阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第55部分
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
睡眠过程中，人会做梦。梦是由一些大体上与现实脱离的感
觉材料组成的。做梦似乎是一种普遍的现象。那些自称睡觉时没
有做梦的人只不过是没能记住他们所做的梦罢了。美国生理学家
德门特在
1952年研究人的睡眠期间，注意到了在睡眠中有眼球快
速移动的阶段。这种眼球快速移动有时会持续许多分钟（快速眼
动睡眠）。在快速眼动睡眠期间，人的呼吸、心跳和血压都上升到
清醒时的水平。这种睡眠状态大约占总睡眠时间的
1/4。如果在
快速眼动睡眠期间将睡眠者叫醒，他一般都会说刚才他正在做梦。
另外，如果一个人总是在快速眼动睡眠期间被吵醒，他就会逐渐开
始出现心理紊乱的症状。如果睡眠连续多夜受到干扰，则他心理
紊乱的时间会成倍增加，就像是要补回失去的做梦时间一样。
这样看来，做梦对于脑的工作有重要功能。有人认为，脑在做
梦时一一整理白天发生的事情，将不重要的和重复性的东西除去，
以免这些东西把脑子搞乱并降低脑子的工作效率。睡眠时间最适
于完成这种工作，因为这时脑子不用去执行清醒时所承担的许多
任务。如果由于中途被打断而没能完成这项工作，则有可能阻塞
脑子的正常运转，以至于脑子在不睡眠时也要试图进行清理工作，
结果产生幻觉（也可以说就是醒着做梦）和其他不适的症状。自
然，人们很可能会想到也许这正是睡眠的主要原因，因为从睡眠中
得到的肉体上的休息几乎都可以通过在清醒状态下安静地歇着的
方法来获得。甚至婴儿也有快速眼动睡眠。虽然婴儿想来不会有
什么梦可做，他们还是有一半的睡眠时间是花在快速眼动睡眠上。
快速眼动睡眠可能对神经系统的发育有所帮助。（除人类以外，在
其他的哺乳动物中也曾观察到快速眼动睡眠的现象。）
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
脊髓
大脑下面是尺寸较小的小脑（也分成两个小脑半球）和脑干，
脑干向下逐渐变细并平滑过渡到脊髓。脊髓在脊柱的空心中向下
延伸，共长约
460毫米。
脊髓是由中间的灰质和它周围的白质所组成的；它上面连结
着一系列的神经。这些神经大都与内脏有关——如心脏、肺、消化
系统等等，这类内脏器官大体上都不受随意控制。
通常，如果由于疾病或创伤脊髓被切断，则处在截断的那一段
脊髓以下的身体部分可以说就失去联络了。这部分身体不再有知
觉，而且还会瘫痪。如果脊髓在颈部断开，则会引起死亡。因为此
时胸部瘫痪，肺部停止活动。正是由于这个原因，脖子断了人就会
死；也是由于这个原因，绞刑成了一种快速致死的刑法。致死的原
因是脊髓断了，而不是骨折。
中枢神经系统由大脑、小脑、脑干和脊髓组成，它的整个结构
严密协调。脊髓的白质由成束的神经纤维组成，这些神经纤维束
从上到下贯穿整个脊髓，将全部脊髓联成一个整体。从脑子向下
传导神经脉冲的纤维束称做下行纤维束，而负责将神经脉冲向上
传到脑子的纤维束则称做上行纤维束。
1964年，克利夫兰都市综合医院的研究专家们报告说，他们
将恒河猴的脑与身体其他部分分离开，然后设法使分离下来的猴
脑独立存活最长达
18个小时之久。这样，通过比较进入分离下来
的脑血管的营养液体和从脑血管中流出的液体，就有可能详细而
具体地研究脑的新陈代谢。
1965年，研究专家们将狗头移植到其他狗的脖子上，接上血
管，使移植来的狗头能接受寄主的血液供应。这样移植的狗头中
的脑子，最长的存活并持续工作了两天。到了
1966年，专家们又
将狗脑冷冻使其温度降到接近冰点，然后再使它们恢复到明确显
阿西莫夫最新科学指南
阿西莫夫最新科学指南
示正常的化学活性和电活性的地步。显然，脑子不像一般人所想
象的那么脆弱。
神经活动
由神经连结在一起的不仅仅是中枢神经系统的各个部分，整
个身体都通过这种方式受该系统的控制。神经在肌肉、腺体和皮
肤中纵横交错；甚至连齿髓里面也有神经（每次牙痛都提醒我们这
一点）。古时候人们就已经观察到神经了，但是它们的结构和功能
却一直为人们所误解。人们一直以为它们是中空的，功能是作为
一种微妙的流体的通道，这种看法一直持续到近代。加伦所创立
