漫談腦科學課件

1、漫談腦科學及其對學習生活的指導意義觸及靈魂深處心，腦之官也 人類最醒目的特征不是我們建筑的外部世界而是我們豐富的內心世界，這是一個氣質優(yōu)雅，充滿希望、恐懼和幻想的世界。不管怎么說大腦賦予我們超越其他動物的革新和想象能力。 （英）格林菲爾德大腦的故事一、腦科學概況認識腦保護腦開發(fā)腦仿造腦多學科交匯神經科學認知科學人工智能心靈哲學信息科學精神科學醫(yī)學機器人學心靈之本體智意情慧識志研究之方法觀察探測仿真成像解剖內省二、人腦的進化與發(fā)育種類腦重量神經元總數（單位：億個）類人猿黑猩猩394ml43猩猩411ml大猩猩506ml53非洲猿人南方古猿非洲種(300萬年前)422ml46-52南方古猿粗壯種(

2、200萬年前)518ml鮑氏東非人(200萬年前)656ml人ER1470(能人)(200萬年前)775ml直立人(60萬年前)1043ml北京猿人(40萬年前)1043ml60-94智人1330ml94-100現(xiàn)代人1450ml100-150人類與黑猩猩的腦對比黑猩猩人類哺乳動物腦的基本數據幾種動物腦/體重之比種類鯨象大猩猩豚人百靈鳥猴腦重9000g6000g540g1600g1450g腦/體比1/100001/10000.0020.01171/501/121/8人腦平均重1400克，神經元個數1011個指標重量血流量氧耗量腦/體比2-3%15-20%25%哺乳動物腦的比較人腦發(fā)育成長過程人

3、腦發(fā)育生長過程（單位：克）年齡新生兒9個月3歲7歲成人重量390660101112801400關鍵期：人：4歲；貓：24-36天；猴：28-42天人腦發(fā)育成長過程基礎：懷孕第8周起(出生時約1萬億個神經元)連接：一生中的頭3年（運動感知期）涌現(xiàn)：智力升華的初中（11-14歲轉運期）智力發(fā)展關鍵階段人腦衰老死亡過程人腦的衰老過程年齡70歲80歲90歲重量（g）133012601120比例（%）959080人腦神經元平均每日死亡數約50萬個。人腦的常見疾?。ń∧X秘訣：運腦與觀心） 帕金森綜合癥 老年癡呆癥 瘋牛?。搜攀暇C合癥）三、中樞神經系統(tǒng)大腦功能分區(qū)人腦感覺分布運動感覺侏儒圖幾類感覺系統(tǒng)遙感

4、(Teleceptor)系統(tǒng)：視、聽覺化學感覺：味、嗅體感(Somatic)感覺：觸、痛、溫度、壓力等內臟感覺：饑餓、渴、大小便、嘔吐等其它感覺(平衡感等)人的感覺強度范圍感覺可感覺到的最小強度Imin最大可承受的強度Imax視聽機械振動溫度嗅覺味覺2.210-10爾格10-9爾格/cm20.25(指尖)1.510-4卡/cm2/秒210-9毫克/m3(香蘭素)410-7克分子濃度(硫酸奎寧)Imin109Imin1014Imin40dbImin1450不知不知大腦左右半球分工新皮層與舊皮層情欲腦（舊皮層）:邊緣系統(tǒng)、丘腦、垂體理智腦（新皮層）:大腦皮層，特別是前額葉腦平衡：情欲與理智互根、互

5、惠、互助抑制物: 茶堿、酒精、咖啡新皮層與舊皮層情感獎懲系統(tǒng)神經組織：杏仁體、中隔核，老鼠的實驗教育啟示：獎勵比懲罰好生活啟示：正面情感與負面情緒 切記要保持良好的心態(tài)，是健康的第一保障。尋求恐懼 向前運動，嗅探，探索 僵立，逃走，逃避 行動 孤立誘發(fā) 尋求激動，痛苦的叫聲，社會背景 恐慌 攻擊，嚙咬，爭斗 憤怒興奮作用抑制作用社會聯(lián)系 自然情緒：哺乳動物的四種基本情感杏仁核在恐懼的認知加工中居于關鍵地位.大腦中加工“恐懼”情緒的神經通路發(fā)生異常是焦慮癥的神經基礎恐懼的腦機制微笑的社會屬性恐懼：海馬-杏仁核-前額皮層，恐懼刺激激活了海馬和杏仁核，然后在前額皮層中同時表征、相互整合而產生 厭惡：

6、激活的腦區(qū)有腦島，基底神經節(jié)，紋狀體驚奇：負性激活杏仁核右腹側, 正性激活腹內側前額葉悲傷：在悲傷情緒中，前額葉皮層中部，額下回，顳上回，楔前葉，杏仁核，丘腦活動增強愉快：下丘腦、前額葉、杏仁核、腹側紋狀體憤怒：與杏仁核有密切關系，但目前多把憤怒和恐懼聯(lián)系在一起研究，單純研究憤怒腦機制少，也不成熟，有人認為與額葉、扣帶前回有關有認知任務的情緒性活動導致腦島和扣帶前回的活動情緒的腦定位記憶系統(tǒng)神經機制：海馬體，分布式存取記憶分類：程序記憶、語義記憶、情景記憶、 銘刻記憶生活修為：從刻意有為到自覺無為，程序記憶 養(yǎng)成良好的行為規(guī)范醒覺系統(tǒng)神經機制：網狀體，睡眠與清醒睡眠程度：淺層睡眠、深度睡眠、快

