大脑的神经基础 / 学习

7月前 阅读 / 412 来源 / 原创 文 / 荒痕

神经心理学源于心理学与医学这两个学科分支的结合,研究对象为心理过程、记忆、注意力和语言等如何随年龄而发展,以及它们是否会因发育障碍...


神经心理学源于心理学与医学这两个学科分支的结合,研究对象为心理过程、记忆、注意力和语言等如何随年龄而发展,以及它们是否会因发育障碍和与创伤、疾病或衰老有关的问题而改变。

关于大脑,了解其神经基础十分重要,尤其是神经心理学涉及的心理能力。

从解剖学来说,大脑皮层被中央沟一分为二,分为左右两个半球。左右脑半球之下是间脑(丘脑、底丘脑、下丘脑、上丘脑、后丘脑和第三脑室),间脑这一内部结构连接着脑干(中脑、脑桥、延髓)。

大脑半球分为额叶(位于大脑前部)、顶叶(位于额叶后部、颞叶上方和枕叶前面)、颞叶(靠近大脑皮层中部、太阳穴正后方)和枕叶(位于大脑后部)。

额叶与大脑执行功能相关,即组织、决策并监督这两项功能的能力。额叶是我们接受“所有”信息、处理信息和发号施令的部位。额叶损伤会导致行为异常、缺乏性抑制以及危险行为的增加。

顶叶是感觉信息的中心,在语言功能上发挥重要的作用。一旦受损,会导致计算障碍(算数困难)、阅读障碍(语言障碍)、失语症(发音困难)、失用症(运动困难)、失认症(认知困难)。

颞叶与听觉处理相关的语言处理过程有关联,同时参与了复杂图像的处理过程。此外,颞叶也参与了长期记忆的巩固过程。颞叶受损会导致阅读障碍、失语症和语言记忆障碍。

枕叶是视觉处理中心。枕叶是视觉神经接受所有信息的地方。该区域的损伤会在处理捕捉图像时造成识别障碍。注意力、语言或记忆等功能的定位表明,不同的结构会参与到上述的所有功能。因此,其中一个脑叶受损会导致以上功能的全部或部分丧失。

因此,这些神经基础否定了统治神经学研究数十年之久的位置主义理论。在位置理论理论中,位置主义者尝试为大脑的每个区域预先确定一个心理功能,认为这些区域的损伤会阻碍人发育上述功能。

目前,人们认为认知功能分布于整个大脑。虽然大脑有专门的中心区域来处理预先确定的信息,来识别这些信息是否为听觉信息、视觉信息或是触觉信息,但是这些信息不久后会分布于整个大脑,形成记忆痕迹。

为了深入了解大脑,我们将从看似错综复杂的情绪世界开始,深究形成情绪的不同因素。在谈及情绪成分时,我们会根据焦点所在,来判断它们存在得多少。因而,在了解大脑的第一个方法中,我们会提及情绪的三种表达:

-神经心理学表达。除了伴随情绪出现的植物性神经反应,如血管收缩、心跳加速、呼吸加速和面部潮红之外,还包括介入的所有神经通路和结构,尤其是与情绪有关的神经通路和结构。

-行为表达。我们的身体成了情绪的“镜子”,我们通过面部表情和身体其他部位不自觉地展现情绪,绷紧或放松某些肌肉,这会泄露我们尝试隐藏的情绪。同样,行为表达也包括我们根据特定的情绪会或者不会做出的行为,换句话说,这些行为如何在我们自身中或我们与他人的交往中表现出来。

-认知表达。这一表达更多是关于我们如何感知自己和他人的情绪,以及我们如何解读这些情绪,换句话说,是我们情感的主观体验。

缺乏足够的情感教育很可能会导致述情障碍,患有述情障碍的人无法正确识别或解读自身及他人的感受。

麦克莱恩(1949)提出大脑的进化分为三个阶段:爬行动物、史前哺乳动物和新哺乳动物;史前哺乳动物(大脑边缘系统位于此类)可以处理情绪,情绪系统位于前脑,在处理情感刺激过程中可证明其能力。

