当前课程知识点：现代生物学导论 > 第十二讲 神经系统 > 12.5 脑的结构和功能 > 12.5 脑的结构和功能
什么样的生物体有脑呢？答案是动物
我们把脑分成3个主要的区域：前脑，中脑和后脑
后脑下面是脊髓
需要注意的是，越接近脊髓的部分，脑的功能越基础
比如在后脑中，负责心脏跳动，循环系统正常工作，消化等等
首先我们来看脑干，中脑和后脑的一部分组成了脑干
脑干联系着脊髓和脑底部
脑干主要有两大功能：一个是负责调控身体基本的功能
比如消化、呼吸、心跳、循环等等
所以一旦脑干出现了损伤，对于人的伤害是毁灭性的
脑干的另一个功能是负责信息的传递
一方面是把感觉神经元的信息传递给大脑
另一方面是把大脑的信息传递给运动神经元
后脑的其余部分是小脑，小脑的主要功能是运动的调控
比如当你运动的时候，小脑保证运动的协调
除此之外，小脑还负责运动的记忆
比如当你在学习投篮的时候，第一次可能投偏了
那么下一次和以后在投篮的时候就学会如何尽量不投偏
再向上是丘脑，丘脑位于脑干之上
丘脑的主要功能是把感觉信息进行存储，然后传送到大脑皮质
或者接受来自大脑皮质的信息，把信息传递给相应的大脑结构
往下的一个小结构叫做下丘脑，位置大约在口腔顶部靠上一点
下丘脑主要负责调节体内平衡，也就是稳态
比如体温和渗透压等等，还负责调节昼夜节律
下丘脑的下部的一个小结构叫做脑下垂体
脑下垂体分为垂体前叶和垂体后叶
垂体后叶是脑的一部分，主要负责分泌激素
再往上叫做大脑，大脑的主要功能是整合信息
对输入来的所有信息进行分析处理
大脑中有大量的神经元
过去我们对于大脑的功能并不了解,但是借助功能性的MRI技术
我们可以针对大脑接受到不同的信息，来观察大脑中的变化
我们前面观察的是脑的侧面
那么现在我们把这个脑旋转90°，来看脑的正面
大脑分为两个大脑半球，两个半球是由胼胝体连接
胼胝体是哺乳动物大脑中的一个重要的白质带
其中大约包含2-2.5亿个神经纤维
大脑两个半球间的通信多数是通过胼胝体进行的
大脑的两个半球负责不同的功能
比如左边的半球负责数学计算和逻辑，右边的半球负责脸部识别等等
在胼胝体的下面是基底核
是大脑深部一系列神经核团组成的功能整体
位于大脑皮质之下，与大脑皮质，丘脑和脑干相连
目前知道它的功能主要是自主运动的控制
整合调节细致的意识活动和运动反应
它同时还参与记忆，情感和奖励学习等高级认知功能
最后，我们来看大脑皮质，大脑皮质组成了80%的脑
根据它的空间位置，大脑皮质被分为几个叶
每个叶是空间上连通的一部分皮质
从脑的前部开始是额叶，负责高级认知功能
决策功能、抽象思维、情绪等，自主运动的控制
曾经有一个获得诺贝尔生理或医学奖的发明就是额叶切除术
主要治疗像精神分裂、抑郁等精神方面的疾病
这项手术现在已经被医学界所弃用
主要是因为在当时简陋的条件下，对大脑所实施的手术精确度非常低
而且对术后的效果评价也没有客观、可信的标准
最糟糕的是手术对象在经过手术以后会有负面的作用
下面我们来看顶叶，顶叶负责躯体的感觉，空间信息处理
视觉信息和体感信息的整合
位于脑后的是枕叶，负责视觉的功能
最后是颞叶，负责听觉、语言和记忆
位于顶叶的内部，有一个区域叫做主要躯体感觉皮质
负责收集感觉的信息，比如触觉、疼痛、压力、温度等等进入脑部
在脑的另一侧，有一个区域叫做主要运动皮质，负责执行运动功能
所以感觉信息进入大脑，有运动信息从大脑输出
这是一个非常重要的整合信息的区域
从那里获得感觉信息，然后决定相应地作出什么样的运动
如果深入地看主要躯体感觉皮质
可以看到相对应的大脑皮质区域在哪里
这样我们就会发现在这些区域对应身体哪些部位的感觉信息
比如手指、脖子、牙齿、舌头等等
那么同样的，我们也可以看到主要运动皮质对应的身体部位
下面我们来说一说一些具体的功能
第一个是情感
情感的产生和脑内的很多结构都相关
这些结构有杏仁体、海马体和部分丘脑
这些结构组成了边缘系统
这里面的边缘指的是脑干的边缘
产生情感经常需要脑的不同部分相互作用
比如，哭和笑都需要边缘系统和前脑的感觉区域相作用
和情绪有关的经历会以记忆的方式储存
当同样的经历发生的时候，会被想起来
比如，你经历过一个恐怖的车祸
当你再次回忆起这段经历的时候，会刺激你身体心跳加快，出汗
尽管你现在处于一个安全和平和的环境中
在大脑中和这个记忆最重要的结构就是杏仁体
此外海马体也是脑中负责记忆的重要部分
科学家们对这个功能的确认源自于对一个病人的研究
那么这个病人他患有癫痫，非常的痛苦
当时的医生给他做了一个手术，这个手术切除了海马体部分
手术后的病人癫痫的症状大大减轻，但是病人无法形成新的记忆
比如每天同一个护士会和他问好，进行自我介绍，但是他根本记不住
第二天他遇到同一个人的时候，就像第一次遇到一样不认识
第二个功能是觉醒和睡眠,主要是由脑干和大脑控制的
觉醒是对周围环境的警觉
而睡眠是外界信号虽然被接收到但是没有被意识到
对于脑来说，睡眠实际上是一个非常活跃的状态
我们可以通过脑电图来进行测量
脑电图是通过医学仪器脑电图描述仪
将人体脑部自身产生的微弱的生物电在头皮的地方收集
并放大记录得到的这个曲线图
觉醒和睡眠一部分是由网状结构所控制的
网状结构是脑干中的一些相互联系的神经核组成的
这对于高等生物控制一些身体基本功能是必须的
觉醒和睡眠和生物钟也有很大的关系
觉醒和睡眠的循环是昼夜节律的一个很好的例子
是生物活动的一个日常循环
这个循环从细菌到人类都有，是依赖于生物钟的
生物钟就是节律性地控制基因表达和细胞活动的分子机制
尽管大多数时候生物钟和环境中的光亮和黑暗是同步的
但没有环境的这些刺激下
身体的生物活动也可以维持24小时的循环
比如，对于环境改变不大的情况下
人类基本上维持一个24.2小时的睡眠和觉醒的周期
那么，到底是什么把环境的光亮黑暗和动物的生物钟联系起来的呢
在哺乳动物中，主要是由下丘脑中的一组神经元
叫做下丘脑视交叉上核来调控的，即SCN
SCN对眼睛接受到的信号做出应答
把自然界天数的长短循环和细胞内的生物活动进行同步
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
