论认识过程中的神经生理生化基础与模式

1、论认识过程中的神经生理生化基础与模式         李玲沈阳师范学院教育系【正文】认识过程是人们获取、储存和运用知识的过程，是最基本的心理过程。研究人的认识过程中的神经生理生化基础与模式，有助于说明脑结构或生理参数在心理活动中的作用和意义。认识的生理生化基础人脑充其量1500克左右，却有140亿个由神经细胞的胞体、树突、轴突构成的神经元。尽管功能和结构令人神秘莫测，但其实它是以神经元及其支持组织有序建构的自主组织系统，相对于整体而言，属于进化高级的子系统。一般认为参与思考特别是创造性思考的解剖结构是广泛的，主要有

2、：1.脑干网状结构；2.丘脑非特异核团；3.弥漫性丘脑皮质投射；4.上行性投射系统；5.网状抑制系统；6.丘脑下部调节系统；7.海马等构成的边缘系统，这是实现认识的触发装置、对于思考有重要作用；8.广泛的大脑皮质，特别是左半球的额、顶、颞区；9.丘脑下部垂体肾上腺等系统；10.突触，这是认识飞跃的结构基础。什么是认识飞跃的神经基础呢？人脑神经细胞的增加，主要是从妊娠后半阶段加速，到出生后一年，大脑的重量增加到成人脑重的34左右，到第二年就拥有和成人一样多的神经元。此后，神经元的数量几乎不再增加；尽管二岁后皮质神经元的数目不再增加，八岁时皮质神经元的分化已与成人无大分别，然而神经元的树突分支及突

3、触的复杂性却随着年龄、智力而增加。所以，这应成为揭示认识飞跃发生机理的立足点和出发点。可以设想，视、听、味、嗅、饮、食、性等生命攸关的信息传递、整合、调控的神经结构，在妊娠早期就会建构分化，以长纤维神经元构筑神经元群的立体网络系统支架，继而为适应内、外环境复杂变化，出生前后大量增加的不同层次的中、短纤维神经元交织、悬接其中，从而为人出生后积累知识经验、扩展思维能力、实现认识飞跃奠定了解剖基础和提供了条件与可能。就是说，除了少数维持生命所需的本能性的神经反馈环路系统，出生时业已分化定型外，体现知识技能、思考能力等的神经反馈环路系统，不是先天固有，而是后天构筑的。一般说来，人脑约有140亿个神经元

4、，突触达101314，两半球的神经纤维有108，可容纳的信息可达1015比特之多。但实际上人与人在知识、才能、成就上是有巨大差异的。这是因为人是历史的人，要受社会经济、科学技术、生存条件等制约，也要受神经元群反馈环路系统的分子、量子水平的不相容现象的影响，从而决定了个体的人的智力发展存在着一定的局限性。就突触而言，突触是神经元之间或神经元与效应细胞之间的连接装置。这种连接装置在人类具有规律性，突触前纤维的末梢对所接触的神经元具有选择性，而且在该神经元上也要选择特定的部位进行结合。因为，突触连接于细胞膜表面不是随机的，而是具有一定的分布样式，这是突触联系稳定性的生理基础，也是人类智力继承的生理基

5、础。同时，为了适应环境的复杂变化，突触又具可塑性，以便接收新刺激，形成新的突触联系，构筑新的神经反馈环路系统。这是人类智力创造、实现认识飞跃的生理基础。认识过程的生理生化运动是连锁的物质、能量，特别是信息的代谢反应。推测可分三个层次：第一是化学物质的略为改变，如蛋白的磷酸化或去磷酸化，从而改变蛋白质的总电荷，使之发生构型变化，既改变了膜的通透性，也影响到信息的传递，这体现了瞬时思考；第二是化学物质的轻度改变，如碳基、烷基的加成或去除，醇、酮、酸或硫氢基的氧化还原，从而使膜的构型如糖蛋白、糖脂、蛋白脂发生变化，既影响了膜的通透性，又改变了神经元的应激性和兴奋性，这体现了短时思考；第三，在定向信息

6、应激下，引起神经元胞体和突触的新分子合成与旧分子分解、破坏的比较深刻的结构改组，这体现了长时的思考。认识飞跃的生理生化模式要实现认识的飞跃，则以高涨的专注式思考作为前提。所谓专注式的思考是指阻断其他方向刺激的干扰，只允许一个方向信息的输入。目标要明确，概念需清晰，在已经构筑的成千上万的知识神经反馈环路系统的基础上，进行强烈、深沉、持久、反复的思考活动。这种思考活动，一是连续的级联式的代谢反应与信息的domino式的脉冲传递；二是参与思考的神经元是短纤维神经元，具有多个突触分枝及与相关神经元存在多突触的联系，既可从多方向接收外来信息，同时又可多方向地传递信息，从时空与功能上均具多维效应。因而在“

7、攻关”目标的应激下，丘脑下部垂体肾上腺轴和单胺类神经元的高度兴奋，释放肾上腺素、去甲肾上腺素、类固醇等。作用于海马等的思考神经元的细胞膜的腺苷酸环化酶，催化ATP形成CAMP，使神经元内CAMP的含量增多，并激活蛋白酶，促使ATP上的磷酸基转移到有着特异功能的蛋白质上，从而使神经元细胞膜的通透性提高，应激性增强，并将“攻关”的知识信息通过突触传递到脑干网状结构、丘脑非特异核团、丘脑下部，并进而将兴奋弥散地传输给广泛的大脑皮质。对大脑皮质诱发电位起持续性的易化作用，导致大脑皮质特别是左侧半球思考神经元进行强烈、深沉、持久、反复的思考。在整体化知识的神经反馈环路系统内，取两个或两个以上知识领域之间

8、的神经反馈环路进行激烈的思考，因而使皮质和皮质下参与思考过程的神经反馈环路系统中的神经元处于高度兴奋状态。在激素和递质的作用下，神经元内具有兴奋作用的CAMP明显增加。超常量CAMP则激发神经元的反复自我兴奋，增加蛋白激酶的活化。不仅催化具有特异功能蛋白质的磷酸化，提高神经元对“攻关”信息调制、传递的效率，而且可以引起遗传物质的活化与贮存新知识的新的RNA的形成，从而合成能存贮新知识信息的蛋白质等代谢所需要的酶，并将贮存老化知识的生物大分子解体、消除。这可使相关的神经反馈环路中神经元的轴突侧枝、轴突起始部、树突、胞体及突触进行改造与形成新的突触分枝和新的突触联系。贮存新知识信息的大分子如蛋白质、核糖核酸的合成达到分化定型并在代谢中保持稳定，从而形成了新知识信息体系的神经反馈环路系统，实现了认识的质的飞跃。参考文献1匡培梓：生理心理学，科学出版社1987年版。2沈政：生理心理学，北京大学出版社1994年