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纳米儿科研日记第6站——最强脑组织

2018-03-07刘伟伟

课堂内外(小学版) 2017年8期
关键词:头骨脑子人脑

刘伟伟

这是一个美好的下午,微风习习,天气正好,薇宝默默地绕着跑道慢跑,一圈又一圈……

Hi,我说薇宝,你慢腾腾地绕着跑道转圈,到底打算干什么啊?

忙了一天,有点头昏,跑一跑,很快我就可以满血复活,继续奋战啦!

还是咱们纳米机器人好,不知道累;即使运转过度,重新开机就又满血复活。

运动过后真放松啊!不过小纳,我们和你们纳米机器人不一样,和其他动物们也不一样——我们有脑。虽然很多很多动物也有脑,唯有我们人类的脑组织是独一无二的,它就像一个繁忙的城市——无论白天还是黑夜,都有“市民”在兢兢业业地工作。脑组织是由不同类型的细胞组成,每个部分都有不同的功能。为了工作,大脑的不同部分需要互相发送信息给对方,再把指令传输到身体的其他部位,让我们能够思考、计划、说话和想象……虽然我们的大脑看起来很相似,但实际上每个人的大脑都不一样,即使是双胞胎也会有差异。

听起来很神奇。

实际上更神奇!

感谢大脑

看东西时,眼睛会自然睁开;听音乐时,耳朵能自然倾听;吃饭时,嘴巴会自然张开;走路时,腿会自动迈开……

听起来,这些是不是特简单自然?裁们身体的每一个器官,都在做它们该做的事情,从不会乱来。而这一切都是因为有脑组织在帮我们管理,并且指挥一切动作按要求进行!如果心脏坏了,可以移植;但如果脑死了,就再也没有办法了——即使能够脑移植,这个人也不再是原来的那个人。

总而言之,脑组织是我们最最重要的器官,没有之一!

大脑什么样

新鲜“核桃仁”

想知道头皮下,我们的脑是什么样子的吗?

那就想象一下鸡蛋吧:硬的外壳,液体的蛋白以及蛋白中悬浮的蛋黄。我们的大脑和鸡蛋颇有几分相似:最外面是一层坚硬的外壳(颅骨),然后是一层薄薄的透明液体(脑脊液),以及几层薄膜(脑膜)——它们可以防止来自外部的冲撞伤害大脑,而最里面就是我们珍贵无比的大脑啦。

你可能在博物馆里见过人脑标本:硬硬的,灰灰的,但那是化学物质造成的。实际上,一个鲜活的成年人的脑子可漂亮多了:有80%都是液体,所以它有些像豆腐,但它不是方的,而是圓的;也不是白的而是淡粉色的,表面皱巴巴的。所以,说它看起来像一颗超大号的“核桃仁”更贴切。

脑组织自带“保护罩”

在头发、头皮之下,是坚硬的头骨,而在脑组织和头骨之间还有三层充满了脂肪的脑膜以及无色透明的脑脊液——它们共同保护了我们娇弱、颤巍巍的脑组织。

“核桃仁”构成

这块新鲜的“核桃仁”是人体中枢神经系统的主要部分,由大脑、小脑和脑干组成。其中大脑是人体最重要的司令部,约占脑部重量的80%,负责人类智能中最重要的思考、感觉、记忆、语言、运动等机能。小脑约占脑部10%的重量(约130克),主要的功能是接受、调节大脑下达的指令,并传达到全身,保证身体各部位正确、顺利地完成动作。此外,维持平衡感也是小脑重要的功能之一。脑干位于脑部深处,由间脑、中脑、脑桥、延脑等部分组成,是生命中枢,掌管着呼吸、心跳、调节体温及新陈代谢等维持生命不可或缺的机能。

人脑有分量

咱们脑的重量,约为1.4千克,占人体体重的2%左右。有人认为越聪明脑就会越重,是不是这样呢?一起来看看下面的数据你就会知道了:

克伦威尔 (英国政治家) 2000克

康德(德国哲学家) 1650克

夏目漱石(日本文学家) 1425克

本生(德国化学家) 1295克

法朗士(法国文学家) 1017克

看吧,有的名人脑比较重,有的则比较轻。

知道多一点

并不是脑越大的人就越聪明,比如爱因斯坦,他的脑只有1.2千克重,但爱因斯坦的大脑的神经细胞密度远超过常人。

再看看动物大脑的重量:

鸽子 1.8克

大象 4700克

450克

65克

金刚猩猩 450克

抹香鲸 9200克

虽然大象的脑重约是人类的3倍,鲸脑甚至是人脑的6-7倍,但它们并没有比人类聪明好几倍呢。所以脑的大小和聪明与否无关。

脑子进水了吗

如果把大脑中的液体全部挤干,你的大脑就只剩280克左右了,也就是说大脑中的水占80%。而且大脑是漂浮在脑袋中的透明脑脊髓液里的,正因为有了脑脊髓液的浮力作用,大脑在脑内的重量则约为本来重量的三十分之一,也就是约50克左右。这样就可以在头部受到剧烈撞击时减缓对大脑的;中击力,起到保护人脑的作用。是不是很奇妙?

