第二章 大腦的世紀 -- 生物心理學, 神經科學 與人類的本質 Biopsychology, neuroscience, and human nature.

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1 第二章 大腦的世紀 -- 生物心理學, 神經科學 與人類的本質 Biopsychology, neuroscience, and human nature

2 你知道政大有心腦學中心嗎？ 大腦、情緒語決策實驗室 類神經網路實驗室 眼動與閱讀實驗室 睡眠實驗室 知覺與錯覺實驗室 行為神經科學實驗室

3 你知道政大有心腦學中心嗎？ 學術研究

4 你知道政大有心腦學中心嗎？ 心智、大腦與 學習研究中心

5 你知道政大有心腦學中心嗎？

6 你對自己的大腦了解多少？ Q1. 大腦有多重？

7 你對自己的大腦了解多少？ Q1. 大腦有多重？ A1. 約 3 磅重 ( 和一顆葡萄柚差不多重 )

8 你對自己的大腦了解多少？ Q2. 大腦裡面有多少神經元？

9 你對自己的大腦了解多少？ Q2. 大腦裡面有多少神經元？ A2. 約 100,000,000,000 （一千億）個神經元， 每一個神經元又會和其他神經元互相連結， 形成複雜的神經組織。

10 你對自己的大腦了解多少？ Q3. 每天你的腦細胞有多少會死亡呢？

11 你對自己的大腦了解多少？ Q3. 每天你的腦細胞有多少會死亡呢？ A3. 約 200,000 個細胞會死亡 但你現在擁有的腦細胞數量已經比出生時 少很多了 !! 青少年期 因為出生後第一年較少用到的神經元會被 修剪掉，直到青少年期數量才會穩定下來。 死 亡的數目還是比新生的細胞多 雖然還是會有新的神經細胞長出來，但死 亡的數目還是比新生的細胞多。

12 一群對大腦充滿興趣的人 生物心理學家 (biopsychologist): 生物心理學家 (biopsychologist): 生物心理學屬 於心理學的一分支，研究生物、行為與心 智歷程間的交互作用。 邀集認知心理學家、生物學家、電腦科學、 化學家、神經科學家、語言學家 專門研究大腦的神經迴路如何產生 心智歷程和行為。

13 為何要從生物觀點看行為呢？ 生物觀點的應用 : ＊了解特定部位的腦區與行為的關聯 → 找到有效治療睡眠疾病的方法。 → 例如：鏡像神經元 (mirror neurons) 的功能可以解釋 自閉症的現象（發病原因）。 直接反映出他人的行為 ( 這批神經元似乎讓觀看者在腦中直接反映出他人的行為，因此我們稱之為「鏡像神經元」 （ mirror neuron ）。 ) ＊了解藥物與大腦產生的化學物質如何交互作用。 ＊大腦植入晶片幫助肢體失能的病人恢復一些運動能力。 ＊了解記憶的生物機制，造福一些大腦疾患病人。

14 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能 1. 神經元 (Neurons): 傳送神經 衝動或訊息到其他神經元, 腺體和肌肉的特化細胞。 2. 樹突 (Dendrites): 從細胞本 體突出來的樹狀分枝，將 神經衝動傳至鄰近神經元。 3. 軸突 (Axon): 從細胞本體延 伸出的纖細管子，運送訊 息到其他神經元。

15 4. 突觸終端 (synaptic terminals): 每個軸突末端 的細小分支，其末端膨脹。 5. 突觸 (synapse): 細胞本體與 突觸終端的細縫。 6. 神經傳導物質 (neurotransmitter): 特化的 化學物質，會透過突觸擴 散，以刺激下一個神經元。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

16 7. 感覺神經元 (Sensory neurons): 將神經衝動傳至 中央神經系統的受器。 8. 運動神經元 (Motor neurons): 將來自大腦或脊椎的訊息 帶至肌肉和腺體。 大腦眼睛脊 椎 9. 中間神經元 (Interneuron): 接收來自感覺神經元的訊 號，並將神經衝動傳至其 他中間神經元或運動神經 元。只在大腦、眼睛和脊 椎部位找到此類神經元。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

17 10. 神經 (Nerve): 由成千上萬的神經細胞軸突 組成一束。 大腦和脊椎裡 11. 神經核 (Nucleus): 一組在大腦和脊椎裡的 神經細胞體。 大腦和脊椎外 12. 節細胞 (Ganglion): 位於大腦和脊椎外的 一組神經細胞體。 非神經細胞 13. 神經膠質細胞 (Glial cells): 非神經細胞，但具有支 持神經元在原位、提供神經細胞養分、以及維持 神經元傳訊能力等功能。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

