基于腦科學(xué)的未來教育PPT課件

.,1,基于腦科學(xué)的未來教育,.,2,首先讓我們看一則廣告,.,3,再來一則,移動通訊、3G技術(shù)，讓我們擁有的世界更加開闊，交流溝通也更加方便及時。,.,4,下面是兩張考試要求,.,5,.,6,這是科技時代的進步，移動通訊手段的發(fā)展促使人類對于知識的擁有產(chǎn)生了更新的定義。現(xiàn)在如果我突然問靜海寺簽的南京條約有多少條不平等條款，估計能記得馬上回答的人不多，但要是讓有3G手機的馬上上網(wǎng)查查，那就知道了。,.,7,言歸正傳技術(shù)的未來會更加輝煌。不遠(yuǎn)的將來我們會進入到一個全新的時代，教育也將面貌一新。腦科學(xué)的發(fā)展究竟到了怎樣的一個地步讓我們來一起了解一下，并合理的展望一下未來。,.,8,研究大腦首先要了解大腦，不止是解刨，更要了解活的大腦是怎樣思維活動的。通過什么？我們大腦活動時產(chǎn)生很多相關(guān)的信號和變化，從中可以提取出信息。目前技術(shù)提供所需信號的手段主要包括：腦電信號、腦磁掃描、近紅外光譜、功能磁回聲成像、腦皮層電圖、光子斷層攝影。,.,9,還可以用植入電極來解決。研究者通常是采用向腦部植入電極的方法來獲得清晰的腦電信號的。電極將大腦的神經(jīng)信號擴大并轉(zhuǎn)化為電子信號，向外發(fā)送被接收并傳送以進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換并分類。分類后的數(shù)據(jù)被輸入一個神經(jīng)信號解碼器中進行解碼。然后顯示解碼后的結(jié)果。,.,10,這項技術(shù)現(xiàn)在研究已經(jīng)到了怎樣的情況，請看下面。,在美國杜克大學(xué)實驗室，一個帶有稀少電極絲的微晶片植入猴子的大腦并提取了大腦皮層區(qū)域的神經(jīng)信號，該微晶片與機械假肢上的傳感器相連接，能夠閱讀大腦神經(jīng)元細(xì)胞和瞬間反應(yīng)發(fā)出的信號。通過分析其動作指令成功地控制機械手運動。,.,11,實驗證實猴子通過大腦能夠控制機械手臂向自己喂食。如果這項技術(shù)能得以成功應(yīng)用，這個類似機械手臂的假肢可以從根本上改變截肢者和癱瘓患者的生活。2002年，世界控制學(xué)專家沃里克教授成為示范這項技術(shù)進入實驗階段的第一人。他將這個微晶片植入自己的神經(jīng)系統(tǒng)，并且通過大腦意識可以控制一個機械手臂。兩年之后，美國人馬修納格勒在肢癱之后接受了這項實驗。雖然納格勒在2007年死亡，但在他使用此技術(shù)的12個月期間，證實了這個機械手臂帶來的力量。他在接受采訪時說，“我并不需要說話，只要大腦想到一些舉動，機械手臂就會依照我的意思去做”。,.,12,我國在這個方面也有自己的研究進展。2012年12月21日。來自浙江大學(xué)研究組的科學(xué)家宣布，他們已在猴子身上實現(xiàn)了大腦信號“遙控”機械手做出抓、勾、握、捏等較精細(xì)的手勢。,.,13,志愿者的頭部X射線CT掃描圖像，展示了負(fù)責(zé)處理聲音的大腦顳葉上方的電極,簡單的動作還不能使科學(xué)家們滿足，大腦的思維基礎(chǔ)一般認(rèn)為是語言，能不能識別大腦思維的內(nèi)在語言？,.,14,共有15名通過大腦手術(shù)治療癲癇或者腦瘤的患者接受了測試。在征得他們同意的情況下，研究人員將256個電極安裝在他們大腦表面，“偵聽”他們表達的單個單詞，包括名詞、動詞和名字。電腦程序分析電極活動，再現(xiàn)他們聽到的詞匯。研究者布萊恩帕斯利指出，研究證明電腦程序破譯大腦活動后獲取的信息與在大腦內(nèi)呈現(xiàn)的信息非常接近。,.,15,新技術(shù)的研究不需像早期那樣在頭骨下放置芯片。,日立公司的高級研究實驗室日前展示了一種新技術(shù)，可以將大腦意念轉(zhuǎn)化為電子信號。該裝置通過連在帽子上的監(jiān)測設(shè)備，以光纖連接電腦，再遙控一架玩具火車。只要你動腦筋想一想，火車就開動了,.,16,以上說的是接受腦部的信息進行分析、操縱機器?？茖W(xué)家指出，信息的流動必須雙向。將信息直接傳回送到大腦皮層正是下面的關(guān)鍵一步。第一個要說到的，實際上我們學(xué)校的老師應(yīng)該更有體會。那是什么？,.,17,人工電子耳蝸一種電子裝置，由體外言語處理器將聲音轉(zhuǎn)換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內(nèi)的電極系統(tǒng)直接興奮聽神經(jīng)來恢復(fù)、提高及重建聾人的聽覺功能。,.,18,還有什么？,仿生電子眼美國麻省理工學(xué)院制作的幫助視障人士增強視力的科技產(chǎn)品。使用者將會帶上一種特別的眼鏡，上面設(shè)有微型相機，可將影像資訊傳送到電子眼眼球表面上的一個鈦封裝芯片，芯片會在視網(wǎng)膜下發(fā)射電極列刺激眼睛的神經(jīng)。