腦與認(rèn)知科學(xué)概論P(yáng)PT（第2版）完整全套教學(xué)課件

《腦與認(rèn)知科學(xué)概論（第2版）》

全套課件大綱1、教材編寫動(dòng)機(jī)與目標(biāo)2、教材編寫構(gòu)思3、教材編寫特色4、教材編寫手段5、教材使用方法腦與認(rèn)知科學(xué)(BrainandCognitiveSciences)是當(dāng)今最具挑戰(zhàn)性和最活躍的科學(xué)前沿之一認(rèn)識(shí)大腦從而認(rèn)識(shí)人類自身是擺在各國(guó)科學(xué)家面前的首要科學(xué)使命之一1、教材編寫動(dòng)機(jī)與目標(biāo)美國(guó)、澳大利亞、加拿大、法國(guó)、德國(guó)1991年開始實(shí)施"EC腦十年計(jì)劃"1989年率先推出全國(guó)性腦科學(xué)計(jì)劃，將1990—2000年命名為“腦的十年”計(jì)劃1996年推出“腦科學(xué)時(shí)代”計(jì)劃，提出“了解腦、保護(hù)腦、創(chuàng)造腦”口號(hào)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要(2006——2020年)》中，將“腦與認(rèn)知科學(xué)”列為我國(guó)基礎(chǔ)研究中的重大科學(xué)前沿問(wèn)題1、教材編寫動(dòng)機(jī)與目標(biāo)2003年北京大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先開設(shè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)北京科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)、南開大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、廈門大學(xué)、湖南大學(xué)等數(shù)十所高校經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)“腦與認(rèn)知科學(xué)”是智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的核心課程之一沒(méi)有專門的適用教材2008年開始在北京科技大學(xué)講授“腦與認(rèn)知科學(xué)”課程，經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)，作者對(duì)腦與認(rèn)知科學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)地梳理，形成一套較為完整的知識(shí)體系1、教材編寫動(dòng)機(jī)與目標(biāo)將腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)作為同等的知識(shí)主體進(jìn)行論述腦與認(rèn)知科學(xué)概論是研究人類感知、學(xué)習(xí)、記憶、思維、意識(shí)等人腦心智活動(dòng)過(guò)程的科學(xué)，探索人類的智力如何由物質(zhì)產(chǎn)生和人腦信息處理的過(guò)程,

認(rèn)知科學(xué)

腦科學(xué)是研究人腦的結(jié)構(gòu)與功能的綜合性學(xué)科，從分子水平、細(xì)胞水平、行為水平研究人腦智能機(jī)理，建立腦模型，揭示人腦的本質(zhì)“智能科學(xué)與技術(shù)”的生物學(xué)基礎(chǔ)

“智能科學(xué)與技術(shù)”的中間件：自然智能->機(jī)器智能

2、教材編寫構(gòu)思全書分為4篇，共8章腦與認(rèn)知科學(xué)概論第1篇總論第2篇腦科學(xué)第3篇認(rèn)知科學(xué)第4篇實(shí)踐第1章緒論第2章腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第3章腦科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用第4章人工大腦第5章認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第6章認(rèn)知計(jì)算第7章智能認(rèn)知系統(tǒng)實(shí)例第8章實(shí)驗(yàn)2、教材編寫構(gòu)思第8頁(yè)緊跟前沿，反映最新研究成果

體現(xiàn)學(xué)科交叉

體系結(jié)構(gòu)清晰，知識(shí)完整

強(qiáng)調(diào)實(shí)用性

生動(dòng)趣味，實(shí)例豐富

實(shí)驗(yàn)、習(xí)題齊全，方便教學(xué)

體現(xiàn)工程性，符合工科需求

腦與認(rèn)知科學(xué)是當(dāng)前最具前沿的研究領(lǐng)域之一，教材緊跟時(shí)代前沿，匯聚國(guó)內(nèi)外最新的研究成果，使讀者能夠掌握該領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)是邊緣性交叉學(xué)科，是心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)、人工智能科學(xué)乃至自然哲學(xué)等學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。教材選取各門學(xué)科相互交叉、聯(lián)系的部分，科學(xué)地將這些知識(shí)進(jìn)行融合。將腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)作為兩個(gè)并列的知識(shí)主題，整合到一本書之中。教材不是僅僅羅列腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的基本知識(shí)，而是在此基礎(chǔ)之上將腦與認(rèn)知科學(xué)的知識(shí)引入到我們的生活實(shí)踐中，使讀者能夠科學(xué)用腦，理解生活中與此相關(guān)的某些現(xiàn)象，如做夢(mèng)、植物人等。匯總了常用的大腦工作模型、認(rèn)知模型等數(shù)學(xué)模型。教材第4章人工大腦和第8章實(shí)驗(yàn)等章節(jié)對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的提高將會(huì)有很好的幫助和促進(jìn)作用。為了吸引學(xué)生的興趣，教材在每個(gè)章節(jié)根據(jù)知識(shí)點(diǎn)，特意穿插入生動(dòng)的實(shí)例供學(xué)生閱讀，增強(qiáng)了教材的趣味性。教材在第8章安排5個(gè)實(shí)驗(yàn)，可供教師根據(jù)需要作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)使用。教材在每章后都安排有豐富的課后習(xí)題，并配有詳細(xì)解答，適合教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)3、教材編寫特色組織編寫團(tuán)隊(duì)

跟蹤世界研究最前沿

廣泛收集資料

聽取本科生意見建議

在教材編寫過(guò)程中廣泛占有心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、社會(huì)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多門學(xué)科的資料和資源，吸取現(xiàn)有各種資料中的知識(shí)并對(duì)其進(jìn)行歸納和梳理，最終形成該教材

作者在確定教材的體系結(jié)構(gòu)安排之后，組織了一只編寫團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)包含教授、副教授、博士研究生、碩士研究生等。編寫團(tuán)隊(duì)成員定期召開例會(huì)進(jìn)行討論。

-查閱大量的期刊和搜集信息，緊跟國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的最新研究動(dòng)態(tài)-積極與國(guó)外知名研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，先后到加拿大多倫多大學(xué)、日本九州工業(yè)大學(xué)進(jìn)行訪問(wèn)或訪學(xué)，將國(guó)際最新研究動(dòng)態(tài)帶回國(guó)內(nèi)，在該教材中與讀者分享。

作者從2008年開始在本科教學(xué)過(guò)程中不斷探索，并對(duì)教學(xué)講義進(jìn)行改進(jìn)完稿后，交由本科高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行試讀，根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行數(shù)次改進(jìn)，不斷完善編寫手段4、教材編寫手段適用專業(yè)心理學(xué)

電子科學(xué)與技術(shù)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

智能科學(xué)與技術(shù)5、教材使用方法第11頁(yè)緒論2學(xué)時(shí)第1章第2章第3章第4章第5章第3章第6章第7章第8章實(shí)驗(yàn)5、教材使用方法針對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)教學(xué)腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2學(xué)時(shí)腦科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用4學(xué)時(shí)人工大腦4學(xué)時(shí)認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2學(xué)時(shí).認(rèn)知計(jì)算4學(xué)時(shí)智能認(rèn)知系統(tǒng)實(shí)例2學(xué)時(shí).授課章節(jié)智能車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：4學(xué)時(shí)大腦模型認(rèn)知實(shí)驗(yàn)：2學(xué)時(shí)核磁共振成像體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：2學(xué)時(shí)腦波檢測(cè)與信息處理體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：2學(xué)時(shí)人工大腦簡(jiǎn)單記憶功能電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：4學(xué)時(shí)20學(xué)時(shí)14學(xué)時(shí)5、教材使用方法針對(duì)其他專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程……要求學(xué)生了解腦與認(rèn)知科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及腦與認(rèn)知科學(xué)相關(guān)的技術(shù)手段，重點(diǎn)掌握教材中與人工智能相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)可以從中選取16個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行講授希望該教材能夠彌補(bǔ)空缺為我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的教育教學(xué)貢獻(xiàn)微薄的力量。結(jié)束語(yǔ)腦與認(rèn)知科學(xué)概論第一章緒論大綱本章小結(jié)1.4腦與認(rèn)知科學(xué)的研究前景1.3認(rèn)知科學(xué)概述1.2腦科學(xué)概述1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義第一章緒論智能科學(xué)是關(guān)于腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和人工智能的交叉學(xué)科腦與認(rèn)知科學(xué)(BrainandCognitiveSciences)作為現(xiàn)今最具挑戰(zhàn)性和最活躍的科學(xué)前沿之一，已成為全球性的研究熱點(diǎn)。<<現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典>>對(duì)“智能”的解釋是“智慧和才能;或者具有人的某些智慧和才能”。唯物主義哲學(xué)來(lái)說(shuō)，智能是大腦特別是人腦運(yùn)動(dòng)的結(jié)果或者產(chǎn)物。<<牛津高階詞典>>對(duì)智能的解釋是“以邏輯方式學(xué)習(xí)、理解、思考事物的能力”1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義

智能的概念(1)智能

一般認(rèn)為，智能是知識(shí)與智力的總和。其中知識(shí)是一切行為的基礎(chǔ)，而智力是獲取知識(shí)并運(yùn)用知識(shí)求解問(wèn)題的能力，是頭腦中思維活動(dòng)的具體體現(xiàn)。1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義智能的概念自然智能行為能力感知能力思維能力(2)自然智能（人類智能）1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義自然智能又指人的智力和能力的總和。智力是人的智慧和聰明才智，能力是人的本領(lǐng)和由此產(chǎn)生的行為。（如下圖所示的“自然智能”）

1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義也稱機(jī)器智能，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來(lái)的一門綜合性學(xué)科人工智能即通過(guò)人工的方法和技術(shù)，研制智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來(lái)模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)智能行為和“機(jī)器思維”活動(dòng)，解決需要人類專家才能處理的問(wèn)題。(3)人工智能1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義(4)人工智能與自然智能的區(qū)別與關(guān)系21世紀(jì)是智能科學(xué)與技術(shù)的世紀(jì)

