古今“头脑特工队”
从古至今，人类一直都很好奇智慧的起源，不断有医生、学者和科学家对人类智能提出追问并进行研究。从古希腊的名医到现代脑科学，我们对人脑及神经系统的认知都来自这个孜孜不倦、前赴后继的“头脑特工队”。
古希腊和罗马时期对脑的认识—脑科学的起源
“人类应当知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣喜、欢笑和运动，才有了悲喜、真伪、绝望和无尽的忧思。因为有了脑我们才以一种独特的方式拥有了智慧，获得了知识。我们才看得见，听得到，我们才懂得了美与丑、善与恶，我们才感受到了甜美与无味……同样，因为有了脑，我们才会发狂和神志昏迷，才会被畏惧和恐惧所侵扰……我们之所以会遭受这样的折磨是因为脑有了病恙……由于这一系列原因，我认为，大脑在一个机体中行使了至高无上的权利。”早在公元前4世纪，古希腊著名的医师希波克拉底就曾这样在自己的著作《论神圣的疾病》中描绘了自己对大脑功能的见解。
希波克拉底认为大脑是感觉的器官和智慧的发源地，现在看来希波克拉底对于大脑功能的观点基本正确，且可谓是非常先进的。然而在当时，他的观点并未得到普遍的认可和支持。著名的古希腊哲学家亚里士多德固执地认为“心脏才是智慧之源泉”，大脑只不过是一个“散热器”，“火热的心”、沸腾的血液在脑中进行降温。他认为，如果大脑具备冷却功能便可以解释人的躯体为什么会处于合适的温度。
古罗马医师盖伦认同希波克拉底关于脑功能的观点。作为一名为角斗士治疗的医生，他应该目睹过不少因为大脑受到损伤而痛苦不堪的患者。同时，盖伦还对动物进行过大量细致的解剖。他通过观察羊的大脑和小脑，从它们结构上的不同来推断其各自的功能。盖伦认为松软的大脑是用来接收感觉的，较为坚硬的小脑则是支配四肢肌肉的。为什么盖伦会有这样的推测呢？他认识到形成记忆的关键是将感知“刻”在脑中，这一过程自然只能发生在松软如豆腐的大脑上。
盖伦用作推断的依据是荒谬不堪的，但他的推论本身十分接近事实真相。实际上，大脑确实与感觉和认知有关，也是记忆存储的地方；而小脑则是运动控制中枢。插一句有趣的题外话，纵观整个神经科学发展的历史，从错误的依据中得出正确的一般性结论的例子并不少见。
那么，大脑又是如何感知周围的环境并支配躯体运动的呢？盖伦将羊脑切开，发现里面是空的，这些被称作脑室的空心腔室里还有液体。在盖伦看来，这一发现刚好吻合了当时极其流行的体液学说：机体的功能依赖四种重要的体液和这四种体液之间的平衡。大脑的一切功能都是通过体液的流动来实现的。
文艺复兴到19世纪的突破
盖伦关于脑的观点延续了将近1500年。在随后的文艺复兴时期，法国解剖学家安德烈亚斯通过解剖被砍头的罪犯的大脑，进一步补充了脑结构方面的细节知识。同时，法国数学家和哲学家笛卡尔还认为脑只是控制人类的行动，而人所拥有的独特智慧是独立于脑的，它通过松果体（脑内的一个结构）与脑相连，接收外部世界的感觉和指挥肢体行动。
尽管这么多年来，始终有人坚持相信“精神”和“脑”是分开的，但是随着科学实验的不断发展，越来越多的证据证明了现代科学所持有的观点—精神必有其物质基础，也就是脑。
进入17世纪后，有一些科学家挣脱了盖伦脑室中心论，对大脑进行了更加客观深入的研究。18世纪末，人们已经可以剥离出完整的神经系统，并且将人体的神经系统分为外周和中枢神经系统两个部分。中枢神经系统包括脑和脊髓，外周部分则遍布身体躯干的各个角落。科学家们还为在人脑表面观察到的凹槽和凸起进行命名，称为“沟”“回”。这使得大脑能以“叶”的形式组装起来，从而实现了对大脑进行定位，也奠定了不同脑功能定位于不同脑区的基础。
