大腦皮質

2020/8/27
歡迎收聽「科學人關鍵字」。

大腦,是我們體內最複雜、最神秘的器官。它是中樞神經系統裡,由上百億個神經元聚集而成的膨大器官,掌管我們的意識,調控認知、思想、感覺、情緒、運動、行為等等的功能。

你若有機會看到大腦,例如高等哺乳類動物的大腦,一定會對大腦表面的皺褶感到好奇。這些皺褶縱橫交錯,彎彎曲曲,有隆起、有深溝。你往裡面看去,會發現顏色有些不一樣:原來,大腦是有分層的!

人類大腦表面彎曲皺褶,最外面大約二到四公釐厚的這一層膠狀組織,我們稱之為「大腦皮質」,這就是我們今天要介紹的關鍵字。大腦皮質因為顏色較深,也叫做「灰質」,是由神經元的細胞本體,加上一些具有支持功能的神經膠細胞所組成。而神經元長長的神經纖維,也就是軸突,則在皮質下面的那一個區域交纏連結,形成所謂的「髓質」,由於神經元軸突外層的髓鞘富含磷脂質,使髓質看起來呈現白色,所以髓質也叫做「白質」。

組成大腦皮質的神經元有很多種,可以依據神經細胞的形狀,分為錐狀細胞、星狀細胞,以及顆粒細胞。它們在大腦皮質中有不一樣的分佈模式,因此大腦皮質還可以細分成六層。腦科學家根據這六層的外觀與細胞種類,從外層到內層,分別命名為:分子層、外顆粒層、外錐狀細胞層、內顆粒層、大錐狀細胞層(也叫做貝氏細胞層),以及紡錘細胞層。

從大腦外部來看,大腦皮質根據其所在的位置,主要有四個區域,第一個是靠近我們額頭的額葉皮質,然後是位於頭頂的頂葉皮質,以及耳朵附近的顳葉皮質,最後一個是位在後腦勺的枕葉皮質。

額葉皮質負責高階的認知功能,例如語言、學習、判斷、抽象思考;頂葉皮質處理身體的感覺、空間認知,也統整視覺和身體感覺;顳葉皮質負責聽覺、嗅覺,以及長期記憶;枕葉皮質負責視覺的處理。

人類的大腦皮質如此皺褶,你若把皮質給攤平,它的面積大概是腦部表面積的三倍。但是,大腦皮質為什麼要長得這麼皺?或者問說,大腦皮質這麼皺,對我們有什麼好處?

過往在討論動物智力高低的時候,人們很容易拿腦的重量來做比較。皮質皺褶的程度也是。我們人類以外,其他腦部較大的哺乳動物,像是鯨豚類、人類的近親大猿,還有豬啊、狗啊,大腦皮質都有著複雜的皺褶。小型哺乳動物例如老鼠,或者其他脊椎動物像是鳥類,皺褶就較少,甚至沒有。

這事情可以反過來問:會不會是皮質的面積越大,神經元的工作會更有效率?事實上,要把大面積的皮質塞進頭顱裡,唯一的辦法就是摺疊。皮質裡,神經元的分層、排列方式,以及皮質的彎曲、拉扯、擠壓,都有可能會影響神經元的功能或表現,這些都有待更近一步的研究。

新近關於鳥類的研究發現,鳥的腦子雖然很小,某些鳥類卻展現了超乎我們想像的認知能力。牠們的腦細胞數量沒我們那麼多,但是皮質的神經元卻是以更緊密的方式擠壓在一起,神經訊號的傳遞可能更有效率。大腦,這個複雜又神秘的器官,我們還能有多少新發現?請看看2020年7月號《科學人》雜誌的〈聰明如鳥〉。

謝謝你的收聽,我們下次「科學人關鍵字」再見囉~~

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