“他们越看越惊讶，他知道得那么多，那小小的脑瓜怎能容得下。”

    ——奥利佛·戈德史密斯的田园诗《荒芜的村庄》

    （Oliver Goldsmith,The Deserted

    Village)

    从老鼠到人类，所有的哺乳动物的神经系统犹如按照同样的设计图构建的一样，尽管它们在尺寸上有极大的差别，比如，老鼠和大象，它们脑的大小不同，各个部分的比例也不尽相同。爬行动物、鸟类、两栖类和鱼类的脑与哺乳动物的脑存在着极为明显的差别，但它们毕竟还有亲缘关系的。在此我将不多讨论。我也不打算描述在胎儿期及幼年期脑的发育过程。当然，这些都是有助于我们了解成熟脑的重要课题。一般说来，基因（以及正在发育中由基因控制的后天过程）似乎规定着神经系统主要的结构，但是还需要靠经验不断调整、精炼该结构的许多部件，这是要贯穿整个生命过程的。

    身体的其他部分怎样附属于脑，又如何与之通讯的，这是一个极为明显的事实，却很少有人问津。神经系统就是接收来自身体上各种不同的传感器的信息。所谓传感器就是把化学或物理的影响，如光、声或压力，转换为电信号。

    有些传感器对大量来自体外的信息有响应，像眼睛作为光感受器就是对光产生响应。它们对外界的环境起着监视作用。还有一些传感器对体内的活动有响应，比如：对你患有胃痛或是血液的酸性改变都很敏感。因此，它们也对体内变化起着监视作用，神经系统的运动输出就对身体的肌肉产生控制，脑还影响机体各种化学物质的释放，比如：某些激素。直接同所有的输入和输出有关的外周细胞仅仅占神经细胞总数的很少部分，因此，大量的神经细胞只参与系统内部的信息处理。

    中枢神经系统有各种不同的分区方法，一种简单的方法是把它分为三部分：脊髓、脑干（在脊髓的顶端）以及在其上面的前脑。脊髓接受来自身体的感觉信息，并且把指令传输到肌肉。由于我们关心的是视觉，所以就不进一步讨论脊髓及脑干以下部分。我们主要的兴趣是前脑，特别是新皮层，它是大脑皮层最大的那一部分。

    大脑皮层（通常简称为皮层）分为两片分离的细胞层，分别位于脑的两侧，对人脑来说，这两片神经细胞层总的面积比手帕稍大一点，因此需要充分地折叠后才能容纳在头骨内，神经细胞层的厚度略有变化，一般有2-5毫米厚，它就构成了皮层的灰质。灰质主要由神经元、细胞体和分枝构成，也包括许多称为“神经胶质细胞”的辅助性细胞。皮层中每平方毫米约有100000个神经元。①因此，人脑的新皮层中约有几百亿个神经元，它可以与银河系中星星的数目相比较。

    神经元之间有些连接是局域的，一般延伸不到一个毫米，最多也只有几个毫米；但有些连接可以离开皮层的某个区域，延伸一段距离，到达皮层的另一些区域或者皮层外的地方。这些长距离的连接表面覆盖着脂肪鞘，它是由一种称为髓鞘质的物质构成。脂肪鞘能够加快信号的传递速度，同时它还呈现出白色烁光的表面，因此被称为白质。脑中大约有40%是白质，也就是这些长程的连接，这生动而又简明他说明了脑中的相互连接与通讯是如此之多。

    新皮层是皮层中最复杂的部分。旧皮层（paleocorex）为一个薄片，主要与嗅觉功能有关。海马（有时也称为古皮层）是一个令人感兴趣的高层次结构（这意味着它与感觉系统的输入相距较远）。在信息被传送到新皮层之前，对于一些新的、长程的、系列事件中一个事件的记忆编码要在海马中储存约几个星期。

    在脑前部还有几个亚皮层结构与皮层有联系，见图23所示。这里面最重要的一部分叫丘脑，②有时也称之为皮层的入口。因为通向皮层的主要输入必须通过此处，③见图24所示。丘脑通常被分为二十四个区域，每个区域与新皮层的一些特定子区域相联系。丘脑的每个区域与皮层区域有大量连接，并且接受由那里传来的信息。这种反馈连接的真正目的还没有弄清楚。来自新皮层的许多其他连接并不都经过丘脑，这些连接还可以直接通往脑的其他部分。丘脑跨在皮层的重要入口，但不是在主要出口上。

    丘脑不远处有一个发育完善的结构，通常统称为纹状体，见图25所示。尽管它们确切的功能尚不清楚，但这些区域在运动控制中起着重要作用。丘脑的一些特殊区域（统称为层内核）主要投射到纹状体，并且更广泛地投射到新皮层。

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    在过去的一百多年来，有关不同精神功能在新皮质上的定位一直存在着争论。一种极端的观点是整体论，认为皮层所有区域的功能大致是一样的，而另一种相反的观点则认为皮层每一小块区域执行着相当不同的任务。

    19世纪的早期，维也纳的解剖学家弗朗兹·约瑟夫·加尔（Franz

    Joseph Gall）相信脑功能的定位，他用各种富于奇异的属性来标记头骨的各部分（例如：崇尚、仁爱、尊敬等），而这些属性在皮层均被认为是定位的，见图26所示，带有这些标记的像陶器的人脑模型现在依然存在。加尔认为通过研究头骨的隆起，就能推导出一个人的许多特性。当我还是一个小孩时，当地的一个算命先生为骗取我母亲的钱而要相我头骨的隆起。他宣称我的头骨隆起非常有意思，但还需要付额外的钱，他便可以更详细地研究它们。但我从未发现他推演出的有关特性。

    虽然加尔是第一个重要的脑功能定位的鼓吹者，但其具体的思想是完全错误的，结果使皮层定位在医学界留下了一个很坏的名声。现在，通过对猕猴皮层详细的研究，同时也来自人脑资料的支持，我们认为皮层存在着某种程度上的功能定位，但具有明显不同性质的皮层区域共同参与大多数精神活动，因此，不能把定位的思想极端化。

    用一个小的有机分子的特性，比如糖或维生素C,作个可能有用的类比。