你是否知道你的大脑比你想象的要大?当你想到大脑时,你可能会想到你头盖骨中那个粉色皱巴巴的器官,但我们不必止步于此。因为大脑的功能和细胞不仅限于我们通常认为的大脑器官内。扩展这种定义可能对我们研究和理解神经生物学甚至治疗疾病产生深远影响。了解大脑的起点和终点是了解大脑的一部分。通过比较不同类型的大脑并研究大脑与身体其他部位如何相互作用,科学家可以发现这导致了例如进食和运动等行为。这使他们能够开发有益的技术或治疗神经系统疾病。但如果我们不知道大脑到底是什么,这些进展就变得更加困难。如果我们甚至不知道大脑在哪里停止,并且其他身体部位从哪里开始,很难评估大脑与身体其他部位如何相互作用。
因此,让我们从一个粗略的想法开始,即大脑是局限于动物头盖骨中的一块专门细胞的密集堆积体。神经元通常被认为是大脑细胞。因此,我们可以将大脑定义为神经元所在的位置。但是神经元并不仅仅存在于你的头盖骨内。您的手指尖上也有部分神经元。这是因为同一种细胞用于从您的指尖携带感官信息直到大脑。这些细胞的信号传递分支称为轴突,可以长达一米!但是,尽管手指中有一部分神经元,它可能并不属于你的大脑。
另一个棘手的例子是你的眼睛。您眼中感光的视网膜细胞是称为光感受器的神经元。当这些细胞被光刺激时,它们会通过视神经向大脑发送电信号。如果您的眼中有神经元,则它们可能是您大脑的一部分。但是还有其他方式可以回答这个问题。让我们深入探讨构成大脑的内容。与其按细胞类型定义大脑,为什么不尝试通过其功能来定义大脑?大脑通过在神经元之间来回发送化学信号(称为神经递质)来工作。这些信使基本上负责大脑的功能。因此,您可以说大脑是神经递质释放的地方。但我们可以在您头盖骨外的许多地方找到它们,如您的眼睛。像多巴胺和褪黑素这样的神经递质会从光感受器中释放出来。1992年的一项鸡的研究揭示了这些神经递质在那里所起的作用。尽管鸡的大脑显然不是人类的大脑,但研究它们可以帮助我们了解人类也可能是真实的。
研究人员发现,褪黑素刺激细胞信号以使其眼睛适应黑暗,而多巴胺则阻止这些信号以使其眼睛适应光线。这些神经递质参与睡眠。褪黑素是一个助眠剂,而多巴胺则能让您保持清醒。换句话说,这些眼睛内的神经递质不仅调节视觉,还可能调节睡眠。但除了您的眼睛外,您身体的其他部位也会释放神经递质,例如您的心脏。肾上腺素是从心脏神经细胞中释放出来的神经递质。您的应激反应可能不仅是大脑告诉心脏加快跳动,还包括心脏自我准备行动。因此,这个定义将包括像眼睛和心脏这样的器官作为您的大脑的一部分。
第三种科学家们考虑过的定义大脑的方式是指头盖骨内部的器官。在医学上,创伤性脑损伤特指影响头盖骨内的大脑的损伤。这种定义更简单,排除了像眼睛这样的在头盖骨外且未受保护的器官,或者像心脏这样完全不同位置的器官。但如果大脑必须在头盖骨内部,无脊椎动物是否能有大脑?这个定义将影响我们如何看待其他生物。考虑一下小池塘里的水螅。早在1968年,研究人员就发现,水螅使用谷氨酸等神经递质来激活神经元并组织进食,这听起来就像一个有大脑的生物会做的事情。但水螅具有弥散的神经元网,而不是像我们一样的密集器官。他们也没有头盖骨。另一个没有头盖骨的动物是章鱼,它们头部有一个密集的大脑器官。但它们在四肢中也具有更复杂的神经调节,比我们还要多。章鱼移动控制的三分之二发生在它们的触角中!如果我们将大脑定义为包含在头部内,我们可能会排除章鱼大脑的三分之二。2011年,研究人员发现章鱼头部大脑利用其所看到的信息来指导四肢运动,而四肢大脑可以根据它们所感觉到的信息指导自己的运动。
这些例子表明,大脑的定义是一个复杂的问题,并且取决于我们如何定义大脑的功能、位置和组成部分。在某种程度上,这个问题仍然没有完全解决,因为新的发现可能会改变我们对大脑的理解。但这种探讨不仅有助于我们更好地了解大脑,而且还可以帮助我们看待身体和生物的其他方面。
总之,大脑是神经元所在的位置,这些神经元通过释放神经递质来传递信息和工作。但大脑的定义可以很复杂,并且取决于我们如何定义大脑的功能、位置和组成部分。对大脑的理解不断变化,因此我们需要继续研究和探索大脑的各个方面,以更好地了解它的本质。