orlando asked in 科學生物學 · 2 decades ago

”海馬迴 ”到底是什麼??

"海馬迴 "到底是什麼??

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"海馬迴 "到底是什麼??

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  • 精靈
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    2 decades ago
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    五十多年前,美國加州大學心理學家愛德華‧投爾曼 (Edward Chace Tolman, 1886-1959) 即發現:經由反覆的練習,老鼠可以在腦中形成一個類似地圖的概念,原來迷宮中的一個路線被堵住,老鼠可以根據腦中的地圖很快找到替代道路,直接到達目標 (圖一),投爾曼稱之為認知地圖 (cognitive map)。雖然這個名詞後來被引用於更抽象的心理學概念,但其字面上的意義很容易了解。當時的科學家即預測動物腦中應有負責這項功能的細胞。1971年,英國約翰歐基輔 (John O’Keefe) 等人果然在鼠腦中的海馬迴發現了這些細胞,並命名為地方細胞 (place cells),這些細胞甚至佔了鼠類海馬迴金字塔細胞的90%以上.

    海馬迴是不是就是專司認路的腦區呢?心理學家霖納碟爾 (Lynn Nadel) 及歐基輔,直接提出看法,說海馬迴就是認知地圖之所在,他們兩人於1978年出版名為The Hippocampus as a Cognitive Map的書,成為影響20世紀認知心理學最重要的一百本書之一。

    前述沙漠中的螞蟻迂迴尋求獵物,然後筆直回到洞口的過程,類似古代航海的技術,叫做推測航行法 (dead reckoning),約略同於研究認路行為或動物航行學者所稱的路徑整合 (path integration),這是指移動者根據移動的方向與速度,自動推算目前的位置與出發地之間的關係,有人認為海馬迴就是執行這項功能的計算器所在。自然界裡可以看到許多這種合理推論的例子,例如,Marsh tit這種山雀可以將食物藏在許多地方,日後毫不費力地再尋回享用,山雀和自古以來便幫人類傳信的鴿子,都有較大容積比例的海馬迴。

    人類到底有沒有這種路徑整合或推測航行法的能力?如果有,與這項能力有關的大腦結構又包括那些?這幾年來認知科學家一直在追尋這個答案。

    很顯然地,人類大腦半球的絕對與相對體積在演化的洪流中急速增大,海馬迴被包到深層,相對體積卻逐漸縮小,

    海馬迴主要的功能在於處理時間空間上較為複雜的訊息組合,這種涉及時空因素的訊息,就是熟知的事件性記憶的真締,這種記憶只經歷過一次,雖然歷史重演,但時空已變。從病人的臨床表現可以看的出來,人類海馬迴腦傷最重要、明顯的認知障礙就是這種記憶喪失,病人忘了在哪裡、什麼時候、做了什麼事或經驗了什麼事件。難道人類海馬迴的功能就是這類記憶的處理器嗎?而在其他動物與海馬迴極為相關的認路功能,在人類就琵琶別抱了嗎?還是如A. David Redish所稱:找路行為只是事件性記憶的一個特例?或者這是因為實驗設計的共通性,使研究者作了另一種詮釋,因為大部份動物的認路研究多半是利用Morris 水迷津或放射狀迷津 (radial arm maze),在前者的情況下,動物顯然面對淹水的壓力,不得不死命游到平台;後者則是有食物獎賞的誘因,而且運動技巧的學習和注意力也扮演著重要角色,這自然也會影響學習結果。

    無論如何,人類發生腦傷時會出現許多神經功能的障礙與認知行為的異常,發生在右側腦傷的病人有較高的機率出現認路障礙,而可以保留事件性記憶的能力,這又以顳葉與頂葉為最,這代表失憶與認路障礙是可以分開出現,換言之,這兩種認知功能有不同的機制與神經結構來運作。

    人類在進化過程中站立起來,空出來的雙手也產生許多發明,隨著大腦容積的增加,海馬迴在全腦的比例也相對減少。後來語言出現了,這大大改變了大腦的功能分配,其中一個半腦 (對大部份的人來說為左腦) 特別與語言有關,因此稱為語言優勢半腦,另一個半腦,則與空間訊息的處理相關,尤其是右側海馬迴及附近的結構,與認路功能極為相關

