大腦黑匣揭秘

內(nèi)容概要

生命科學(xué)領(lǐng)域的DNA、基因、試管嬰兒、克隆羊“多莉”、核酸等專業(yè)名詞，人們已經(jīng)不再陌生。    人類對(duì)基因世界的探索和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展，已經(jīng)直接或間接地探明許多疾病的發(fā)病機(jī)理，并能根據(jù)掌握的遺傳學(xué)等知識(shí)，依照基因正常序列，發(fā)現(xiàn)其變異和缺陷，而逐步做到有的放矢地診斷和治療疾病。    普及生命科學(xué)知識(shí)，不僅可以提高廣大人民群眾的科學(xué)文化素質(zhì)，同時(shí)，也是進(jìn)行馬克思主義唯物論和無神論教育，樹立科學(xué)世界觀的重要內(nèi)容。

作者簡(jiǎn)介

陳宜張  中國(guó)科學(xué)院院士。1927年生，浙江慈溪人，1952年畢業(yè)于浙江醫(yī)學(xué)院。教授，博士導(dǎo)師，現(xiàn)任第二軍醫(yī)大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)。多年從事神經(jīng)生理學(xué)研究，于20世紀(jì)80年代首次提出糖皮質(zhì)激素作用于神經(jīng)元的快速、非基因組機(jī)制或膜受體學(xué)說，受到國(guó)

書籍目錄

引言第一章 “掀起你的蓋頭來，讓我們看一看你的臉” 1 走訪人體“CPU”（“中央處理器”） 2 “腦?！鄙钐幍摹盁o限風(fēng)光”第二章 人體的“通訊網(wǎng)”第三章 構(gòu)筑神經(jīng)系統(tǒng)的“元件” 1 神經(jīng)元像一只只章魚 2 腦細(xì)胞如何進(jìn)行工作 3 傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)的電流 4 你坐汽車到了河過，怎樣過河第四章 大腦的“崗位責(zé)任制” 1 大腦皮質(zhì)中的“責(zé)任田” 2 “問蒼茫大地，誰主沉浮” 3 用身體感受世界第五章 “主管”快樂的腦區(qū)第六章 學(xué)習(xí)使你變得更聰明 1 大腦是容納知識(shí)的“倉庫” 2 到底誰是記憶的“主人”第七章 祝你睡得更香，好夢(mèng)常在第八章 健康比長(zhǎng)壽更重要 1 “白發(fā)浪潮”中的不和諧音符 2 堅(jiān)強(qiáng)的桑蘭，我們希望你的夢(mèng)想能夠?qū)崿F(xiàn)

