第一章
大脑的功能

第一节
大脑的功能分区

● 如果我们将大脑切开，会是什么样子呢？

科学家们将大脑分为三个区域，前脑、中脑和后脑。但这三个区域的名字并非准确对应它们在一个成年人大脑结构中的位置，因为它们的名字来自胚胎发育中神经系统的生理结构。前脑的位置比较靠前，接近面部，而后是中脑，后脑则接近颈部。然而随着大脑的发育，它们的位置和方向也发生了变化，前脑变成了一个类似帽子的样子，生长在中脑和后脑的上面。

那么，组成大脑的每一个区域有什么样的功能，又如何控制我们的行为能力呢？

（一）前脑

前脑位于大脑顶部靠前的位置，包括大脑皮层、边缘系统、丘脑和下丘脑等结构。其中，大脑皮层与接收、处理感知信息相关，对于思考、计划等心理活动来说至关重要，而边缘系统中的海马体则在记忆的形成过程中扮演着很关键的角色。

海马体（hippocampus），因为形状近似于海马而得名，对于学习、空间记忆等功能来说是必不可少的。同时，它还很像一个监视器，可以追踪物体的位置、物体之间的空间关系等。可以说，我们日常生活中众多习以为常的活动，如学习、观察，都有海马体的参与。

记忆能力是海马体最重要的功能之一，海马体对记忆的形成有着不可替代的作用。某些不良的生活习惯，如过度节食、酗酒等，会伴随健忘的症状，究其原因，可能与维生素的缺乏导致海马体的损伤有关。而曾经有一些人，因为大脑受到损伤，或是因为某些特别的原因摘除了海马体之后，虽然仍然可以回忆起过去发生的事，如曾经去过的地方、认识的老朋友等，但是无法再形成新的陈述性记忆，如脑损伤之后见过的人、去过的新地方，对于他们来说将永远是新的。关于海马体在记忆系统中的功能，将在下一章节有更深入的介绍。

此外，前脑中还有很多重要的区域。比如，在大脑的中心，和眼睛的水平高度接近的地方，有一块区域称为丘脑，它通过投射在大脑皮层上的神经元群，将大部分输入大脑的感觉信息分类，再传递到大脑皮层特定的区域。同时，丘脑也和睡眠、清醒的状态控制有关。如果丘脑出现异常变化，可能出现语言障碍、清醒-睡眠状态紊乱，导致幻觉和妄想等症状。

在丘脑下方，有一个小小的区域名为下丘脑，虽然重量仅占全脑的0.3%，却是调节内分泌活动的高级神经中枢。它与大脑边缘系统相互作用，参与调节诸多与生存相关的行为活动，包括捕食、战斗等，并且参与脑垂体的刺激，通过神经和血管等途径调节相关激素的产生和释放。

（二）中脑

中脑辅助控制眼球运动和身体协调。相比哺乳动物，中脑在非哺乳动物中控制着视觉和听觉信息，有着更为重要的作用，而哺乳动物的这些功能则是由前脑控制。在人脑的进化过程中，中脑保留着相对简单的结构，其中网状激活系统（reticular activating system, RAS）是中脑最重要的结构之一，这是一种对意识调节至关重要的神经元网络。

脑干是与中脑相关另一个重要区域，它连接着前脑和脊髓，结构上包括下丘脑、丘脑、中脑和后脑，维持生命中包括心跳、呼吸、体温等重要生理功能。医生会根据脑干反射消失与否来判断是否发生脑死亡。

（三）后脑

后脑位于脑颅的后部，由延髓、脑桥和小脑构成。延髓是一种细长的结构，位于脊髓进入颅骨并与大脑相连的位置。延髓调节着心脏活动，也是维持呼吸、消化等必要生命活动的基本中枢。如果延髓保持完整，即使其他部分损伤，呼吸等功能仍旧可以暂时维持。相对地，如果延髓受到伤害，可能会迅速引起死亡，因此延髓有着“生命中枢”之称。