情绪活动的神经网络中,参与情绪处理最多的区域是皮下层(杏仁核和基底神经节)和一些皮层区域,主要是前额叶皮质和颞叶皮质和扣带区。

处理积极刺激和消极刺激的具体位置,尚未达成共识。因此,一些撰稿人辩称,在受到积极刺激和消极刺激时,大脑两个半球的激活程度相同。

戴维森(1984)提出一种情感刺激处理的半球分布模型,其中右侧颞叶处理消极刺激,而左侧颞叶处理积极刺激。

除此之外,海勒(1993)假设大脑中还存在一个较大的区域(顶颞),该区域负责分析刺激的激活成分(唤醒)。因此,额前区会参与价态(积极、消极、中性)与情绪体验的处理,而额后区参与情绪的唤醒成分和情绪感知方面的处理。

人们普遍认为人类大脑中存在情绪-感知-记忆回路,其中杏仁核在记录情感刺激的发生上发挥了重要的作用。

因此,较之具有中性内容的信息,具有情感内容的信息则更容易被储存和恢复。

杏仁核与外纹视觉区域、海马体之间的广泛联系,使得杏仁核能够自行调节其行为并促进这些区域的感知与记忆功能。这些结论已在杏仁体受损的患者身上得到证实。

但是,与杏仁体有关的情感学习的研究目前仍然有限,且对记忆的后继影响可能会归因于大脑其他区域的参与,例如眶额叶皮层。

我们正在研究情绪处理回路,它与特定的认知处理路径形成对比。情绪回路中,刺激分析似乎是自动进行的,简单快速,遵循构化的策略。依据阿尔比布和费罗斯(2004)的研究,这虽是一种简化的交流形式,但却在传递着高相关性的信息,对于生态位内的生存和合理发展是很有必要的。

因此,这种并行处理的能力成为在自然环境中谋求生存的一个竞争优势,因为在前额叶皮层有意识评估此信息前,这种能力就能让个体立即避开威胁和危险。

许多动物研究表明,感觉神经元和大脑边缘系统之间,有直接通路,恰好通向杏仁体。

速度较慢却更精细的刺激分析通路也可以充当这种通路的作用。刺激分析通路由神经元构成,直接通过丘脑核(丘脑核也从杏仁核接受信息),连接通向大脑皮层的广泛区域。

正电子放射断层成影(PET)研究表明有两种不同的处理途径同时存在。功能磁共振成像(FMRI)也得出了同样的结果。

据研究,杏仁核在处理情绪上作用重大。霍兰德和加拉格尔(2004)指出杏仁核可能会通过三种方式影响皮质区:回溯;源于本体感受信号;本能和荷尔蒙(不论是定向还是逃逸,都可以使身体做好准备)。这三种投射到通用激活网络和唤醒状态(使身体处于警觉状态,从而能更清楚地感触威胁刺激),并与内侧前额叶皮质进行互动(将注意力资源导向当前的情感刺激,从而限制其他的认知过程)。

另一方面,前额皮质将不同的投射送至杏仁核,使认知功能(刺激过程中的信息与周围环境的整合)调节杏仁核在情绪中起到的作用。

换句话说,我们看到危险动物,例如一头熊时,会立马做出反应 (吓坏、逃跑)(情绪处理); 但在悠闲的周日,我们和家人一起去市动物园看到笼子里的同一只熊,我们的反应会不一样(认知处理)。

即使到目前为止,我们已经涉及了一些专门领域,但也不能忘记大脑通过电信号与化学信号的连接而发挥功能,在化学信号中,神经激素在情绪中起着重要的作用。

除了通过电脉冲在大脑结构之间建立神经联系的直接神经支配之外,我们还必须考虑到神经网络连接的存在,由于化学物质充当了交流的媒介,导致这种神经网络更加难以定义,通过我们所知的神经激素(如多巴胺),可知这类神经激素对于感知和情感表达也有很大的影响。

-多巴胺通常与喜悦和性欲的实现有关。多巴胺会激活交感神经系统,而该系统基于个体渴望强化的愿望,对学习新事物十分必要。

多巴胺过高会激发动力、陶冶性情、增强性欲。抑制多巴胺会导致缺乏动力、优柔寡断、性欲下降甚至导致抑郁。多巴胺从中脑腹侧被盖区开始,到达伏隔核、杏仁核、侧隔区、前嗅核、嗅结节和新皮质。

-催产素与移情、性欲和父母行为有关,它能促进情感纽带的发展。视上核和下丘脑室旁核分泌催产素,直至到达脑下垂体,最后流进血管中。

-肾上腺素能加快心跳速率和提升血压,造成身体紧张,这种紧张可能是因为开心,也可能不是。肾上激素过高会导致身体疲倦、注意力不集中、失眠焦虑、甚至会抑郁沮丧。肾上腺素过低会导致无精打采和抑郁沮丧。