智能科學(xué)與技術(shù)研究智能的本質(zhì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù),是由腦科學(xué)(brainsciences)、認(rèn)知科學(xué)（cognitionscience）、人工智能（artificialintelligence,簡(jiǎn)稱AI）等學(xué)科組成的交叉學(xué)科。

1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義智能科學(xué)人工智能腦科學(xué)認(rèn)知科學(xué)1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義是生命科學(xué)與技術(shù)的精華智能科學(xué)與技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿和制高點(diǎn)智能科學(xué)與技術(shù)涉及自然科學(xué)的深層奧秘智能科學(xué)與技術(shù)觸及哲學(xué)的基本命題智能科學(xué)與技術(shù)21世紀(jì)是智能科學(xué)的世紀(jì)國(guó)際智能科學(xué)研究相關(guān)計(jì)劃1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義NBIC匯聚技術(shù)：

2001年，美國(guó)商務(wù)部技術(shù)管理局、國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)納米科學(xué)工程與技術(shù)分委會(huì)(NSTC-NSEC)在華盛頓聯(lián)合發(fā)起了一次有科學(xué)家、政府官員等各界頂級(jí)人物參加的圓桌會(huì)議,會(huì)議就“會(huì)聚四大技術(shù)、提升人類能力”這一議題進(jìn)行了研討,并首次提出了“NBIC會(huì)聚技術(shù)”的概念。1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義納米科技（Nanotechnology）生物技術(shù)(包括生物制藥及基因工程)(Biotechnology)信息技術(shù)(先進(jìn)計(jì)算機(jī)與通信)(Informationaltechnology)NBIC會(huì)聚技術(shù)認(rèn)知科學(xué)(認(rèn)知神經(jīng)科學(xué))(Cognitivescience)1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義會(huì)聚技術(shù)(ConvergingTechnologies)匯聚技術(shù)的發(fā)展將帶來(lái)各種新技術(shù)的發(fā)展:NBIC新科學(xué)新教育新社會(huì)新應(yīng)用新工業(yè)新人類010203腦科學(xué)從分子水平、細(xì)胞水平、行為水平研究自然智能機(jī)理，建立腦模型，揭示人腦的本質(zhì)。大腦是我們?nèi)祟惖暮诵?，是人類高?jí)于其它物種的本質(zhì)所在，是人類的智能發(fā)源地，我們的一切思維、行為都受到了腦的控制，這是人所共知的事實(shí)。智能科學(xué)要探究智能產(chǎn)生的機(jī)理，來(lái)賦予機(jī)器這樣的智能機(jī)制，以機(jī)器智能更好地服務(wù)于人類。人的智能源頭在大腦，對(duì)智能的揭示必須對(duì)大腦進(jìn)行探究，所以腦科學(xué)是智能科學(xué)的本質(zhì)基礎(chǔ)。

智能科學(xué)與技術(shù)的生物基礎(chǔ)-----腦科學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)的生物基礎(chǔ)-----腦科學(xué)1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義1.1腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究意義（3）（2）（1）認(rèn)知科學(xué)是研究人類感知、學(xué)習(xí)、記憶、思維、意識(shí)等人腦心智活動(dòng)過(guò)程的科學(xué)。建立認(rèn)知科學(xué)的一個(gè)更深刻的原因是,是我們要深入研究人自己的大腦和精神世界。認(rèn)知科學(xué)也必然是在腦科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，研究人腦認(rèn)知的過(guò)程與機(jī)制，進(jìn)一步揭示大腦下智能的產(chǎn)生與發(fā)展，同時(shí)它的研究成果也必然促進(jìn)腦科學(xué)的進(jìn)步。認(rèn)知科學(xué)通過(guò)對(duì)感知、語(yǔ)言、記憶、意識(shí)等人類高等活動(dòng)的研究，完成人類智能處理的建模，抽象了人類智能的發(fā)生和發(fā)展。智能科學(xué)與技術(shù)的中間件——認(rèn)知科學(xué)腦科學(xué)知覺(jué)，注意，記憶動(dòng)作，語(yǔ)言抉擇行為，情感多道微電極記錄，電極陣列（EMA），腦電，ERP，MEG,PET，fMRI，光學(xué)成像，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)，復(fù)雜性測(cè)度，數(shù)學(xué)模型，計(jì)算模型，網(wǎng)絡(luò)信息心理學(xué)生物學(xué)信息科學(xué)1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)的研究現(xiàn)狀1.2腦科學(xué)概述代表人物主要觀點(diǎn)或評(píng)價(jià)希臘文明時(shí)期，柏拉圖等猜測(cè)大腦正是靈魂的居所 .古希臘醫(yī)學(xué)家希波克拉底(公元前460—公元前377年)提出腦是精神活動(dòng)的器官，認(rèn)為人的一切感覺(jué)和情感都是由腦產(chǎn)生的；由于腦，人們思維、理解、聽見、知道丑和美、善和惡、適意和不適意哲學(xué)家亞里士多德(公元前384—公元前322年)從哲學(xué)的角度來(lái)分析和認(rèn)識(shí)腦，.認(rèn)為人的大腦只是一個(gè)空氣調(diào)節(jié)器，其功用在于冷卻過(guò)熱的血液，以協(xié)調(diào)心魅的理性活動(dòng)。顯而易見，亞里士多德的這種對(duì)腦的認(rèn)識(shí)充滿了唯心主義的臆測(cè).是一種錯(cuò)誤、倒退的理念羅馬名醫(yī)加侖(Galen)通過(guò)對(duì)腦的一些解剖，批判了.亞里士多德的關(guān)于腦是空氣調(diào)節(jié)器，是用于冷卻過(guò)熱的血液，以協(xié)調(diào)心臟的理性活動(dòng)的觀點(diǎn)，認(rèn)為腦是理性靈魂的器官，感覺(jué)、記憶、思維、想象、判斷等都是腦的功能英國(guó)醫(yī)師托馬斯?威利斯(ThomasWillis，1621-1675年)《腦的解剖學(xué)，兼述神經(jīng)及其功能》一書，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)作了當(dāng)時(shí)最完整、最精確的描述。它把人的記憶和意志定位在腦的溝回內(nèi)，把某些情緒定位在人腦的基部，同時(shí)對(duì)想象和感官知覺(jué)也作了相應(yīng)的定位瑞士生理學(xué)家阿爾勃萊希特?馮，哈勒(AlbrechtVonHal-ler，1708—1777年)在其《人體生理學(xué)原理》中指出，感知是神經(jīng)的特性，它們?cè)谀X髓中有一個(gè)共同的匯合點(diǎn)表1-3早期西方對(duì)人腦原始思維的探索（1）20世紀(jì)50年代以來(lái)形成的腦科學(xué)理論和假說(shuō)1.2腦科學(xué)概述“全腦研究”,即側(cè)重于對(duì)大腦的整體功能研究。20世紀(jì)90年代“應(yīng)用型”的腦研究,即側(cè)重于將腦科學(xué)理論成果應(yīng)用于實(shí)踐中1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)的研究現(xiàn)狀(2)20世紀(jì)90年代腦科學(xué)的研究現(xiàn)狀(3)20世紀(jì)末:人腦認(rèn)知功能及其神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行多學(xué)科、多層次的綜合研究已經(jīng)成為當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的主流方向之一，西方幾乎所有著名的大學(xué)都設(shè)有腦科學(xué)或認(rèn)知科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。我國(guó)政府在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要(2006——2020年)》中，將“腦與認(rèn)知科學(xué)”被列為我國(guó)基礎(chǔ)研究中的重大科學(xué)前沿問(wèn)題.1.2腦科學(xué)概述(1)分子神經(jīng)生物學(xué)從基因和生物大分子的角度對(duì)神經(jīng)活動(dòng)基本過(guò)程的分子調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了探索。(2)(3)(4)高級(jí)腦功能的研究如感覺(jué)信息加工、學(xué)習(xí)與記憶的機(jī)理、抉擇的神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)、語(yǔ)言文字的理解研究神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系,了解突觸傳遞及神經(jīng)系統(tǒng)可塑性以及神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)之間的相互關(guān)系腦功能成像技術(shù)的出現(xiàn),使在正常狀態(tài)下整體研究腦的高級(jí)功能活動(dòng)成為可能1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)的研究現(xiàn)狀(4)21世紀(jì)至今:1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)的研究現(xiàn)狀(4)21世紀(jì)至今:國(guó)家/地區(qū)相關(guān)規(guī)劃計(jì)劃布局重點(diǎn)公共財(cái)政投資力度美國(guó)“神經(jīng)科學(xué)研究藍(lán)圖”（2004年至今）；“通過(guò)推動(dòng)創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究”計(jì)劃（2013年至今）等重大神經(jīng)疾病、全譜系相關(guān)重大技術(shù)超過(guò)20億美元/年歐盟2013年確定人類腦計(jì)劃為“未來(lái)和新興技術(shù)”之一重大疾病、大腦計(jì)算模擬1億歐元/年，共10年英國(guó)英國(guó)醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)（MRC）（2010—2015年）基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)退行性疾病超過(guò)1.2億英鎊/年德國(guó)建設(shè)Bernstein國(guó)家計(jì)算神經(jīng)科學(xué)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，2010年進(jìn)入二期計(jì)算神經(jīng)科學(xué)超過(guò)4000萬(wàn)歐元法國(guó)2010年發(fā)布“神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)學(xué)和精神病學(xué)主題研究所”發(fā)展戰(zhàn)略基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)退行性疾病2011年資助9500萬(wàn)歐元加拿大提出“加拿大腦戰(zhàn)略”神經(jīng)疾病2011財(cái)年預(yù)算撥款1億加元日本2008年啟動(dòng)“腦科學(xué)研究戰(zhàn)略研究項(xiàng)目”；2014年出臺(tái)為期10年的“Brain/MINDS計(jì)劃”重大神經(jīng)疾病、腦基智能、新技術(shù)超過(guò)4000萬(wàn)美元/年韓國(guó)將腦科學(xué)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，“第二輪腦科學(xué)研究推進(jìn)計(jì)劃（2008—2017）重大神經(jīng)疾病、腦技術(shù)與信息技術(shù)融合13.8億美元/10年表1-5國(guó)際腦科學(xué)相關(guān)規(guī)劃計(jì)劃及關(guān)注領(lǐng)域例舉腦科學(xué)的研究?jī)?nèi)容腦科學(xué)，也稱為神經(jīng)科學(xué)(neurosciences)，是20世紀(jì)60年代末形成的一門邊緣科學(xué)。人類從三個(gè)不同層面全面的研究大腦。1.2腦科學(xué)概述1生物學(xué)家和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家的戰(zhàn)場(chǎng).2腦波技術(shù)專家和系統(tǒng)論專家的戰(zhàn)場(chǎng)3哲學(xué)家和物理學(xué)家的戰(zhàn)場(chǎng)腦科學(xué)的研究?jī)?nèi)容---三個(gè)不同層面1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)涉及的研究范圍很廣,現(xiàn)僅其中幾個(gè)方面作以簡(jiǎn)單的概述:(1)腦科學(xué)研究的一個(gè)重要方面是對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜構(gòu)建中的單個(gè)元件神經(jīng)元以及神經(jīng)元通訊問(wèn)題的研究。

