脑生理学

人类的中枢神经系统由大脑和脊髓组成。它是神经系统的主要器官。大脑由大脑、脑干和小脑组成。它负责管理身体的大部分功能，解释、组织和协调从感觉器官接收到的数据，并决定向身体其他部位发送何种指令。头骨包裹并保护大脑。

大脑的最大的部分是大脑，由两个大脑半球组成。每个半球的外层是大脑皮层，由灰质组成，而内层是白质。皮层由称为“古皮质”的内层和称为“新皮质”的外层组成。古皮质由三到四层神经元组成，而新皮质有六层。传统分类法认为每个半球有四个脑叶：额叶、颞叶、顶叶和枕叶。枕叶负责视觉，而额叶与计划、思考、自控和抽象认知等执行功能有关。皮层区域，包括感觉区、运动区和联络区，与每个脑叶内的特定功能相关。尽管两个半球在结构和功能上相似，但某些任务只由一个半球执行，例如左半球的语言和右半球的视觉空间技能。联合神经通路，其中胼胝体最大，连接两个半球。

脑干连接脊髓和大脑。脑干由脑桥、延髓和中脑组成。被称为小脑脚的三对神经束将小脑与脑干连接起来。脑脊液在此处生成并循环，由脑内四个相互连接的脑室组成的脑室系统。许多重要的解剖结构位于大脑皮层下方，例如丘脑、上丘脑、松果体、下丘脑、垂体和丘脑下部；边缘系统，包括海马体和杏仁核、 the claustrum、 the different basal ganglia nuclei、 the basal forebrain structures、 and the three circumventricular organs。大脑中有不成对的脑区，例如两个海马体和两个杏仁核。大脑由提供支持的神经元和胶质细胞组成。大脑中有近乎相同数量的其他细胞和超过860亿个神经元。神经元之间的连接及其在神经冲动响应中释放的神经递质是实现大脑功能的基础。神经元相互连接形成神经回路、神经通路和复杂的网络系统。神经传递是整个回路的驱动机制。

血脑屏障将大脑与血液循环隔开，颅骨保护大脑，并且大脑漂浮在脑脊液中。然而，大脑仍然容易受到损伤、疾病和感染。创伤或中风（血液循环中断）都可能导致损伤。帕金森病等退行性疾病、阿尔茨海默病等痴呆症和多发性硬化症都会影响大脑。据推测，大脑功能障碍与抑郁症和精神分裂症等精神疾病有关。良性和恶性脑肿瘤也可能发生；它们通常起源于身体的其他部位。

神经解剖学是大脑结构的研究；神经科学是研究大脑功能。大脑的研究使用多种方法。在显微镜下研究的动物标本提供了丰富的知识。脑电图（EEG）记录和功能神经影像等医学成像技术对大脑研究大有裨益。通过研究有脑损伤的患者的病史，我们得以了解大脑每个组成部分的功能。神经科学研究领域已取得显著进展，研究仍在进行中。

数千年来，心智哲学一直致力于解决社会中关于意识本质和身心悖论的问题。在19世纪，伪科学颅相学试图将人格特质与特定皮层区域联系起来。在科幻故事《多诺万的大脑》（1942）中设想了大脑移植。

神经递质、复杂的信号通路和大脑网络构成了其精密的身体结构。要完全理解人类的认知、行为和智力健康，理解大脑的解剖结构至关重要。在这项广泛的研究中，我们可以深入探讨大脑的解剖学和生理学，了解其组成、特征和迷人的工作过程。

大脑不同部位的功能

大脑

大脑负责记忆、运动和感觉感知、有意识和无意识的活动、情感和智力。语言和抽象思维——想象不存在的事物的能力——由左半球处理。另一方面，由右半球控制的思维能够从形状、大小、方向、位置和现象中解读意义。

脑干是大脑向下延伸到身体另一侧的运动和感觉神经元的交叉点。这种交叉意味着大脑左侧控制身体右侧的运动和感觉功能。相反，大脑右侧控制左侧的运动和感觉活动。因此，影响大脑左半球的中风将导致身体右侧的运动和感觉缺陷。

丘脑通过感觉神经元接收来自身体的感觉输入，然后将此信息传递给大脑。例如，下丘脑调节口渴、食欲和睡眠。

大脑有四个脑叶

• 额叶： 负责语言、身体技能和认知功能，包括执行功能、记忆、情绪、情绪、个性、自我意识以及道德和社会推理。左额叶包含布罗卡区，负责言语产生和发音。
• 顶叶： 负责解读运动、感觉、视觉、听觉和记忆过程。
• 颞叶： 左颞叶的韦尼克区负责理解书面语和口语。为了保存记忆、语言和情感，颞叶——它处理感觉数据——也是社交大脑的重要组成部分。此外，颞叶对听觉以及空间感和视觉也很重要。
• 枕叶： 枕叶包含视觉皮层，负责处理视觉数据。

