第二章 心理的生物学基础

第二章

心理与行为的生物学基础

Chapter2BiologicalFactorofMentalandBehavior1天津体育学院孙延林本章提要遗传与行为脑的结构与功能神经系统神经元与神经传导内分泌系统与行为2天津体育学院孙延林遗传与行为

在《人类的由来和性选择》（1871）中，达尔文提出“人猿同祖”，并认为人与动物具有心理上的连续性；《动物与人类的表情》（1872）则进一步分析了人类与动物表情上的共性和共同的发生根源。3天津体育学院孙延林遗传与行为关于行为进化问题，生物进化论的奠基者拉马克（J.B.Lamarok）和达尔文（C.Darwin）早有论述。拉马克的《动物哲学》一书，多次涉及到行为的演化问题。达尔文在不少著作中，都提到行为的进化。尤其是他晚年发表的《人类和动物的表情》一书，详细描述了狗、猫，马、鹿、黑猩猩以及人类的多种表情，生动地阐述了表情的进化过程。这本书也许可以说是最早的一部行为进化专著。有趣的是，达尔文对人类表情的研究，可能是从他的长子威廉开始的。当威廉呱呱堕地时，达尔文就开始记录他的表情。这方面的资料被引用到了上述的书中。4天津体育学院孙延林遗传与行为5天津体育学院孙延林遗传与行为“尽管人类和高等动物之间的心理差异是巨大的，然而这种差异只是程度上的，并非种类上的。我们已经看到，人类所自夸的感觉和直觉，各种感情和心理能力，如爱、记忆、注意、好奇、模仿、推理等等，在低于人类的动物中都处于一种萌芽状态，有时甚至处于一种十分发达的状态。”--达尔文6天津体育学院孙延林遗传与行为达尔文不仅从种系演化的途径研究了人类心理的发生与发展，也从个体变化的途径研究了个体心理的发生与发展。他认为，通过对儿童的观察研究可以了解人类心理的发展，并揭示动物心理向人类心理的演变过程，儿童成了研究进化的最好的自然实验对象。7天津体育学院孙延林遗传与行为20世纪以来，行为进化受到动物学家和进化论者的广泛重视。海因罗斯（O.Heinroth）、弗里希（K.vonFrish）、廷伯根（N.Tinbergen），尤其是洛伦茨（K.Z.Lorenz）都对此作过探讨。在洛伦茨以前，洛布通过对草履虫向光性的研究提出，高等动物的复杂行为也与低等动物的向性一样，仅仅是一种对外界刺激的简单反射，这就是盛极一时的行为主义心理学观点。8天津体育学院孙延林遗传与行为可是，洛伦茨对此并不信服。他所感兴趣的一些现象仅用上述理论显然无法解释。例如，由人所抚养的小狼，长大后用不着老狼教，照样会以狼的方式去召唤它的同类；在人工饲养下长大的蜘蛛，从未见到过蛛网，很快自己就会吐丝张网。洛伦茨认为，这些动物的行为，不能不说是一种天生具有的模式。后来，通过著名的“印记”现象的研究，他提出，有许多行为，除了先天的遗传外，还需要外来的某种特定刺激才能表现出来。9天津体育学院孙延林遗传与行为洛伦茨发现，小雁刚孵出后的几小时内有一个“敏感时期”。此时它们若见到母雁以外的其他任何运动物体，都以为是母雁，因而会长时期尾随其后，甚至可维持终生。也就是说，小雁被这个运动物体打上了“印记”。如果鸡蛋是在鸭群内孵化，出壳的小鸡便会认鸭为自己的母亲。当小鸡长大进入求偶阶段时，它对本是同类的鸡无动于衷，却一味追逐异性的鸭子。10天津体育学院孙延林遗传与行为11天津体育学院孙延林遗传与行为Believethatexperiencesatspecifictimesinone’slifehasgreatinfluenceonanindividual’sdevelopment.12天津体育学院孙延林遗传与行为洛伦茨认为，这便是本能加刺激的结果。本能是遗传的，但又离不开环境的影响。因而高等动物的许多行为，就不象低等动物的向性那样简单。洛伦茨通过对鼩鼱、蛙、鸭、猴、狗等许多动物的研究，提出了自己独树一帜的行为理论，并认为行为是适应进化的产物。13天津体育学院孙延林遗传与行为行为遗传学是在遗传学、心理学、行为学和医学等学科发展的基础上形成的一门交叉学科。它以解释人类复杂的行为现象的遗传机制为其研究的根本目标，探讨行为的起源，遗传对人类行为发展的影响，以及在行为形成过程中，遗传和环境之间的交互作用。14天津体育学院孙延林遗传与行为行为遗传学利用基因信息技术（Geneticallyinformedtechniques）探索遗传特性和后天环境对于个体心理和行为的影响。它以有不同相似程度基因型的配对个体为被试，主要是亲子、双生子、收养子女，通过比较配对被试的数据关系，或是比较各对被试之间的数据关系，来获得对基因和环境两大影响因素的有关信息。15天津体育学院孙延林遗传与行为同卵双生子有相同的遗传特征和共同的抚养环境，因此双生子之间的不同可以归因于非共享环境的作用；异卵双生子则有一半相同的遗传特性和相同的抚养环境，通过同卵双生子和异卵双生子的比较可以得出遗传和环境大致的作用机制。16天津体育学院孙延林遗传与行为在人的行为遗传研究中，双生儿法占有重要的位置。晕车、晕船、梦游、便秘、夜尿、睡眠中磨牙等行为在同卵双生儿中有很高的一致性,说明它们有遗传基础,不过对这些行为的遗传分析不容易进行。关于智力的遗传方面，同卵双生儿研究、智商测定和系谱调查结果也都说明了遗传因素的重要性。可是由于智力的发展与社会环境、个人的努力有极大的关系，而且智力测定又不像其他性状的测定那样客观，所以是一个更为复杂的问题。17天津体育学院孙延林遗传与行为俄罗斯医学科学院心理健康中心的科研人员通过多年研究，发现了人体中影响人性格和行为特点的基因。人的性格和行为特征的30－50％取决于基因遗传，基因在人的性格和行为的形成中起着重要作用，研究人的性格特点与参与神经介质新陈代谢的不同基因之间的联系是现代分子遗传学发展的一个方向。血清素是影响人的性格和行为特征的神经介质中的一种，大脑中血清素的水平取决于它的蛋白质。研究人员发现，血清素蛋白质基因中的一种5－HTTLPR基因可能有长（L）和短（S）两种存在方式。长的基因工作积极，能够保证血清素高强度的交换。