(2)腦科學(xué)對(duì)有關(guān)學(xué)習(xí)、記憶、語(yǔ)言、思維等高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的機(jī)制的研究(3)發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)的研究是腦研究的一個(gè)重要領(lǐng)域(4)腦高級(jí)功能的研究。(5)腦科學(xué)的研究是實(shí)現(xiàn)超級(jí)人工智能的必要前提

。1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)的未來(lái)研究?jī)?nèi)容，有三個(gè)主要發(fā)展方向：(1)理解大腦

(2)疾病診斷與治療(3)類腦智能1.2腦科學(xué)概述從細(xì)胞、乃至分子的水平入手，由基礎(chǔ)向上，把功能與結(jié)構(gòu)研究結(jié)合起來(lái),即所謂的bottom-up用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，在整體水平以及整體各部分之間的相互聯(lián)系和相互作用中，逐漸向下深入，逼近腦研究的答案，稱其為top-bottom腦科學(xué)的研究方法：現(xiàn)代腦科學(xué)的研究有兩個(gè)大的潮流:1.2腦科學(xué)概述腦科學(xué)的研究方法或?qū)嶒?yàn)技術(shù)基本定義或特點(diǎn)單細(xì)胞記錄(Single-unitre-cording)記錄單個(gè)神經(jīng)元活動(dòng)，直徑約為萬(wàn)分之一毫米的微電極被插進(jìn)動(dòng)物大腦，以獲得細(xì)胞膜外電位記錄。它的優(yōu)點(diǎn)包括：?jiǎn)渭?xì)胞記錄技術(shù)對(duì)提供腦功能在神經(jīng)元水平上的具體活動(dòng)信息非常有效，因而相對(duì)其他技術(shù)而言也就更加精細(xì)一些；關(guān)于神經(jīng)元活動(dòng)的信息可在一個(gè)非常廣泛的時(shí)間范圍內(nèi)(從幾毫秒到幾小時(shí)或幾天)采集。缺點(diǎn)包括：由于需穿透神經(jīng)組織，所以當(dāng)運(yùn)用于人類時(shí)不受歡迎；另一個(gè)局限是它只能提供神經(jīng)元水平的活動(dòng)信息腦電圖與腦功能成像技術(shù)(Electronencephalogram，EEG)通過(guò)在頭皮表面記錄大腦內(nèi)部的電活動(dòng)情況而獲得腦電圖功能性磁共振成像技術(shù)(FunctionMagneticResonanceImaging，F(xiàn)MRI)局部神經(jīng)元興奮將引起該區(qū)域的血流量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖，F(xiàn)MRI能檢測(cè)到大腦的功能性氧的消耗變化情況，清晰地顯示高活動(dòng)量區(qū)域的三維圖像正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(Posi-tionEmissionTomography，PET)根據(jù)對(duì)正電子的檢測(cè)而獲得有關(guān)大腦活動(dòng)的信息的實(shí)驗(yàn)技術(shù)腦磁圖(Magneto-encephalog-raphy，MEG)運(yùn)用一個(gè)超導(dǎo)量子干擾裝置來(lái)測(cè)量腦電活動(dòng)的磁場(chǎng)變化ERP的技術(shù)原理(EventRe-latedPotentials)事件相關(guān)電位是與實(shí)際刺激或預(yù)期刺激(聲、光、電)有固定時(shí)間關(guān)系的腦反應(yīng)所形成的一系列腦電波；利用ERP的固定時(shí)間關(guān)系，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的疊加處理，提取ERP成分。在評(píng)估某些認(rèn)知活動(dòng)的時(shí)間特點(diǎn)上尤為有效腦研究的新技術(shù)——腦漲落圖技術(shù)(EncephalloflucyuogramTechnology，ET)一項(xiàng)新建立的腦功能研究技術(shù)。ET已能超越傳統(tǒng)的腦波研究。在完全自然和絕對(duì)無(wú)損傷的條件下，對(duì)調(diào)制在原始腦波中的漲落信息進(jìn)行分析。它是非線性的，對(duì)人腦進(jìn)行超慢波掃描，能揭露傳統(tǒng)腦波所不能揭露的很多規(guī)律，可被應(yīng)用于所有與神經(jīng)介質(zhì)活動(dòng)有關(guān)的研究中計(jì)算機(jī)輔助軸向掃描(Com-puterizedAxialTomograph)利用X射線對(duì)腦部進(jìn)行斷層掃描多重抗誤差矯正熒光原位雜交技術(shù)（multiplexederror-robustfluorescenceinsituhybridization，MERFISH）一種基于圖像的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法。MERFISH使用出錯(cuò)率低的條形碼識(shí)別細(xì)胞中的每種不同類型的RNA，以大規(guī)模復(fù)合方式標(biāo)記和連續(xù)成像的方式來(lái)檢測(cè)這些條形碼。因此該技術(shù)能提供高精度細(xì)胞空間位置信息并更為精確地檢測(cè)和量化這些細(xì)胞中微量表達(dá)的基因。未來(lái)，人們可以更加精準(zhǔn)地將特定行為和大腦特定位置的細(xì)胞聯(lián)系起來(lái)，推動(dòng)目前舉步維艱的神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究可視化病毒示蹤技術(shù)運(yùn)用跨突觸傳遞的嗜神經(jīng)病毒標(biāo)記特定類型的細(xì)胞成為研究大腦網(wǎng)絡(luò)與外周重要臟器交互作用的新方法，這為內(nèi)臟-大腦的神經(jīng)解剖學(xué)研究打開了大門表1-6腦與認(rèn)知科學(xué)的研究方法/實(shí)驗(yàn)技術(shù)1.3認(rèn)知科學(xué)概述認(rèn)知及認(rèn)知科學(xué)的定義認(rèn)知的不同定義（1）心理學(xué)定義（2）哲學(xué)定義（3）語(yǔ)言學(xué)定義（4）計(jì)算機(jī)科學(xué)定義（5）基于過(guò)程的認(rèn)知定義認(rèn)知科學(xué)的定義1.3認(rèn)知科學(xué)概述認(rèn)知科學(xué)的起源1879年,德國(guó)馮特建立了第一個(gè)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室1967年,美國(guó)心理學(xué)家奈塞在他的《認(rèn)知心理學(xué)》中正式提出來(lái)“認(rèn)知心理學(xué)”一詞。1973年，美國(guó)心理學(xué)家朗蓋特第一次在論文中使用“認(rèn)知科學(xué)(CognitiveScience)”一詞。1977年《CognitiveScience》創(chuàng)刊。1979年，美國(guó)的認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)成立。1979年在加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校召開了第一屆認(rèn)知科學(xué)會(huì)議1.3認(rèn)知科學(xué)概述認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展（1）計(jì)算理論階段（2）符號(hào)處理理論階段（3）多理論階段1.3認(rèn)知科學(xué)概述世界一流大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)對(duì)認(rèn)知科學(xué)的研究情況

世界一流大學(xué)都已經(jīng)開展了認(rèn)知科學(xué)的研究哈佛大學(xué)，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校認(rèn)知科學(xué)系加州大學(xué)伯利克分校認(rèn)知科學(xué)研究所麻省理工學(xué)院腦與認(rèn)知科學(xué)系布朗大學(xué)的認(rèn)知與語(yǔ)言科學(xué)系華盛頓大學(xué)PNP伊利諾依大學(xué)英國(guó)醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)的認(rèn)知與腦科學(xué)所英國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)1.3認(rèn)知科學(xué)概述大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)腦與認(rèn)知研究情況哈佛大學(xué)將心智與身體、社會(huì)、地球、太空、技術(shù)并列為6大研究分類麻省理工學(xué)院將，'神經(jīng)與認(rèn)知科學(xué)”作為重要研究領(lǐng)域；強(qiáng)調(diào)“神經(jīng)科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)是麻省理工學(xué)院今后10?20年最重要的增長(zhǎng)領(lǐng)域”，學(xué)院設(shè)有“腦與認(rèn)知科學(xué)系”、“麻省腦科學(xué)研究所"等機(jī)構(gòu)，并出版雜志《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)》加州大學(xué)圣地亞哥分校認(rèn)知科學(xué)系主要從事以下三個(gè)領(lǐng)域的研究工作：①腦。強(qiáng)調(diào)對(duì)神經(jīng)生物學(xué)過(guò)程和現(xiàn)象的理解；②行為。注重心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)和社會(huì)文化環(huán)境的研究；③計(jì)算。結(jié)合計(jì)算機(jī)制的研究，考察各種認(rèn)知能力及其限制。該系既進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室控制情境下的認(rèn)知研究，也進(jìn)行日常生活中自然情景下的認(rèn)知研究，并對(duì)兩類情景下的認(rèn)知活動(dòng)建模。下設(shè)認(rèn)知發(fā)展實(shí)驗(yàn)室(Cognitive

