英国脑科学研究新进展及启示.doc
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1、英国脑科学研究新进展及启示英国脑科学研究新进展及启示大脑研究:•;侧重于婴儿出生后头几个月及头几年的发育速度•;显示婴儿出生后是如何适应人际互动的•;凸显了婴儿与悉心呵护的照看者之间敏感的互动关系对婴儿出生后最初一段时期的重要价值•;强调了情绪的重要性•;证明了游戏的重要性儿童需要:•;无条件的爱•;说很多话,唱很多歌•;鼓励、时间和空间来进行探索和学习•;和其他儿童一起游戏•;不断尝试的自由,并从错误中汲取知识和经验•;合理、一致的限制和规则,给儿童以安全感。•;一些安静的
2、时间一些建议:•;倾听儿童的声音,观察儿童。注意他们到底在问什么。我们不应该急于把答案告诉他们。•;人类的大脑不需要人为的刺激,也不需要外力去加速其运转。大脑在智力开发的不同阶段会自动搜索所需要的内容。你家里和周围环境中的各种事物恰恰是最佳的学习材料。•;你是孩子第一个也是孩子一生中时间最长的教育者。没有人比你更了解孩子的兴趣和经历了。中美脑科学研究的新进展借助于高技术手段的帮助,人类脑科学的研究突飞猛进。有科学家认为,对于大脑,我们在过去5年内所知道的东西超过了过去100年里所了解的东西。本文将扼要介绍中美两个科研项目在这方面的最新研究成果。科学教育-开发儿童少
3、年潜能是江苏省教委承担的一项国家教育部重点科研课题,研究对象主要是婴幼儿和少年儿童,研究内容是脑科学和教育实践相结合,推进素质教育。第一批研究项目有科学认读、发展语言及思维研究,感知运动、脑体并用、协同发展研究,艺术教育与儿童潜能开发研究,脑营养物质、脑潜能开发研究、幼儿早期科学教育神经、生理研究、学习记忆机理研究、少儿思维特征与创造性思维训练方法研究,左右脑思考倾向分析系统及训练研究,学习障碍的诊断、干预及教育训练研究,0-3岁婴儿潜能开发研究,3-6岁幼儿潜能开发研究,科学教育与相似原理学习系统研究等12个子课题。半年来,东南大学电子与分子实验室在分子水平上研究了学习与记忆的机制,特别是通
4、过生物实验检测过DNA序列分析,发现了与学习和记忆功能相关的饿新基因或者同源基因,在海马与记忆的形成、小脑程序性记忆的研究方面也有了一定的发展。其他如0-3岁婴儿潜能开发课题组、感知运动课题组、学习障碍研究课题组呀都取得了重大的突破。感知运动课题组在江苏特教研究服务中心建立了实验基地,通过5-15岁儿童的个案研究,编制了感统能力测试量表,形成了一套咨询、测试、训练方法,在提升幼儿感知能力方面颇具实效。3-6岁幼儿潜能开发研究组在研究幼儿创造潜能开发方面与美国泰亿格电子公司合作,开发了系列软件小老虎,同时与华东师范大学学前研究所海贝尔编辑部合作,开发了高智能训练教材和教玩具,并建立起幼儿早期科学
5、教育网络信息服务系统,形成了信息产业。美国的人类基因组研究项目开始于1990年,其目的在于确认人类所有的大约30000种基因,确认构成人类DNA的30亿对化学染色体的排列顺序并将这些资料保存在数据库里,改进数据分析工具,将相关技术传授给私人部门,将研究中出现的道德、法律和社会问题公之与众等等。这一项目原定于15年内完成,但今年已提前结题。研究确认了人类所有的基因,但是并没有确定每种基因的功能。美国人类基因组研究项目的一个重要特征是,它是第一个将研究过程中所出现的ELSI问题公之与众的大型科学项目。另一个重要特征是,联邦政府将长期拥有的技术转让给了私人机构,通过将技术转让给私人机构并授权他们进行
6、改革,催化了生物科学产业,同时也促进了新医药应用的发展。脑科学研究的新进展,有助于我们对大脑发育和活动规律等有更进一步的认识和理解,也为教育尤其是早期教育的理论与实践提供了科学的依据。目前关于脑科学的研究已经成为世界各国研究的热点问题之一。为了帮助大家增加对这问题的认识,我们开展了关于脑科学进展的研究,我觉得开展这样的研究不但有利于学生了解生物科学发展的趋势,而且有利于树立对生物科学习的兴趣及从事生命科学事业的理想,有利于培养学生收集信息、处理信息的能力及终身学习的能力,也有利于学生的思维能力和创新能力的提高。关键词:脑科学进展认知信息处理脑功能创造性思维人工智能众所周知,人之所以成为万物之灵