7、速眼動應對失眠：心如明鏡，意無旁騖四、高級思維活動主觀認知主觀認知歧義認知歧義認知虛妄認知虛妄認知虛妄認知虛妄認知虛妄認知虛妄認知神經審美活動1.審美活動是一種意識活動的高級形式，涉及我們的感知、情感、想象、記憶，以及價值評判等高級認知過程。2.對視覺藝術（主要是繪畫）的審美活動的研究，涉及大腦對視覺刺激的線條、形狀、顏色、位置、運動各因素的感知和整合問題；3.對聽覺藝術（音樂）的審美感知的研究，揭示與音樂的審美感知有關的大腦活動機制。4.藝術風格的腦成像研究 5.對于藝術審美的神經機制探索，更豐富的腦科學實驗是關于各種藝術形式的審美體驗的實驗報告。 音樂審美的意義 1993年美國認知神經科學

8、家肖（Gordor L. Shaw）教授等人在自然雜志第365期上發(fā)表了一篇題為“音樂與空間任務能力”的科學論文。在這篇論文中，肖教授指出，經常聆聽莫扎特D大調k.448號作品的大學生，有助于提高他們的時空推理能力。論文發(fā)表后，引起了公眾的很大反響，一時聆聽莫扎特音樂重新成為了大學生們的“時尚”。后來肖教授為了全面闡述音樂與思維能力的關系，干脆出版了一部題為心留莫扎特的書，將審美活動與大腦的智力發(fā)展關聯(lián)了起來。根據肖教授的研究，藝術活動的時空想象能力與語言邏輯的分析能力是提高智力水平相互補充的兩個途徑。 琴德最優(yōu)的科學實驗 古琴組 鋼琴組 空白組圖中當鋼琴音樂大于古琴音樂時，表示為紅色，古琴音

9、樂大于鋼琴音樂時表示藍色：綠色為相減為零。 實驗結果表明：古琴音樂在中國被試身上表現(xiàn)出對選擇性注意和記憶更新過程的影響，以及對判斷分類和評估時間的影響有兩種效應：前額優(yōu)勢與左偏側效應。自我意識能力2歲兒童，大猩猩和黑猩猩通過“斑點實驗” 意義產生機制 1、W.Freeman：與神經活動的宏觀模式有關的并不是刺激本身，而是刺激對機體的意義。也就是說，神經活動的本質是意義而不是信息。 2、決定外部信息是否有意義的是價值評判。情感是主觀評價的主要部分，而評價肯定是意義產生的基礎，即判斷力。因此情感不僅是審美活動的基礎，同樣也是意義發(fā)生的基礎。 3、福爾克阿爾茨特 ：“我們判斷力的力量，不管他是建設性

10、的還是破壞性的，全都來自于我們情感的規(guī)定。所謂情感，就是對我們同其他人的關系做出評價、貫穿于感覺和回憶并賦予每一次經歷以意義的那種東西?！?他心知問題 莊子的魚之樂 莊子與惠子游于濠梁之上。莊子曰：倏魚出游從容，是魚之樂也。惠子曰：子非魚，安知魚之樂？莊子曰：子非我，安知我不知魚之樂？惠子曰：我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚樂，全矣。莊子曰：清循其本。子曰“汝安知魚樂”之者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也。 秋水第十七注：惠子主張理性的求證、推理，但當時他應用他的知識去推理求證時已經不知不覺忽略了更多的東西。自由意志 B. Libet的研究工作介紹實施行為之前200毫秒就有覺知。潛

11、在無意識神經活動則更早,550毫秒之前.因此在覺知到將發(fā)生的行為之前350毫秒就有該行為實施的神經活動了.神經傳導時間約20毫秒.所以,您有足夠的時間來改變您要實施的行為,也就是說自由意志是存在的.意識的產生在于刺激的持續(xù)性,約500毫秒.這也稱為意識的持續(xù)時間理論.意識心靈場,意識的主觀體驗性/整體性. James H. Austin, Zen and the Brain, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1998通過靜慮是如何能夠功志地富于成效地重構自我的?強調禪悟狀態(tài)的可能性和重要性 靜慮狀態(tài)的腦電分析, 對坐禪人員的腦電波（EEG）測試

12、，分析了等波譜的規(guī)律 超穩(wěn)定意識狀態(tài)的可能性,非線性動力學的相空間弗洛伊德理論，腦科學理論與禪宗心性論之間的比較研究 五、健康用腦心法禪悟心法實驗 Antoine Lutz團隊開展有關腦電與成像實驗Waisman Laboratory for Brain Imaging & Behavior, University of Wisconsin-Madison基于神經科學的禪法分類 值得強調的是，當代的認知神經科學，恰好從實證的角度，為三類禪法所達成的心態(tài)境界給出了科學證據。也就是說，我們現(xiàn)在可以從腦電活動的模式中區(qū)分出這樣的三種不同境界。不管我們選擇什么樣的冥想去修行，科學現(xiàn)在已經結論性地指明冥