De-velopment

Laboratory)和發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室(Developmental

Cognitive

Neuroscience

Laboratory)，這兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)室專門針對(duì)認(rèn)知的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行研究加州大學(xué)伯克利分校認(rèn)知科學(xué)研究所研究在實(shí)際生活中的認(rèn)知行為，并試圖對(duì)這些現(xiàn)象給予理論上的說(shuō)明；提出了許多有特色的認(rèn)知理論。例如，Lakoff等人的原型理論和心象圖式，F(xiàn)illmore等人的格語(yǔ)法和構(gòu)造語(yǔ)法，Slobin的語(yǔ)言獲取的操作法則，F(xiàn)eldman的整體平行連接網(wǎng)絡(luò)等。這些理論在認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛的影響麻省理工學(xué)院的腦與認(rèn)知研究系有以下五個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域：①分子和細(xì)胞神經(jīng)領(lǐng)域；②系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域。研究問(wèn)題包括感覺(jué)刺激的轉(zhuǎn)換和編碼、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組織。腦與行為的循環(huán)交互作用等；③認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域。主要研究心理語(yǔ)言學(xué)、視知覺(jué)和認(rèn)知、概念和推理以及兒童認(rèn)知能力的發(fā)展等；④計(jì)算領(lǐng)域.主要研究機(jī)器人技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制、視覺(jué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、基于知識(shí)的知覺(jué)和推理；⑤認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域布朗大學(xué)的認(rèn)知與語(yǔ)言科學(xué)系美國(guó)最早建立的認(rèn)知科學(xué)系之一。該系的教授有著不同的學(xué)科背景，分別來(lái)自應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)等系。例如，視覺(jué)研究組可以同時(shí)采用計(jì)算、心理學(xué)和生態(tài)學(xué)三種研究方法對(duì)知覺(jué)和行動(dòng)進(jìn)行研究；言語(yǔ)組則同時(shí)從實(shí)驗(yàn)、發(fā)展、神經(jīng)語(yǔ)言學(xué)和進(jìn)化論的觀點(diǎn)來(lái)研究言語(yǔ)知覺(jué)。視覺(jué)和言語(yǔ)是該系的主要研究領(lǐng)域華盛頓大學(xué)PNP(Philosophy

Neuro-science

Psy-chology)計(jì)劃創(chuàng)立于1993年，最初是一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目，2003年成立PNP研究中心。PNP項(xiàng)目將哲學(xué)、神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)結(jié)合在一起研究，該項(xiàng)目現(xiàn)在不僅包括研究生的培養(yǎng)計(jì)劃，也擴(kuò)展到本科生的培養(yǎng)計(jì)劃，已經(jīng)取得一批在認(rèn)知科學(xué)和相關(guān)學(xué)科中具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和影響的研究成果伊利諾依大學(xué)的貝克學(xué)院(Bech-manInstitute)目前有三大研究板塊：①生物智能(Biological

Intelligence)?②人-機(jī)智能交互(Human-Computer

Intelligence

Interaction)；③分子與光電子納米技術(shù)(Molecularand

Electronic

Nanostructures).貝克曼學(xué)院是融合物理科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)、行為研究、認(rèn)知和神經(jīng)科學(xué)為一體的跨學(xué)科研究實(shí)體。貝克曼學(xué)院在認(rèn)知科學(xué)的交叉領(lǐng)域取得眾多令人矚目的研究成果，包括著作、論文、專利和各種獎(jiǎng)勵(lì)英國(guó)醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)的認(rèn)知與腦科學(xué)所主要有四個(gè)研究方向；①注意.主要研究選擇性注意的基本過(guò)程和這些過(guò)程依賴的分布式腦系統(tǒng)；②認(rèn)知和情緒。主要研究喚起和調(diào)節(jié)情緒的基本認(rèn)知和神經(jīng)過(guò)程的性質(zhì)；③語(yǔ)言和交流。該項(xiàng)目把人類語(yǔ)言看做是一個(gè)涉及認(rèn)知、計(jì)算和神經(jīng)的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行研究；④記憶和知識(shí)。該項(xiàng)目主要從事記憶的理論與臨床研究美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)組織的“跨部門太空腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(Interagency

Neurolab)w利用對(duì)環(huán)境的操縱一太空飛行——來(lái)觀察人類神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)以及人類行為、知覺(jué)和學(xué)習(xí)所受到的影響，從而試圖闡明神經(jīng)發(fā)育、信號(hào)處理和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)整合之間的基本聯(lián)系表1-7世界一流大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)對(duì)認(rèn)知科學(xué)的研究情況第51頁(yè)北京成立“中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)北京認(rèn)知科學(xué)開放研究實(shí)驗(yàn)室”1988年1996年2001年2005年成立了兩個(gè)與智能科學(xué)有關(guān)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)是腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，另一個(gè)是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室與北京磁共振室聯(lián)合成立了“中國(guó)科學(xué)院-北京醫(yī)院腦認(rèn)知成像中心”正式成為“人類腦計(jì)劃”的會(huì)員國(guó)之一。國(guó)內(nèi)認(rèn)知科學(xué)界組織了2001年在北京召開的第三屆國(guó)際認(rèn)知科學(xué)大會(huì)。我國(guó)的認(rèn)知科學(xué)發(fā)展情況：1.3認(rèn)知科學(xué)概述2013年中國(guó)認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)在北京正式成立。2018年8月北京認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)第一次會(huì)員大會(huì)暨北京認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)成立大會(huì)。腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，依托單位是中科院生物物理研究所；認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，依托單位是北京師范大學(xué)。

同時(shí)我國(guó)認(rèn)知科學(xué)界已建立了廣泛和實(shí)質(zhì)性的國(guó)際合作與交流。1.3認(rèn)知科學(xué)概述（1）（2）（3）目的是要了解智能、認(rèn)知行為的原理，以便更好地了解人的心理，了解教育和學(xué)習(xí)，了解智力的能力，開發(fā)智能設(shè)備，擴(kuò)充人的能力。認(rèn)知科學(xué)是研究心智和智能的交叉學(xué)科，是現(xiàn)代心理學(xué)、人工智能、神經(jīng)科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)乃至自然哲學(xué)等學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。1.3認(rèn)知科學(xué)概述研究目標(biāo)旨在探索智力和智能的本質(zhì)，建立認(rèn)知科學(xué)和新型智能系統(tǒng)的計(jì)算理論，解決對(duì)認(rèn)知科學(xué)和信息科學(xué)具有重大意義的若干理論基礎(chǔ)和智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題認(rèn)知科學(xué)的研究?jī)?nèi)容認(rèn)知科學(xué)的研究的幾個(gè)方面:認(rèn)知科學(xué)的研究的幾個(gè)方面:當(dāng)前，認(rèn)知科學(xué)研究?jī)?nèi)容的方向主要集中在與計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)的認(rèn)知模型、大腦存儲(chǔ)模型及認(rèn)知計(jì)算的研究上。認(rèn)知科學(xué)的研究方法按方法論大體可以歸結(jié)為三種：認(rèn)知內(nèi)在主義方法認(rèn)知外在主義方法認(rèn)知語(yǔ)境主義方法1.3認(rèn)知科學(xué)概述CompanyLogo路徑一路徑二路徑三“認(rèn)知心理學(xué)”(cognitivepsychology)路徑?！叭斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)”(artificialintelligence)路徑?！罢J(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”(cognitiveneuroscience)路徑。認(rèn)知科學(xué)的研究思路可從以上幾個(gè)方向出發(fā)：1.3認(rèn)知科學(xué)概述1.4腦與認(rèn)知科學(xué)的研究前景

重新思考把認(rèn)知和智能本質(zhì)上看成是計(jì)算的、目前占統(tǒng)治地位的“認(rèn)知的計(jì)算理論”認(rèn)知科學(xué)的最新發(fā)展趨勢(shì)突出地反映在“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”的研究方向和“基于環(huán)境的認(rèn)知”研究方向,這些新的發(fā)展趨勢(shì)表明,僅僅基于計(jì)算的、把大腦的認(rèn)知活動(dòng)跟環(huán)境隔離開來(lái)的認(rèn)知研究是不夠的,因此強(qiáng)調(diào)認(rèn)知和智力的大腦的生物學(xué)約束,強(qiáng)調(diào)大腦和環(huán)境的相互作用的約束對(duì)于理解認(rèn)知和智力本質(zhì)的根本重要性。