7、,有别于其他物种是因为人类有极其复杂的大脑,它是千百年进化的结晶。在过去的六亿年中,生物体通过进化产生出由大量神经元相互联结而成的神经网络,解决了在不断变化的复杂环境中人脑如何处理各种复杂信息的问题,尤其是人的高级认知功能的高度发展,使得人类成为万物之首,具备了主宰世界的能力。而且随着社会的发展,人们越来越认识到大脑的作用,关于大脑的研究,已经成为现代科学中最深奥的课题,也是最难攻克的科学堡垒。我们作为这个时代的一分子也就有必要对这一问题有一个清醒的认识。为此我们研究小组对这个问题开展了调查。下面我们将从六个方面来汇兑一下我们所收集到的资料以供大家参考。一、关于脑科学研究的历史。人类对大脑的探
8、索经历了漫长的岁月,早在公元前600年古希腊哲学家和生理学家阿尔克迈翁就得出了脑是智力的器官的结论,并指出人脑具有理解能力。公元前3世纪,希腊解剖学家、生理学家与医师希罗菲卢斯认为脑是神经系统的中心并具有思维的功能。1863年俄生理学家谢切诺夫提出了大脑反射理论。1873年意大利人高尔基发明了神经组织的硝酸银染色法,能清晰辨认神经细胞及其突起。20世纪20年代苏联生理学家巴甫洛夫关于条件反射的研究进一步揭示了大脑活动的机理,并对大脑两半球的活动进行了研究。瑞士生理学家赫斯于1925年开始进行了脑各部位功能的研究使人们对脑的功能有了更深入的了解,1928年中国的朱鹤年首次提出了神经分泌的概念。1
9、937年中国生理学家张锡钧发表中枢突触神经冲动的体液传递的论文,加深了人们对神经活动的了解。1966年美国神经生理学家斯佩里证实了大脑两半球的功能高度分化且不能互换信息。70年代末发展起来的模片钳位技术最终改变了人们对神经活动基本过程的认识。而近年建立起的无创伤成像技术为人们认识活体脑的活动及分析其机制提供了前所未有的有效工具。人类对大脑的研究才取得了较大的进展。由此可见虽然人类早已对大脑进行了探索但人类真正用科学的方法对脑进行研究大约只有200年的历史,人类对大脑的探索还仅仅是个开头。二、比较成熟的理论。通过多年的探索,人们现在已经认识到,在大脑的活动中存在着一些基本的过程,如:信号的发生、
10、传导、突触传递等,对于递质的存贮、保持、释放、调节过程目前已经有了一副概图,对于大脑的划分已有了初步的认识,对于大脑的高级功能诸如感知、运动、控制、学习与记忆、情绪、语言、意识等也有了初步的了解,对于大脑两半球及其他结构的功能划分也有了初步的认识。人们认识到大脑是生物体内结构和功能的最复杂的组织,是接受外界信号产生感觉,形成意识进行逻辑思维发出指令产生行为的指挥部,它掌管着人类每天的语言、思维、感觉、情绪运动等高级活动,人脑也是极为精巧和完善的信息处理系统,是人体内外环境信息获得、存储、处理、加工和整合的中枢。左半球在言语、逻辑思维和分析能力等方面起决定作用,右半球是音乐、美术、几何等的辨认系
11、统。也就是说,右半球主管直观的、综合性的创造性的活动。但是两半球的功能的专门化并不是绝对的,人的动作需要左右两半球协同工作才能完成。创造性思维就是在大脑两半球协同工作的最佳状态时产生的。三、现在各国主要开展的脑科学方面的研究。由于脑科学对人类的重要意义,现在世界各国都纷纷开展了这方面的研究,由日本政府资助开展的国际人类前沿科学计划其中重点之一便是认知科学研究。知觉和认知、运动和行为、记忆和学习及语言和思考是其中重要的4个问题。美国、欧共体也都制订了大脑研究的十年计划,其中主要研究的问题有:1、感觉系统的研究:对人类视觉、听觉和前庭系统的动态输入的理解。2、知觉和认知计划:诸如人类的学习、在动态
12、环境中识别、评价事件和决策的研究,它包括了多重感觉的整合,在复杂技能获得中的认知和知觉因素,及注意与记忆等。3、认知科学基础研究:确定人类的认知构造,提供知识和技能的准确认知结构和复杂认知处理的过程,提供教导性理论,以刻画如何帮助和优化学习过程,利用人类行为的计算模型提供建立有效的人-系统交互作用的认知工程的科学基础。日本脑科学与教育研究的现状及最新进展沈阳师范大学脑功能与认知科学重点实验室博士那杰在世界科学研究进入脑科学时代的进程中,近年来,脑科学从基础研究向应用研究展开,已有了惊人的进展。特别是自从人类脑的高级机能活动可以安全地用脑图像表示以来1,2),脑科学应用于现实的社会已经成为可能。
13、跨越自然科学、人文、社会科学的学科界线,许多不同的领域融和,特别是脑科学与教育跨学科融和形成了脑科学与教育(Brain-Science and Education)新的研究领域,该学科领域正在国际上急剧兴起。日本在脑科学与教育研究领域上大步走在世界该领域研究的前列,极大地促进了世界脑科学与教育研究领域的发展。我国关于脑科学与教育的研究也在蓬勃发展。为了解、学习、借鉴日本脑科学与教育研究的研究体制、研究方法、研究经验及最新的研究成果,推动我国脑科学与教育研究领域的发展,本论文主要介绍日本近十年来脑科学与教育研究领域的现状及最新进展。一、脑科学与教育研究领域的诞生认识脑的本质,将对人的理解与解决社
