「脑回路不同」这一习惯用语是否有科学依据?

当我们和他人对待事物的看法大相径庭、感到话不投机半句多时,有时就会说一句"无法理解他怎么想的,咱们的脑回路不同"。 尽管俗语并不需要符合科学原理,但我仍然很好奇如果从神经科学的角度来看,这句话背后的真正意义是什么? 更具体一些的,大概是以下问题: 1、脑回路是什么? 2、人与人之间的脑回路真的可以有很大不同吗? 3、脑回路不同会导致什么情况? 4、脑回路分长短吗?是否和俗语所描述一样脑回路长表示反应慢,and v…
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4 个回答

谢邀。

哈哈,这个问题还挺有趣的,谢谢题主的提问。

1. 的确有脑回路这么个东西。叫neural circuits。神经元们是相互连接的,一个具有功能性的,可以自我调控反馈的一系列神经元的回路就叫neural circuits。简单来说一般是感知觉感受--中央神经系统处理--再回到肌肉或者效应器进行输出。比如看到一只狗狗(视网膜神经元接受信号形状对比度等等),你觉得好可爱啊(视网膜信号传导到大脑,让你“理解”这是个狗狗,然后再激活了愉悦的脑区),你伸手去摸它(传回到手臂的肌肉,让你做出摸的动作)。所有参与从眼睛到肌肉控制的神经元在物理上是连接起来的,这一系列连接起来的神经元回路就叫一个脑回路。

我实在找不到第一个提出这个概念的科学家,但我觉得应该还比较现代,所以觉得问题很有趣啊,神经科学发展才没多久,就已经融入中文俗语了 : )。

2. 可以有很大不同。比如上面一个例子,有些人很怕狗狗,这个时候视网膜神经元接受信号相同(我们排出近视啊色盲啊这些因素大胆假设同一只狗不同的人看到的是一样的)还是传导到大脑整合成“狗狗”的概念,可是由于过去可能被狗咬的经历,这些人激活了恐惧的脑区,从而传回到控制大腿的肌肉,让他们扭头就跑。

*澄清一点,脑回路的输出可以是多项的,还是这个例子,恐惧的脑区不但连接了大腿肌肉让你逃跑,还可以同时连接你的嗓子让你发出尖叫。同样输入也可以是多项的,不只是狗狗的视觉信号,可能还有狗狗的味道一起传入大脑。定义脑回路的重点是这些神经元一定是物理上相互连接的。

3. 导致的情况就是三观不同啦。你和他明明看到的同一个人,听说了同一件事,你们大脑的处理,最终导致的行为模式却不相同。所以才会导致"无法理解他怎么想的,咱们的脑回路不同"。

4. 科学上没有定性长脑回路短脑回路,但是通过上面的例子你可以想象,一个简单的回路比如膝跳反射,这种都不经过大脑,从膝盖到脊柱再回到膝盖,这个回路就很短,上面的例子要从眼睛到大脑再到控制大腿/手臂/嗓子,连接起来的神经元就很长。但是,要知道神经元靠电传导啊!速度大概是120米/秒,你就算是个两米大汉,从眼睛传到脚也不到2秒,所以脑回路长理论上是需要更长时间,但都在毫秒级别的,所以俗语就是放大了这个效果来埋汰人的哈哈。

**专业相关补充:底下有人说神经递质传导这个化学过程(囊泡融合释放,神经递质结合受体,受体可以和离子通道结合从而导致去极化下一个神经元,也可以通过第二信使进行基因调控),但是囊泡融合释放,神经递质扩散然后结合受体这个过程本身也是毫秒级别的,真正费时间的是蛋白质翻译转录(也只是分钟)还有运输到相关的地方,造成一些更复杂而缓慢的影响。但是整个神经系统设计理念就是“怎样最快”,所以哪怕有着看上去会是个拖累的化学过程,整个系统仍然非常非常快,这也是我想强调的一点。感兴趣的可以google郎飞氏结,这玩意被设计出来就是为了让信号传得更快,不得不说设计得还是很精妙啊!“从眼睛传到脚也不到2秒”这个估计本身应该没错,需要更正和强调的是,这个2秒不只是电传导,还包括了中间化学传导。另外对一件事物的反应可能不局限于一个行为输出,还有可能是一系列基因调控/激素水平改变,这些下游缓慢甚至可能长期的变化我不知道如何定义在“脑回路”这个概念里,就这个题目而言,为了简洁性我的回答不涉及这部分的讨论。

**正题:科学家们怎么研究脑回路。脑回路是神经科学家一个非常重要的研究课题,但是其实复杂性远远超过普通人想象。在非常低级的生物里,比如小线虫,他们细胞数目都是可数的,所以每个细胞之间的联系科学家们都已经搞清楚了。这样我们可以清楚地明白某个刺激(比如食物)所激活的所有细胞和它们之间连接顺序,来理解它们小小的神经系统是如何处理一个信息并且去执行的(挪动身体去进食)。当你完全理解这个系统,你就可以去完全预测一个生物的行为。这也就是为啥大家前赴后继去研究脑回路。但是细胞数目一多,这个问题就及其复杂。比如人的神经元数目在~2×10^10 这个量级上,每个神经元至多可能和一万个神经元相连(虽然我个人觉得这个数据可能估高了)。但无论如何这都是一个极其极其庞大的系统。以我们现在的能力来说想在回路层面理解还是很遥远啊。Neurons & Synapses - Memory & the Brain - The Human Memory

TL;DR: “脑回路”存在,每个人的脑回路都不同,脑回路远比你想象的复杂。

首先,“脑回路”是存在的;其次,每个人的脑回路在大脑发育过程中(包括prenatal发育)因环境、经历的不同会造成很大区别(比如从出生就没见过光的人视觉神经回路就会被听觉等神经入侵),当然基因也占一定因素;最后,脑回路是一个复杂到我都怀疑人类是否真的有能研究清楚的一天的东西。具体的叙述前面有大神给了详细的回答,我就放几张图大家感受一下吧。

脑回路从字面意思总给人感觉是这样的
然而实际上神经元之间的连接是这样的(生物电信号+化学信号、或纯生物电信号)

然而上图又只是简化绘制的比较典型的几种连接结构,实际情况比这还复杂得多。我们拿人类视觉神经系统来看(注意仅仅是视觉部分),抛开空间结构,只关心连接关系,即所谓的topology是这样的:(修改:记错了这是macaque的大脑不是人的,人的还更复杂)
如果考虑解剖结构,从整体来看,(基于目前的研究)其实大概是这样:
如果对此感兴趣,推荐Human Connectome Project网站humanconnectomeproject.org,我相信这是和当年HGP一样伟大的项目。
当然,如果看完仍然觉得脑回路很简单,那么你的脑回路一定是很简单的,详见图1。