从进化角度看大脑——盛极一时的三重脑模型
每一个试图去了解大脑的学生、脑科学爱好者,甚至于科研工作者,在这趟苦旅的起始,想必都会对密密麻麻的脑解剖结构图谱发愁:这都是些什么玩意儿?
这是因为我们没有找到脑结构中的规律和奥秘。
今天,我们来学习一种基于进化的简化脑结构模型——三重脑(Triune brain)。
三重脑模型
三重脑模型最初由美国神经科学家Paul D. MacLean于1960年提出。三重脑是大脑的一个极度简化模型。基于脑结构在进化上出现时间先后,三重脑模型将大脑划分为爬行动物脑(reptilian brain)、古哺乳动物脑(或边缘系统,limbic system)和新哺乳动物脑(或新皮层,neocortex)。
- 爬行动物脑(reptilian brain)
顾名思义,爬行动物脑是大脑中类似于爬行动物大脑的结构。例如,蛇、蜥蜴、鸟类、鳄鱼等。
爬行动物脑包括脑干、小脑和基底神经节,这些脑结构掌管着对生命至关来说重要的功能。
例如,脑干调节呼吸、体温、心率、昼夜节律等维持生命最基本的功能。
例如,小脑在运动控制中起着重要作用。正常人可以径直地伸手抓住桌子上的杯子,而小脑受损的人却无法轻易地完成这一简单的动作,他们的动作很慢,并且方向经常出错,不得不中途调整。
基地神经节是位于大脑底部的一系列神经核团,包括纹状体,背侧苍白球(dosal pallidum)、腹侧苍白球(ventral pallidum)以及中脑的黑质(substantia nigra)。基底神经节调控着我们的自主随意运动、习惯行为的形成等等。
Paul D. MacLean认为,爬行动物脑控制着动物的进攻侵略、领土意识等爬行动物习性。
- 古哺乳动物脑(Paleomammalian brain)
古哺乳动物脑又称边缘系统,是最早出现在哺乳动物大脑内的结构,包括扣带回、海马体、嗅球、杏仁核以及下丘脑。这些脑结构控制着情绪、嗅觉、记忆、进食、喝水、亲代行为(parental behaviour)等行为。
古哺乳动物大致相当于旧皮层和中间皮层(请看:从进化角度划分大脑皮层——新皮层和旧皮层)。
- 新哺乳动物脑(Neomammalian brain)
新哺乳动物脑即大脑的新皮层,在进化上最晚出现。新皮层就是大脑最外层的沟沟回回,从前到后大致可分为额叶、顶叶、颞叶和枕叶。
新皮层控制着更高级的脑功能,例如语言、抽象思维、计划、感知等等。
三重脑掌管的功能从基础到高级,从生存、情绪到高级抽象思维,重现了大脑功能进化的历史。
爬行动物脑、古哺乳动物脑和新哺乳动物脑不仅在时间上由先到后,在空间排列上也很规律。三者由底部至头顶,形似三个同心圆结构。
总结
三重脑简化了大脑结构,并且自带远古进化的神秘色彩,曾经引起了广大人民群众的强烈兴趣。
但在2000年以后,三重脑饱受批评,科学家们不再支持该模型。
例如,爬行动物脑中的基底神经节,也存在于爬行动物出现之前的两栖动物和鱼类脑内,因此爬行动物脑并不是起源于爬行动物,而是拥有更早的起源。
例如,古哺乳动物脑的一个显著特性是掌管着抚育子代的功能。但育子行为同样存在于鸟类和一些鱼类,因此,古哺乳动物脑的育子行为同样要追溯至更久远的时候。
虽然三重脑模型如今已不再受科学家支持,但由于其模型简化且有趣,为公众了解大脑结构,以及学生、脑科学爱好者学习脑科学,提供了一个非常不错的入门读物。