資源簡介

第5節　人腦的高級功能
【學習目標】
1.通過課本的資料分析大腦皮層的語言功能特點,認識大腦的重要高級功能,形成結構與功能觀。(生命觀念)
2.基于對學習和記憶規律的認識,運用這些規律提高學習效率。(科學思維)
3.基于對大腦皮層高級功能的學習,了解情緒的積極作用及危害,學會合理調節情緒并感染他人,積極、健康地享受美好生活。 (社會責任)
【自主預習】
一、語言功能
1.大腦皮層的地位及功能
(1)地位:調節人體生理活動的最高級中樞。
(2)功能
a.基本功能:　感知外部世界　以及控制機體的　反射　活動。
b.人腦特有的高級功能:語言功能。
2.大腦皮層的語言功能
(1)大腦皮層的言語區
人類的語言活動是與大腦皮層某些特定區域相關的,這些特定區域叫　言語區　。大腦皮層言語區的損傷會導致特有的各種言語活動功能障礙。
(2)人腦的言語區分布特點(連線)
Ⅰ.H區　　　　　 a.接近軀體的運動中樞
Ⅱ.S區 b.接近視覺中樞
Ⅲ.V區 c.接近聽覺中樞
Ⅳ.W區
　　【提示】?、瘛猚?、颉猘　 Ⅲ—b?、簟猘
3.左右大腦的分工
大多數人主導語言功能的區域是在大腦的　左　半球,邏輯思維主要由　左　半球負責。大多數人的大腦　右　半球主要負責形象思維,如音樂、繪畫、空間識別等。
二、學習與記憶
1.含義:學習和記憶是腦的高級功能,是指神經系統不斷地接受刺激,獲得新的　行為、習慣和積累經驗　的過程。條件反射的建立也就是動物　學習　的過程。
2.特點:學習和記憶不是由　單一腦區　控制的,而是由　多個腦區　和神經通路參與的。
3.基礎:學習和記憶涉及腦內　神經遞質　的作用以及某些種類蛋白質的合成。
4.人類記憶
短時記憶可能與神經元之間即時的　信息交流　有關,尤其是與大腦皮層下一個形狀像海馬的腦區有關。長時記憶可能與　突觸　形態及功能的改變以及　新突觸　的建立有關。
三、情緒
　　情緒是大腦的高級功能之一。判斷下列關于情緒的說法的正誤。
1.情緒的表現有多種,有相近的也有相反的。 (√)
2.心情抑郁是一種情緒,因此不需要任何治療。 (×)
　　【提示】　心情抑郁通常是短期的,如果抑郁持續下去而得不到緩解,可能形成抑郁癥,需要咨詢精神心理科醫生。
3.某同學天生樂觀,因此他的情緒只有積極的表現。 (×)
　　【提示】　情緒的表現可能是積極的,也可能是消極的,只是該同學消極情緒較少且持續時間較短,積極情緒較多。
4.適量的運動和良好的人際關系有利于保持積極的情緒,促進學習。 (√)
【合作探究】
任務1　探究大腦皮層的語言功能
活動1　分析圖形,探究大腦皮層的言語區
　　下圖為大腦皮層(左半球側面)言語區的分布示意圖,思考并回答以下問題:
1.大量的臨床病例發現,有的患者能聽懂別人講話,看懂文字,但不會書寫,而其手部的其他運動并不受影響;有的患者其他語言功能沒有問題,就是看不懂文字的含義,但其視覺是良好的。你知道這些患者受損的部位嗎
　　【提示】　前者損傷的部位是大腦皮層(左半球)言語區的W區,后者損傷的是大腦皮層(左半球)言語區的V區。
2.聾啞人不能說話一定與大腦皮層的言語區有關嗎 簡要說出你的理由。
　　【提示】　不一定。聾啞人不能說話的原因也可能是發聲器官受損,與言語區無關。
3.在進行英語聽力考試時,參與的言語區有哪些
　　【提示】　H區、V區和W區。
4.大量臨床病例觀察發現,一般慣用右手的人的左側大腦皮層受到損傷,則產生失語癥,右側大腦皮層受損,則不發生失語癥。以上材料說明了什么
　　【提示】　言語功能受一側大腦半球支配,一般慣用右手勞動的成年人主導語言功能的區域在大腦的左半球。
5.有人稱左半球大腦為“理性腦”,右半球大腦為“感性腦”,你知道為什么嗎
　　【提示】　說話、寫字、數學計算、程序邏輯推理等邏輯思維,一般主要由左半球支配,所以左半球大腦被稱為“理性腦”;音樂、繪畫、空間識別、想象力等形象思維,一般主要由右半球支配,所以右半球大腦被稱為“感性腦”。
