腦科學與教育-文檔資料

1、腦科學與教育,孫志宏 延安大學生命科學學院,提出問題,如何認識你的大腦？ 如何保護你的大腦？ 如何開發(fā)你的大腦,一、認識你的大腦,顱腔內，分為左、右大腦半球,1、大腦的位置,2、大腦重量與體積,人的大腦平均為人體總重量的2%，但它需要使用全身所用氧氣的20%，相比之下心臟只需7%。 大腦左右兩個半球體積占中樞神經系統總體積的一半以上，重量約為腦的總重量的70%左右,額葉 (抽象思維、運動,頂葉 （空間感覺,枕葉 （視覺,顳葉 （聽嗅味覺及記憶,島葉 (內臟,3、大腦分葉,Brodmann 1909 大腦皮質 52區(qū),兩個半球表面覆蓋著一層25mm厚的灰質，總面積約22002600平方厘米,大腦

2、皮層,軸突,樹突,突起,細胞體,4、大腦組織（神經組織,神經細胞,神經膠質細胞,大腦約有1000多億個神經細胞，相當于銀河系星球總數。 每個神經細胞又通過上千個連接點（突觸）與其它神經細胞組成復雜的神經網絡。這些網絡比今天全世界的電話網絡還要復雜1400多倍,微電極研究神經細胞形態(tài),微電極注入染料,微電極 玻璃管 細 0.1m 中空,掃描電鏡研究神經細胞形態(tài),兒童370克；成人1400克；1/4; 兒童神經細胞數量與成人基本一致，但腦重量不一樣，原因突起增多； 猶如小樹變大樹 大腦需要外界刺激而成長,大腦的可塑性=突觸的可塑性,微電極研究神經細胞活動,微電極 注入電解質,神經傳導速度及可塑性,

3、神經傳導速度及可塑性,神經傳導速度及可塑性,速度 150km/h 回球判斷 選手弱點 人的位置 回什么球 反應時間 毫秒內完成,計算機完成非常困難,愛因斯坦的大腦,腦重1230克 分成240塊 福爾馬林保存 廣口瓶,1879-1955 物理學家 發(fā)現相對論,不知道什么原因，還是等待什么，反正一等等了三十年，這三十年就沒有研究報告，沒有人再提。 到1985年美國的加州大學伯克利分校一批學者，他們要走一部分腦，要走一小塊，然后一分析，結果就是說愛因斯坦腦子里面膠質細胞比平常人多,什么叫膠質細胞呢,剛才我們看的那種叫神經細胞，除了上千億個神經細胞以外，還有比它還多的神經膠質細胞,到1999年，也就是

4、他去世以后的44年，又有一批學者報告，愛因斯坦的腦頂葉寬，外側裂也寬，這個頂葉管是什么呢？和空間思維、形象思維有關,世界上最著名的雜志 Science，2000年9月1號這一期上有一篇文章，評論了這件事，膠質細胞多和頂葉寬不足以證明愛因斯坦是人類的天才這一觀點。 那么愛因斯坦具有高級智慧的大腦怎么解釋呢,腦的發(fā)育指腦在個體發(fā)生過程中的變化和發(fā)展，包括胚胎發(fā)育和胚后發(fā)育兩個階段,5 腦的發(fā)育,腦的胚胎發(fā)育是從受精卵開始到胎兒出生為止； 腦的胚后發(fā)育是從出生到成年(性成熟,我究竟是從哪里來的呢,卵裂和胚泡形成,受精卵,卵 裂,桑椹胚,胚 泡,A受精卵；B細胞階段；C細胞階段；D8細胞階段；E桑椹胚

