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选择性必修一
2.5 人脑的高级功能
阿尔兹海默症
问题探讨:阿尔茨海默病通常被称为老年痴呆症,全球目前至少有5000万患者。
该病主要表现为患者逐渐丧失记忆和语言功能、计算和推理等思维能力受损(如迷路)、情绪不稳定。
研究发现,该病是由患者大脑内某些特定区域的神经元大量死亡造成的。
讨论1:上述资料可以说明人的大脑有那些区别于脊髓的高级功能?
讨论2:人脑有那些区别于动物大脑的高级功能?
人脑具有记忆、语言、思维、情绪等功能
人的大脑有很多复杂的高级功能,因为大脑皮层有140多亿个神经元组成组成了许多神经中枢, 是整个神经系统中最高级的部位。(教材P37)
感觉
控制运动
高级功能
视觉
听觉
躯体感觉
… …
语言
学习和记忆
情绪
使人类能够主动适应环境,创造出灿烂的人类文明
躯体运动
躯体感觉
听觉
视觉
语言
人脑特有
(1)语言功能是人脑特有的高级功能
语言
VS
动物可以用声音、气味、动作来传达恐惧、警告、声明领地等信息,如小熊猫在感受到了威胁或危险时,一旦无法逃走,它们就会后肢站立,使自身体积看起来更大,以威慑和恐吓对手。然而,这是在特定情境下使用的、功能非常有限的交流系统。
语言功能是人脑特有的高级功能,使用语言是人类区别于其他动物的关键特征之一,语言不单是一种声音,它包括与语言、文字相关的全部智能活动,涉及听、说、读、写。
一、语言功能
(2)语言的脑功能定位
资料1.看单词、听单词、说单词、联想生成单词所对应的脑血流量扫描成像图。 红、黄、绿和蓝色表示血流量从大到小。
思考:①血流量的变化有什么检测意义?
脑部血流量越高,代表细胞的活跃程度越高。由此可以由不同刺激下脑区的神经活动水平,推测可能的语言脑功能定位。
一、语言功能
(2)语言的脑功能定位
图A,为了看清楚单词,受试者必须通过视觉系统对这些单词进行感知和处理,我们发现枕叶部分的脑血流量很大,这提示我们这部分大脑皮层区域与语言的看相关
一、语言功能
图B中,当我们听到某一单词时,颞叶上部大脑皮层区域非常活跃,这提示我们相关的大脑皮层区域和语言中的听有关
图C,我们发现位于中央沟附近的区域非常活跃,而说话需要口、唇等部位肌肉的运动,这部分的运动调控在大脑皮层的中央沟附近。
我们通过上一节课已经知道第一运动区在这个区域附近,它确实是控制口、唇等部分的运动中枢。
(2)语言的脑功能定位
图D,什么叫联想生成单词呢?当受试者听到一个单词,他需要说出该单词的一项用途,比如蛋糕,受试者在脑中将这一信息进行加工、处理并生成“吃”这一用途的过程就是联想生成单词,随后再说出这一用途,因此图D对应的图像是听和说之外的过程,观察图像,我们发现,大脑皮层的额叶中下部、颞叶的后部比较活跃,这说明听觉语言需要在这些区域进行加工和处理,再输出相应的信号给运动中枢。
一、语言功能
(2)语言的脑功能定位
思考:②请你在同一张大脑图像中标注看、听、说、联想生成单词时血流量较多的位置。
一、语言功能
额叶
顶叶
颞叶
枕叶
语言加工过程涉及多个大脑皮层的特定区域,语言加工具有复杂的作用机制。
看单词
听单词
说单词
联想生成单词
视觉中枢
听觉中枢
运动中枢
单纯的看见、听见、说出并不是完整的语言,语言加工具有复杂的作用机制,该过程涉及多个大脑皮层的特定区域,这些区域中有些已经被证实是语言相关的神经中枢,这些区域被称为大脑皮层的言语区。
一、语言功能
资料2:病人能听懂别人说话,能用面部表情和手势同别人交流思想,可是说话非常困难。病人与讲话有关的肌肉和发声器官完全正常,病人死后经解剖学发现,他的大脑左半球额叶后部S区发生病变。
S区病变的大脑
(2)语言的脑功能定位
一、语言功能
资料3:病人能主动说话,听觉也正常,但他听不懂别人说话,连自己的话也听不懂。病人死后,研究者发现他的大脑左半球的颞叶后部与顶叶和枕叶相连接处H区有病变。
H区病变的大脑
思考③.W区与S区接近躯体的运动中枢,V区接近视觉中枢,H区接近听觉中枢,这样的分布能给你什么联想?
