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(dòng)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(shí)。,.,4,下面是兩張考試要求,.,5,.,6,這是科技時(shí)代的進(jìn)步，移動(dòng)通訊手段的發(fā)展促使人類對(duì)于知識(shí)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(jì)能記得馬上回答的人不多，但要是讓有3G手機(jī)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(huì)更加輝煌。不遠(yuǎn)的將來我們會(huì)進(jìn)入到一個(gè)全新的時(shí)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(gè)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(dòng)的。通過什么？我們大腦活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生很多相關(guān)的信號(hào)和變化，從中可以提取出信息。目前技術(shù)提供所需信號(hào)的手段主要包括：腦電信號(hào)、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(hào)的。電極將大腦的神經(jīng)信號(hào)擴(kuò)大并轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，向外發(fā)送被接收并傳送以進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換并分類。分類后的數(shù)據(jù)被輸入一個(gè)神經(jīng)信號(hào)解碼器中進(jìn)行解碼。然后顯示解碼后的結(jié)果。,.,10,這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在研究已經(jīng)到了怎樣的情況，請(qǐng)看下面。,在美國(guó)杜克大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)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(hào)，該微晶片與機(jī)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(hào)。通過分析其動(dòng)作指令成功地控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。,.,11,實(shí)驗(yàn)證實(shí)猴子通過大腦能夠控制機(jī)械手臂向自己喂食。如果這項(xiàng)技術(shù)能得以成功應(yīng)用，這個(gè)類似機(jī)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(xiàng)技術(shù)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段的第一人。他將這個(gè)微晶片植入自己的神經(jīng)系統(tǒng)，并且通過大腦意識(shí)可以控制一個(gè)機(jī)械手臂。兩年之后，美國(guó)人馬修納格勒在肢癱之后接受了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。雖然納格勒在2007年死亡，但在他使用此技術(shù)的12個(gè)月期間，證實(shí)了這個(gè)機(jī)械手臂帶來的力量。他在接受采訪時(shí)說，“我并不需要說話，只要大腦想到一些舉動(dòng)，機(jī)械手臂就會(huì)依照我的意思去做”。,.,12,我國(guó)在這個(gè)方面也有自己的研究進(jìn)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(shí)現(xiàn)了大腦信號(hào)“遙控”機(jī)械手做出抓、勾、握、捏等較精細(xì)的手勢(shì)。,.,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(jiǎn)單的動(dòng)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(shí)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(cè)試。在征得他們同意的情況下，研究人員將256個(gè)電極安裝在他們大腦表面，“偵聽”他們表達(dá)的單個(gè)單詞，包括名詞、動(dòng)詞和名字。電腦程序分析電極活動(dòng)，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(dòng)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(jí)研究實(shí)驗(yàn)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(hào)。該裝置通過連在帽子上的監(jiān)測(cè)設(shè)備，以光纖連接電腦，再遙控一架玩具火車。只要你動(dòng)腦筋想一想，火車就開動(dòng)了,.,16,以上說的是接受腦部的信息進(jìn)行分析、操縱機(jī)器。科學(xué)家指出，信息的流動(dòng)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(gè)要說到的，實(shí)際上我們學(xué)校的老師應(yīng)該更有體會(huì)。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(hào)，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(guó)麻省理工學(xué)院制作的幫助視障人士增強(qiáng)視力的科技產(chǎn)品。使用者將會(huì)帶上一種特別的眼鏡，上面設(shè)有微型相機(jī)，可將影像資訊傳送到電子眼眼球表面上的一個(gè)鈦封裝芯片，芯片會(huì)在視網(wǎng)膜下發(fā)射電極列刺激眼睛的神經(jīng)。,.,19,在美國(guó)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(gè)實(shí)驗(yàn)。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(huì)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(hào)。”他介紹說，“這些信號(hào)的頻率和圖案模式幾乎與向大腦發(fā)出的脈沖信號(hào)是一樣的。”更簡(jiǎn)單地說，這個(gè)大約只有1平方毫米大小的芯片正在使用電流信號(hào)跟活的大腦細(xì)胞“聊天”。,.,20,另一研究者尼科利斯預(yù)計(jì)，將來人類可通過大腦訊息，直接和個(gè)人計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)英特爾-T、Google(谷歌)和微軟皆已成立“大腦機(jī)器”部，進(jìn)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(jìn)行大腦刺激時(shí)，患者宣稱有強(qiáng)烈的“似曾相識(shí)”的感覺?；颊呋貞浧鹆艘粋€(gè)愉快的經(jīng)歷，即30年前與朋友們?cè)诠珗@里相聚。加強(qiáng)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(jìn)行的一系列神經(jīng)心理學(xué)測(cè)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(shí)，患者進(jìn)行復(fù)雜記憶（包括解釋、記憶成對(duì)的詞語等）的能力得到了顯著的提高。,.,22,英國(guó)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(dòng)?！泵绹?guó)埃默里大學(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(qiáng)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(jī)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(jī)器，這種機(jī)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(huì)像給電腦硬件升級(jí)那么簡(jiǎn)單。病人不再需要服藥，只需動(dòng)一個(gè)外科手術(shù)，將一些人工制作的“大腦細(xì)胞”(即計(jì)算機(jī)芯片)植入大腦，問題就解決了。伯杰研制出了世界上首個(gè)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(jìn)聽力的人造耳蝸是類似的。,.,24,關(guān)于大腦芯片的實(shí)驗(yàn)不止這些，更深入的研究還包括了對(duì)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(chǎng)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(dòng)遙控器公牛突然出現(xiàn)一副恐懼的樣子，掉頭而去。,.,26,美國(guó)生物學(xué)家吉爾阿特馬（JelleAtema）于2006年完成了一項(xiàng)令人瞠目結(jié)舌的實(shí)驗(yàn)將一條角鯊腦中植入一個(gè)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(huì)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(shí)驗(yàn)。,.,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(jì)，初步實(shí)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(shí)有沒有鎖門。20年后，你將不會(huì)迷路了，因?yàn)槟菚r(shí)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?yàn)橐磺械臍v史文獻(xiàn)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(jìn)展，給我們教育者提出了一個(gè)新的問題。當(dāng)人類大腦的記憶可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)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