5、；F囊胚,體外人胚胎的卵裂,胚 泡 腔,滋 養(yǎng) 層,內細胞群,胚泡于受精后第4-5天形成，并進入子宮,胚泡形成,胚泡,胚泡的植入胚泡侵入子宮內膜的過程，又稱著床。受精后第5-6天開始，第11-12天完成,受精卵經過 11-12天的發(fā)育和旅行,終于在女性的子宮內安頓下來,受精8天后的胚牙完成“著陸”，微微嵌入子宮內膜,神經管,神經嵴,神經外胚層演化為神經系統 神經管：腦、脊髓等 神經嵴：神經節(jié)、周圍神經等,1）腦的胚胎發(fā)育,室管膜層：單立或低柱細胞 套層：成神經細胞和成神經膠質細胞 邊緣層：成神經細胞的突起和少量膠質細胞,神經管,成神經細 胞不再分 裂而形態(tài) 演變,成神經膠 質細胞保 持增殖分

6、化能力,神經管尾段分化為脊髓 套層脊髓灰質 腹側部基板脊髓灰質前角 邊緣層白質 背側部翼板脊髓灰質后角 管腔中央管,脊髓的形態(tài)發(fā)生,基板,翼板,邊緣層,前角,后角,后正中隔,前正中裂,白質,神經管頭段三個腦泡 前腦泡: 頭段大腦 尾段間腦 中腦泡中腦 菱腦泡: 頭段后腦腦橋和小腦 尾段末腦延髓,神經管頭段發(fā)育為腦,大腦皮質的組織發(fā)生 依次出現： 古皮質海馬、齒狀回 舊皮質梨狀皮質 新皮質面積最大，出生時已形成6層結構 第8周，突觸開始出現,人胎兒左大腦半球（上:外側面 下:內側面,6周齡,9周齡,2）腦的胚后發(fā)育,出生后的數月對于腦的發(fā)育成熟非常關鍵 出生時腦重量為350克，成人的25%； 1

7、歲時800克，為成人腦重的1/2； 2-3歲腦重量為1000克，達成人75%； 4歲時達1250克； 6-7歲達90%； 12歲接近成人約1400克； 20歲以后停止增加,在這一時期，腦重量的增加主要為神經細胞體積的增大，突觸的數量和長度增加及神經髓鞘逐步形成，神經突觸（大腦神經細胞之間的神經聯系）的數量由出生時的50萬億增加到1歲時的1000萬億，為出生時的20倍，腦神經元突觸象“橋”一樣把腦神經細胞聯系起來，神經細胞的聯結70-80%是在3歲前形成,養(yǎng)育環(huán)境刺激和與嬰兒的交流，可以極大地影響大腦神經通道的結構和功能，決定腦部“突觸”連接功能。 在這關鍵期提供良好的教育和訓練，對促進腦功能和

8、腦結構的發(fā)展均有重要的意義,五天 兩個月 1年 28歲,一歲兒童的腦遠比新生兒接近成人,腦細胞的發(fā)育過程,腦機能的可變性,腦發(fā)育的可塑性 早期社會經驗剝奪致腦發(fā)育停滯 兒童營養(yǎng)不良 腦發(fā)育的修復性 早期腦損傷（5歲以前）可通過學習過程獲得一定修復（另一腦半球功能的開發(fā),腦的發(fā)展與老化,3-15歲兒童，大腦的總體大小不會發(fā)生明顯的增長，但大腦內部的區(qū)域性結構變化明顯。 20-29歲，大腦平均每年減重5%-10%?？赡芘c樹突減少和腦細胞死亡有關。 中年晚期額葉皮質層隨年齡發(fā)生萎縮，可能與工作記憶減少有關,二、保護你的大腦,健康是“1” , 其他都是“0,000000000,一）腦衰老的表現,健康人