的相当复杂的理论认为，人体中共有三种各不相同的流体，分别在
静脉、动脉和神经中流动。神经中的流体一般称做元气（或血气），
它是三种流体中最纯净的一种。伽伐尼发现可以用放电的方法刺
激神经和肌肉，这一发现为以后的一系列研究奠定了基础。这些
研究最终证明了神经活动与电有关——电可真是一种微妙的流
体，比加伦所想象的还要微妙得多。
在
19世纪初，德国生理学家
J。 P。弥勒第一个进行了有关神
经作用的具体研究。他的诸多贡献包括证明不论刺激的性质如
何，感觉神经总是制造出它们自己专管的感觉信号。这样，不论刺
激是来自实际光源还是来自对眼睛的一记机械击打，视神经都会
记录下一道闪光。（眼睛被击打后，人会感到“眼冒金星”。）这就是
说我们和外界之间的联系根本不是与现实的直接接触，而是通过
一些特化的刺激完成的。我们的脑子在一般情况下对这些刺激会
做出有用的解释，但也有可能对它们做出无用的解释。
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
对神经的研究在
1873年有了重大的进展。当时意大利生理
学家戈尔吉发明了一种含有银盐的细胞染色剂。这种染色剂很适
合与神经细胞反应，因而能清晰展示神经细胞的细微结构。通过
这种方式，他观察到神经是由单独的、分立的细胞所组成的。一个
细胞的突起可能会非常接近另一个细胞的突起，但是它们并不完
全融合在一起。在它们之间还有突触的微小间隔。这样，戈尔吉
的观察证实了德国解剖学家瓦尔德尔有关整个神经系统都是由诸
多单独的神经细胞或神经元所组成的主张（这一主张称做神经元
学说）。
但是，戈尔吉本人并不赞成神经元学说。进一步证实这个学
说的工作是由西班牙神经病学家拉蒙…卡哈尔完成的。
1889年，
拉蒙…卡哈尔采用一种改进的戈尔吉染色剂搞清了脑和脊髓中灰
质细胞之间的联系，并完全建立了神经元学说，虽然戈尔吉和拉
蒙…卡哈尔对于各人发现中的一些细节问题互有争论，他们还是因
各自的贡献分享了
1906年的诺贝尔医学与生理学奖。
这些神经组成了两个系统，即交感神经系统和副交感神经系
统。（这些名词来源于很早以前加伦半神话的模糊概念）。这两个
系统几乎对所有内脏器官都有影响，并对这些器官起着截然相反
的作用。例如，交感神经的作用使心跳加快，而副交感神经则使之
变缓；交感神经使消化液分泌减慢，而副交感神经则刺激消化液的
分泌，等等。这样，脊髓和脑部大脑以下的部分一道自动地调节各
器官的工作。英国生理学家
J。 N。 兰利在
19世纪
90年代详细研
究了这一套不随意的调节系统，并将其命名为自主神经系统。
反射作用
19世纪
30年代，英国生理学家
M。 霍尔对另外一种行为进行
了研究。这种行为表面上看来有随意的方面，但最终证明实际上
阿西莫夫最新科学指南
阿西莫夫最新科学指南
是相当不随意的。当你的手不慎碰到一个烫的东西时，会马上缩
回来，如果这种灼热的感觉必须送到脑部，在那里经过思考和解
释，然后才能向手发出适当的命令，那么当手收到这个命令时恐怕
已被烧得很惨了。不会思考的脊髓能完全自动地处理这个问题，
这就快得多了。霍尔第一个将这种过程称做反射。
反射是由两个或更多的神经协调完成的，这些神经形成了一
个反射弧（图 17…3）。最简单的反射弧由两个神经元组成：一个
是感觉神经元（它将感觉信号传到神经中枢里某个反射中枢那里，
一般来说反射中枢大都分布在脊髓中）；另一个是运动神经元（其
作用是从中枢神经系统向外传递运动的指令）。这两个神经元有
可能是通过一个或多个中间神经元连接起来的。英国神经病学家
谢灵顿对这类反射弧及其在身体中的作用进行了细致的研究，并
因此与别人分享了 1932年的诺贝尔医学与生理学奖。正是谢灵
顿在 1897年创造了突触一词。
图 17…3 反射弧
反射的存在使身体对某一特定的刺激有迅速而肯定的反应。
根据这一特点，人们可以采用一些简单的方法检查神经系统总体
上是否完善。一个比较熟悉的例子就是膝反射。当一个人膝盖弯
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
曲、两腿交叉地坐着时，突然叩击放在上面的那条腿的膝盖下面会
使这条腿迅速向前踢出。德国神经病学家韦斯特法尔于
1875年