章節(jié)摘錄

書摘     直到20世紀(jì)初，人們才發(fā)現(xiàn)箭毒的作用是通過阻斷一種自然產(chǎn)生的、由神經(jīng)釋放并作用于肌肉的化學(xué)物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。    被毒箭射中的動(dòng)物在呼吸時(shí)，膈肌在神經(jīng)支配下上下運(yùn)動(dòng)，如果該神經(jīng)的信號(hào)被阻斷，膈肌就無法運(yùn)動(dòng)，也就不能呼吸。因此，該毒素的致命效果是通過引起呼吸困難而最終導(dǎo)致死亡。    但是，這種物質(zhì)是什么呢？    勒維從夢(mèng)中得到啟示    1929年，奧地利科學(xué)家勒維的實(shí)驗(yàn)證明廠這種由神經(jīng)末梢產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)是什么東西。    后來，勒維自己回憶道，他是從幾個(gè)晚上夢(mèng)中激發(fā)出的靈感里，設(shè)計(jì)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的。    他做的第一步實(shí)驗(yàn)是重復(fù)已知的東西：    如果刺激一種負(fù)責(zé)抑制心臟的神經(jīng)(迷走神經(jīng))，心跳就會(huì)減緩。勒維做實(shí)驗(yàn)時(shí)，用的是伴有神經(jīng)的離體心臟，而并非在身體內(nèi)。他把這個(gè)心臟從身體剝離后，放在一個(gè)特殊的通氧的槽中，并浸在一種與正常體液相似的“林格液”里保存。    勒維做的第二步是將浸浴過這個(gè)離體心臟的溶液，轉(zhuǎn)而浸浴第二個(gè)未受刺激的心臟。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管第二個(gè)心臟并未受到刺激，它的跳動(dòng)也減慢下來。    對(duì)這個(gè)發(fā)現(xiàn)，惟一的解釋只能是一定有某種化學(xué)物質(zhì)，在第一個(gè)動(dòng)物心臟的迷走神經(jīng)受刺激后，釋放到溶液中去了。    這樣，當(dāng)用該溶液去浸浴第二個(gè)心臟時(shí)，由于同樣化學(xué)物質(zhì)的作用，其效果與對(duì)第一個(gè)心臟的效果相同。    這個(gè)實(shí)驗(yàn)太巧妙了。真想知道勒維在夢(mèng)中都?jí)舻搅诵┦裁矗屗氤鰜磉@樣好的主意。    乙酰膽堿就是被箭毒阻斷的主要成分    勒維在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)小提到的那種神奇的“某種化學(xué)物質(zhì)”，就是乙酰膽堿。印第安獵人用箭毒阻斷廠動(dòng)物膈肌上下運(yùn)動(dòng)而影響呼吸，受阻斷的也正是乙酰膽堿。    乙酰膽堿是腦中不同類型神經(jīng)元釋放出來的許多化學(xué)物質(zhì)的原型，在腦信號(hào)傳遞中充當(dāng)重要的“使者”(專業(yè)術(shù)語稱為“遞質(zhì)”)。當(dāng)然，腦中的遞質(zhì)不只乙酰膽堿一種，還有谷氨酸、甘氨酸、5-羥色胺、神經(jīng)肽等等。    乙酰膽堿在腦中的分布非常廣泛，主要起興奮作用。乙酰膽堿對(duì)心臟作用的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于了解腦細(xì)胞之間在突觸部位如何進(jìn)行通訊具有重要意義。一旦我們認(rèn)識(shí)到電刺激能引起神經(jīng)釋放一種自然發(fā)生的化學(xué)物質(zhì)，我們就能更容易地明白，當(dāng)軸突末梢被電信號(hào)有效刺激時(shí)，腦的一個(gè)突觸上可能會(huì)發(fā)牛什么。    遞質(zhì)像一個(gè)“接力棒”，把信息傳送到下一個(gè)神經(jīng)元    現(xiàn)在我們可以討論怎樣過河的問題了。    汽車不能過河，你只有下車，然后找一條船，乘船渡河。然后，在河對(duì)面再乘下一輛汽車，接著向前走。    同樣，以電流的形式在神經(jīng)元的軸突上，向下個(gè)神經(jīng)元的樹突傳遞信息，必須通過神經(jīng)遞質(zhì)來完成。乙酰膽堿就是神經(jīng)遞質(zhì)之一。    我們已經(jīng)知道，兩個(gè)神經(jīng)元之間有一個(gè)稱為突觸的間隙。突觸的概念，引發(fā)了一個(gè)問題：試想一下，一個(gè)電脈沖信號(hào)到達(dá)軸突終端，將會(huì)如何通過突觸呢？    原來，神經(jīng)元軸突終端的末梢有一些囊泡，囊泡中貯存著不同的神經(jīng)遞質(zhì)，也就是一些不同的化學(xué)物質(zhì)。