,.,19,在美國南加州大學(xué)洛杉磯分校的一研究者維杰斯瑞尼瓦桑，做了一個實驗。用芯片通過電極朝老鼠的大腦切片傳遞電流脈沖，接收了電流脈沖的大腦切片則會在屏幕上顯示出腦電波?！安煌牟ɡ俗兓从沉舜竽X切片發(fā)出的信號?！彼榻B說，“這些信號的頻率和圖案模式幾乎與向大腦發(fā)出的脈沖信號是一樣的?！备唵蔚卣f，這個大約只有1平方毫米大小的芯片正在使用電流信號跟活的大腦細(xì)胞“聊天”。,.,20,另一研究者尼科利斯預(yù)計，將來人類可通過大腦訊息，直接和個人計算機的操作系統(tǒng)及軟件交互交流，不用鼠標(biāo)和鍵盤便可開啟程序和在計算機撰寫筆記。相關(guān)技術(shù)將來更可發(fā)展為“大腦網(wǎng)絡(luò)”(brainnet)，讓人類以大腦訊息直接溝通。現(xiàn)時英特爾-T、Google(谷歌)和微軟皆已成立“大腦機器”部，進行相關(guān)研究。,.,21,另外還有，加拿大科學(xué)家偶然中的研究發(fā)現(xiàn)，為治療肥胖將一根電極植入肥胖者腦部后，無意中改善了該患者的記憶能力。這一意料之外的發(fā)現(xiàn)為深度腦刺激（DBS）研究開啟了新的窗口。醫(yī)生將電極植入患者大腦視丘下部，醫(yī)生們吃驚的是，當(dāng)手術(shù)中進行大腦刺激時，患者宣稱有強烈的“似曾相識”的感覺?；颊呋貞浧鹆艘粋€愉快的經(jīng)歷，即30年前與朋友們在公園里相聚。加強電極中的電流，患者能回憶起更多的細(xì)節(jié)。術(shù)前和術(shù)后進行的一系列神經(jīng)心理學(xué)測試表明，患者的總體智力水平并沒有明顯變化。但當(dāng)電極接通時，患者進行復(fù)雜記憶（包括解釋、記憶成對的詞語等）的能力得到了顯著的提高。,.,22,英國劍橋大學(xué)人類記憶專家RichardHenson認(rèn)為：“此次發(fā)現(xiàn)之前從來沒有過，非常令人激動?！泵绹Ｄ锎髮W(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)學(xué)家HelenMayberg說：“此次研究表明用DBS（深部腦刺激）增強大腦功能是可能的，而這將在科學(xué)家和倫理學(xué)家之間激起很多討論?！毕嚓P(guān)的技術(shù)還包括模仿大腦細(xì)胞制造芯片。,.,23,特德伯杰是一所研究機構(gòu)的負(fù)責(zé)人，他希望研究使大腦科學(xué)發(fā)展到新的階段。伯杰認(rèn)為，利用芯片與大腦細(xì)胞交流的能力只是他邁出的第一步，他的最終目標(biāo)是研制出可植入大腦的機器，這種機器“通曉”大腦的“語言”，能夠幫助那些腦損傷的患者恢復(fù)記憶甚至是制造出新的記憶。如果伯杰的研究成功，那么治療老年癡呆癥會像給電腦硬件升級那么簡單。病人不再需要服藥，只需動一個外科手術(shù)，將一些人工制作的“大腦細(xì)胞”(即計算機芯片)植入大腦，問題就解決了。伯杰研制出了世界上首個記憶植入體的原型。這種電子芯片能夠取代受損的神經(jīng)細(xì)胞，其原理和人體假肢、促進聽力的人造耳蝸是類似的。,.,24,關(guān)于大腦芯片的實驗不止這些，更深入的研究還包括了對生物體的干預(yù)操縱，甚至是情緒的操作。,.,25,1920年，生物學(xué)家沃特赫斯(WalterHess)用電流刺激貓的大腦，成功的將一只原本溫順的貓變得兇狠好斗。1950年，大腦專家胡塞戴爾卡多依靠一部記錄他自己斗牛場面的影片一舉成名。在片中，一頭公牛奮力向他沖去，在幾乎被牛頂翻之際，他啟動遙控器公牛突然出現(xiàn)一副恐懼的樣子，掉頭而去。,.,26,美國生物學(xué)家吉爾阿特馬（JelleAtema）于2006年完成了一項令人瞠目結(jié)舌的實驗將一條角鯊腦中植入一個電子元件，以影響鯊魚的行為。例如，按下“右”鍵，鯊魚大腦中通常處理右鼻孔嗅覺信息的區(qū)域就會受到電流刺激，鯊魚就像真的聞到右邊有誘人的食物一樣。于是鯊魚便真的向右邊游去。但吉爾阿特馬也指出，目前自己還不能完全控制鯊魚的大腦，只能控制鯊魚的左右轉(zhuǎn)。約翰查平(JohnChapin)也在老鼠身上完成了類似的實驗。,.,27,看到這些，大家有什么感想？不要認(rèn)為這是遙不可及的未來，據(jù)相關(guān)研究者樂觀的估計，初步實現(xiàn)這些技術(shù)只要20年。,.,28,也就是說，20年后，你不用擔(dān)心年老愛忘事了，記憶芯片將幫助你回憶起早上離家時有沒有鎖門。20年后，你將不會迷路了，因為那時的街旁軟件將直接在你的腦海中呈現(xiàn)。20年后，你的歷史考試不需要作弊，因為一切的歷史文獻就直接可以在腦海中上網(wǎng)查到。,.,29,最后，我們教育的未來是什么？,隨著腦科學(xué)的研究進展，給我們教育者提出了一個新的問題。當(dāng)人類大腦的記憶可以用計算機進行輸入、保存；當(dāng)人類的行為、情緒、習(xí)慣可以用深部腦刺激來編