师:同学们,今天我们学习生物学选择性必修一第二章第五节“人脑的高级功能”。本节课的学习目标是简述人类语言功能与大脑皮层言语区的关系;简要说明人类记忆的过程以及记忆与学习的关系;简述情绪是人脑的高级功能之一。
通过前面课程的学习,我们知道大脑属于中枢神经系统,有大量神经元细胞聚集形成许多神经中枢。大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢,能调节脊髓等低级中枢。它除了可以感知外部世界、控制机体的反射活动等基本功能外,还具有哪些功能呢?请大家阅读资料,回答问题。
资料显示,当阿尔兹海默病患者大脑的特定区域出现神经元大量死亡,就会导致逐渐丧失记忆和语言功能、计算和推理等思维能力受损、情绪不稳定等症状。语言、思维、学习、记忆、情绪相比于单纯的躯体运动更加精细复杂,这些都是人脑区别于脊髓的高级功能,这些高级功能使人类主动适应环境,创造出灿烂的人类文明。
我们知道动物可以用声音、气味、动作来传达恐惧、警告、声明、领地等信息,比如猫在感受到威胁或危险,无法逃走时,就会后肢站立,让自身看起来体积更大,威慑和恐吓对手。然而,这是特定情境下使用的、功能非常有限的交流系统。那么,人类的大脑有哪些区别于动物大脑的高级功能呢?语言文字是人类社会信息传递的主要形式,也是人类进行思维的主要工具。利用语言,人类能够进行抽象的思维,具有意识,因此语言功能是人脑特有的高级功能,它包括与语言文字相关的全部智能活动,涉及听、说、读、写。有些动物,比如狗,虽然也能对语言刺激做出反应,但那是人类训练的结果,是简单的模仿和强化记忆。接下来我们重点学习人脑的三种高级功能:语言功能、学习与记忆、情绪。
通过前面的分析,我们知道语言功能是人脑特有的高级功能,人类拥有足以支持语言加工的精密大脑。那么大脑的哪些区域参与语言这一高级功能呢?如图所示,大脑的W区、V区、S区、H区等参与了语言这一高级功能。我们把大脑皮层中这些特定的与语言功能相关的区域叫做言语区。大脑皮层言语区损伤将会对人体产生什么影响呢?
有研究表明,W区发生障碍,不能写字;V区发生障碍,不能看懂文字;S区发生障碍,不能讲话;H区发生障碍,不能听懂话。请大家根据图一完成资料分析。
资料一:一位病人能听懂别人讲话,能用面部表情和手势同别人交流思想,可是说话非常困难。经检查发现病人与讲话有关的肌肉和发声器官完全正常。病人死后,经解剖发现他的大脑左半球的S区发生了病变。
资料二:一位病人能主动说话,听觉也正常,但他听不懂别人说话,连自己的话也听不懂。病人死后研究发现他的大脑左半球的H区有病变。
上述资料显示,大脑S区病变病人出现说话困难,大脑H区发生病变则听不懂别人说话。由此可见,大脑皮层言语区的损伤会导致特定的言语活动功能障碍。大脑皮层的言语中枢有什么特点?各种言语区之间是独立起作用的吗?我们来看一下,在不同的语言活动中,有哪些区域的细胞较活跃。下图是看单词、听单词、说单词、联想单词所对应的脑血流量扫描成像图,红、黄、绿、蓝色表示血流量从大到小。从A图到D图,我们发现不同语言过程中大脑不同区域的血流量明显不同。由此可见,不同语言过程中大脑不同区域会有不同程度的活跃。在日常生活中,这些通常是同时或先后进行的。当我们听到某些声音信息或看到某些文字信息,我们的大脑已经在处理相关信息,并输出语句语法,通过语言进行表达。因此大脑的上述多个区域都可能参与到这个过程中。
由此可见,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。不知道大家有没有注意到,这些中枢都标注在大脑的左半球,大脑的右半球是否也有同样的语言中枢呢?下面我们一起来了解下两侧大脑皮层的功能。
早在1977年,研究者们就对此进行了观察和统计,如表一所示,96%的右利手和70%的左利手人群的言语区在大脑的左半球,因此左侧皮层在语言活动功能上占优势。此外,逻辑思维也被证明主要由左半球负责。而大多数人右半球在非语言活动功能上占优势,主要负责形象思维,如音乐、绘画、空间识别等,这也是人体极其重要的功能。下面学习人脑的另一个高级功能:学习与记忆。
我们都有过学习和记忆的体会,那么什么是学习和记忆呢?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。学习是信息获取和加工的神经过程,而记忆则是信息的储存和读取的神经过程。学习是记忆的基础。学习的基本方式有哪些呢?我们比较熟悉的条件反射就是学习。
如图所示,给狗喂食会引起唾液分泌,这是与生俱来的反应,属于非条件反射。食物是唾液分泌的非条件刺激,而铃声与分泌唾液没有关系,是无关刺激。但是如果每次给狗喂食前都先摇铃,铃声就变成了进食的信号,从无关刺激变成了条件刺激。重复多次之后,单独给予铃声刺激,狗也会分泌唾液,这就是条件反射。
因此,条件反射的形成是条件刺激与非条件刺激在时间上反复多次结合,神经系统不断接受刺激,获得新的行为习惯,是经过后天学习建立起来的。如果没有食物这一非条件刺激的不断强化,已经建立的条件反射也会逐渐消退。所以,条件反射是个体在后天活动中建立在非条件反射基础上的一种高级神经活动,随着机体需要可建立也可消退。
对于人类而言,除了现实具体的信号,如声音、味道等可以直接刺激耳、鼻感受器外,还可以用抽象的语言来代表具体的信号,形成概念并进行推理,建立许多联系,通过学习个体完成了信息获取加工过程。那这样的信息能储存多久并被读取呢?这就涉及到记忆了。
当感觉系统获得刺激产生信息后,首先会将信息储存在脑的感觉区域内,形成感觉记忆。这种记忆是转瞬即逝的,有效作用时间往往不超过1秒,所记得的信息并不构成真正的记忆。感觉记忆的信息大部分迅速消退。如果对于某一信息加以注意,如老师讲话的听觉刺激,则可以将这个瞬时记忆转入第一级记忆。