14、会问题相结合,这是长期以来脑科学研究工作者的梦想3,4)。十年前,完全无侵害的脑机能图像法的科学技术进步,已经有可能观察部分包括日常的精神活动的脑的高级机能活动,从而使脑科学工作者的梦想有了实现可能。学习与教育,一直是以教育学、教育心理学为基础的文科系的实践科学领域。但是,从生物学的观点出发,学习是由于环境来的外部刺激,构筑神经回路网的过程,教育是调控、辅助构筑神经网所必要的外部刺激的过程5)。因此,学习和教育与脑科学有着密切的联系。从自然科学的观点出发再考虑学习与教育,可得到从胎教期起,经过幼年期、青年期,甚至高龄期直到一生总括的概念。从胎儿期羊水中的的环境开始,育儿、保育、初等、中等、高等
15、教育、语言教育、障碍儿童教育、机能训练、业务教育、痴呆预防、治疗、非正常行为防止、法学理论、教育经济学等,可从生物学的观点出发,对学习与教育定义可以重新考虑。特别是乳幼儿期,它是构筑成为思考、感觉神经回路的基础、基盘的最重要的时期,根据脑神经科学对此深入的理解是非常必要的。我们人的思考力、判断力、创造力等的基础是脑的高级机能活动,由于脑科学的介入,现在自然科学与人文、社会科学以及艺术的世界相互架桥、融和的兆头正在明显化。从这种潮流中产生出新的典型的研究领域就是脑科学与教育6)。二、日本率先在世界上倡导脑科学与教育的跨学科研究1995年,日本新技术开发事业团(现称为日本科学技术振兴事业团)主办了
16、环境计测研究的最前沿跨专业研究者学术交流研讨会,在会中开设了的环境与大脑的相互作用专题。在这个专题研讨中提出了以下概念。即,地球上的人工物质快速的增多,其结果就会造成对自然界有影响的环境问题发生。人的大脑新皮层的快速进化,就可以有使用更复杂的工具和语言的结果。反之,城市里生活的人们在发达的脑做成的人工物质的包围中生活。这个结果是通过环境等外部刺激构成神经回路网的大脑本身有很大的变容。因此在这里发生了到现在我们从未经验过的新的社会问题。而且在继续主办的研讨会中,通过探索创造所谓物质(Materials History)的新专业的可能性,提示了人是存在于物质的历程上,甚至可以说,人的精神计测存在于
17、物质计测中的概念。并阐明了从环境科学的角度出发环境因子和遗传因子相互作用的重要性。经过几年的考察和研究实践,在20世纪最后一年的2000年,日本科学技术振兴事业团又主办了更深入一些的跨专业养育脑:学习的科学(Developing the Brain:The Science of Learning and Education)研究交流研讨会6)。连续4天的研讨会,约50多名的日本国内各学科的学术带头人及最领先的专家跨越自然科学、社会科学、人文学、艺术等各个的专业的界线,彻夜充分研讨,确立了日本独特的称为脑科学与教育的崭新的跨学科研究领域。在2001年开始,日本文部省、日本科学技术振兴事业团(JS
18、T)在世界上率先公开研究脑科学与教育,在社会技术研究中开设了脑科学与教育研究领域,并开始向全国公开招标研究课题,在国内多数学者申报的研究方案中,每年选出3件特别优秀的研究计划予以特殊资助。另外,为了使脑科学与教育研究有更大的发展,文部行政和科学技术行政及文部科学省的3部门连合,在2002年设置了关于脑科学与教育研究指导委员会(座长:伊藤正男,理化研究所脑科学研究中心名誉教授,原所长/研究工作组主查:小泉英明,日立制作所,原基础研究所所长)。日本脑科学家呼吁应尽快组织实施相关研究项目。此后,日本文部省还多次召开专家研讨会,进一步明确了研究细则,并于2003年元旦正式启动庞大的脑科学与教育研究项目
19、。这是文部省和科学技术厅合并之后发展为新的文部科学省的象征开始的第一个部局协作计划7,8)。对此计划日本政府投入大量研究经费予以支持。仅在2004年的预算中,对关于脑科学与教育研究预算投入总额30亿日元5),约人民币2亿1千万元。三、日本脑科学与教育研究项目的总体目标日本力争使自己在世界上成为教育大国,因此脑科学与教育研究项目的总体目标是:将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务,将脑科学与教育紧密结合,进行面向教育理论和实际的应用研究7,8)。这个研究项目包括两个方面:首先,日本继美国1990年开始脑的十年后,1996年提出了脑科学的时代脑的世纪的20年的脑科学发展计划,这个计划详细制定了
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