在下一個(gè)神經(jīng)元的樹突上，有許多稱為“受體”的構(gòu)造，它能與上一個(gè)神經(jīng)元釋放的遞質(zhì)進(jìn)行特異的結(jié)合。遞質(zhì)與受體之間的關(guān)系，如同一把鑰匙配一把鎖一樣，或者像手和手套之間的關(guān)系，所以稱為特異性，彼此非他莫屬。    當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳過來之后，在鈣離子的作用下，突觸囊泡就會(huì)與突觸前膜相融合，并且把囊泡中貯存的遞質(zhì)吐出來，釋放到突觸間隙，這種方式稱為“胞吐”。于是，遞質(zhì)與下一個(gè)神經(jīng)元膜上的受體結(jié)合。這時(shí)，下一個(gè)神經(jīng)元立即興奮起來，茌神經(jīng)元內(nèi)產(chǎn)生了膜電位，迅速將信息通過電位的變化傳到整個(gè)細(xì)胞。胞吐的過程只需要l毫秒(1／l 000秒)的時(shí)間，就可以完成。    上一個(gè)神經(jīng)元傳達(dá)的電信號(hào)越多，排空的囊泡就越多。用這種方式，原先的電信號(hào)真實(shí)地轉(zhuǎn)換為化學(xué)信號(hào)。動(dòng)作電位的頻度越高，釋放的遞質(zhì)也越多。一旦釋放，它在神經(jīng)元外的細(xì)胞外溶液中極易擴(kuò)散，越過突觸間隙就像渡船過河一樣輕而易舉。    神經(jīng)元的興奮經(jīng)過傳導(dǎo)與傳遞而向前推進(jìn)，我們的大腦就是以這樣一種方式在工作。    當(dāng)膜電位被離子流動(dòng)破壞以后，它需要大量的能量來恢復(fù)它；當(dāng)遞質(zhì)被釋放后，又需要大量能量去組裝遞質(zhì)，而且這個(gè)過程需要進(jìn)行一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，都需要消耗大量的能量，難怪腦是全身各器官中的“耗能大戶”。    黑寡婦蜘蛛的毒液．為什么有毒    有些動(dòng)物或昆蟲對(duì)人體有毒，它們往往能分泌一些含有神經(jīng)毒素的毒液。通過研究發(fā)現(xiàn)，有些毒素的作用，就是因?yàn)樗鼈兎恋K了遞質(zhì)的釋放。毒素進(jìn)入人體后，妨礙了神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，當(dāng)然也就影響了突觸的傳遞，所以才造成對(duì)人體的各種毒性。    比如，有一種梭狀芽孢桿菌毒素，它通過阻斷遞質(zhì)釋放來破壞突觸傳遞，是毒性極大的細(xì)菌蛋白。這些毒素是肉毒桿菌中毒及破傷風(fēng)的發(fā)病原因。這兩種嚴(yán)重的疾病，分別由在食物或感染組織中生長(zhǎng)的厭氧菌引起。    現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，破傷風(fēng)毒素和肉毒桿菌毒素是高度特異的蛋白酶，它們叮以選擇性地分解一種突觸前蛋白(囊泡膜蛋白)，從而影響突觸的功能。    另外，在一種雌性黑寡婦蜘蛛的毒液中，也發(fā)現(xiàn)了一種毒素(a-毒蛛素)，它們作用于神經(jīng)元與肌肉細(xì)胞之間的突觸時(shí)，會(huì)引起突觸囊泡內(nèi)的遞質(zhì)大量釋放。此外，還有蛇、蜘蛛、蝸牛等，也能產(chǎn)生毒素，影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。    對(duì)這些毒性物質(zhì)的研究，可以從另一個(gè)角度更多地了解神經(jīng)遞質(zhì)，豐富我們對(duì)神經(jīng)在信息傳遞中的知識(shí)，而這方面的“未知數(shù)”還相當(dāng)多，還有許多未開發(fā)的領(lǐng)域，等著人們?nèi)ヌ剿鳌⒀芯俊?   讀者朋友，你是否也感興趣呢？    關(guān)羽刮骨療毒，難道他不知疼痛    關(guān)羽是我國(guó)歷史上東漢末年和三國(guó)時(shí)代的一位著名人物。他的名字在中國(guó)，可以說真正是家喻戶曉。    他被后人神化的故事之一，就是刮骨療毒。    一次戰(zhàn)斗中，他的胳膊中了敵人的毒箭。只有切開肌膚，用刮骨的方法清除毒液，才能挽救他的性命。    一代名醫(yī)華佗親自為關(guān)羽療傷。關(guān)羽為了顯示自己“超人”的英雄氣概，拒絕醫(yī)生使用麻醉藥物。他一邊與別人下棋，一邊讓華佗為他刮骨療毒，忍受了常入無法想像的疼痛。    關(guān)羽的巨大毅力，在手術(shù)過程中起了重大作用。但是，是否還有其他因素起作用呢？這只是后人的遐想罷了。    現(xiàn)在已經(jīng)知道了：痛覺可以受腦的調(diào)節(jié)。這是因?yàn)槟X內(nèi)可以產(chǎn)生一些抗痛的物質(zhì)，可以干擾痛覺的產(chǎn)生，甚至不產(chǎn)疼痛感覺。    ……