-去甲肾上腺素与注意力、学习能力、社交能力和对他人情绪和欲望的敏感度有关。去甲肾上腺素过高会导致情绪不稳、过度警觉和性欲增强。去甲肾上腺素不足会导致注意力不集中、缺乏动力、抑郁沮丧、性欲丧失和社交退缩。

-血清素与食欲和性欲有关,对入睡、血液凝结、偏头痛发作十分重要。血清素水平含量高会让人冷静、有耐心,有助于增强社交能力和适应能力。这种神经递质不足会导致情绪低落、焦虑不安、狂躁易怒、大发雷霆、亢奋好动、情绪不稳和失眠抑郁。

-乙酰胆碱会影响短期记忆。乙酰胆碱水平含量高有助于学习和记忆。乙酰胆碱抑制会导致学习和记忆困难,最终导致老年痴呆。

-伽马氨基丁酸(GABA)负责抑制大部分促进放松的神经递质。伽马氨基丁酸水平含量高有助于记忆增强、沉着镇静和睡眠安稳。伽马氨基丁酸缺失会导致难以入睡,惊恐发作和间歇性焦虑。

-内啡肽属于类鸦片神经递质,可调节疼痛、体温、饥饿和生殖,是所谓的快乐激素。内啡肽水平含量降低会导致很难感受到快乐和幸福和快感缺失,从而会让人更加关注生活中的挫折。

一些撰稿人认为,多巴胺和血清素的累积性存在会让人怒火爆发。

前面提到的研究,表明了通过不同结构的脑电和化学途径来接近复杂的连接网络,这些不同结构参与了情绪的形成和维持,大脑必须注意这些情绪才能做出反应,为此存在一系列待命名的整合机制,它们负责接收和分析信息的“部分”,以提供最佳反应。

最主要、最有名的整合器,毫无疑问是大脑皮层,负责接收来自皮肤、肌肉、感官器官的信息,并且做出有意识的或无意识的决定以维持平衡。同样,异生皮质海马区和中间皮质海马区会接收植物性神经信息和情绪信息,从而产生内脏反应。

神经心理学问题的起源

情绪研究领域不仅仅指情绪的结构,还包括其行为,我们必须要考虑到这是情绪的“正常”发展。

但是还是会有很多因素来阻碍情绪的“顺畅发展”,例如神经发育障碍,一旦神经障碍发展起来,这些情绪能力可能会随着时间的流逝而丧失,尤其是在老年人身上或是创伤和伤病过后。

接下来,我们会展示两个示例,说明大脑“遭受”折磨后是如何影响能力和技能的。

请记住,在发生创伤时,心理世界和大脑会保持密切联系。尽管从弗洛伊德心理学理论开始,童年创伤已经成为许多心理学理论的基础,但是我们对此还有很多知识需要学习。

这些基于童年创伤的心理理论的局限性之一在于,产生童年创伤的记忆取决于三十年前、四十或五十年前发生的事情。

随着我们的发展,我们会不断形成生活经历的新“层次”,塑造了我们的身份和行为,从而影响我们现在和未来的决定。

有时我们可能会认为这些决定并非完全“自由”,因为我们能够看到这些决定在某种程度上取决于人们最近或是童年受伤的经历。

这种情况可以通过制定合适政策来“控制”,尤其是在学龄儿童中,从而避免他们成为同学攻击的受害者。

尝试基于成年人的过去解释他们的行为,似乎是一个非常有局限性的方式。另一方面,忽视过去的事,特别是如果这些事使他们受到过创伤,则是可惜的。

最近研究表明了童年遭受虐待和暴力行为如何给人的社会行为留下“印记”,从而令受害者混淆和阻碍与异性的亲密关系。但是童年创伤如何影响大脑呢?