認知生成
1.邏輯思維主要由大腦左半球負責,形象思維主要由大腦右半球負責。
2.大腦皮層言語區劃分為W區、S區、H區、V區,W、S、H、V分別是英文write、speak、hear、vision的縮寫。
3.考試答題時,參與的中樞有大腦皮層V區和W區(高級中樞); 聾啞人表演《千手觀音》舞蹈時,參與的中樞有大腦皮層視覺中樞、言語區的V區、軀體運動中樞。
4.言語區的分區及損傷導致的疾病
功能區種類 損傷后功能 障礙癥 障礙癥特征
W區(書寫性語言中樞) 失寫癥 不能寫字
S區(運動性語言中樞) 運動性失語癥 不能講話
H區(聽覺性語言中樞) 聽覺性失語癥 不能聽懂話
V區(視覺性語言中樞) 失讀癥 不能看懂文字
例1　(2022·濰坊期中)下列關于人腦的高級功能的敘述,錯誤的是(　　)。
A.W區受損會引起運動性失語癥
B.H區受損會出現聽覺性失語癥
C.大腦皮層是高級神經活動的結構基礎,也是神經系統的最高級中樞
D.人腦的高級功能包括感知外部世界、語言、學習和記憶等
　　【答案】　A
【解析】　W 區是書寫性語言中樞,受損會引起失寫癥,患者不能寫字,A錯誤;H區是聽覺性語言中樞,受損會出現聽覺性失語癥,患者不能聽懂話,B正確。
對點練1　當盲人用手指“閱讀”盲文時,參與此過程的高級中樞有(　　)?！　　　　　　　　　　　　　　　　　?br/>A.語言中樞 B.軀體感覺中樞
C.軀體運動中樞 D.以上都是
　　【答案】　D
【解析】　盲人在用手指觸摸盲文時,首先要接受盲文的刺激,產生感覺,這與軀體感覺中樞有關,手指的運動與軀體運動中樞有關,最后盲人通過語言中樞對盲文進行翻譯,領會其表達的意思,D符合題意。
任務2　探究記憶的形成過程及情緒控制
活動2　閱讀課本P38~39,探究記憶的形成過程及情緒控制
　　下圖表示記憶形成的四個階段,探究以下問題:
1.上課“心不在焉”一般只能形成哪種記憶 上課“專心聽講”至少能形成哪種記憶
　　【提示】　上課“心不在焉”一般只能形成感覺性記憶?！皩Ｐ穆犞v”至少能形成第一級記憶。
2.你知道課后練習有什么作用嗎
　　【提示】　第一級記憶中的小部分信息經過課后練習的反復運用、強化,就很容易轉入第二級記憶。
3.對所學過的知識為什么要經常復習
　　【提示】　通過反復重復,并將新知識與已有的知識整合,可以長久地記住,將所學過的知識變成長時記憶。
4.面臨緊張的學習,有時會出現精神壓力大、情緒變化明顯等,影響記憶和學習,進而產生消極情緒。如何減少和更好地應對情緒波動
　　【提示】　積極建立和維系良好的人際關系、適量運動和調節壓力都可以幫助我們減少和更好地應對情緒波動。
認知生成
1.學習和記憶是腦的高級功能,是由多個腦區和神經通路參與的。
2.感覺性記憶是轉瞬即逝的,所記的信息并不構成真正的記憶。
3.短時記憶可能與大腦皮層下一個形狀像海馬的腦區有關;長時記憶可能與突觸形態及功能的改變以及新突觸的建立有關。
4.根據記憶保留的持續時間長短,劃分記憶階段:(1)轉瞬即逝,不超過1秒,為感覺性記憶;(2)數秒到數分鐘的,為第一級記憶;(3)數分鐘到數年的,為第二級記憶;(4)可能永久保留的,為第三級記憶。
5.積極建立和維系良好的人際關系、適量運動和調節壓力都可以幫助我們減少和更好地應對情緒波動。
例2　(2022·臨沂期末)研究發現,日光照射動物皮膚后會使其血液里的物質UCA含量大幅度增加,且UCA可進入大腦神經細胞內并轉化成谷氨酸。細胞內的谷氨酸在大腦皮層運動區及皮層下海馬區的神經末梢釋放,并激活相關的腦神經環路,從而增強運動學習能力以及物體識別記憶能力。下列推測不合理的是(　　)。
A.光照會使實驗動物對環境的適應能力增強
B.谷氨酸可作為一種神經遞質參與神經調節
C.日光照射后動物對物體的識別記憶屬于長時記憶
D.學習和記憶涉及谷氨酸和某些種類蛋白質的合成
