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小腦袋大學問:腦的奧秘世界
第四堂課 大腦的溝通對話—神經系統、神經元與神經遞質

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【活動目的】
【前言】
【活動一】認識人體的神經系統
【體驗活動一】神經反射—反應力測試遊戲
【活動二】繪本的閱讀:《你看看你,把這裡弄得這麼亂!》
【活動三】認識神經傳導物質—訊息的傳送
認識7種主要的神經遞質,如何幫助您的身體溝通
連連看:還記得多少呢?
【知識補給站】大腦截長補短:關於重建皮質迴路(rewiring)連結
Ending:大腦的保健預防
參考資料

活動目標

  1. 透過遊戲體驗認識了解大腦中訊息傳遞的主角—神經細胞與神經膠質細胞。
  2. 藉由繪本閱讀、活動等,探索神經元的傳導方式,以及相關神經傳導物質釋放所引發的化學反應。
  3. 透過活動認識了解神經傳導物質在大腦溝通中所扮演的重要角色。

前言

  大腦,是我們身體內最複雜且最神秘的器官,是身體的指揮中心。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、言語及運動、行為等等的功能。人類中樞神經系統藉由大量的神經元彼此連接,建立起複雜的神經迴路系統,這些迴路系統透過激活骨骼肌收縮,驅動複雜但有節奏與協調性的行為,例如步行、跑步等。 大腦主要由灰質和白質兩大部分構成,灰質是神經細胞的本體,負責資訊處理、心智運作和儲存記憶;白質則是由神經細胞本體延伸出去的「軸突」組成,如同高速公路一般,將神經細胞本體產生的訊息傳遞出去,扮演協調和溝通的角色。因此想讓身體的反應更快、動作更協調 ,就必須提升白質的運作效能。最後,我們要認識大腦中的7種主要的神經傳導物質,當人們懷著各種不同的情緒和心情時,這些細胞就會藉著神經傳導物質,將訊息傳送到大腦中和身體的各個相對應的部位。此時,體內就會依照指令而產生情緒反應和行動,認識了解這些影響您健康的每一種化學信使,就能確保身體和大腦的協力運作。

【活動一】認識人體的神經系統

  人體的神經系統分為中樞神經系統和周邊神經系統兩大部份。神經系統將外來的刺激或感覺、體內的變化等傳達給大腦,並引起適當反應。大腦同時將訊息經神經系統傳送到身體各處。中樞神經系統由腦和脊髓組成,是神經系統的指揮中心。周邊神經系統分佈全身,包括腦神經和脊髓神經,這些神經聯繫中樞神經系統和身體其他部份。
其主要功能包括:

  1. 感覺:透過各種感受器,感覺和探測體內及外在環境的變化,並把訊息經由輸入神經系統傳送到中樞神經系統。
  2. 綜合:中樞神經系統再把接收得來的訊息加以整理、分析,然後作出適當的判斷和發出相對的指令。
  3. 運動:對中樞神經系統的指令作出回應,並透過輸出神經系統採取適當的行動,如肌肉收縮、腺體分泌等。

【活動一】認識大腦的溝通對話—神經元的傳遞

  頭腦由許多種細胞構成,包括神經元(neurons)及神經膠質細胞(glial cells)。它是頭腦活動時最主要的創造者,負責接收、讀取、分析、協調及傳遞訊息。大腦的運作決定了我們日常生活的一舉一動,若將大腦比擬成一台電腦的主機,要讓主機能夠運作自如的最重要關鍵就是內部的程式語言,而神經細胞在大腦中就是扮演腦細胞之間溝通的語言。神經細胞—主要包括神經元和神經膠質細胞。神經元(Neuron)它具有感受刺激和傳導興奮的功能。神經系統中含有大量的神經元,據估計,人類中樞神經系統中約含1,000億個神經元,僅大腦皮層中就約有140億。

  神經元有著長長的身體,身體外層被另一類稱為「膠質細胞」腦細胞所包覆,「膠質細胞」可以幫助神經元更快速的傳遞訊息,並給予神經元保護、營養和協助清理代謝廢物。個子很小的「微膠細胞」數量很少,僅佔全部腦細胞的百分之五,他們彷彿人腦中的警察,看到壞東西會將之吞噬。譬如當看到發炎狀況時,會釋放出細胞激素( cytokine )殺死入侵的細菌或抗發炎。幾乎所有的神經退化疾症都和微膠細胞的失能有關,但微膠細胞是個雙面刃,如果它分泌太多細胞激素也會傷害神經細胞,這種情況在人腦老化時很容易發生。

  神經元的基本結構:可分為細胞體和突起兩部分。細胞體包括細胞膜、細胞質和細胞核;突起由胞體發出,分為樹突(dendrite)和軸突(axon)兩種。樹突較多,粗而短,反覆分支,逐漸變細;軸突一般只有一條,細長而均勻,中途分支較少,末端則形成許多分支,每個分支末梢部分膨大呈球狀,稱為突觸小體。神經元的基本功能是負責接收、通過接受、讀取、分析、協調、整合、傳導和輸出信息。例如:手碰觸到熱的物品立即收回,亦或是望梅止渴的生理現象等。