这正是汉堡-艾本德大学医学院、维尔兹堡大学、明斯特大学医院、约翰·沃尔夫冈·歌德大学大学医院、美因兹约翰内斯·古腾堡大学医疗中心、维尔兹堡大学医院(德国)和卡洛琳斯卡医学院(瑞士)联合研究项目研究的问题,该研究成果已经发表在科学期刊《社会认知和情感神经科学进展》上。

这个研究项目共有1158个人接受测试,但其中有325个因为家族精神病史未被选入。剩下的833名成年研究对象平均年龄为25岁。

所有人都接受了标准童年创伤问卷(CTQ),以评估其童年受创伤的事件,他们还接受了威胁经历列表(LTE)测试,评估其前12个月内受创伤的事件,施皮尔伯格特质焦虑量表(STAI)问卷,评估当前的焦虑问题,和一般抑郁量表(GES-D),核实当前抑郁症状以及随机选择的129位受试者的大脑形态学测量。

研究结果表明近期或是童年经历过创伤的人们要比没有经历过的人表现出更多的抑郁和焦虑症状。大脑形态学研究显示受过创伤的受试者其前扣带脑皮质要小得多。

虽然样本容量很大,但该研究并未表明其中不同性别的人数各自占多少,同时也没根据性别分类将研究结果进行分类,这样会难以确定性别因素是否在童年创伤的结果中起作用。

该研究的另一局限正是排除了那325名受选者,因而难以确定童年创伤是否会影响以及如何影响有家族精神病史的孩子。

需要重点强调的是,过去的创伤和现在的创伤对情绪和大脑都有影响。但是,现在的创伤不会发生在你所认为的情绪控制中心——杏仁核上,而是发生在前扣带回皮层上,这一区域负责调节决策、同理心和情绪。

因此,其在形态学上的改变可以表现为一个人与他人联系方式的改变,并伴有抑郁症状和焦虑症。

基于这些结果,童年创伤一定要尽可能地避免,因为即便童年创伤不会决定成年人的行为,但它们还是会改变大脑和大脑处理情绪信息的方式。

同样,大脑和认知功能可能会因为创伤或疾病受到暂时性或永久性的影响,例如帕金森综合征。

帕金森综合征晚期时,人们很容易通过其特有的震颤症状识别它,但要记住,不是所有的震颤都意味这人患了帕金森综合征。但是震颤也不是帕金森唯一的症状,此外还有睡眠失调、嗅觉失灵、走路或移动困难、习惯改变,如说话或书写的习惯、和情感表达僵硬。

随着病情恶化,这些症状变得更容易识别,而且还会恶化现有的并发症,对病患及其家人的生活质量造成直接影响,因为病患会越来越依赖他人,会需要近乎无微不至的照顾。有许多变化是能观察得到的,但是有一些心理上的自然变化没有那么明显,比如情绪变化,其中抑郁是最常见的。帕金森综合征痴呆也可能在晚期出现。这会导致记忆障碍,还会影响认知问题、语言和社会行为。所有这些表现都会让病患的生活质量变差。但是帕金森综合征是怎么改变大脑的呢?

这就是摩德纳大学和雷焦·埃米利亚大学一直在尝试研究的问题。这项研究共有40名受试者,其中有25名是5年前就确诊了帕金森,平均年龄60岁,还有15名也是60岁,但是并未患病。

所有人都接受了功能性磁共振成像(FMRI)检查,通过扫描大脑,寻找帕金森患者和实验对照组之间的显著形态差异。

研究人员发现了大脑灰质含量的差异,尤其是右侧顶叶皮层、大脑内部结构和壳状核中都有所减少,这些灰质负责帕金森患者的运动技巧和以前学过的动作的表现。

两年后,同样的研究在相同一批的受试者身上进行,以观察他们现在平均年龄为62岁的大脑的变化。他们在脚桥核和中脑运动区域中发现了更显著的差异

研究人员称,观察帕金森综合征恶化如何影响新领域是一个巨大的进步,因为这增进了他们对如何治疗帕金森的了解。目前,他们正在研发治疗方法来阻止病情的恶化,甚至有可能最终逆转其影响,从而获得根治良方。

尽管该研究提出了明确、重要的研究结果,但由于该研究并没有通过神经心理学测试对帕金森综合征的变化进行平行分析以确定病患处于帕金森五个阶段中的哪一个阶段,因而难以对帕金森恶化做出结论。

由于其成果可能会受到受试者生长环境、接受过的治疗、饮食习惯等不可控变量的影响,所以受试者人数少也使得很难推论出研究结果。同时,不可控变量也不能将结果推广到其他受帕金森综合征影响的人群中。

同样,仅对患病八年的病人进行两年的观察,并不能揭示病患之间是否从一开始就存在本质区别。

众所周知,这种疾病会恶化,症状会加重,帕金森综合征患者也会因此致残。因此,此项研究会陪伴着病患继续进行下去,并观察该疾病会涉及哪些新的进展。



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