18天津体育学院孙延林遗传与行为科研人员在实验中研究了125位心理健康的志愿者。这些志愿者都没有患过心理疾病，他们的性格和行为特点是通过问卷调查来确定的。实验发现，被调查的志愿者的性格不取决于他们的年龄和性别，而取决于5－HTTLPR基因存在的长和短两种方式。LL和LS基因类型携带者的性格内向，倾向于我行我素，在社会交往中易被疏远。这类人总是用偏激的眼光看待周围的世界，对一切怀有敌意，他们的行为具有不可预见性，比SS基因携带者更难遵守社会规范。而血清素的短基因方式出现在进化过程的后期，这是人类适应复杂的社会环境的结果。大多数日本人的血清素基因属于短基因存在方式。19天津体育学院孙延林遗传与行为以牺牲个人利益来成全他人的“利他主义”，在高等动物和人类身上都存在着，但人类的表现更为突出。由以色列希伯莱大学心理学家爱伯斯坦领导的研究小组通过长期研究，从遗传学角度，首次发现了促使人类表现“利他主义”行为的基因，其基因变异发生在11号染色体上。“利他主义”基因可以促进多巴胺被人体接受。有所不同的是，“冒险”基因的变异则减少了多巴胺的表现。尽管妇女在哺乳等社会行为中表现出更多的利他行为，但调查并没有发现妇女的“利他主义”基因比男人多。

20天津体育学院孙延林遗传与行为研究人员指出，“利他主义”基因可能是通过促进受体对神经传递多巴胺的接受，给予大脑一种良好的感觉，促使人们表现利他行为的。这意味着多巴胺在忠实于社会道德准则的利他行为中发挥着十分重要的作用。研究人员认为，拥有“利他主义”基因的人可以承担好的工作，因为他们可以从工作中得到更多回报。