首次使医学界注意到了这个现象。膝反射本身并不重要，但如果
一个人没有膝反射则意味着他体内包含膝反射弧的那部分神经组
织严重失调。
有时中枢神经系统的一部分受损以后，会产生某种不正常的
反射现象。对搔挠脚底的正常反射是脚趾并拢并向下弯曲。如果
中枢神经系统受到了某些类型的损坏，则会使对这种刺激的反应
变为大脚趾向上弯曲，而其他四趾在向下弯曲的同时分散叉开。
这就是巴彬斯基反射，法国神经病学家巴彬斯基于
1896年首次描
述了这种反射。
人类的反射作用有时绝对服从于人的意志。这样，在正常反
射会使呼吸频率下降的情况下，一个人只要愿意就可以人为地提
高呼吸频率，等等。属于较低级的门的动物比起人类来要受到反
射作用更严格的控制，它们的反射也比人类的发达得多。
最好的例证之一就是蜘蛛织网。这里反射作用产生出如此复
杂的行为模式，以至于很难想象这只是反射作用，故人们一般把这
种行为叫做本能行为。（由于本能这个词常被误用，生物学家们更
喜欢采用天生行为这个术语。）可以说蜘蛛生来就有一套神经线路
系统，其中的所有开关位置可以说是事先定好了的。某个特定的
刺激促使它开始织网，而织网过程中的每一步动作都作为刺激引
起下一步动作。
看着构造复杂的蛛网，并考虑到蜘蛛织网时显示的绝妙的精
确性以及蛛网完成其特定功能的效力，我们几乎不可能相信蜘蛛
丝毫不具备任何智力，然而，蜘蛛如此完美地完成这项复杂任务并
且每次的做法都完全相同，这一点本身就证明了智力与这件事毫
无关系。审慎的思考必然包括迟疑和对各种方案的权衡，因此有
阿西莫夫最新科学指南
阿西莫夫最新科学指南
意识的智力活动必然会给各次建造带来缺陷和差异。
随着智力的增加，动物越来越倾向于失去本能和天生技巧。
毫无疑问，这使它们失去了一些有价值的东西。一只蜘蛛第一次
实践就能完美地织出它那惊人复杂的网，虽然它以前从未见过网
是怎么织的，甚至从未见过网。另一方面，人生下来时几乎无任何
技艺和能力。一个新生婴儿会自动吸吮乳头，饿了会哭叫，还能在
即将跌落时抓紧周围的物体以保护自己的性命，但基本上不会做
任何别的事。每一位父母都知道孩子学会哪怕是最简单的适当行
为要经历多少磨难。然而，一只蜘蛛或昆虫虽然生下来就是完美
的，却终生不能偏离这种完美。蜘蛛会编织美妙的网，但是如果由
于某种环境原因，使它所注定会编的那种网无用武之地，它也没有
能力学会编织另一种网。另一方面，一个孩子却由于不会受到与
生俱来的完美的束缚而获得巨大的好处。一个人可能会学得很
慢，并且在最佳情况下也达不到完美的境界，但是他可以在他自己
的选择中达到多种不完美的境界。人类丢失的是便利和安全，得
到的是几乎无限的灵活性。
但是，近年来的研究结果表明，在天生的和后天学会的行为之
间并不是总有一条清晰的分界线。人类的情况是这样，比人低等
的动物也是这样。例如，通过粗略观察，似乎能得出这样的结论，
即刚出壳的小鸡或小鸭会出自本能地跟随它们的母亲。但通过更
仔细的观察人们会发现并非如此。
它们的本能并不是跟随它们的母亲，而只不过是跟随某种具
有特定的形状和颜色或能够运动的东西。不论什么物体，只要在
这些小动物生命早期的某一特定的阶段提供了这种感觉，就会在
那以后被它们当作母亲来对待。这物体可能真的就是它们的母
亲，事实上几乎总是这样，但并不是说必然会如此。换句话说，跟
随是本能的，但所跟随的“母亲”则是通过学习才认识到的。（这一
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
点的发现主要应归功于奥地利博物学家
K。 Z。 洛伦茨。大约
30年
前，这位了不起的科学家在进行这方面的研究时，有一个时期不论
走到哪里，身后总是跟着一群小鹅。）
对在生活的某一特定时期遇到的某一特定刺激的反应所确立
的某种固定的行为方式叫做印记。印记发生的特定时期叫做关键
期。对于小鸡来说，母亲印记的关键期是在孵化后
13至
16小时
之间。对于小狗来说，则是在出生后
3至
7周之间有一个关键期。
这一期间一只小狗遇到的各种刺激，会形成我们所认为的正常狗
类行为的印记。
印记是最原始的后天学会的行为。这种行为是在一个非常有
限的时期内，在一整套非常一般性的条件下，以极为自动的方式发
生的，因此它很容易被误认为是本能。
印记的一个符合逻辑的原�
