脑干“劳苦功高”却鲜为人知

人脑包括间脑、小脑、中脑、脑桥和延髓这5个脑区。中脑、脑桥和延髓一脉相连，合称脑干。虽然脑干并不“出名”，却是当之无愧的生命中枢。

脑干位于间脑和脊髓之间，就好比一条交通干线，各种感觉信息上传和运动指令下达都要经过这里。假如脑干出现缺血坏死之类的病变，感觉和运动就无法完成，病人就会出现残障。

脑干中有3个与生命息息相关的部位——呼吸中枢、心血管中枢和网状激活系统，它们一旦损伤分别导致窒息、心跳骤停和漫长的昏睡。

呼吸中枢的发现，源自1923年英国生理学家拉姆斯登对猫进行的脑干横切实验。拉姆斯登在猫的脑干从上往下切了四刀，每一刀都要把上下脑组织完全切断：第一刀在中脑和脑桥之间，不影响呼吸；第二刀在脑桥上1/3部位，呼吸可以进行，但变慢变深；第三刀在脑桥下缘，出现喘息、呼吸节律不规则；第四刀在延髓下缘，即延髓和脊髓之间，呼吸完全停止。拉姆斯登由此得出结论：最基本的呼吸中枢是延髓，其上有呼吸调整中枢，这些中枢通过神经反射支配胸腹部的呼吸肌，维持和调节呼吸。

1930年，比利时生理学家海门斯进一步研究脑干如何调节呼吸运动。海门斯用两条狗来做实验。为了方便起见，他给狗起的名字是A狗和B狗。海门斯将B狗的头部和躯干分离，仅保留迷走神经。为使分离后的B狗头部不会因失血而死掉，将A狗的颈部血管与B狗的颈部血管相吻合，这样B狗头部便能存活。B狗的头与自己躯干的唯一联系便是保留下来的迷走神经。此时，B狗的头还在呼吸，可观察到喉部和鼻翼的活动，而B狗的躯干因为失去了脑干的支配是不呼吸的，必须用人工呼吸器维持呼吸运动，使得血液中的氧气得以更新。

海门斯中断B狗躯干部分的人工呼吸，随着躯体血液中缺氧和二氧化碳浓度升高，B狗头部的呼吸加强了。既然B狗的头部与躯体分离，只剩下迷走神经相连，气体浓度的改变只能通过迷走神经传入脑干的呼吸中枢。海门斯得出的结论是：迷走神经是调节呼吸运动的神经反射的传入神经。

B狗究竟靠什么来感受其躯体中的气体浓度的变化呢？海门斯将B狗的主动脉结扎使之无血流通过，此时再改变B狗躯体血液中的气体浓度，则不会引起呼吸运动的变化，说明感受血液中气体浓度变化的化学感受器位于主动脉。当气体浓度变化时，主动脉内的化学感受器兴奋，并通过迷走神经把信号（神经冲动）传入脑干的呼吸中枢，再通过支配呼吸肌的传出神经调节呼吸运动。

海门斯的发现轰动了当时的生理学和药理学界，加深了人类对于呼吸活动调节的认识。通过他的实验，人们不仅为呼吸调节找到了可靠的理论依据，还为研发呼吸兴奋剂等药物提供了可能，海门斯因此获得1938年诺贝尔生理学或医学奖。

与呼吸中枢相类似的是延髓内的心血管中枢，它接受颈动脉和主动脉内感受血压刺激的压力感受器传入的信号，再通过传出神经支配心脏和血管，控制着心跳的节奏和血管的舒缩。呼吸、心跳是人类赖以生存的两种内脏运动，一旦停止，机体得不到氧气和养料的供应，就会在数分钟内死亡。从这个意义上说，没有大脑，人可以像机械一样活着，如果没有脑干，生命的时钟就会迅速停摆。

贯穿整个脑干的还有网状激活系统，由一群很容易兴奋的神经元构成。这个网状激活系统的任务就是不断给大脑皮层刺激，让大脑皮层维持清醒状态。如果它出现问题，人就会昏睡不醒，变成“植物人”。

脑干“隐居”在后脑勺里面一个不大的区域，如果这个部位因摔跤等撞击而受伤是很危险的，我们应该在意外发生时尽可能保护头部，尤其避免后脑勺受撞击。

脑干“劳苦功高”，埋头苦干，却很少有人提及。我们应该感谢它24小时不分昼夜的工作，才保全了生命的正常运行，才有余力去思考深奥的问题，追求人生的意义。

（作者为华中师范大学副教授、中国神经科学学会会员）