計(jì)算機(jī)和人腦相比還有很大的差別,但是隨著速度更快、集成度更大、消耗功率更少的計(jì)算機(jī)元件的研制成功,計(jì)算機(jī)的能力還將大大提高。有專家認(rèn)為，當(dāng)前機(jī)器人的智能相當(dāng)于昆蟲,或接近于爬蟲類動(dòng)物.預(yù)計(jì)到2030年前后,機(jī)器人的智能可以和老鼠相比,2040年相當(dāng)于猴子。到2050年,機(jī)器人的智能和行為就可以和人相比了。1.4腦與認(rèn)知科學(xué)的研究前景科學(xué)家正在努力設(shè)計(jì)和發(fā)展有高度智能和學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人為人類服務(wù)。機(jī)器人將會(huì)越來(lái)越像真人那樣地思想和行動(dòng)。這需要計(jì)算機(jī)科學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理和腦科學(xué)家、語(yǔ)言學(xué)家、哲學(xué)家和人類學(xué)家等諸多領(lǐng)域的專家共同努力來(lái)進(jìn)行。1.4腦與認(rèn)知科學(xué)的研究前景本章小結(jié)本章論述了智能、自然智能、人工智能及三者之間的關(guān)系，給出智能科學(xué)的基本概念及智能科學(xué)、腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)三者之間的關(guān)系，詳細(xì)介紹了腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究現(xiàn)狀、研究?jī)?nèi)容及研究方法。最后展望了腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究前景。習(xí)題與思考1.什么是智能科學(xué)，腦科學(xué)，認(rèn)知科學(xué)？他們之間的關(guān)系是什么？2.什么是NBIC？3.什么是人類智能？人工智能與人類智能的關(guān)系是什么？4.腦科學(xué)的研究?jī)?nèi)容是什么？認(rèn)知科學(xué)的研究?jī)?nèi)容是什么?5.腦科學(xué)與人工智能的關(guān)系是什么？6.腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的試驗(yàn)技術(shù)有哪些?7.認(rèn)知科學(xué)的研究方法和思路。8.認(rèn)知科學(xué)的定義是什么？9.認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？10.當(dāng)前認(rèn)知科學(xué)研究?jī)?nèi)容的方向主要集中在哪些方面？腦與認(rèn)知科學(xué)概論第2章腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2.1腦的基本構(gòu)造2.1.1.腦的組成：腦和脊髓一樣，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。腦又由端腦（大腦和基底神經(jīng)節(jié)）、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦構(gòu)成。

1.各部分基本功能如下：

部位功能脊髓中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最尾側(cè)部?？刂扑闹败|干運(yùn)動(dòng)，接受由四肢及軀干皮膚、關(guān)節(jié)及肌肉傳入的感覺(jué)信息并進(jìn)行加工延髓直接位于脊髓上方．內(nèi)有許多與生命相關(guān)的自主性中樞，包括消化、呼吸及心率控制腦橋位于延髓上方，把有關(guān)運(yùn)動(dòng)的信息傳向小腦小腦位于腦橋后方，有三對(duì)小腦腳與腦干相連，調(diào)制運(yùn)動(dòng)的力量與范圍，并與運(yùn)動(dòng)技巧的學(xué)習(xí)有關(guān)中腦位于腦橋的嘴側(cè)?？刂圃S多感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)功能，包括眼球運(yùn)動(dòng)及視、聽反射的協(xié)調(diào)間腦位于中腦的嘴側(cè)，包括丘腦及下丘腦兩部分。丘腦加工從腦的其他部分進(jìn)入大腦皮層的信息；下丘腦調(diào)節(jié)自主性、內(nèi)分泌及內(nèi)臟功能大腦包括大腦皮層及三個(gè)深位置的結(jié)構(gòu)：基底神經(jīng)節(jié)參與運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)；海馬參與記憶儲(chǔ)存的某些方面；杏仁核群協(xié)調(diào)與情緒有關(guān)的各種自主性及內(nèi)分泌反應(yīng)，它也是恐懼性條件反射的中樞之一2.腦的結(jié)構(gòu)2.1腦的基本構(gòu)造2.1腦的基本構(gòu)造2.1.2人腦的三位一體學(xué)說(shuō)人腦的三位一體學(xué)說(shuō)，即大腦有三個(gè)部分：古腦，也叫做爬行腦；舊腦，也叫做哺乳腦；最后一個(gè)是新腦，也就是大腦的新皮層，這三個(gè)大腦部分一個(gè)覆蓋著著一個(gè)，在進(jìn)化的階梯上逐步形成，并且后來(lái)的掌管它前面的。2.1腦的基本構(gòu)造2.1腦的基本構(gòu)造項(xiàng)目左腦右腦功能控制身體右側(cè)活動(dòng)控制身體左側(cè)活動(dòng)控制右部視覺(jué)控制左部視覺(jué)相繼處理輸入的信息同時(shí)處理輸入的信息感覺(jué)局部感覺(jué)整體感覺(jué)時(shí)間感覺(jué)空間主司言語(yǔ)技能主司形象化技能邏輯分析直覺(jué)和動(dòng)覺(jué)思維知覺(jué)和表象積極的技術(shù)公式化視覺(jué)化消極習(xí)慣紊亂空想2.1.3左腦與右腦1.左右腦的結(jié)構(gòu)與功能2.左腦與右腦的區(qū)別與聯(lián)系左半腦主要具有語(yǔ)言、分析、計(jì)算、抽象、邏輯、對(duì)時(shí)間感覺(jué)等思維功能；右半腦具有表象、綜合、直觀、音樂(lè)、對(duì)空間知覺(jué)和理解等思維功能。在思考方式上，左半球是垂直的、連續(xù)的、因果式的；右半球是并行的、發(fā)散的、整體式的。 大腦左右半球的分工并不是那么涇渭分明，功能的單側(cè)化只具有相對(duì)的意義，左右半球既有相對(duì)的分工，又有密切的協(xié)作，人的許多重要的心理功能都需要左右半球的密切協(xié)作才能完成。2.1腦的基本構(gòu)造3.左右腦協(xié)調(diào)工作的機(jī)理

(1)左、右腦溝通的橋梁——胼胝體胼胝體是由2億條左右神經(jīng)纖維組成的“束”，大腦皮層的每一部位都有神經(jīng)纖維進(jìn)入胼胝體，以每秒40億個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)的速度在兩半球之間傳遞信息。這就使得兩半球總是息息相通、高度統(tǒng)一協(xié)調(diào)，構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。創(chuàng)造活動(dòng)正是在這個(gè)統(tǒng)一的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。2.1腦的基本構(gòu)造

(2)左腦與右腦的功能差別近來(lái)的腦科學(xué)研究成果證明右半球在很多方面明顯優(yōu)于左半球。人類許多較高級(jí)的認(rèn)知功能，如具體思維能力、空間認(rèn)知能力以及對(duì)復(fù)雜關(guān)系的理解能力等，都集中在右半球。右半球與人類的創(chuàng)造活動(dòng)也有密切聯(lián)系，因?yàn)樵趧?chuàng)造過(guò)程中起重要作用的想象、直覺(jué)和整體綜合等都是右半球的功能。 科學(xué)家指出，強(qiáng)調(diào)右半球的功能，決不是貶低左半球的作用。事實(shí)上，在人類的一切活動(dòng)中，只有大腦左右兩半球的功能平衡發(fā)展，人的創(chuàng)造力才能得到最好的發(fā)揮。實(shí)踐證明，許多具有高度創(chuàng)造才能的人，不僅大腦左半球發(fā)達(dá)，右半球也特別發(fā)達(dá)，而且兩者的活動(dòng)十分和諧。這使得他們既善于抽象分析，又善于具體綜合，并具有豐富的想象力。2.1腦的基本構(gòu)造2.1.4男腦與女腦1.男腦與女腦的區(qū)別男腦與女腦在生理構(gòu)造上的區(qū)別表現(xiàn)在如下幾個(gè)部位：1.胼胝體2.前聯(lián)合3.顳平面。男女行為相區(qū)別的幾個(gè)常見的表現(xiàn)模式：①女人更愛動(dòng)腦筋②女人更易動(dòng)感情 ③女人天生會(huì)說(shuō)話 ④女人一路看風(fēng)景 ⑤女人記性特別好 ⑥女腦老化比較慢2.1腦的基本構(gòu)造1.腦的微觀世界神經(jīng)細(xì)胞由細(xì)胞體和細(xì)胞體發(fā)出的軸突和樹突兩部分組成。樹突短而多，與樹枝相似，故名樹突；軸突長(zhǎng)而似軸，故名軸突。樹突與細(xì)胞體一起組成細(xì)胞的感覺(jué)區(qū)，接收其他神經(jīng)元或感覺(jué)細(xì)胞從四面八方傳來(lái)的沖動(dòng)。軸突及其末梢則負(fù)責(zé)向其他神經(jīng)元或肌肉等發(fā)送神經(jīng)沖動(dòng)。2.2腦的工作原理2.腦的神經(jīng)活動(dòng)科學(xué)家認(rèn)為，人的所有活動(dòng)，從某種意義上講，其本質(zhì)都是腦工作的結(jié)果。人的感覺(jué)、情感、動(dòng)作，包括不能意識(shí)和控制的體內(nèi)活動(dòng)，都受頭腦中的電化學(xué)、生物活動(dòng)所左右。腦神經(jīng)通過(guò)電脈沖—神經(jīng)興奮傳遞信息。2.2腦的工作原理神經(jīng)系統(tǒng)（nervoussystem）是機(jī)體內(nèi)起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)，它在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、保持機(jī)體完整統(tǒng)一性及其與外環(huán)境的協(xié)調(diào)平衡中起著主導(dǎo)作用。神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)所組成。（1）神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞又稱為神經(jīng)元（Neuron），因?yàn)樗侨四X信息處理的基本功能單位。神經(jīng)元具有獨(dú)特的構(gòu)造，它分為胞體和突起兩部分，突起又分軸突和樹突兩種。2.3神經(jīng)系統(tǒng)概述

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)腦的機(jī)能并不取決于腦細(xì)胞的絕對(duì)數(shù)量，而是與腦細(xì)胞之間建立起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性密切相關(guān)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是腦的功能系統(tǒng)的框架，正是由于神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜，使得人類的各種高級(jí)心理活動(dòng)成為可能。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是突觸，突觸是具有強(qiáng)大的可增長(zhǎng)性的。

2.3神經(jīng)系統(tǒng)概述2.3神經(jīng)系統(tǒng)概述

（3）神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)系統(tǒng)由中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)兩部分組成。腦和脊髓構(gòu)成中樞神經(jīng)系統(tǒng)，腦神經(jīng)、脊神經(jīng)和內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)（自主神經(jīng)系統(tǒng)）組成周圍神經(jīng)系統(tǒng)。2.4腦科學(xué)的研究技術(shù)1.腦科學(xué)的研究手段1.腦電圖與腦功能成像技術(shù)2.功能性磁共振成像技術(shù)（fMRI）3.正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(PET) 4.彌散張量成像（DTI）5.經(jīng)顱磁刺激技術(shù)（TMS）6.腦研究的新技術(shù)