1823年，法国生理学家佛罗朗斯对上述猜测进行了验证。他通过对多种动物进行实验发现，损毁或者切除它们的小脑，会引起动物的运动障碍，从而证实了小脑在运动协调上的重要作用。法国医生布洛卡曾遇到过一个特殊的病人，这位病人能够理解别人的语言，也能正常理解文字并进行阅读，这位病人的声带也没有任何问题，却无法说话。在这位病人死亡后，布洛卡对他的大脑进行了解剖，发现其左侧额叶上有损伤。随后布洛卡又发现了几例相似的病例，因此他认为大脑的这一脑区专门负责语言的形成。随后，越来越多的实验为脑功能定位学说提供了可靠有力的支持，比如，德国生理学家赫尔曼发现大脑枕叶是视觉功能所必备的。
神经元和胶质细胞—脑细胞的基本组成
我们都知道，生物体的所有组织与器官都是由细胞组成的，细胞的特殊功能和相互间的作用方式决定了器官的功能。大脑无疑是自然界中最精密复杂的器官。如果说大脑是复杂浩瀚的宇宙，那大脑中的细胞就是宇宙中的行星。
然而，在研究大脑细胞结构的过程中，因为脑组织太软、脑细胞直径太小等问题，科学家们不得不克服重重困难。直到19世纪，德国神经科学家尼斯尔发明的染色方法可以染出所有神经元的核，脑科学的研究才有了新突破。
但是“尼氏染色”并不能让我们清楚看到神经元的结构。1873年，意大利组织学家高尔基利用铬酸银溶液染出了结构清晰的神经元。之后随着电镜的发明，由于其强大的超高分辨率，大脑内细胞的结构进一步被清楚展现。
大脑主要有两种细胞组成：一类是神经元，另一类是神经胶质细胞。大脑中的神经元数千亿计，它们之间通过庞大复杂又精致巧妙的连接，形成不同的神经环路，进行多样的信息传递，从而完成各种基础或高级的人体功能。神经元不同于其他细胞的结构特点是，除了胞体外还有树突和轴突两类突起。通常树突接收刺激信息并向胞体传送，经过胞体整合后通过轴突传出。一个神经元通常只有一个轴突，也有一些神经元缺乏轴突，只有树突。
神经元的分类方式有很多种，通常是按照形态和功能对神经元进行分類。
比如，根据轴突的长度分类，轴突细长可以延伸到胞体以外较远区域的神经元称为高尔基Ⅰ型神经元或者投射神经元。大脑皮层中的锥体神经元通常就有很长的轴突，能延伸到大脑的其他脑区。反之，神经元轴突较短，只能延伸到胞体附近，称作高尔基Ⅱ型神经。
按照释放的神经递质不同（不同类型的神经元突触末梢中的突触囊泡包含不同的神经递质）可将神经元分为胆碱能神经元、单胺能神经元、氨基酸能神经元和肽能神经元。比如，谷氨酸能的神经元会在突触前释放谷氨酸，激活下一级神经元。某些氨基酸能神经元会释放抑制性神经递质，抑制下一级神经元。
大脑中神经元的数量虽然已经达到了千亿级别，但是神经胶质细胞的数量则是神经元的 10倍。那么，明明在大脑中神经元才是起到传递信息、下发指令的作用，为什么胶质细胞却占据数量“霸王”的地位，看上去“反客为主”呢？
神经元细胞主要起到了隔离、支持和提供营养给周围神经元的作用。根据目前的前沿研究来看，胶质细胞应该有着更为重要的对于神经的调控作用，甚至在某些神经疾病中也扮演着重要角色，只是关于神经胶质细胞更多、更为细致的重要功能还需继续探索。
脑内最多的神经胶质细胞是星形胶质细胞，这些细胞填满了神经元的空隙。它的一个重要作用是调节细胞外的化学物质。除了调节神经递质的作用，星形胶质细胞还能严格控制一些物质的细胞外浓度，保证神经元的正常功能。
相对于星形胶质细胞，少突胶质细胞和施万细胞的功能单一很多。这些胶质细胞裹在部分神经元的轴突上行成髓鞘，可以加快动作电位传导。
大脑中还有一些其他的细胞，如室管膜细胞，它们是脑室的衬里，在大脑发育过程中引导细胞迁移。还有可吞噬死细胞或者退化的神经元、胶质细胞留下的残渣的“清道夫”—小胶质细胞。
随着时代和科技的进步，我们已经能更清楚、更精准地了解大脑的一些工作方式。但如同一句悖论所说：“如果我们的头脑简单到可以被理解，我们就会蠢得无法理解它；反之如果我们聪明到能够理解我们的大脑，它就会因为太过复杂而无法被我们揭示。”人类想要全面明白大脑的工作原理，找到真正的智慧之源，还需要漫长的时间进行探索。
作者：章仪
来源：《百科知识》2018年15期