小脑

小脑吸收来自大脑和脊髓的感觉数据，以微调运动活动的准确性和精确性。它还控制自主运动的协调。此外，小脑还支持多种认知过程，包括语言、注意力、愉悦反应和恐惧记忆。

脑干

脑干连接脊髓、小脑和大脑。脑干的中央区域控制自主功能，包括呼吸、心率、体温调节、呼吸、咳嗽、打喷嚏、消化、呕吐和吞咽。脑干中既有灰质也有白质。白质由纤维束或神经细胞轴突组成，这些轴突从脊髓和周围神经向上延伸到大脑的最高区域，携带感觉信息。这些轴突从大脑皮层向下移动，用于自主运动。

大脑的机制

大脑总共消耗身体20%的氧气，15%的心脏输出量，占个体体重的2%。大脑在休息时消耗身体20%的能量。大脑在执行任务时，能量消耗会额外增加5%，这表明内在过程占了大脑能量消耗的大部分。

葡萄糖是大脑的主要能量来源。在低葡萄糖条件下，大脑的主要能量来源是酮体。运动时，大脑可以利用乳酸作为能量来源。

发育中的大脑中的神经元通过响应星形胶质细胞等调节细胞的分子信号来形成神经元之间的连接，这些连接将在成年期一直保持，以决定它们的位置、释放哪种神经递质以及与哪些其他神经元通信。成年大脑中发育成熟的神经元会生长轴突和树突以与附近的神经元连接，并适应其正确的位置。

神经递质释放到 20-50 nm 的突触间隙中，使神经元能够相互作用。突触前神经元是向突触间隙释放神经递质的神经元，而突触后神经元是吸收神经递质的细胞。突触前神经元中的动作电位引起钙离子内流，从而导致神经递质从其储存囊泡释放到突触间隙。到达突触后神经元后，神经递质会与受体结合，改变细胞的活动。酶会迅速清除突触间隙中的神经递质。

中枢神经系统中的少突胶质细胞产生髓鞘。轴突被由髓鞘组成的绝缘鞘包围，这有助于电脉冲的快速通过。髓鞘的缝隙称为郎飞氏结，允许钠离子进入轴突，并有助于以恒定速度保持电脉冲在其上传导。这种电脉冲从一个节点“跳跃”到另一个节点的过程称为跳跃神经传导。它确保电信号能够远距离传输而不会发生信号衰减，并且不会损失其速度。

大脑解剖学

• 宏观结构
  大脑中有许多不同的区域，每个区域都有特定的作用。大脑皮层有四个脑叶，负责高级认知功能：额叶、顶叶、颞叶和枕叶。更深层的大脑区域，例如杏仁核和海马体，对于处理情感和记忆至关重要。
• 微观结构
  神经元是构成大脑微观结构的基本单元。在深入研究神经元解剖结构时，我们将考察树突、轴突和突触。我们还将提及经常被忽视但至关重要的胶质细胞在支持和维持神经系统方面的作用。

神经元传递

• 动作电位
  神经元通信是心智功能的核心。本文将探讨动作电位——允许神经元远距离发送信息的电脉冲——的科学。
• 突触传递
  神经元相互通信的点称为突触。化学信使，即神经递质，可以逐个元素地进行描述。可以研究受体的位置和再摄取模式，这可能提供关于药物和其他药物如何影响突触传递的信息。

神经可塑性

神经可塑性是描述大脑改变和重塑能力的令人兴奋的术语。我们将通过研究长期抑制（LTD）和长期增强（LTP）来探究突触可塑性的潜在过程。可以讨论神经可塑性对学习、记忆和脑损伤恢复的影响。

大脑网络和回路

• 默认模式网络
  大脑作为一个相互连接的回路系统运作。可以研究与自我意识和反思相关的默认模式网络。该网络内的紊乱与各种精神健康问题有关。
• 感觉和运动通路
  理解大脑如何处理感觉信息和控制运动至关重要。本节将讨论控制自主运动的皮质脊髓束，以及包括躯体感觉和视觉系统在内的感觉通路。

大脑与激素

内分泌系统调节着大脑活动的重要部分。我们将了解激素，如皮质醇、肾上腺素和性激素，如何影响情绪和认知过程。可以强调大脑和内分泌系统是如何相互交织的。

睡眠在大脑生理学中的作用

睡眠影响记忆巩固、情绪调节和整体认知表现，这些对于心理健康都至关重要。本节将探讨睡眠的不同类型、神经递质的作用以及睡眠不足对大脑生理学的影响。

异常和脑部疾病

• 神经退行性疾病
  衰老过程通常与帕金森病和阿尔茨海默病等神经系统疾病有关。我们将研究治疗过程的潜在机制和能力。
• 精神健康障碍
  将对与智力健康相关的常见问题进行评估，包括紧张、抑郁和精神分裂症。本文将讨论神经相关性以及潜在的治疗方法，从而深入了解大脑的物理构成与心理健康之间的关系。

结论

最终，身心联系的复杂性是一个引人入胜的科学研究领域。从微观的神经元世界到调控认知和行为的宏观网络，大脑的复杂性令人惊叹。尽管本文进行了全面的分析，但对大脑信息的研究仍在继续。随着研究的进展，新的发现将不断修正我们对这个高级器官的理解，从而为更先进的医疗和神经学疗法打开大门。