2.事件相關(guān)腦電位技術(shù)

ERP：凡是外加一種特定的刺激，作用于感覺(jué)系統(tǒng)或腦的某一部位，在給予刺激或撤消刺激時(shí)，在腦區(qū)所引起的電位變化。

ERP主要包含外源性成分和內(nèi)源性成分。外源性成分是人腦對(duì)刺激產(chǎn)生的早成分，受刺激物理特性(強(qiáng)度、類型、頻率等)的影響；內(nèi)源性成分與人們的知覺(jué)或認(rèn)知心理加工過(guò)程有關(guān)，與人們的注意、記憶、智能等加工過(guò)程密切相關(guān)，不受刺激的物理特性的影響。內(nèi)源性成分為研究人類認(rèn)知過(guò)程的大腦神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)機(jī)制提供了有效的理論依據(jù)。2.4腦科學(xué)的研究技術(shù)ERP的研究已經(jīng)深入到心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)了許多與認(rèn)知活動(dòng)過(guò)程密切相關(guān)的成分。ERP的提取原理ERP的應(yīng)用2.4腦科學(xué)的研究技術(shù)本章小結(jié)本章主要介紹了腦的基本構(gòu)造，包括大腦的組成及人腦三位一體學(xué)說(shuō)，介紹了左右腦的聯(lián)系及其協(xié)調(diào)工作的機(jī)理，以及男腦與女腦的區(qū)別。然后對(duì)大腦的工作原理和神經(jīng)系統(tǒng)的基本構(gòu)造進(jìn)行了論述。最后介紹了現(xiàn)階段腦科學(xué)的基本研究手段。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，可以掌握基本的腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。習(xí)題與思考2-1.大腦的每個(gè)半球以幾條主要溝為界分為哪幾個(gè)葉，各部分具有怎樣的功能？2-2.神經(jīng)元由哪些部分構(gòu)成？2-3.簡(jiǎn)述大腦半球的五個(gè)功能區(qū)的功能2-4.簡(jiǎn)述人腦的三個(gè)組成部分及其功能2-5.試列舉幾個(gè)女腦區(qū)別于男腦的最重要的模式。2-6.試列舉幾種腦科學(xué)研究的基本手段，并簡(jiǎn)述其原理。腦與認(rèn)知科學(xué)概論第3章腦科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用

第3章腦科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用3.1腦與學(xué)習(xí)3.2腦與意識(shí)3.3腦與行為大腦的保養(yǎng)3.43.1、腦與學(xué)習(xí)3.1.1

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的基本概念

學(xué)習(xí)是由日常生活經(jīng)驗(yàn)一起的相對(duì)持久的行為變化。注意:定義中不包括因?yàn)閯?dòng)機(jī)，疲勞，成熟，疾病，受傷或者藥物產(chǎn)生的暫時(shí)性的行為變化，雖然行為因?yàn)檫@些因素發(fā)生了改變，但是不能成為學(xué)習(xí)。1.以巴甫洛夫的條件反射方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件學(xué)習(xí)2.以桑代克、斯金納的問(wèn)題箱等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的試行學(xué)習(xí)即操作性條件反射從生理過(guò)程出發(fā)注意：一些學(xué)習(xí)雖然與條件學(xué)習(xí)或試行學(xué)習(xí)有關(guān)，但又各具獨(dú)特規(guī)律如刻印化學(xué)習(xí)、模仿學(xué)習(xí)、潛在學(xué)習(xí)、洞察學(xué)習(xí)等等。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的兩大類型經(jīng)典條件反射無(wú)條件反射是動(dòng)物和人生下來(lái)就具有的,在系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中所形成而遺傳下來(lái)的,對(duì)外部生活條件特有的穩(wěn)定的反應(yīng)方式,其神經(jīng)聯(lián)系是固定的。條件反射是動(dòng)物和人后天獲得的,是個(gè)體生活過(guò)程中適應(yīng)環(huán)境變化并經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)的反射。其神經(jīng)聯(lián)系是暫時(shí)的。經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射(ClassicalConditioning)的原理最早是被俄國(guó)生理學(xué)家巴甫洛夫(IvanPavlov)闡明的。1)經(jīng)典條件反射

如果一個(gè)刺激原本是不會(huì)引起動(dòng)物做出反應(yīng)的,但它在無(wú)條件刺激之前多次重復(fù)出現(xiàn)后便能引起動(dòng)物反應(yīng),那么這個(gè)新刺激就叫條件刺激,這一整個(gè)過(guò)程就叫條件反射。2)經(jīng)典條件反射的原理,3)條件反射正負(fù)強(qiáng)化作用把一個(gè)陌生刺激與一種報(bào)償結(jié)合在一起,因此可以說(shuō)這是一種正強(qiáng)化作用。如果使一個(gè)刺激同一個(gè)痛苦的或不愉快的事件相結(jié)合,那就是一種負(fù)強(qiáng)化作用第92

頁(yè)消退(extinction)條件刺激出現(xiàn)沒(méi)有無(wú)條件刺激出現(xiàn)兩種刺激之間的聯(lián)系就會(huì)逐漸消失4)條件反射消退注意：1.消退和強(qiáng)化是正和反兩個(gè)方面。

2.消退后重新再建同一條件反射,速度就會(huì)快得多,消退并不意味著完全取消當(dāng)初的學(xué)習(xí),而是使它受到了抑制。操作性條件反射，其特點(diǎn)是用獎(jiǎng)勵(lì)性的手段來(lái)強(qiáng)化某種反應(yīng)方式。這種學(xué)習(xí)往往是學(xué)會(huì)一種操作過(guò)程，故稱操作性條件反射。操作條件反射

操作條件反射與經(jīng)典條件反射的區(qū)別

①前者沒(méi)有條件刺激,也不是靠條件刺激與無(wú)條件刺激相結(jié)合而形成條件反射。是欲求行為(AppetitiveBehavior)的結(jié)果。②在操作條件反射的建立過(guò)程中,刺激和反應(yīng)都必須先于報(bào)償(Reward)。即先接受刺激,作出行為反應(yīng),最后才得到報(bào)償,這一點(diǎn)區(qū)別很重要?！坝洃洝保菏侵笇W(xué)習(xí)過(guò)后，信息在大腦中保持一段時(shí)間，并在特定的時(shí)間和地點(diǎn)將其提取出來(lái)并加以運(yùn)用。能夠?qū)W習(xí)的唯一證據(jù)就是記憶，記憶是學(xué)習(xí)的重要組成部分。。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，在學(xué)習(xí)不同科目時(shí)也會(huì)刺激在大腦不同記憶部位。2.學(xué)習(xí)中的注意力

無(wú)論感覺(jué)上的注意，還是思考上的注意，一般都表現(xiàn)為內(nèi)部的生理活動(dòng)與外部表情相協(xié)調(diào)的一定特點(diǎn)。1).注意力的表現(xiàn)有意注意：

有意注意是通過(guò)一定的意志來(lái)完成或達(dá)到某一目的的注意。有意注意往往是比較被動(dòng)的注意。如人類的學(xué)習(xí)即是從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的注意過(guò)程。無(wú)意注意：

無(wú)意注意事先沒(méi)有一定的目的，也不需要一定的意志去發(fā)動(dòng)，能夠較比自然而然地對(duì)某些事物產(chǎn)生注意反應(yīng)的，叫做無(wú)意注意。2).注意的種類及對(duì)學(xué)習(xí)的影響注意力的強(qiáng)度經(jīng)常處于有節(jié)律的變化之中。主動(dòng)地集中注意力的持續(xù)時(shí)間，隨年齡的不同而有所差異。即使在短短幾分鐘之內(nèi)所維持的集中注意，其注意程度隨時(shí)都有小的變化3).注意力的保持及高峰期“注意”

:為人在主觀意識(shí)的作用下，對(duì)某一事物進(jìn)行有目的地探求的現(xiàn)象。生理功能的角度：1注意則不一定必須以主觀意識(shí)作為前提條件，它是一種感覺(jué)的傾向。2是將感覺(jué)集中到某一、二點(diǎn)上，對(duì)其余刺激的感覺(jué)能力下降到最低水平的過(guò)程。

3.學(xué)習(xí)中的記憶力第100

頁(yè)1)記憶的分類①長(zhǎng)時(shí)記憶和短時(shí)記憶②陳述性記憶和非陳述性記憶第101

頁(yè)2)記憶的存儲(chǔ)①語(yǔ)義記憶②情景記憶③程序記憶④自動(dòng)記憶⑤情緒記憶1.腦開發(fā)基礎(chǔ)原理1）“全腦模型”原理2）大腦兩半球分工協(xié)作原理3）人腦潛能無(wú)限原理3.1.2腦的開發(fā)“全腦模型”原理圖3-9全腦模型示意圖圖3-10大腦智力類型示意圖2.大腦的工作機(jī)制1）左腦工作機(jī)制2）右腦工作機(jī)制3）藝術(shù)素質(zhì)教育3.1.2腦的開發(fā)CompanyLogo“全腦模型”原理半球分工協(xié)作原理人腦潛能無(wú)限原理右腦開發(fā)的依據(jù)右腦開發(fā)快速大量記憶；快速自動(dòng)處理；可以高速地處理所獲得的信息。能夠最大量地記錄信息數(shù)據(jù)。A

GroupB

Group右腦開發(fā)右腦開發(fā)的重要性合理開發(fā)人類右腦BECDA圖片練習(xí)法想象法活動(dòng)健右腦法過(guò)度學(xué)習(xí)法右腦開發(fā)音樂(lè)入靜冥想法（1）藝術(shù)教育有利于豐富的形象思維能力的形成（2）藝術(shù)教育有利于創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)（3）藝術(shù)教育有利于綜合性思維能力的發(fā)展藝術(shù)素質(zhì)教育3.大腦開發(fā)方法1）圖片練習(xí)法2）音樂(lè)入靜冥想法3）想象法4）過(guò)度學(xué)習(xí)法3.1.2腦的開發(fā)腦與認(rèn)知科學(xué)概論3.2腦與意識(shí)