(圖片取自:財團法人精神健康基金會–腦的美麗境界)

  在繪本《大腦的秘密》形容,大腦的學習像一座花園,裡面有無數的神經元連結著,就像一堆樹枝且雜亂的纏在一起。學習對大腦來說,就是要加強有用的連結,捨棄無用的連結。因此,神經元之間的運作控制著我們的行為。人類的大腦雖然只佔人體重量的2%左右,卻消耗人體約20%的能量。因此,大腦是一個很重視效率的器官,會迅速淘汰不需要用到的腦細胞和它們之間的連結。相對的,如果大腦覺察有些細胞和它們之間的連結對個體是有幫助的,就會保留並且強化他們。但是我們很難事先知道,應該減掉那些連結,所以需要不斷的常識犯錯,從錯誤中學習。如果犯錯是為了讓下一次作得更好,這樣我們就願意多多嘗試且不用害怕犯錯了。


(圖片取自:繪本《大腦的秘密》)

【體驗活動一】神經反射—反應力測試遊戲

討論:

  1. 請學員說說,反應速度的差異可能受何因素影響?
  2. 第一次的結果往往會較差於後兩次的成績,這表示什麼?
  3. 結語

神經衝動的傳導方式與速度

  「軸突」,就像是傳遞神經訊號的高速公路,而軸突外被一粒一粒的「髓鞘」包覆,是用來防止軸突傳送電流訊號時電流外漏,減損傳輸效能。研究顯示,如果軸突有髓鞘包覆,傳導速度可以增加約一百倍,而較厚的髓鞘絕緣能力也比較好,神經訊號傳導會更順暢。

【活動二】繪本的閱讀:《你看看你,把這裡弄得這麼亂!》

內容介紹

  總統先生很無聊,於是他去部長辦公室逛逛。看見部長忙得不得了,桌上堆滿了文件,辦公室裡亂七八糟的。總統先生大吼一聲︰「你看看你,把這裡弄得這麼亂!」總統先生覺得好多了。

  部長收拾了桌面,整理好資料,丟掉不要的東西,將地板掃乾淨,他花了很多時間,總算全部收拾整齊了,於是,他下班回家,走到廚房,見他的太太忙得不得了,桌上堆滿了食物,廚房裡亂七八糟的。 部長大吼一聲︰「你看看你,把這裡弄得這麼亂!」然後,他去客廳看報紙。部長太太煮好飯菜,烤了點心,清理桌面和櫥櫃,倒掉廚餘,她花了很多時間,總算全部整理乾淨了,接著,她去叫小孩吃飯。

  小孩忙得不得了,到處堆滿了玩具,房間裡亂七八糟的。部長太太大吼一聲︰「你看看你,把這裡弄得這麼亂!」 她叫小孩立刻收拾乾淨!小孩收拾好玩具,整理了桌面,將書本放進書櫃,把圖畫紙塞到抽屜裡,他花了很多時間,總算全部收拾整齊了……。 簡單故事中隱含重複循環的對話趣味,洋溢著小小幽默與深刻寓意。


圖片取自:《你看看你,把這裡弄得這麼亂!》

引言:

  神經系統主導生理功能活動,在身體的不同部位間傳遞訊號,控制着肌肉的活動,協調各個組織和器官,建立和接受外來訊息,並進行協調。它是動物體最重要的連絡和控制系統,能測知環境的變化,決定如何應付,並指示身體做出適當的反應,當然也包括掌控情緒。

團體對話、討論、分享:

  1. 看到故事的標題時,你的腦海想到什麼?這樣的想到,大腦是如何運作的?請用過去三堂課所學習認知的做說明,或安靜的書寫圖繪出來。
  2. 書中每一個角色說出「你看看你,把這裡弄得這麼亂!」和「他花了很多時間,總算….」這兩句話重複循環的回覆時,讓你想到過去三堂課所學習認知的哪些大腦常識,請安靜的書寫繪圖出來。

【活動三】認識神經傳導物質—訊息的傳送

  神經訊號由一神經元傳導至另一神經元係經由神經元間交接處,名為突觸(synapse)。突觸前的神經元能分泌一種化學物質,稱為神經傳導物質。當神經傳導物質與接受體結合時,就會使突觸後神經元產生興奮或抑制作用,或以其他的方式改變其敏感度。神經傳導物質大致可分為乙醯膽鹼、胺類、氨基酸及多T類等等。它只能單向傳導,也就是將神經衝動由分泌神經傳導物質的突觸前神經元,傳至接受傳遞物質作用的突觸後神經元。簡單來說,如果將「大腦」設定為要去旅遊的「國家」,那「神經細胞」就像是一個一個分散的「城市」,而「神經傳導物質」就是「大眾交通工具」的概念,有高鐵、捷運、飛機等。若要從A城市到B城市,得搭乘「神經傳導物質」的交通工具。 影片欣賞:神經傳導的3D模擬

認識7種主要的神經遞質,如何幫助您的身體溝通

  神經遞質有很多種,根據其作用不同,分為兩種不同的類型。有些是興奮性神經遞質,意思是它們激發其它大腦細胞發出指令;其它神經遞質是抑制性的,它們停止動作電位,幫助您的大腦結束動作。這兩種神經遞質對您的身體全力運行必不可少,熟悉這些影響您健康的每一種化學信使,一起確保身體和大腦的協力運作。 資料取自:7種連接大腦與身體的神經遞質

腦中常見的神經傳導質(neurotransmitters)介紹如下:

連連看:還記得多少呢?