9、從30歲以后神經元的數量逐漸減少，表現為腦組織重量會逐漸降低，70歲時平均降低5-10，到80歲平均降低16-18。 健康人從30歲以后腦組織的體積也會逐漸減少，60歲以上的正常男性大腦的體積比25歲的年輕人減少10。腦的萎縮范圍在10-15,1、神經元的數量,2、軸突和樹突的衰老,即使神經元胞體存在，其軸突和樹突的數量和復雜性也會隨著年齡增加而減少和萎縮。 構成軸突髓鞘的脂類組成也發(fā)生變性，使軸突傳導神經沖動的速度和效率降低,一）腦衰老的表現,3、突觸和受體的衰老,突觸小泡在突觸前膜內的流動性將下降，這是突觸機能衰老的原因之一。 神經遞質的合成和分泌功能不斷隨著年齡老化而下降。與其相對應的受

10、體數量在衰老過程中發(fā)生同步性下降,一）腦衰老的表現,4、神經細胞結構的改變,隨年齡增加，尼氏體會減少，神經原纖維發(fā)生纏結。 海馬細胞在衰老時逐漸被神經原纖維纏結，神經細胞物質和信息的轉運能力大大下降或失效,一）腦衰老的表現,5、神經細胞之間空間的改變,隨著老化，在人類、猴子、狗等動物大腦皮層、海馬的神經細胞外的空間集聚球狀沉淀物，在人類，被稱為“老年斑”。 老年斑是由被稱為-淀粉樣蛋白質的小分子集聚形成的。老年性癡呆患者身上發(fā)現有大量的-淀粉樣蛋白質沉淀在神經細胞內,一）腦衰老的表現,6、分子水平的改變,老化時，某些酶活力的降低將導致DNA損傷，不易修復。 DNA改變可能是老化的重要原因。線粒

11、體的DNA比染色體的DNA更容易損傷，這是由于線粒體的修復機制不如染色體的能力強,一）腦衰老的表現,世界帕金森病日 (月,世界著名拳王阿里40多歲就患上了帕金森癥，昔日雄風難在,帕金森綜合癥,二）腦疾病,1996年亞特蘭大奧運會 拳王阿里點燃圣火 Parkinsons病,帕金森病,曾連任美國兩屆總統 1994年患老年性癡呆癥 在同老年癡呆癥進行了 長達10年的抗爭后于 2004年6月5日去世,里根,老年性癡呆癥,神經元纖維纏結,amyloid protein,丘吉爾 政治家 外交家 演說家 文學家 第二次世界大戰(zhàn)回憶錄 1962年諾貝爾文學獎,抑郁癥,我不喜歡在一列快車通過時站在站臺的邊緣上，

12、也不喜歡站在船舷邊下望。 “轉念間的行動會使一切告終?！?丘吉爾,十七世紀 丘吉爾將軍,抑郁癥,研究表明，抑郁癥的基因缺陷定位于11號染色體短臂上。 兒茶酚胺合成的限速酶酪氨酸羥化酶的所在部位。 兒茶酚胺功能的異常與許多精神性疾病密切相關,國內十大死亡原因排名,所有死亡原因 順序 腦血管疾病 1 惡性腫瘤 2 心臟疾病 3 糖尿病 4 事故傷害 5 慢性肝病及肝硬化 6 肺炎 7 腎病 8 自殺 9 高血壓性疾病 10,腦血管疾病,腦血管病與心臟病，惡性腫瘤構成了 三大致死 疾病 患病率：719 745.6/10萬人 發(fā)病率：約109.7 217/10萬人 死亡率：約116 141.8/10萬

13、人 幸存者：50%70%遺留嚴重殘疾,給家庭和社會帶來沉重負擔,腦血管病發(fā)病主要因素,1、年齡 老齡社會 2、高血壓 3、動脈粥樣硬化 4、肥胖 5、高脂血癥 6、吸煙 7、酗酒 8、心臟病,肥胖與心腦血管病的關系,在肥胖的并發(fā)癥中，最常見且最嚴重的，那就是心腦血管疾病,主要有動脈硬化、冠 心病、心肌梗死以及 腦出血或腦栓塞等,三、開發(fā)你的大腦,測謊儀 外周說謊： 腎上腺交感神經系統活動出汗 皮膚電阻,大腦與測謊,2004年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎 核磁共振成像技術領域的突破性成就,勞特布爾,曼斯菲爾德,美國,英國,中樞說謊,說謊儀設計 皮質活動,大腦潛能與高級功能的復雜性,舟舟 智商不及常人一半

