的数突或胞体的表面;和两者之间的间隙。

突触传递(synaptic transmission)始于动作电位到达终扣引发出一个小泡,称之为突触囊泡,它逐渐前移并把自己固定在终扣的膜下,囊泡内是神经递质(neurotrans-mitters)——能引起其他神经元兴奋的化学物质。

神经递质与镶嵌在突触后膜内的受体分子的结合必须具备两个条件:第一,不能有其他递质或化学分子附着到受体分子上;第二,神经递质的形状必须与受体分子形状匹配。

同样一种递质在一种突触中可以产生兴奋作用,而在另一种突触中却产生抑制作用。

4、神经递质及其功能

(1)乙酰胆碱(acetylcholine)

阿尔茨海默病(Alzheimer’s dosease):记忆丧失是由于分泌乙酰胆碱的神经元退行性变化所造成。在神经和肌肉结点上,乙酰胆碱也是一种兴奋性递质,它引起肌肉收缩。

(2)GABA

GABA(gamma-aminobutyric acid)是γ—氨基丁酸的缩写,是最普通的脑内抑制性递质。全脑1/3的突触以其作为递质。对GABA敏感的神经元特别集中于丘脑、下丘脑和枕叶皮层等脑结构中。

焦虑症通常用苯二氮杂卓类,如安定或Xanax可以提高GABA的活性。

(3)多巴胺、去甲肾上腺素和5-羟色安

儿茶酚胺(catecholamines)包括两类重要的神经递质:多巴胺(dopamine)和去甲肾上腺素(norepinephrine)

去甲肾上腺素显然与抑郁症有关,增加脑内这种递质含量的药物,可以提高情感状态,减轻抑郁。相反,精神分裂症病人脑内多巴胺高于正常水平。

帕金森氏症,这是一种运动功能的进行性重大疾病,由脑内制造多巴胺的神经元退行病变引起。

5-羟色胺(serotonin)的神经元都位于脑干,这一结构与唤醒水平和很多自主神经过程有关。致幻药LSD,即麦角酸二乙胺(lysergic acid diethylamide),抑制5-羟色胺神经元而产生幻觉效应。

许多抗抑郁药物如Prozac由于妨碍5-羟色胺从突触间隙移出,而增强其作用。

(4)内啡呔

内啡肽(endophins)是一组神经调质类的化学物质。神经调质(nenromodulator)是能够改变或调节突触后神经元功能的物质。在情绪性行为和疼痛控制中具有重要作用。

纳洛酮(naloxone)的作用是阻断吗啡和内啡肽与受体的结合。

一氧化碳(carbon monoxide)和一氧化氮可以发挥神经递质作用。

作者: 张 俊

群而不党,和而不同,自由理性皆容纳。

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