意識(shí)可分為很多類型，但它們都有著相同的本質(zhì)。焦點(diǎn)意識(shí)邊緣意識(shí)潛意識(shí)前意識(shí)……意識(shí)3.2腦與意識(shí)丘腦、丘覺(jué)、樣本、意識(shí)之間相互作用著CompanyLogo丘腦丘覺(jué)意識(shí)樣本3.2腦與意識(shí)丘腦核團(tuán)模式圖

3.2腦與意識(shí)3.2腦與意識(shí)意識(shí)的產(chǎn)生丘腦進(jìn)行丘覺(jué)的自由合成發(fā)放樣本點(diǎn)亮丘覺(jué)睡眠狀態(tài)中，意識(shí)不會(huì)斷……CompanyLogo

快速眼動(dòng)睡眠非快速眼動(dòng)睡眠睡眠的分類與特點(diǎn).由于眼外肌的陣發(fā)性抽搐導(dǎo)致眼球快速的水平方向運(yùn)動(dòng)，在閉合的眼瞼中可以看到眼球左右的移動(dòng)，但人已進(jìn)入熟睡中全身肌肉放松，尤其是維持姿態(tài)的肌群張力減退腦血流及代謝增加，引起心率加快，呼吸快而不規(guī)則，血壓稍上升，體溫升高，生殖器官的興奮性也會(huì)提高腦電波狀況與清醒時(shí)相似，呈低電壓快波無(wú)眼球的快速運(yùn)動(dòng)，身體安穩(wěn)不動(dòng)全身肌肉放松，體溫降低以副交感神經(jīng)系統(tǒng)占優(yōu)勢(shì)，基礎(chǔ)代謝率、心率、血壓降低，呼吸變慢，瞳孔縮小，胃液分泌增加腦電波活動(dòng)以慢波為主。進(jìn)入第IV階段時(shí)腦電圖全部呈現(xiàn)慢波，處于深睡狀態(tài)，不易驚醒睡眠3.2腦與意識(shí)3.2腦與意識(shí)快速眼動(dòng)（REM）睡眠的機(jī)能意義？人類的REM睡眠與年齡存在一定關(guān)系，嬰幼兒的睡眠時(shí)間以及REM睡眠時(shí)間明顯多于成年人。為什么人在嬰幼兒期需要大量睡眠和REM睡眠?研究者推斷它們對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育具有重要意義。成年人的睡眠時(shí)間長(zhǎng)短存在個(gè)體差異，通常也符合睡眠時(shí)間越多REM睡眠所占比率越高的規(guī)律，那些每天睡眠9小時(shí)以上的成人具有較多REM睡眠時(shí)間，而每天睡眠5小時(shí)以下的人則其REM睡眠所占比率也很小。研究者根據(jù)各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了一些相關(guān)假設(shè)。一種假設(shè)是REM睡眠對(duì)于記憶儲(chǔ)存具有重要意義，它有助于大腦摒棄日間偶爾形成的無(wú)用記憶痕跡，從而產(chǎn)生促進(jìn)記憶的作用。一些研究者認(rèn)為REM睡眠可能對(duì)白天的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生一種過(guò)濾作用。他們指出，一個(gè)人在一天中遭遇的許多事情有些是重要的，必須認(rèn)真對(duì)待；也有一些是瑣碎的小事，不需要給予太多的注意。由于記憶的鞏固需要耗費(fèi)較多生命能量，因此機(jī)體必須將其用于重要事件的記憶，可能REM睡眠對(duì)于這種生理機(jī)制的實(shí)行是必要的。腦與認(rèn)知科學(xué)概論3.3腦與行為

3.3.1腦損傷失視大腦右半球的損傷會(huì)導(dǎo)致左側(cè)軀體的癱瘓，而左半球的損傷會(huì)導(dǎo)致右側(cè)軀體的癱瘓。右半球的損傷還會(huì)產(chǎn)生一種奇怪的現(xiàn)象，叫做失視（neglect）。。3.3.1腦損傷左腦損傷是否對(duì)人的影響更大？對(duì)一般人而言，左腦語(yǔ)言中樞的損傷對(duì)人生活的影響確實(shí)很大。但情況會(huì)因人而異。比如，你是一個(gè)藝術(shù)家，右腦是你的“優(yōu)勢(shì)半球”，因此，左腦受損傷后你仍然能夠從事繪畫。然而，假如一個(gè)畫家的右腦受損傷，他就可能對(duì)畫布的左半部分“失視”，畫出的作品輪廓扭曲，畫風(fēng)古怪，令人無(wú)法接受。同樣，由于右半球在面孔識(shí)別和情緒識(shí)別中非常重要。因此，右腦的損傷會(huì)嚴(yán)重削弱一個(gè)人與他人的交往能力。3.3.1腦損傷失語(yǔ)癥大腦皮層中有兩個(gè)對(duì)語(yǔ)言特別重要的部分，一個(gè)是位于左側(cè)額葉的布洛卡區(qū)（Broca’sarea），另一個(gè)是位于左側(cè)顳葉的威爾尼克區(qū)（Wernicke’sarea）。損壞這兩個(gè)部分中的任何一個(gè)都會(huì)使語(yǔ)言能力受損，導(dǎo)致失語(yǔ)癥（aphasia）。布洛卡區(qū)受損傷的病人能夠閱讀和理解其他人的言語(yǔ)，但是自己說(shuō)話和寫東西極為困難。典型的失語(yǔ)癥病人說(shuō)話很慢，很費(fèi)力，發(fā)音很差，語(yǔ)法使用也不正確。例如，他們會(huì)把“bike”說(shuō)成“bife”，把“sleep”說(shuō)成“seep”，把“zodiac”說(shuō)成“zokaid”。雖然他們知道自己想說(shuō)的是什么，但就是不能把話正確地說(shuō)出來(lái)。威爾尼克區(qū)損傷出現(xiàn)的失語(yǔ)癥一般不會(huì)造成語(yǔ)法運(yùn)用和和發(fā)音的問(wèn)題，但病人的困難會(huì)出現(xiàn)在對(duì)一些詞義的表達(dá)上。3.3.1腦損傷“心盲”大腦損傷會(huì)造成“心盲”（mindblindness）。失認(rèn)癥（agnosia）是一種“心盲”現(xiàn)象，患者不知道自己所見的物體是什么。面孔失認(rèn)癥（facialagnosia）是失認(rèn)癥的一種，患者失去辨認(rèn)熟人面孔的能力。例如，有一個(gè)失認(rèn)癥女患者，她不知道照片上誰(shuí)是自己的親生孩子。當(dāng)她的丈夫和母親到醫(yī)院來(lái)探望她時(shí)，她看著他們，但不知道他們是誰(shuí)。直到探望者開口說(shuō)話之后，她才通過(guò)聲音認(rèn)出了自己的親人。3.3.1腦損傷額葉損傷（1）額葉切除術(shù)起源（2）額葉切除術(shù)的后果3.3.2利他行為定義利他主義（altruism）或利他行為（altruisticbehavior）指那些靠犧牲自身生存和生殖而增加其他個(gè)體生存機(jī)會(huì)和生殖成功率的行為有些是表現(xiàn)型層次上的利他；有些是基因型層次上的利他；有些是徹底的利他行為，即表現(xiàn)型和基因型均是利他的。3.3.2利他行為腦科學(xué)的知識(shí)解釋利他主義行為４５名大學(xué)生參加多種游戲若取勝便能為自己或?yàn)榇壬剖聵I(yè)掙錢在游戲過(guò)程中，研究人員用核磁共振儀掃描參加者的大腦活動(dòng)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，選擇為自己掙錢的參加者和選擇為慈善事業(yè)掙錢的參加者的大腦活動(dòng)情況有差異，后者的大腦活動(dòng)更活躍。3.3.3神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)概述神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)，或稱神經(jīng)元經(jīng)濟(jì)學(xué)，也叫腦袋經(jīng)濟(jì)學(xué)以大腦為研究對(duì)象的經(jīng)濟(jì)學(xué)神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論是由大腦實(shí)際上怎樣思維的事實(shí)支配的3.3.3神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)誕生及其發(fā)展在神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)誕生的過(guò)程中，有三個(gè)事實(shí)應(yīng)該引起足夠的重視，它對(duì)我們理解這門新興學(xué)科具有重要意義：第一，經(jīng)濟(jì)學(xué)與神經(jīng)科學(xué)的結(jié)盟并非源于經(jīng)濟(jì)學(xué)家的一相情愿，事實(shí)上，這一領(lǐng)域的早期文獻(xiàn)主要出自生物學(xué)家或神經(jīng)科學(xué)家之手；第二，與實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)和行為經(jīng)濟(jì)學(xué)的取向不同，這一領(lǐng)域的早期研究成果不僅沒(méi)有對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)有關(guān)人類行為的假設(shè)提出置疑，相反，它恰恰為這一假設(shè)提供了令人驚嘆的“實(shí)證”，正是基于這點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)學(xué)家與神經(jīng)科學(xué)家才找到了共同關(guān)注的話題；第三，作為一門交叉科學(xué)，神經(jīng)元經(jīng)濟(jì)學(xué)不僅融合了現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析方法，而且還融合了現(xiàn)代進(jìn)化論、現(xiàn)代心理學(xué)、特別是比它略早一些誕生的演化心理學(xué)的基本思想。3.3.3神經(jīng)經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)理論的深化與拓展1、關(guān)于人類理性行為的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)與實(shí)證研究2、關(guān)于人類趨社會(huì)性的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)與實(shí)證研究腦與認(rèn)知科學(xué)概論3.4大腦的保養(yǎng)左圖為一個(gè)喪失意識(shí)的患者的大腦！