　　【答案】　C
【解析】　光照最終使動物增強運動學習能力以及物體識別記憶能力,所以光照會使實驗動物對環境的適應能力增強,A不符合題意;題干中的谷氨酸在大腦皮層運動區及皮層下海馬區的神經末梢釋放,所以可作為一種神經遞質參與神經調節,B不符合題意;日光照射后動物對物體的識別記憶不屬于長時記憶,要形成長時記憶,需要反復重復,且將新信息和已有的信息整合,C符合題意;谷氨酸是合成蛋白質的原料,所以根據題干信息,可以推測學習和記憶涉及谷氨酸和某些種類蛋白質的合成,D不符合題意。
對點練2　(不定項)下列有關學習和記憶的敘述,正確的是(　　)。
A.學習和記憶是神經系統不斷地接受刺激,獲得新的行為、習慣和積累經驗的過程
B.記憶是將獲得的經驗進行儲存和再現的過程
C.經常應用所學知識解決實際問題,可加強對知識的記憶
D.記憶可分為短時記憶、長時記憶、永久記憶三種
　　【答案】　ABC
【解析】　記憶可以分為感覺性記憶、第一級記憶、第二級記憶和第三級記憶四種,前兩種相當于短時記憶,后兩種相當于長時記憶,D不正確。
素能提升　分析圖形與數據信息,得出結論(科學解釋能力)
　　阿爾茨海默病(Alzheimer s disease,AD)是一種多發于老年人群的神經系統退行性疾病?；颊咧饕憩F為漸進性的記憶力衰退、認知能力下降,出現情感及語言障礙,最終因運動、感覺等功能都逐漸喪失而導致死亡。經腦解剖發現,患者的大腦皮層彌漫性萎縮,溝回增寬,神經元大量減少,顯微鏡下可見神經元之間存在著淀粉樣蛋白斑塊。
(1)請結合下圖推測患者出現記憶力衰退和語言障礙的原因: 　。
(2)隨后的研究發現,淀粉樣蛋白斑塊是由β-淀粉樣蛋白在細胞外聚集而成的。研究人員以小鼠為實驗材料,探究β-淀粉樣蛋白的聚集對突觸后膜電位的影響。實驗組處理如下:向成年小鼠的腦室中注射1.5 μL的β-淀粉樣蛋白提取物,一段時間后,刺激小鼠的海馬區域(與記憶相關)。結果如下圖所示:
實線曲線為對照組的實驗結果,你認為該實驗中對照組應如何處理 分析數據可能得出什么結論 　。
　　【答案】　(1)大腦萎縮,語言中樞和記憶相關中樞異常,腦室增大　(2)對照組處理:向成年小鼠的腦室中注射1.5 μL的生理鹽水。結論:β-淀粉樣蛋白的聚集會導致突觸后膜的興奮性下降
【解析】　(1)結合圖示可知,晚期的AD患者,大腦體積變小,腦溝明顯加深,腦室增大,語言中樞和與記憶相關的中樞異常,導致患者出現記憶力衰退和語言障礙。(2)要探究β-淀粉樣蛋白的聚集對突觸后膜電位的影響,實驗的自變量應該是有無β-淀粉樣蛋白的聚集,故對照組的處理應該是向成年小鼠的腦室中注射1.5 μL的生理鹽水,實驗組的處理是向成年小鼠的腦室中注射1.5 μL的β-淀粉樣蛋白提取物。根據實驗結果可知,β-淀粉樣蛋白的聚集會使突觸后膜電位的相對幅度下降,說明β-淀粉樣蛋白的聚集會導致突觸后膜的興奮性下降。
認知生成
1.進行“原因—解釋”所需的信息來源有:①題干的文字敘述,如“患者的大腦皮層彌漫性萎縮,溝回增寬,神經元大量減少,顯微鏡下可見神經元之間存在著淀粉樣蛋白斑塊”;②題干中的圖片,如健康人與晚期患者大腦圖片;③反映實驗結果的曲線圖。
2.解題時,首先是讀題,從中獲取信息,然后利用獲取的信息解釋并回答問題。
例3　(2023·肇慶月考)2018年,浙江大學醫學院胡海嵐研究組在抑郁癥的神經環路這一領域的研究取得了突破性的進展,該研究組發現大腦的“反獎賞中心”——外側韁核中的神經元活動是抑郁情緒的來源。腦部外側韁核(LHb)為前腦邊緣系統向眾多中腦單胺能中心傳遞信息的核心腦區,LHb神經元可以被厭惡性條件如壓力、消極、恐懼等刺激,從而產生簇狀放電(發放連續高頻的動作電位),對下游獎賞腦區產生抑制,使機體出現抑郁,部分機制如圖所示。據圖回答下列問題:
(1)神經膠質細胞是組成神經系統的細胞類型之一,　　　　(填“屬于”或“不屬于”)神經元的組成部分。在厭惡性條件作用下,抑郁癥模型小鼠LHb神經元的興奮性會　　　　(填“增強”或“減弱”)。
(2)研究證明,位于LHb神經元的T型鈣通道、NMDAR通道對引發神經元的簇狀放電至關重要,已知NMDAR通道可以改變細胞膜對Ca2+的通透性。若長期處于壓力的狀態,則機體容易出現抑郁。從離子運輸的角度,結合題圖分析原因: 　。
(3)氯胺酮是一種抗抑郁的藥物,其作用機制為 　。
若長期服用氯胺酮,其抗抑郁效果會下降,原因可能是 　。
　　【答案】　(1)不屬于　增強　(2)若受到壓力刺激,T型鈣通道、NMDAR通道開放,促使Ca2+進入細胞,使LHb神經元的興奮性增強,產生簇狀放電,對下游獎賞腦區產生抑制　(3)氯胺酮可抑制NMDAR通道,降低了細胞膜對Ca2+的通透性　長期服用氯胺酮,會使NMDAR通道對氯胺酮的敏感性降低
【解析】　(1)神經膠質細胞是對神經元起輔助作用的細胞,具有支持、保護、營養和修復神經元等多種功能,神經膠質細胞不屬于神經元的組成部分。在厭惡性條件作用下,NMDAR通道和T型鈣通道被激活,Ca2+內流,抑郁癥模型小鼠LHb神經元的興奮性會增強。(2)據圖可知,LHb神經元胞體表面存在NMDAR通道和T型鈣通道,正常狀態下二者均處于關閉狀態,細胞表現為單個放電;當壓力、消極等刺激后,NMDAR通道和T型鈣通道被激活,Ca2+內流,細胞內Ca2+增多,細胞表現為簇狀放電,對下游的獎賞腦區過度抑制而引起抑郁。(3)用氯胺酮處理,可抑制NMDAR通道,降低細胞膜對Ca2+的通透性,減少Ca2+內流,使LHb神經元的興奮性減弱,細胞表現為正常單個放電,解除對下游獎賞腦區的過度抑制,恢復正常狀態。若長期服用氯胺酮,會使NMDAR通道對氯胺酮的敏感性降低,導致Ca2+的通透性增大,使得抗抑郁效果下降。
對點練3　鳶尾素是運動時釋放的一種小分子肽類激素,能促進大腦海馬神經元的生長。
為研究鳶尾素與學習認知之間的關系,科學家構建了鳶尾素基因敲除小鼠,讓它們和正常小鼠運動訓練或靜止,之后記錄小鼠在水迷宮不同平臺上停留的時間(在目標平臺上停留的時間與學習記憶能力呈正相關),結果如圖。相關敘述錯誤的是(　　)。
A.鳶尾素需與相應受體結合后才能發揮調節神經系統功能的作用
B.實驗自變量是不同平臺,因變量是小鼠在不同平臺上停留的時間
C.運動能提高小鼠體內的鳶尾素含量,進而提高學習和記憶的能力
D.運動或許能夠降低以突觸衰竭和記憶障礙為特征的阿爾茨海默病風險
　　【答案】　B
【解析】　鳶尾素是一種激素,激素需要與相應受體結合后才能發揮調節作用,A正確。實驗自變量是小鼠是否運動和是否敲除鳶尾素基因,因變量是小鼠在不同平臺上停留的時間,B錯誤。分析題圖可知,與野生型(靜止)相比,野生型(運動)在目標平臺上停留時間更長;與鳶尾素基因敲除型(靜止)相比,鳶尾素基因敲除型(運動)在目標平臺上停留時間更長,說明運動能提高小鼠在目標平臺上的停留時間,這是因為運動能提高小鼠體內的鳶尾素含量,進而提高學習和記憶的能力,C正確。海馬區與短時記憶的形成有關,運動能促進機體釋放鳶尾素,進而促進大腦海馬神經元的生長,或許能降低以突觸衰竭和記憶障礙為特征的阿爾茨海默病風險,D正確。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
缺血性腦卒中引起的腦部損傷可發生在腦的不同區域。某缺血性腦卒中患者的脊髓、脊神經、四肢都沒有損傷。據此判斷下列敘述的正誤。 (1)損傷發生在大腦海馬區時,記憶力可能減退。 (√) (2)損傷發生在言語區H區時,不能聽到聲音。 (×) (3)若四肢不能隨意運動,縮手反射仍可發生。 (√) (4)控制條件反射、語言功能、情緒等都屬于人腦的高級功能。 (×)
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