吓你一跳:人脑内的所有液体,在一天内会更新3-4次。

小纳惊叹!

成年人与新生婴儿大脑的神经细胞数量相同——约140亿个。但从20岁起,我们的神经细胞会日益减少,据估计,每天要死亡约10万个(越不用脑,脑细胞死亡越多哦)。不过,并非细胞数量减少头脑就会慢慢变笨。

吓你一跳

一个人脑储存信息的容量相当于10000个藏书为1000万册的图书馆!

神经细胞传递信息速度最快达120米/秒。算算时速为多少呢?

人脑是大胃王

虽然脑的重量只有人体总重的2X左右,但新陈代谢却非常活跃,其运行需要大量的养分、氧气和”燃料”(以葡萄糖形式存在)支持—一所以,人脑是个大胃王。它的胃口到底有多大,咱们只说几个数据你就知道了:

脑部血液流量占全身的15%

血液送达全身的氧气,脑部就消耗了20%

成年男性大脑一天消耗的热量约2100千焦,与约占体重一半的肌肉的消耗量相当(可大脑只占体重的2%)endprint

除了是大胃王,脑还偏食呢。身体的其他部位几乎都以蛋白质、脂质、糖类等作为热量来源,人脑却只钟爱葡萄糖。

知道多一点

脑能量消耗相当于一个25瓦的灯泡。

因为大脑的结构过于复杂,到目前为止,人类对于大脑的了解还不到10%,所以更别提什么人造大脑了。以目前的科学技术发展速度来说,100年之内都不大可能。

人脑面子大

咱们的脑分为大脑、小脑和脑干三部分,其中大脑约占脑部总量的80%。大脑最个性的特征就是表面(即大脑皮质)充满褶皱,如果将褶皱全部展开,大脑的表面积可达2200平方厘米,相当于《课堂内外》(小学版)三个封面的面积那么大。

大脑神经细胞多

大脑皮质很薄,只有2.5毫米厚,但上面布满的神经细胞,多达140亿个呢。而且这些细胞像超级章鱼一样,有十根、百根或者上千根触须。每个树突棘或突触小体都包含一些化学物质,它们是人类思维过程的主要信息携带者。

一个人聪明与否与脑袋重量无关,也不由脑袋褶皱数量决定,而是与各神经细胞上的轴突互相搭建的网络有关。

大脑的特异功能

作为人体的总指挥,一直以来,大脑就是一个极其复杂的器官,它连同脊髓一起形成了中枢神经系统。关于它的秘密,虽然我们了解得并没有想象中的那么多,但是感谢众多的志愿捐献者,现在我们已經对大脑有了一些了解—一它们的确好神奇,还有你们不知道的特异功能呢。

神奇功能一:只剩半个脑子也能活

跟鱼、鸟、爬行动物以及大多数的哺乳动物一样,人体大致是对称的,其中也包括咱们的脑子。在咱们的头骨里面,大脑可以分为左右两半,它们大小一样,形状一样,对大部分人来说,它们还履行着不同的功能。这两半脑子在医学上分别被叫作“左半球”和”右半球”,由胼胝(pian zhi)体(其实是一簇血管和神经)拴在一起,可以用剪刀“咔嚓”一下剪断,然后像掰苹果一样把两半球掰开。

猜搞看,有人会不会真的被“咔嚓”掉一半大脑?

答案:是!

