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大脑一日游

 

    大脑一日游

    在提到「探索人类的大脑」以及「神经元与动作电位」之后,本篇要和各位简单介绍一下人类大脑的构造。之所以要认识我们的大脑,出发点是在于人工智能想要在机器上实现人类的智力。最早的方法,就是人类利用「反省思考」的能力,来发现自己。然而这个方法有时候会有些问题,举例来说:小时后我们也许想要观察,我们是怎样子睡着的?我们怎样子从清醒、变成睡眠状态?结果隔天醒来,发现自己又没有看到睡着的那一剎那了。因此,现在有各种观察仪器出炉,像是磁核共振、电极录下神经的电位变化、以及基因工程等方法。今天就重点介绍大脑一些重要的区域,并提供相关的图片和影片,让各位可以对我们的大脑,有个基本的印象了!下面是人类的大脑的示意图:

    大脑的区域

    首先介绍一下大脑的区域。我们以前可能有学过,人脑分为大脑(cerebrum)小脑(cerebellum)以及脑干(brain stem) 。在上面的图我们还可以看到蓝色的部分,下方和脊椎相连的部分就是脑干,中间蓝色的部分有一个半椭圆形的地方,叫做胼胝体(corpus callosum),是连接左脑和右脑的主要部分。

    大脑则是由灰质和白质所形成,大约划分成四个叶(lobe)Frontal Lobe(额叶)Parietal Lobe(顶叶)Temperal Lobe(颞叶)、和Occipital Lobe(枕叶)。不管中文或英文,看完以后可能还是不大明白这四块区域,因此先给各位下图来对照(右边是额头的方向)

    功能上来说:额叶(Frontal Lobe 红色区域)掌管人类决策、计划、和个性顶叶(Parietal Lobe 咖啡色区域)掌管身体知觉和空间知觉颞叶(Temperal Lobe 绿色区域)听觉、视知觉、以及记忆有关。枕叶(Occipital Lobe 黄色区域)则是有视觉讯号处理的区域。每个叶上面又有各个大脑皮质(Cortex)区域。以前我们可能学过有些区域负责知觉、有些区域负责运动,在19世纪的时候有一位德国的神经学家Korbinian Brodmann把皮质依照功能划分成52个区域,我们只要大概看看有哪些区域就好,有兴趣的读者在详细研究,下图为Brodmann’s area

    说明: http://spot.colorado.edu/~dubin/talks/brodmann/outline.gif

    蓝色是视觉相关的区域,白色是和认知功能相关的区域,粉红色是运动相关区域,值得一提的是,黄色和橘色是和语言能力有关的区域:Brocas AreaWernickes AreaBrocas Area如果有伤害,文法和组织复杂句子的能力会受到影响,Wernickes Area如果受伤,则语言的理解和意义的理解会有问题,造成说出来的句子有一些无意义的字出现。

    举例来说(Wikipedia所提供的例子)

    Brocas Area受伤的人可能会说的话

    Yes ah Monday er Dad and Peter H (his own name), and Dad. er hospital and ah Wednesday Wednesday, nine oclock and oh Thursday ten oclock, ah doctors two an doctors and er teeth yah.

    Wernickes Area受伤的人可能会说的话

    I called my mother on the television and did not understand the door. It was too breakfast, but they came from far to near. My mother is not too old for me to be young.

    除了上面大约的分类(四个叶)以及详细的分类(Brodmanns Area),还有人做了大脑主要的感觉皮质和运动皮质与身体部分的对应图(homunculus)

    左边是感觉皮质区域和身体的对应,右边是运动皮质区域和身体的对应。我们可以发现到,脸部手掌手指,不管是感觉或是运动,都占了比较大的部分,这也表示说,我们对于脸和手部的感觉比较敏锐细致,运动的控制也是脸部和手部比较多。如果把这个比例作成原来身体形状的模型,会发现我们其实有两张大手掌,和相对比较小的身躯:

    说明: http://www.payer.de/buddhpsych/psych0555.jpg

    大脑皮质划分这些(Lobe)皮质(Cortex)区域,然后胼胝体、杏仁体(Amygdala: 掌管情绪处理)海马回(hippocampus: 和长期记忆有关)、以及基座的部分(basal ganglia)和丘脑(Thalamus: 将讯息转送给不同的大脑皮质区,也和植物人的清醒有关)。这就是我们神奇的大脑!

    我们大脑是如此的复杂,当我们细看每一个神经细胞,动作电位和相关机制如此的复杂。当我们用大体的结构来看,也有如此多不同的部分要认识,而且不同区域之间还有一定程度互补的功能,让我们的大脑可以禁的起轻微的伤害而继续运转。也许上面一堆名词都无法一时记得,那么看看图片有个印象也好。只要以后提起大脑,我们有下列印象,就很好了!

    1. 大脑大约划分成四的区域,四个叶(Lobe)
    1. 叶上面有好多个大脑皮质区(Cortex)负责各种功能
    1. 这些功能主要有「知觉」和「运动」以及人类独有的「语言」能力
    1. 大脑皮质包在外面,中间还有演化上比较早出现的区域,像是有名的杏仁体(Amygdala),掌管情绪功能,在EQ那一本书中也有提到杏仁体。

    对于有兴趣研究大脑功能的人来说,如果要研究视觉,则枕叶( Occipital Lobe)就很重要。如果要研究人类记忆,则包在里面的海马回(hippocampus)就很重要。如果是研究人类的计划决定能力,则额叶(Frontal Lobe)就很重要。对于计算神经的研究来说,这一切也只是个开始,之后还有计算机仿真,并且要试着提出数学模型来解释,人脑如何从架构上的复杂性变现出具有智力的行为了

    最后提供一段影片,是Memphis University Hospital对一位脑部肿瘤的病人进行脑部手术

     

    他们先清除掉病人的癌细胞,然后把一个装有放射性的袋子放到病人脑部中作放射线治疗。影片总共有1小时长。各位可以看到活人的脑部,以及手术室的气氛。不管前面文字叙述各位有没有了解或兴趣,这个影片或许可以看看了!

    参考数据

     

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