13、想能夠并且正在使我們的腦變得更好。也許這只是一個時間問題，遲早冥想被看作是不可或缺的情感與心靈的幸福源泉，就像我們的身體健康鍛煉一樣。第一種是聚焦注意禪法 此種禪法，可以達成的境界就是專注一境，其對應心理活動的表現(xiàn)形式主要由皮層中增強的beta/gamma腦電波活動來描述。Gamma 波是最高頻率的腦電波(頻率范圍是30-100 Hz)，代表神經元不同群體同時性發(fā)放以執(zhí)行一定的認知或運動功能，當我們卷入需要集中注意的任務時，就形成Gamma波。聚焦注意禪法能夠對修行者有益，是因為在腦的特定認知方面有gamma活動的強化。換句話講，這種禪法可以幫助人們提高注意力、抵御精神衰老或培養(yǎng)諸如慈悲的心態(tài)

14、。因此，對各種諸如慈悲狀態(tài)的集中注意能夠強化積極品質的腦活動，并帶來永久性心理品質的改變。第二種是開放監(jiān)視禪法 也稱正念禪法?？梢赃_成的境界就是無住生心，其對應心理活動的表現(xiàn)形式主要由增強的theta腦電波活動來描述。Theta腦電波是相對慢的 (頻率范圍是4-7 Hz)并正常在幼兒與放松期、反省或創(chuàng)新狀態(tài)期間出現(xiàn)。因此開放監(jiān)視禪法涉及無反應且無判斷性的經驗覺知，每時每刻對經驗內容沒有高級操縱與控制，能夠使人更加自覺到自己的思想與情感的純意識狀態(tài)。目前在西方心理學與醫(yī)學界，開放監(jiān)督禪法頻繁用于治療壓力、焦慮、憂郁、精神創(chuàng)傷與吸毒成癮。這種修行對于個體尋求放松快節(jié)奏生活的感受、觀察情感狀態(tài)與思想

15、模式以便選擇更正當的行為、與生存環(huán)境更加和諧、以及加強通常的認知與洞察力是特別有效的。第三種是自動超越自我禪法 也就是坐忘式頓悟禪法?？梢赃_成的境界就是任運自在，其對應心理活動的表現(xiàn)形式由增強的alpha1波活動（頻率范圍是8-12 Hz）及其阻斷現(xiàn)象所描述。自動超越自我禪法包括旨在超越自己的活動，在其中根本沒有修行者、修行活動與修行對象之間的區(qū)別。從EEG的觀點看，超越自我在禪道修行期間涉及最小的認知控制或操縱，即就是不做任何刻意的努力（無為）。當然，這種自動超越自我的境界，新手通過努力是達不到的。但是幾乎對每個人而言都會在某一時刻不期而遇。而且，一旦修行者頓悟到超越自我的狀態(tài)，從此日用生活

16、便可以進入任運自在的人生境界。六、未來的挑戰(zhàn) 隨著腦科學的深入發(fā)展，我們對大腦的認識越來越深入，與此同時一些先進腦科學技術的出現(xiàn)，如腦機融合技術、大腦掃描技術、神經植入技術等，也有神經藥物濫用給人類帶來了眾多倫理問題。所有這些是好是壞，不得而知，對人類生活構成了前所未有的挑戰(zhàn)。 大腦掃描備份技術 一項更具挑戰(zhàn)但最終切實可行的方案是：對人的大腦進行掃描，繪制出神經細胞、肘突、樹突、前突觸以及其他成分的位置。相互之間的聯(lián)系和具體內容的圖譜。這樣，在具有足夠容量的神經計算機上就可以模擬大腦的整體結構以及他所記憶的內容。死亡將不再是我們已知意義上的死亡。迄今為止，我們的死亡與我們的硬件長壽與否密切相關

17、。我們的硬件一旦崩潰，隨之而來的就是死亡。在我們成為軟件之后，我們的死亡將不再取決于運算電路的壽命。雖然硬件和軀體仍將存在，可是我們身份的實質將取決于我們的軟件是否恒定。 神經植入的虛擬感官體驗 我們原來以為許多體驗只能從世紀的精神或肉體接觸中獲得，可是現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)我們可以直接激活大腦，從而使之體驗許多不同的感覺。比如，在進行動物試驗的時候，無論是雄性還是雌性動物，只要把少量睪丸激素注射到他的腦下丘某個特定部位，就能刺激它產生雌性反應。如果刺激的是腦下丘的另一個特定部位，則會產生雄性性反應。 這個結果說明，一旦神經植入得到普及，我們不僅可以營造虛擬感官體驗，而且可以營造跟這些體驗相關的感覺。我們還能造成一些通常與這些體驗不相干的感覺。 從腦機接口到腦機融合 心想事成，意念驅動將成為現(xiàn)實。腦機接口技術。通過