14、 不會計算10以內的加減法 不懂樂譜、樂器 在世界的舞臺上揮動著指揮棒，世界巡演超過500場 大腦之謎,1、北京喜訊到邊寨 2、瑤族舞曲 3、卡門 4、博吉上校進行曲 5、拉德斯基進行曲,舟舟指揮,唐氏綜合癥,基因變異，第21對染色體多了1條，染色體異常疾病。 智商很低 某些方面有特殊才能 低智特才綜合癥,1978年4月1日生,低智特才綜合癥研究,Benjamin Rush 美國精神病學之父 1789年第一次描述低智特才綜合癥：Thomas Fuller 提問：一個人若活到70歲另17天12小時，他（她）總共活了多少秒,一分半后 2，210，500，800秒( 22億)”。 17個閏年,超常記

15、憶力的研究,奧斯卡獎 電影雨人,頭特別大,超強數學功能 312*123=38376 4343*1234=5359262 雨人 原形 Kim Peek 頭特別大,9000本，看完倒著放，每頁10秒看完，過目不忘。 美國每條公路的起點和終點 美國每個地方的電話、區(qū)號和郵編 每個經典音樂家的每1部重要作品 創(chuàng)作時間、第一次演奏時間,能背出,記憶力特別強,Kim Peek Compouter,大腦半球,大腦皮球,斯佩里,1913-1994,美國神經心理學家,斯佩里研究大腦兩半球的 功能具有顯著差異，提出 兩個腦的概念。 1981年獲諾貝爾生理學 或醫(yī)學獎,大腦分工提出,左右腦的分工,問題邏輯嚴密，對數

16、學有特別的興趣，這是他的左腦極其發(fā)達的緣故,比爾蓋茨，創(chuàng)建美國微軟公司。1995-2007年福布斯全球排行榜連續(xù)13年蟬聯世界首富。2008年6月27日正式退出微軟公司，并把580億美元個人財產盡數捐出,情感豐富，善于與人溝通，這是他右腦極其發(fā)達的緣故,比爾克林頓 美國第42任美國總統（1993年2001年,左腦會處理并記憶歌詞 右腦會處理旋律與情感 左右腦動員 等量交換信息 易學 記住了歌詞而唱不出旋律（左腦） 只會哼哼曲調而唱不出歌詞（右腦,學唱一首歌,腦波,頻率(次/s) 狀態(tài) 波 0.53 睡眠、疲勞 波 47 困倦 波 813 清醒安靜 波 1430 緊張活動,注： 西達 迭爾達,0

17、 波 腦死亡 器官移植 波 很少有夢 睡覺搖不醒 睡眠波 波 常有夢 夜夜有夢 白天打瞌睡 波 左腦在工作 波 右腦在工作,腦波,孩子6歲前的大腦以學習腦波為主； 6歲以后，腦波才漸漸發(fā)揮功能。這也是6歲以前的孩子，能很自然地發(fā)揮驚人學習力的最主要原因。 3足歲是一轉折點， 3歲前新皮質功能很少，3歲后新皮質才逐漸取代古皮質，而到6足歲以后，新皮質便完全代替古皮質承擔大腦思考的主力,學習腦波,孩子6 歲時是大腦教育非常重要的時期 原本以古皮質為重心的思考方式，至此轉為以新皮質為重心；潛意識的直覺記憶也變?yōu)橐庾R的推理記憶，直覺的思考被論理的思考取代,6足歲以前，也就是古皮質思考的主控時代，孩子根本不用特別背誦，但他們都可以自然而然地學會母語。 移居海外的家庭都有經驗，最早學