知道多一点

目前,最小的大脑半球切除术患者只有3个月大。损失了一部分的脑组织的他,记忆力和人格全部发育正常。

这种手术叫”大脑半球切除术”,听起来好可怕,是不是?想一想,半个脑子在你的头里面荡来荡去……然而,这个手术确实存在,而且效果不错。

对那些大脑生了病,比如癫痫的病人来说,切除病变部分,并且切断连接两个脑半球的胼胝体,并不会对他们造成太大的影响——至于脑子切除后空出来的地方,只需一天左右就会充满脑脊液。病人术后可能暂时没办法正常说话、运动,但用不了一年,原来那一半大脑负责的功能,就会被另一半成功接手啦。虽然只剩下一半大脑孤军奋战,但这不仅不会对病人的人格、记忆造成明显的影响,还能预防严重的发作性疾病。需要注意的是,这儿说的大脑半球切除仅限于切除大脑的左半球或是右半球,可不是说随便切除一半的脑组织都能活(脑组织主要包括大脑、小脑和脑干)。

疯狂案例——开脑洞

2002年,考古学家在英国泰晤士河畔发现一个距今约4000年的男性头骨。这个头骨的主人被命名为“切尔西”。科学家发现,在切尔西的头骨顶端有一个宽4.5厘米、长3厘米的洞,显然他曾经经历过开颅手术。也就是把头骨的一部分从他脑部切掉。专家研究后发现,经过这次手术成切尔西依然活了很多年。

神奇功能之二:自行合成“镇痛剂”

在我们的大脑里,有像内啡肽、多巴胺这样的氨基化合物,也叫作激素,它们有镇痛或令人心情愉悦的作用。

多巴胺是大脑中的一种神经传导物质,令人在接受挑战、冒险和新鲜事物的刺激时产生愉悦感。当人们满足自己的需要时,通常会产生这种物质。比如人类的祖先在经历了长期的饥饿后找到食物时,就会分泌多巴胺。当你玩游戏得到高分,实现了短期或长期目标,学会一项新技能,或得到表扬或完成一项挑战时,都会促进分泌多巴胺,产生愉悦感。

内啡肽是由大脑垂体分泌的,它容易在体育运动中产生,具有镇痛的作用。内啡肽可以改变一个人所有的负面情绪和对自我的认知,让你充满活力、变得积极向上;甚至还可以改变你的外表,影响周围的人和环境。因为内啡呔一般是当人在身体经历疼痛后才产生,所以属于“先苦后甜”型物质。对于身体来讲,分泌内啡肽是一种自我保护机制,可减轻自我疼痛感。在我们哭、笑或拉伸运动时也会产生少量的内啡肽。这下你该能理解,为什么在你最难受或痛苦时,有人会安慰你说:哭吧,哭过之后就好了。

神奇功能三:“自动驾驶”

没错,咱们的脑子确实还有一种堪称“自动驾驶”的功能。想想看,是不是你自从学会了走路,就不用再想如何迈步就能走啦;自从学会了骑车,你就不用想如何发力就能骑走了……

这一切都是小脑的功劳。

位于后脑勺位置的小脑,看起来就像缩小版的大脑,重量只有大脑的十分之一,但其神经细胞的数量比大脑还多,多达1000亿个以上。而且小脑皮质也比大脑薄,只有0.5毫米,是大脑皮质厚度的五分之一左右;褶皱也比大脑皮质细密,但功能不太一样—一大脑的运动皮质指挥身体行动,控制着身体所有部位的运动,小脑则掌控着躯体平衡和肌肉张力(肌紧张)的调节,掌管走路、跑步、骑车等动作的先后顺序,以及协调随意运动,控制你的动作精细度等。小脑是人体内与运动协调有关的调节中枢。

当我们刚开始学习一项新的运动时,比如走路、跑步、骑车、打球、演奏等,最开始时就得努力集中精神,不断学习怎么平衡身体、协调胳膊以及腿的动作。而在身体不断练习时,小脑就在一次又一次的重复中,将每个动作的位置、顺序都永远“记”住了。再往后,只要我们迈步、跑步、蹬车,小脑当中的“自动驾驶”功能就会启动,咱们就不用专门想着这个动作了。这下,我们就轻松多了,比如薇宝,可以一边跑步一边和小纳聊天啦。

有了小脑,你才能闭着眼睛也能摸到鼻尖,也不会把饭喂到鼻孔里。

知道多一点

那些精细动作能力较强的动物,小脑也就越发达,比如鸟类、鱼类、哺乳类动物。而两栖类活爬虫类动物的小脑发育则相对迟缓。

知道多一点

大脑是唯一一个没有痛觉感应的器官——虽然它全是神经,但没有负责感应疼痛的感应器。换句话说,它知道痛但感觉不到痛。有时候脑外科医生给脑病人做手术时,还会让病人保持清醒呢(好可怕)!

但有时候我们还会觉得头疼,那很可能是脑袋里别的地方出了毛病,比如脑子和头骨之间的脑膜。

薇宝有话说

放松大脑的最佳方式

运动(比如慢跑、散步或游泳)

画画

洗澡

听音乐或者演奏乐器

睡觉(也许是最有效的)endprint

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