繪本推薦、影片欣賞:《嶄新的ㄧ天》認識了解遺失的記憶拼圖

  故事開始是一位小男生從夢中驚醒,他對當下環境感到疑惑,認為這不是他的家,於是他逃出這間房子。


圖片取自《嶄新的一天》 影片來源

【知識補給站】大腦截長補短:關於重建皮質迴路(rewiring)連結 

  早期的許多研究指出,大腦發育在25歲到30歲左右達到巔峰,之後腦力便逐年走下坡,一旦進入中老年期,大腦神經傳導物質變少、神經元連結變差,腦細胞逐漸死亡,記憶力衰退、大腦反應變慢等老化現象,是不可能改善或逆轉。近年來科學家發現,進入老年期的人類,大腦細胞仍能再生、發展連結,甚至改變原有型態,通稱為「神經元新生(neuroegenesis)」。新生腦細胞的功能有待進一步研究,可以確定的是,人類終其一生,大腦都具備相當可塑性。

  的確有些東西(像是語言、學直排輪),年輕人比較快上手,但老年人也能做到一樣的事情,唯一不同的是,大腦處理訊息的方式。當人的感官老化,大腦會重建皮質迴路(rewiring)連結,借用其他功能區的腦細胞,彌補能力較弱的區域,以維持身體基本運作所需要的知覺。舉例來說:年輕人接受視知覺測驗時,大腦主要反應區是位於後腦的視覺處理區;相對的,銀髮族的大腦作用區,卻位於前額葉。當大腦產生截長補短(trade-off)的作用,拿前額葉腦細胞,幫助處理視覺訊號,看清楚目標的同時,記憶力、注意力便可能下滑;也就是說,老人家記憶力、專注力不如從前,並不是腦子不行了,而是原本記憶區的腦細胞,得視情況挪去承擔其他功能,本來功能難免有所疏漏。

  大腦主要由灰質和白質兩大部分構成,灰質是神經細胞的本體,負責資訊處理、心智運作和儲存記憶;白質則是由神經細胞本體延伸出去的「軸突」組成,如同高速公路一般,將神經細胞本體產生的訊息傳遞出去,扮演協調和溝通的角色。因此想讓身體的反應更快、動作更協調 ,就必須提升白質的運作效能。因此,老年人要延緩老化,也可以透過不斷的學習新知、運動及人際互動的交流等,是可以增加大腦神經元的連結。

  資料取自:【影片】原來彈「空氣吉他」不是好玩而已?善用腦神經科學讓你的學習突飛猛進!

Ending:大腦的保健預防

參考資料:

  1. 科學的家庭教師
  2. 照顧線上-大腦解剖秘密(懶人包)
  3. 中央研究院。記憶變差、反應變慢,神經細胞出了什麼問題?
  4. 神經元
  5. 反應速度測試
  6. 老頭(2007)。《123.光腳丫.玩遊戲》。臺北市:大穎文化。
  7. 楊芬瑩(2015)破解大腦老化迷思:多鍛鍊就不會生鏽
  8. 【影片】原來彈「空氣吉他」不是好玩而已?善用腦神經科學讓你的學習突飛猛進!
  9. 《科學人》粉絲團
  10. 突觸
  11. 人類的化學突觸
  12. 腦部傳遞神經訊號過程
  13. 了解病因對症下藥
  14. 神經元
  15. 動作電位與腦功能
  16. 長期感到憂鬱、焦慮嗎?你得補充「快樂賀爾蒙」!
  17. 告別疲勞、不好睡、記憶差!7招增加血清素 多吃這些好食物
  18. 5招提高快樂激素「多巴胺」,讓人天天都開心
  19. 維基百科
  20. 神經元、灰質、白質
  21. 劉維人(譯)2021。大腦的秘密(原作者:貝蒂娜.伊普)。出版社:臺灣麥克
  22. 7種連接大腦與身體的神經遞質
  23. 第二章 大腦的世紀 -- 生物心理學, 神經科學 與人類的本質
  24. 均一教育平台【觀念】動物的神經系統
  25. 劉旭恭(2016)。你看看你,把這裡弄得這麼亂!臺北市:水滴文化
  26. 郭漁/著、良根/繪(2017)嶄新的一天。臺北市:尖端出版

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