18 動作電位 (Action potential): 一種電化學衝動，從細胞 本體傳至軸突末端。 14. 動作電位 (Action potential): 一種電化學衝動，從細胞 本體傳至軸突末端。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

19 14. 動作電位 (Action potential): 一種電化學衝動，從細胞 本體傳至軸突末端。 離子通道 (Ion channels): 由 蛋白質分子構成的細胞膜， 上有孔隙能調控離子的進 出。 15. 離子通道 (Ion channels): 由 蛋白質分子構成的細胞膜， 上有孔隙能調控離子的進 出。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

20 14. 動作電位 (Action potential): 一 種電化學衝動，從細胞本體傳 至軸突末端。 15. 離子通道 (Ion channels): 由蛋 白質分子構成的細胞膜，上有 孔隙能調控離子的進出。 休息電位 (resting membrane potential): 神經元休息時的電 位, 約為 -70mv 。 16. 休息電位 (resting membrane potential): 神經元休息時的電 位, 約為 -70mv 。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

21 膠質細胞 17. 隨鞘 (myelin sheath): 由膠質細胞 構成的套膜，包住 軸突，可加速神經 衝動的傳導速度。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

22 18. 全有全無律 (all-or-none principal): 突觸輸入的電位必 須要達到引發動作電位所需的活化程度，否則就完 全無法讓神經元活化。 neurotransmitters 正電荷 19. 興奮性神經傳導物質 (Excitatory neurotransmitters): 細胞膜允許帶正電荷的離子進入神經元內，使得細 胞膜內的電荷比細胞膜外更正。 神經系統基石 -- 神經元 (Neuron) 的結構和功能

23 重要的神經傳導物質 20. 抑制性神經傳導物質 (inhibitory neurotransmitter): 帶正電的離子離開神經細胞, 或帶負電的離子進入 細胞, 使得神經細胞內部電位比外部更負。 21. 再吸收 (reuptake): 重新吸收突觸終端釋放出來的 神經傳導物質。 22. 毀壞 (degradation): 酵素與神經傳導物質在突觸縫 隙的交互作用, 神經傳導物質在此進行化學性地分 解, 然後不活化。 神經傳導物質功能量不平衡時的問題影響該神經傳導物 質的其他物質 多巴胺 (Dopamine)1. 產生愉悅和酬賞 的感覺 2. 參與中央神經系 統的自主活動 過少 : 帕金森氏症 過多 : 精神分裂症 古柯鹼, 安非他命, 甲酯, 酒精 血清素 (Serotonin) 調控睡眠和作夢, 情緒, 疼痛, 攻擊, 食 慾與性行為 憂鬱症或特定焦慮 疾病, 強迫症狀 百憂解, 迷幻藥 ( 如 LSD) 正腎上腺素 (Norepinephrine) 控制心跳, 睡眠, 壓 力, 性行為, 警覺, 食 慾 高血壓, 憂鬱三環抗憂鬱劑 乙醯膽鹼 (Acetylcholine) 1. 負責傳遞輸入神 經元從中樞神經帶 來的訊息 2. 參與某些學習和 記憶 特定肌肉疾病, 阿茲海默症 尼古丁, 黑蜘蛛毒 液, 肉毒桿菌毒液, 箭毒, 顛茄鹼

24 重要的神經傳導物質 神經傳導物質功能量不平衡時的問題影響該神經傳導物 質的其他物質 胺基丁酸 (GABA) 中央神經系統中最 常見的抑制性神經 傳導物質 焦慮, 癲癇巴比妥安, 酒精 榖胺酸鹽 (Glutamate) 中央神經系統中最 常見的興奮性神經 傳導物質, 包括學 習和記憶 過多 : 導致中風後 的腦傷 PCP(“angel dust”) 腦內啡 (Endorphins) 愉悅的感覺, 控制 疼痛 鴉片成癮導致其分 泌量降低 各類含有鴉片劑成 分的藥物 : 鴉片, 海 洛因, 美沙酮

25 大腦的組成 後腦 (hindbrain): 所有位於大腦後部, 靠近脊椎的結構。

26 大腦的組成 後腦 (hindbrain): 所有位 於大腦後部, 靠近脊椎 的結構 中腦 (midbrain): 位於大 腦中間的部分

27 大腦組成 後腦 (hindbrain): 所有位 於大腦後部, 靠近脊椎 的結構 中腦 (midbrain): 位於大 腦中間的部分 前腦 (forebrain): 所有位於大腦前部的 組織結構

28 大腦結構和功能 本能行為 腦核 (central core): 調控大 部分的本能行為 控制情緒 邊緣系統 (limbic system): 與控制情緒有關, 主要結構 有海馬迴 (hippocampus) 和 杏仁核 (amygdala) 較高層次的智力 歷程 腦皮質 (cerebrum cortex): 調控我們較高層次的智力 歷程