媒體關(guān)注與評(píng)論

引言愛因斯坦凌亂的頭發(fā)、敏銳的目光，幾乎成為科學(xué)天才的象征。愛因斯坦去世后，他的大腦成為研究對(duì)象。人們最感興趣的是：他為什么充滿那么我智慧？他的大腦與常人經(jīng)較，有哪些不尋常之處？    1955年4月18日，20世紀(jì)最杰出的科學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦于睡眠中在美國(guó)普林頓醫(yī)院逝世，終年76歲。    愛因斯坦的巨著《廣義相對(duì)論原理》寫就了人類科學(xué)史上最輝煌的一面。    一位記者寫道：“（愛因斯坦）這是一位未知世界的鎖匠，從微小的原子到浩瀚的宇宙?！?   1999年12月26日，美國(guó)《時(shí)代》周刊公布了20世紀(jì)的世紀(jì)的人物：阿爾伯特·愛因斯坦。這家雜志有編輯認(rèn)為：“沒有誰比愛因斯坦更能代表這個(gè)時(shí)代?！?        愛因斯坦去世后，他的大腦被普林斯頓醫(yī)院的托馬斯·哈維醫(yī)生保存下來。    哈維把愛因斯坦的人腦悄悄帶回家中，浸泡在防腐液中，后來又用樹脂固化，切成大約200片，供科學(xué)研究使用。    1997年，84歲高齡的哈維把這些腦切片送還愛因斯坦生前工作的普林斯頓大學(xué)。在送還之前，老哈維帶著愛因斯坦的腦切片乘車橫穿美國(guó)東西。他說，這是為了實(shí)現(xiàn)愛囚斯坦的遺愿。    據(jù)報(bào)載，力口拿大麥克馬斯特大學(xué)的懷特爾森教授，有幸研究了愛因斯坦的大腦。他發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦大腦左右半球的頂下葉區(qū)域非常發(fā)達(dá)，比常人大15％。頂下葉發(fā)達(dá)，對(duì)一個(gè)人的數(shù)學(xué)思維、想像力以及視覺空間認(rèn)識(shí)，都有重要作用。    但是，腦科學(xué)家卻在呼吁：應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待這些發(fā)現(xiàn)。因?yàn)閮H憑愛囚斯坦的一個(gè)大腦就得出“天生天才”的結(jié)論，尚為時(shí)過早。    如果沒有后天培養(yǎng)和個(gè)人努力，天才也難發(fā)揮出超人的智慧。    對(duì)愛閑斯坦的大腦，腦科學(xué)家們?nèi)匀火堄信d趣地孜孜不倦地研究，并且不斷報(bào)道新的發(fā)現(xiàn)。    但是，愛同斯坦的大腦之謎，謎底直到今天仍未揭開。    從事腦科學(xué)研究的科學(xué)家們吏關(guān)心的是——    我們的大腦是怎樣組成的?    它又是怎樣工作的?

編輯推薦

　　愛因斯坦的大腦，為什么充滿了那么多的智慧？誰能記住1000位n值？哪個(gè)腦區(qū)是記憶“主管”？印第安獵人的毒箭中，究竟隱藏了什么秘密？腦子里真的有“睡睡蟲”嗎？堅(jiān)強(qiáng)的桑蘭，能不能站起來？人腦神經(jīng)生理學(xué)家陳宜張?jiān)菏繛槟阆破鹉X的“蓋頭”來……

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