21天津体育学院孙延林遗传与行为智力是遗传和环境相互作用的结果，脑细胞表达至少与数百种基因有关，遗传物质决定脑细胞的发生和表达。医学遗传学已经证明，先天愚型、苯丙酮尿症等严重影响智力的遗传病，都有染色体或基因的异常。22天津体育学院孙延林遗传与行为在正常人群中，遗传对智力的影响是十分明显的，有人认为智力的遗传因素约占60%。古今中外不少超智力的人有家族聚集趋势，遗传因素是个体间智力差异的主要原因，遗传结构完全相同的同卵双生子，即使在不同的环境中长大，其智商仍极为一致。早在30多年前，智商测定结果就引起了一些研究人员的注意，美国明尼苏达州立医院的罗伯特·莱尔克推论说，决定智力的基因大多数集中在女性的X染体上。美国研究人员认为，他们已经找到了与人的智力发育有关的部分基因。23天津体育学院孙延林遗传与行为一些遗传性疾病患者或遗传病基因携带者，他们的智力水平高于正常人。例如与遗传有关的高度近视，美国曾对2527名高中生进行研究，发现遗传性近视的学生智力比一般学生高，甚至于在其中大多数还没有形成近视眼时，他们的智商就已经高于其他同学了。24天津体育学院孙延林遗传与行为人体X染色体上的一个基因发生变异，可能会部分导致遗传性智力迟钝。据美国南卡罗来纳州克莱姆森大学等机构的研究人员，最早在一位智力迟钝的女性体内发现了这种名为“AGTR2”的基因。“AGTR2”的确切功能目前还不清楚。研究人员推测，它可能在血管功能的形成过程中起作用，并进而影响到大脑的功能。加拿大科学家发现，音乐和数学天才可能是基因排列失常造成的。基因排序颠倒虽然会引起精神疾病，但也可能是智力突然迅速提升的直接诱因。25天津体育学院孙延林遗传与行为《自然》杂志发表过一篇论文，间接支持了这一假说。论文作者来自美国国立卫生研究院，他们找来309名年龄在6-19岁的健康儿童，用核磁共振方法测量了他们大脑皮质的厚度。大脑皮质指的是大脑皮层富含皱褶的部分，是大脑进行复杂思维活动的主要场所。正常情况下，儿童的大脑皮质发育曲线呈钟形，其厚度在8岁左右达到顶峰，然后逐年下降。这次研究意外发现，聪明的孩子大脑皮质的发育比普通孩子来得要晚一些，其厚度直到11-12岁才达到顶峰，显示这些孩子大脑发育定型所需要时间比普通孩子长。26天津体育学院孙延林遗传与行为“虽然有证据表明基因确实和大脑发育的速度有关，但大家千万别认为这项实验证明了智力是可以遗传的。”牛津大学实验心理学家理查德·帕辛翰姆评论说，“人类大脑的发育过程和环境因素有着很大的关系，那些聪明的儿童也许生活在一个信息丰富的环境里，所以他们的大脑发育才会一直不停。”27天津体育学院孙延林神经元神经系统由神经元（neuron）和胶质细胞（glia）组成。胶质细胞为神经元提供结构支持、营养，运走代谢废物，维持神经元的化学环境。神经元即神经细胞。是神经系统最基本的结构和机能单位，人的神经系统是由无数神经元构成的。它的基本作用是感受刺激，传导兴奋，处理信息。典型的神经元由胞体（soma）、树突（dendrite）和轴突（axon）三部分组成。28天津体育学院孙延林神经元29天津体育学院孙延林神经元神经元可以分为三类中间神经元—与其他神经元相联系，数量较多。感觉神经元—负责接受信息，数量较少。运动神经元—动作信息传到肌肉组织。神经元的纤维长短不一，视其邻近之其它神经元的距离而定。30天津体育学院孙延林神经元信息在树突处被接收，经过胞体沿轴突传出。神经元相联系的点叫突触。（synapse）。信息到突触后传给另一个细胞的树突，形成传导。轴突是一条又细又长的纤维，轴突外包有髓鞘，将轴突与其他物质绝缘。在N元冲动的传导上，突触的功能是极为重要的。31天津体育学院孙延林神经冲动神经冲动是一个复杂的电化学变化。当神经元受到刺激时，信息便以神经冲动的方式在神经元内部流动。研究发现，在神经元内外部都带有电离子，细胞膜外主要是带正电荷的钠离子（Na+）和带负电荷的氯离子（Cl-）细胞膜内主要是带正电荷的钾离子（K+）和带负电荷的生物大分子。32天津体育学院孙延林神经冲动静息电位由于细胞膜对不同离子的通透性不同，在静息状态下，它对钾离子的通透性较大，对钠离子的通透性较差，从而造成钾离子外流，而钠离子由挡在细胞膜外，造成膜内比膜外略带负电（70毫伏-90毫伏的负电位差），结果使细胞膜发生极化现象，出现静息电位。