言语区中的W区与书写有关,S区与讲话相关,这两个区都与运动中枢接近;V区与看懂文字相关,它接近视觉中枢;H区与听懂话语相关,它接近听觉中枢。
“写”与“讲”是两种不同的语言表达方式,属于“运动”性的。这使人联想到,这两个言语区可能是从运动中枢演化而来的。V区的看懂与视觉相关,H区的听懂与听觉相关,这两个区使人联想到,它们可能分别是由视觉中枢与听觉中枢演化而来的。
(2)语言的脑功能定位
一、语言功能
思考④.大脑皮层的语言中枢有什么特点?
大脑皮层的语言中枢分布在大脑皮层的不同区域,不同的区域既有分工,也有联系,共同负责人类复杂的语言功能。
(2)语言的脑功能定位
一、语言功能
额叶
顶叶
颞叶
枕叶
病名 损伤部位 症状
运动性失语症 S区 能看懂文字、听懂语言,却不会说话
感觉性失语症 H区 会讲话、会书写、能看懂文字,却听不懂谈话
大脑皮层的言语区
视觉、语言功能正常,却看不懂文字含义
失读症
能听懂语言、看懂文字、会讲话,却不会书写
失写症
W区
S区
H区
V区
V区
W区
填写表格
(2)语言的脑功能定位
一、语言功能
(3)两侧大脑皮层的功能
①主导语言功能的区域多数是在大脑的左半球,逻辑思维也主要由左半球负责。
②大脑右半球主要负责形象思维,也是极其重要的功能。
③两侧大脑具有一定的功能相关性,依靠胼胝体传送感觉信息。
一、语言功能
左脑理性
右脑感性
胼胝体
逻辑
数学
语言
文字
推理
分析
画图
音乐
韵律
情感
想象
创造
抽象脑/学术脑
艺术脑/创造脑
阿尔茨海默病患者表现出逐渐丧失记忆、情绪不稳定等症状。脑的哪些结构与上述功能有关?学习和记忆作为脑的高级功能是如何进行的?情绪又是怎么一回事呢?
二、学习与记忆
学习和记忆是指神经系统不断接受刺激,获得新的行为、习惯和积累经验的过程。
学习:信息获取和加工的神经过程
记忆:信息储存和读取的神经过程
经典条件反射
非条件刺激:食物 非条件反射
无关刺激:铃声
铃声+食物
无关刺激
条件刺激
铃声
分泌唾液
条件反射
条件反射的建立也就是动物学习的过程。
二、学习与记忆
二、学习与记忆
依形成机制及保持时间长短分为短时记忆和长时记忆。
二、学习与记忆
依形成机制及保持时间长短分为短时记忆和长时记忆。
遗忘
(信息丢失)
遗忘
(新信息的代替)
遗忘
(前活动性和后活动性干扰)
可能不遗忘
注意
运用
短时记忆
长时记忆
信息获取后,储存与巩固、再现和读取的过程。
重复
整合
外界信息输入
感觉性记忆
持续时间<1秒
第一级记忆
持续时间:数秒至数分钟
第二级记忆
持续时间:数分钟至数年
第三级记忆
持续时间:可能永久
脑的哪些结构与学习记忆有关呢?
大脑皮层萎缩
阿尔茨海默病患者的大脑变化
大脑皮层萎缩
海马萎缩
正常人 轻度阿尔茨海默病患者 重度阿尔茨海默病患者
海马
外侧沟
记忆的神经生物学基础
脑的大脑皮层、海马及其邻近结构等对学习和记忆至关重要!
二、学习与记忆
脑的哪些结构与学习记忆有关呢?