脑桥的结构只在哺乳动物中存在。它含有大量神经纤维，像一个中继站，可以将信号从大脑的一个部分传递到另一个部分，有桥接的功能，因此得名“脑桥”。小脑的名字中虽然有小字，但其实它是后脑中最大的部分。小脑机能复杂，调节着身体的协调、平衡和肌肉张力。

人脑的发育其实分为产前和产后两个阶段。在产前阶段，个体大脑的发育过程大体与人类整个物种的大脑的进化相对应。后脑可以说是在进化历程中最古老而原始的部分，也是在产前阶段首先发育的脑区。接着是中脑，它是大脑中相对较新的部分。前脑则是大脑的最新进化产物，也是三个部分中最后发育的。

在人类的进化历程中，人脑的重量占身体的比例越来越大。一个刚刚出生的婴儿，大脑的重量可能占体重的10%～20%。然而，在出生后的发育过程中，大脑重量的占比却在逐渐下降。从进化的趋势来看，人脑进化趋向于增加神经元的复杂性，给予人类更强的行为控制能力和思考、计划行动方案的能力，而这也为大脑的训练应用留下了很多的可能性。

● 谁是世界上最聪明的人？

很显然，大脑是生物角度来看表现人类智力的最基础器官。早期有很多科学家在研究大脑时，试图找到能够衡量人类智力和心理活动的生物学指标，比如什么样的大脑结构会让人有更高的智力，但是他们无一例外地失败了。从生物结构到智力表现，他们没法找到一个清晰的因果关系。

而随着科技的发展，研究大脑的科学工具越来越复杂，也越来越先进，科学家们重新看到了寻找智力的内在生理指标的可能性。到目前为止，科学界已经发现了一些专业的可供临床使用的智力心理指标，但它们的应用有很多限制，而使用这些衡量智力的方法得出的结论，虽然与生物学的研究存在一定的相关性，但依然无法建立因果联系。

那么，智力究竟与什么样的大脑特征相关呢？

一项统计学研究结果显示，大脑的体积与智力之间存在一种程度不高但确实是显著相关的统计关系。大脑中额叶和颞叶的很多区域中灰质的数量与智商确实密切相关，然而，与智力相关的大脑区域在男性和女性中似乎是不同的。当智力水平相当时，女性的前额叶更为重要，相对地，男性大脑的后部区域与智力相关性更大。人们常常说，男人来自火星，女人来自金星，而这项研究结果引发了一个猜测，即男性和女性可能确实有着不同的大脑结构，再加上后天所处环境的差异，也就逐渐产生了不同的思维方式。

另一种观点认为，智力可能与神经效率有关，这是基于大脑在活动过程中葡萄糖代谢效率的研究得出的结论。众所周知，葡萄糖是人体生命活动的能量来源，而科研人员发现，在完成一项任务时，一个更聪明的大脑消耗较少的葡萄糖，而且葡萄糖的代谢可能针对特定的区域，这部分区域显示出更高的代谢水平，这表明聪明的大脑好像很知道如何更有效地使用大脑。面对一项任务，聪明的大脑只要将能量集中输送到对应的功能区，其他区域则维持着较低的活性。然而，这样的研究也受到质疑，比如如何衡量给予参与者的任务的难易程度、实验设定的不同会影响结果等。甚至也有一些研究得出了完全相反的结论——聪明的大脑需要更多的能量。这似乎也解释了为什么生活中很多思想者更喜欢吃甜食，因为可以从中获取大量能量，以供大脑在思考问题时使用和消耗。另一项研究发现，在完成较困难的任务时，聪明的大脑的右脑葡萄糖代谢最高，这也印证了大脑区域的功能选择性。由此看来，葡萄糖的代谢与智力水平之间可能有着更为复杂的关系，仍然需要进一步的研究。