    右側海馬迴與認路過程相關的推論與與臨床病案的觀察吻合。從腦傷的研究也發現許多腦區的確與認路功能關係密切,臨床上我們可以碰到病人中風後發生迷路現象,成大行為神經科白明奇 (1997) 就曾發表過臺南計程車司機因右側後大腦動脈中風發生迷路的個案。除此之外,美國賓州大學神經科醫師Geoffrey K. Aguire (1999) 將文獻上發表的個案做了最佳的分類與描述,他發現會導致迷路的局部腦傷包括右側後枕葉的舌狀腦迴、右側後頂葉、扣帶迴後方的腦區及右側副海馬迴,不同的腦區有了腦傷後,各會出現不同的認路障礙,但也保留其他的認路功能;然而,這套分類卻沒有看到單獨海馬迴腦傷造成迷路的個案,這顯然和「認知地圖理論」不合。回到動物實驗的例子,若破壞老鼠的海馬迴,並不能阻止老鼠利用推測航行法來找路,反而是破壞後頂葉區 (posterior parietal area) 會導致推測航行系統的瓦解,這與有名的美國國家精神衛生研究院 Leslie G. Ungerleider和Mortimer Mishkin兩人於1982年提出「何處」和「何物」的概念,不謀而合;何處與何物系統大致是說,由視皮質送來與何處 (where?) 有關的訊息會經由背側 (即頂葉) 的路徑往前傳送,而與何物 (what?) 有關的訊息,則經由腹側的路徑 (即顳葉)傳送。

    雖然如此,英國Neil Burgess (2001) 利用虛擬城市街道來模擬認路的過程,經由功能性腦造影術發現正常受測者被活化的腦區,除了上述腦區外,還包括前額葉、頂枕葉溝等,最重要的是海馬迴也亮了起來(見圖三),這說明了腦傷研究與功能性腦造影研究的不同,前者代表某特定腦區受傷後殘餘大腦功能的總合,後者則代表參與正常腦功能的區域,兩者不見得相等。支持人類海馬迴參與重要認路功能的證據還來自許多的臨床研究,其中,英國認知神經科學家愛琳諾馬乖爾 (Eleanor A. Maguire) 研究倫敦的計程車司機 (2000),她發現資深老練的計程車司機,其海馬迴後部的容積明顯較大,這也代表後天的訓練可以塑造不同的大腦結構與網路。

    有趣的是,根據美國亞歷桑納大學心理系霖納碟爾及傑克‧賈科 (Jake W. Jacobs) 的預測,在危險壓力大的情境下,動物可能退回較原始的認知功能,包括認路,他們的實驗室正在進行一項於高空彈跳 (sky diving) 前後的認路行為的研究,在這樣的恐懼壓力下,預測受測者會採取地標學習的認路,而放棄認知地圖之策略。

    失智老人的認路障礙

    阿滋海默氏症 (Alzheimer’s disease;簡稱阿氏症) 是高齡者常見的退化性大腦疾病,病人常會出現明顯的記憶力障礙和其他認知功能異常,到後來需要專人照料生活。阿氏症代表性的病理變化有老化斑塊及神經纖維糾纏,後者便是從海馬迴附近開始出現,隨病症進展逐漸向其他腦區擴散(見圖四)。從這點看來,正好提供印證「認知地圖理論」的機會,這似乎是上帝特意留下的一道窗口,讓我們從而了解人類亙古以來演化過程的逆向進展。雖然認路障礙對失智症照顧者、家屬或社會衝擊力不小,但是有關阿氏症病人的認路研究,卻是最近幾年才開始。

    成功大學白明奇與中正大學蕭世朗 (2002) 發現南台灣阿氏症病人中,果然有7 %的病人初發症狀就是迷路;兩年後,白明奇與美國亞歷桑那大學賈科 (2004) 更進一步研究發現,在112位仍住在家中、平均發病三年的阿氏症病人中,有55%出現明顯認路障礙,而更有將近兩成 (18%) 的病人曾經迷路,而被警察帶回家,某些病人特別容易迷路,或者很早期便出現認路障礙。雖然如此,也有病人到了疾病中期仍然保留認路能力,對於這種現象有幾種解釋。其一,阿氏症可能有幾種亞型,其中有些會以早期出現認路障礙為表現,即美國羅徹司特大學馬波史東 (Mark Mapstone) 等人所稱的視覺空間變型;其二,認知地圖理論雖然指出海馬迴是認知地圖所在,在認路、找路上扮演重要角色,但卻不見得是唯一負責區域,換言之,即使海馬迴嚴重受損,其他腦區仍可發揮替代功能,這使得病人不致產生迷路。

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    Lv 5
    2 decades ago

    海馬迴是人類大腦中的一個構造 , 主要負責一般日常生活中陳述性的記憶 (declarative memory)。日常生活中的影像﹐聲音﹐氣味等訊號最後都會從大腦皮層(cortex)被送入海馬迴﹐進而結合成單一的記憶。

    Source(s): 資深小護士
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