33天津体育学院孙延林神经冲动动作电位神经细胞受到刺激后，细胞膜的通透性迅速变化，钠离子比钾离子和氯离子更容易通过细胞膜，于是钠离子内流，使膜内电位迅速上升，并高于膜外电位，解除了细胞膜静息时的极化状态，称为“去极化”。在去极化的一瞬间后，细胞膜对钠离子的通透性又开始下降，对钾离子的通透性上升，细胞膜又恢复极化，这一电位变化即动作电位。34天津体育学院孙延林神经冲动一次去极化和一次恢复极化代表着神经的兴奋状态，一个动作电位被激起后，它沿着轴突一节一节地向下传，同时其强度保持不变。神经传导的最大速度为大约每秒120米，慢的每秒只有几米。35天津体育学院孙延林神经冲动神经传导的特性全或无法则：刺激达到一定强度，神经元则产生一个完全的反应，达不到一定的强度则不反应。它不随刺激的强弱而改变。神经纤维是双向传导，而在神经系统内是单向传导。神经纤维具有相对不疲劳性，以每秒50-100次连续电刺激神经9-12小时，神经纤维依然保持传导能力。36天津体育学院孙延林突触传递突触是神经元相遇的地方。两个神经元之间有一定的间隙，叫突触间隙（synapticcleft）。信息必须通过这个间隙才能保证两个神经元之间的通信。轴突末梢是一丛终扣（terminalbuttons），它们分泌一种叫做神经递质的化学物质。当一个动作电位到达突触终扣时，会使神经递质得到释放，神经递质通过突触间隙到达突触后细胞膜，并与受体结合，这样信息便得到了传递。37天津体育学院孙延林突触传递细胞之间的信息传递可能有两种：兴奋性的和抑制性的。38天津体育学院孙延林神经递质与行为神经递质是行为的基础，对于从肌肉运动到身心健康的一切活动都起着非常重要的作用。目前已经发现50多种神经递质。39天津体育学院孙延林神经递质与行为几种主要的神经递质与行为的关系γ-氨基丁酸（GABA）一种抑制神经发放的神经递质。也可能参与人对焦虑的调节。乙酰胆碱（ACh）能够兴奋神经元并刺激它们放电，是一种活跃运动神经产生骨骼肌收缩的神经递质。与调节注意、唤起和记忆有关。有些Ach的受体受尼古丁刺激。40天津体育学院孙延林神经递质与行为去钾肾上腺素（NE）抑制脑和脊椎神经发放的神经递质，但兴奋心肌、肠。NE含量过低与抑郁症有关，而NE含量过高与高焦虑和躁狂状态有关。多巴胺（DA）一种与精神健康有关的神经递质。脑内神经元突触内DA含量低与帕金森症有关；DA含量过高则与精神分裂症有关。41天津体育学院孙延林神经递质与行为5-羟色氨（5HT）参与调节睡眠与觉醒的神经递质，水平不正常时，影响抑郁症和强迫症等心理障碍。内腓肽（endorphin）指所有在结构和作用上与使人上瘾的物质相类似的化学物质。内腓肽有助于解痛，也可能与某些愉快情绪有关。42天津体育学院孙延林神经系统神经系统分为外周神经系统（peripheralnervoussystem,PNS）和中枢神经系统（centralnervoussystem,CNS）。除了脑和脊髓以外的全部神经都属于外周神经系统。外周神经系统又分为躯体神经系统（somaticnervoussystem）和自主神经系统（autonomicnervoussystem）。43天津体育学院孙延林神经系统44天津体育学院孙延林神经系统躯体神经系统又称为非自主神经系统，有传入神经纤维和传出神经纤维，感受外部世界，并进行各种活动。自主神经系统是控制心肌、平滑肌和腺体的神经系统，也叫植物性神经系统。分为交感系和非交感系两部分。中枢神经系统包括脑和脊髓，脊髓是脑向下延伸的部分，共包括31对脊神经。45天津体育学院孙延林脑的结构与功能脑（brain）是中枢神经系统的最高部位，是神经系统的核心。脑位于颅骨内，由脑膜包裹，并悬浮于脑脊液中。由大脑、小脑、脑干、间脑和边缘系统组成。46天津体育学院孙延林脑的结构与功能47天津体育学院孙延林脑的结构与功能小脑（cerebellum）协助大脑维持身体的平衡与协调动作。小脑受损伤后会出现运动失调，闭眼直立时站立不稳，不能完成精巧的动作，丧失简单的运动能力。48天津体育学院孙延林脑的结构与功能脑干包括延脑、脑桥和中脑延脑（medulla）与有机体的基本生命活动有重要关系，具有调节呼吸、血液循环、消化等功能，被称为“生命中枢”。受到损伤会危及生命。脑桥（pons）脑桥可将N冲动从小脑一半球传到另一半球，使之发挥协调身体两侧肌肉活动之功能。对人的睡眠具有控制与调节作用。中脑（m