29 大腦各個皮質區 初級運動區 : 初級運動區 : 控制身體的自主運動

30 大腦各個皮質區 初級體感覺區 初級體感覺區 (primary somatosensory area): 產生感覺經驗, 如熱, 冷, 觸覺, 疼痛, 體運動覺

31 大腦各個皮質區 初級視覺區 初級視覺區 (primary visual area) : 能夠解釋視覺刺激，使 我們產生視覺的腦區。

32 大腦各個皮質區 初級聽覺區 初級聽覺區 (Primary Auditory Area): 能分析複雜的聽覺訊號。

33 大腦各個初級皮質區 聯合皮質區 聯合皮質區 （ Association Areas ）： 主要和感覺或動作歷程有關 前側聯合區 記憶和問題解決 後側聯合區 視知覺

34 腦造影技術 電腦斷層掃描 ( CAT or CT): 光源可掃描至不同的 組織 空間 解析度不佳 光源可掃描至不同的 組織得出平面的影像， 經由電腦將每個光源 的平面成像加以重組 形成三度空間立體影 像，但解析度不佳。

35 腦造影技術 核磁共振造影 (MRI): 氫原子釋出的波 形 把人體放入一磁場中， 偵測氫原子釋出的波 形，經電腦數位化處 理後，轉換成腦部三 度空間的立體圖形， 空間解晰度最佳，但 費用貴且時間解析度 不佳。

36 腦造影技術 正子射出造影 (PET): 放射性的 2- deoxyglucose (2-DG 可偵測腦部的活動情形。利用具放射性的 2- deoxyglucose (2-DG, 葡萄糖的似構物但不能被代謝 或利用 ) 。腦部活動頻繁的區域需大量葡萄糖, 2- DG 在這些區域大量堆積，可觀察之並定位活動頻 繁的區域。 具 侵入性 受試者須服用微量的放射性物質，此研究方法具 侵入性。

37 腦造影技術 大量氧氣 ( 血流增加 ) 功能性核磁共振造影 (fMRI) ： 亦可偵測腦部的活動情形，腦部活動 頻繁的區域需大量氧氣 ( 血流增加 ) ， 因此可與背景區分。 較不具侵入性且 較不具侵入性且 空間解析度佳，但 空間解析度佳，但 時間解析度還是比較差。 時間解析度還是比較差。

38 大腦的不對稱性 發現兩個語言區大都 （ 90% ）都在左腦 布洛卡氏區 (Broca’s area): 布洛卡氏區 (Broca’s area) 位於左半腦, 負責語言 的產出。 布洛卡氏失語症 : – 使一個人無法講話 – 可以了解語言內容 – 無法用字詞 – 說話緩慢並且不連貫 布洛卡失語症者嘗試 解釋他去醫院看牙醫 的狀況 : 是... 阿... 星期一... 阿... 父親和 Peter H( 他的姓 名 )... ， 及父親.... 阿... 醫院... 及阿... 星期三... 星期三九點... 以及 ， 喔... 星期二... 十點， 阿， 醫生... 兩個... 醫生... 及 阿... 牙齒... 對 …

39 大腦的不對稱性 溫尼克區 (Wernicke‘s area): 溫尼克區 (Wernicke‘s area): 此區域內有聽覺性語 言中樞和視覺性語言 中樞，主要的功能是 用來理解單詞的意義。 溫尼克區的損傷，將 產生嚴重的感覺性失 語症。患者能夠聽見 聲音，但無法理解語 言的意思。能組織語 法上正確的句子，但 沒有能力在句子中表 達任何意義。

40 大腦的不對稱性 分腦病人的研究 : Roger Sperry 為此類研 究的先驅。 病人為了治療癲癇症 而將其胼胝體割除， 兩邊的大腦便無法溝 通 - 語言中心在左腦，病 人只能用言語說明右 手拿的東西，但無法 說明左手拿的東西。

41 大腦半球的側化 1. 左半腦： 表達語言 邏輯活動 數學運算 2. 右半腦： 空間和物體型態辨識 臉部辨識與情緒表達 線條斜率和點的位置

42 THE END http://www.youtube.com/watch?v=-inPDyTx-o8

43 布洛卡區 BACK

44 溫尼克區 BACK

45 參考書目 Edward Smith, Susan Nolen-Hoeksema, Barbara Fredrickson, Geoffrey R. Loftus (2003) Atkinson and Hilgard‘s Introduction to Psychology. Wadsworth Publishing Co Inc; 14th Revised edition edition, p31-60. Philip G. Zimbardo, Robert L. Johnson, Vivian McCann (2008). Psychology: Core Concepts (6th Edition), Allyn & Bacon, P43-89.