记忆的神经生物学基础
短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关;
长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。
二、学习与记忆
比如:“多器官联合使用”,“及时复习”,“绘制思维导图”等等。
当我们初次接触某个知识点形成感觉性记忆的时候,老师经常强调动用多种器官,听讲解、看文字、诵读、书写定义等多感觉器官联合使用,这样做,可以加强支配各器官的神经中枢之间的联系,有利于建立新的条件反射,在这个过程中也会对信息增加注意,使感觉性记忆转化成第1级记忆;
课后及时复习重点知识,尝试运用相关知识解决问题,并在睡前回忆当天学过的知识,这可以使第一级记忆相关信息的停留时间延长,转入第二级记忆;
在学习期间还要尽量减少无关内容对学习的中断,减少前活动和后活动对学习的干扰;学完一个单元后及时复习,进行知识网络、思维导图的绘制,起到强化的作用;在复习的同时建立知识间的联系,加深记忆。并在后续学习新知识时,发掘与已学知识的内在联系,进行整合,这样就可能使第二级记忆保留时间延长,甚至转入第三级记忆。
二、学习与记忆
学习和记忆规律对生活的启示
拓展应用
拓展1:请你结合自身实际提出具体可行的学习建议和理论依据。
学习和记忆规律对生活的启示
拓展应用
拓展1:请你结合自身实际提出具体可行的学习建议和理论依据。
遗忘是不断发生的,但遗忘的速度先快后慢。记忆后的20分钟,记忆保持量为58.2%, 9h后约为原记忆量的1/3,6天后仅为25.4%, 但是在6天到31天的这段时间里遗忘的速度很慢。因此每节课结束时进行本节小结,学习当天晚上的知识回顾,间隔一天之后的再次复习以及每周周末的学习总结等都是非常重要的复习时间和策略。
二、学习与记忆
学习和记忆规律对生活的启示
拓展应用
拓展2:为保留美好记忆,远离阿尔茨海默病,正常老年人可以怎样做呢?
二、学习与记忆
情绪是人对外界环境做出的反应,是大脑的高级功能之一。
开心、兴奋、对生活充满信心
情绪
失落、沮丧、对生活失去兴趣
三、情绪
杏仁核
海马
下丘脑
丘脑
三、情绪
(1)情绪的脑功能定位
与情绪相关的几个脑区
①(深层)边缘系统
② 前额叶
③ 基底神经节:大脑注意力协调官
④ 扣带回系统:大脑注意力切换器
压力、挫折、疾病、死亡等
消极情绪
抑郁
抑郁症
好转
好转
自我调适,
身边人的支持,心理咨询
好转
影响工作、学习、生活
专业治疗
联系实际:你有哪些缓解消极和抑郁情绪的小妙招?我们该如何管理情绪?
三、情绪
(2)情绪与抑郁症
抗抑郁药作用机理
抗抑郁药物一般都是通过作用域突触处来影响神经系统的功能。SSRI是一类新型的抗抑郁药品 ,学名是五羟色胺再摄取抑制剂,意为选择性5-羟色胺再摄取抑制剂。SSRIs(即SSRI类药物)是二十世纪80年代开发并试用于临床,常用于临床的SSRIs有6种:氟西汀、帕罗西汀、舍曲林、氟伏沙明、西酞普兰和艾司西酞普兰。
三、情绪
观察图片,你能表述5-羟色胺再摄取抑制剂的作用原理吗?
拓展应用
5-HT再摄取抑制剂选择性地抑制突触前膜对5-HT的回收,使突触间隙中5-HT浓度维持在一定水平,有利于神经系统活动的进行。(教材P39 相关信息)
三、情绪
一、概念检测
语言功能,学习和记忆是人脑的高级功能。判断下列相关表述是否正确。
1.人类语言活动中的听、说、读、写分别由大脑皮层不同的区域控制,它们相互独立。( )
2. 经常运用已学过的生物学概念去解释相关的生命现象,概念就不容易遗忘。( )
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√
二、拓展应用
1.在背英文单词时,有人认为安静的环境有利于记忆; 也有人认为舒缓的音乐有利于记忆。
(1)你认为哪种环境更有利于对单词的记忆?提出你的假设。
两种假设均可,有合理的依据即可。若认为无关信息会干扰记忆,可假设安静环境有利于记忆;若认为记忆不是由单一脑区控制的,舒缓的音乐有利于刺激不同脑区而促进记忆,可假设舒缓的音乐有利于记忆。
二、拓展应用
1.在背英文单词时,有人认为安静的环境有利于记忆; 也有人认为舒缓的音乐有利于记忆。
(2)设计实验证明你的假设。
设计实验时,需要有对照,无关变量必须保持一致。
例如,选择年龄基本相同的测试对象若干,随机分成两组,一组在安静的环境中,另一组在舒缓的音乐环境中。在同样的时间内测试两组被试者记忆的单词量。测试的单词中需要记忆的字母数应该相同,两组被试者对于单词的熟悉程度(如是否带有词根、词级,是否组成词等)也应该相同。
(3)如果你得出的结论与别的同学的不同,你对此有何看法?
如果结论不同,可能是与记亿相关的神经系统存在着个体的遗传或发展的差异;也可能是测试过程中对条件的控制有所不同,存在误差。