保護(hù)大腦

刻不容緩3.4大腦的保養(yǎng)前輩們?cè)缇椭辣ｐB(yǎng)大腦的重要性了我國(guó)古代名醫(yī)孫思邈在《備急千金要方》中講：“頭者，身之元首，人神之所法，氣血精明，三百六十五絡(luò)，皆上歸于頭”，說(shuō)明頭腦為陽(yáng)氣集聚之處，人的思維、智慧、情感等都是大腦的功能。腦髓充盈，則精明氣血旺，身體也會(huì)強(qiáng)壯。反之，髓海不足，則神明受損，五臟虛弱，陰陽(yáng)失衡，壽命就短。所以古代養(yǎng)生學(xué)家認(rèn)為“神安則壽延，神去則形敝，不可不謹(jǐn)養(yǎng)也”。正所謂“得神者昌，失神者亡”。這說(shuō)明養(yǎng)神、健腦是多么重要。3.4大腦的保養(yǎng)CompanyLogo充足睡眠適時(shí)休息擇寬敞環(huán)境減輕壓力多喝水多運(yùn)動(dòng)多吃新鮮水果和蔬菜多使用彩色尋找充足氧氣3.4大腦的保養(yǎng)Howtoprotectourbrain?本章小結(jié)本章從腦與學(xué)習(xí)、腦與意識(shí)及腦與行為三個(gè)角度論述了腦科學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用，并介紹了大腦保養(yǎng)的科學(xué)方法。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，可以將腦科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中來(lái)指導(dǎo)大腦的科學(xué)開發(fā)與保養(yǎng)。習(xí)題與思考3-1操作條件反射同經(jīng)典條件反射有幾點(diǎn)重要區(qū)別3-2簡(jiǎn)述長(zhǎng)時(shí)記憶的概念，并說(shuō)明記憶時(shí)間的長(zhǎng)短和什么有關(guān)3-3簡(jiǎn)述開發(fā)大腦的原理3-4簡(jiǎn)述開發(fā)大腦的幾個(gè)主要的方法3-5.意識(shí)的產(chǎn)生有哪兩種途徑？3-6.我們?nèi)绻麑⑷撕碗娔X進(jìn)行類比，那么人的樣腦、樣本、丘腦、心臟分別相當(dāng)于電腦的什么？3-7.簡(jiǎn)述睡眠對(duì)人類的影響有哪些？3-8.簡(jiǎn)述快速眼動(dòng)睡眠對(duì)人體的意義。3-9.簡(jiǎn)述額葉受損后對(duì)人性格的影響。3-10.簡(jiǎn)述左右腦分別受到損傷的表現(xiàn)。腦與認(rèn)知科學(xué)概論第4章人工大腦

人工大腦概述4.1人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型4.2人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)4.3人工大腦簡(jiǎn)單記憶功能的電路設(shè)計(jì)4.4第4章人工大腦4.5互聯(lián)網(wǎng)與神經(jīng)學(xué)的交叉對(duì)比研究4.6人工大腦的前沿發(fā)展淺談腦機(jī)接口倫理4.7人工大腦是人工器官的一種。人工大腦是大腦的模型、延伸和擴(kuò)展，是具有大腦的現(xiàn)象、行為和特性、行為的人造系統(tǒng)。人工大腦研究目前仍處在初級(jí)階段。人工大腦是人工智能的一個(gè)具體應(yīng)用。下一個(gè)時(shí)代的制高點(diǎn)。4.1、人工大腦概述4.1、人工大腦概述電氣化（加入電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)）機(jī)械化（應(yīng)用機(jī)器系統(tǒng)）人類社會(huì)發(fā)展計(jì)算機(jī)化（應(yīng)用數(shù)字計(jì)算機(jī)）自動(dòng)化（加入自動(dòng)控制器）先進(jìn)自動(dòng)化（系統(tǒng)、管理）網(wǎng)絡(luò)化（實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）知識(shí)化（處理知識(shí)）智能化（引入智能）人工大腦4.1、人工大腦概述人工大腦分類按實(shí)現(xiàn)方式分類按人造方法和技術(shù)分類按工程實(shí)現(xiàn)方法分類類似生命模型人工大腦社會(huì)模型人工大腦生物人工腦（BAB）工程人工腦（EAB）生物工程人工腦（BEAB）基于神經(jīng)工程的人工大腦基于AI的人工大腦基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的人工大腦基于意識(shí)的大腦統(tǒng)一模型信息處理過(guò)程4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型大腦的統(tǒng)一模型神經(jīng)元模型神經(jīng)元即神經(jīng)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的基本單位。神經(jīng)細(xì)胞與機(jī)體中其他細(xì)胞一樣，有細(xì)胞核、細(xì)胞器、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)，但神經(jīng)細(xì)胞是為實(shí)現(xiàn)信息傳遞和處理而特化了的細(xì)胞。下圖為典型的神經(jīng)元的模式圖4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型胞體提供細(xì)胞活動(dòng)所需物質(zhì)和能量；軸突為神經(jīng)元信息的傳出通路；樹突從胞體發(fā)出，為細(xì)胞收集和接受信息的場(chǎng)所；而突觸為神經(jīng)元間信息轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部位。神經(jīng)元是組成神經(jīng)系統(tǒng)的基本單元，要建立反映腦功能、特別是腦的高級(jí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，先要建立神經(jīng)元模型。神經(jīng)元形態(tài)構(gòu)造的模式圖電脈沖的發(fā)生是神經(jīng)元活動(dòng)的主要方式神經(jīng)脈沖的產(chǎn)生過(guò)程大致如下：神經(jīng)細(xì)胞無(wú)外來(lái)刺激的“靜息”時(shí)，處于極化狀態(tài)，細(xì)胞內(nèi)相對(duì)與胞外有負(fù)約70毫伏的靜息電位，這是由細(xì)胞膜對(duì)鉀離子和鈉離子通透性不同引起的。當(dāng)外來(lái)神經(jīng)沖動(dòng)到達(dá)突觸，使突觸小泡釋放遞質(zhì)并擴(kuò)散到突后，與特異性受體結(jié)合，從而改變了對(duì)不同離子的通透性使突后膜去極化，產(chǎn)生興奮性突觸后電位（EPSP），當(dāng)此點(diǎn)位達(dá)到某一閾值（約-60毫伏）時(shí)，電位快速上升產(chǎn)生神經(jīng)脈沖，或稱為動(dòng)作脈沖，脈沖寬度約1毫秒，最高電位可達(dá)40毫伏，動(dòng)作電位可有軸突傳遞到其他神經(jīng)元。但如神經(jīng)沖動(dòng)到達(dá)抑制性突觸時(shí)，遞質(zhì)的釋放造成突后膜的超極化，產(chǎn)生一致性突觸后電位（IPSP），是神經(jīng)元處于抑制狀態(tài)神經(jīng)元電位活動(dòng)感知模型20世紀(jì)50年代末，Rosenblatt提出著名的視知覺(jué)模型——感知機(jī)（Perceptron）。它具有與腦結(jié)構(gòu)有某些相似的結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單的感知機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示感知機(jī)示意圖4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型共分為三層信息由感知層輸入（相當(dāng)于視皮層原感區(qū)），經(jīng)過(guò)聯(lián)合層最后到?jīng)Q策層，由決策層輸出，每一層都是由一組神經(jīng)元所組成采用如下的學(xué)習(xí)規(guī)律：其中z為“教師”信號(hào)，c為常數(shù)。為第i個(gè)聯(lián)合神經(jīng)元狀態(tài)，y為輸出。應(yīng)用上述規(guī)則，當(dāng)被分開的模式是線性可分時(shí)，即能用一個(gè)超平面將分屬兩類輸入模式分隔開時(shí)，感知機(jī)就可以通過(guò)有限次的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)正確分開兩類模式，這就是感知機(jī)的收斂定理。記憶模型短時(shí)記憶是特殊的神經(jīng)興奮以電活動(dòng)方式在突觸處造成的暫時(shí)的變化，神經(jīng)生理學(xué)的研究認(rèn)為，短時(shí)記憶是由神經(jīng)元存儲(chǔ)的，當(dāng)神經(jīng)元受到一個(gè)短暫的刺激后，它就會(huì)有規(guī)律的持續(xù)發(fā)放一段時(shí)間，把信息短暫地保存下來(lái)。4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型對(duì)乙酰膽堿，5-羥色胺的生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)它們是短時(shí)記憶保持持續(xù)發(fā)放的原因。它們?cè)谔囟ǖ哪X電振蕩存在的前提下被釋放出來(lái)（Steriadeetal，1991），如左圖所示神經(jīng)元發(fā)放過(guò)后產(chǎn)生后去極化電位(AfterdepolarizationPotential，ADP)，使神經(jīng)元的興奮性提高。這樣的神經(jīng)元構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，在腦電振蕩的背景下，當(dāng)電位超過(guò)閾值，就會(huì)再次發(fā)放，接著又產(chǎn)生一個(gè)后去極化電位ADP，并在隨后的每個(gè)腦電周期上激發(fā)出ADP使發(fā)放保持下去，由這樣的神經(jīng)元構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的一次發(fā)放產(chǎn)生后去極化電位（ADP）短時(shí)記憶的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型由兩部分組成。第一部分為存貯信息內(nèi)容的指針的網(wǎng)絡(luò)，它由多個(gè)長(zhǎng)度有限的神經(jīng)元環(huán)路所組成。第二部分為信息內(nèi)容表達(dá)區(qū)，它是容量極大的多級(jí)聯(lián)想記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)短時(shí)記憶任務(wù)出現(xiàn)時(shí)，被記憶的信息內(nèi)容（或事件）在表達(dá)區(qū)中一神經(jīng)元興奮模式的形式出現(xiàn)。長(zhǎng)時(shí)記憶是通過(guò)表達(dá)區(qū)內(nèi)神經(jīng)元間的突觸聯(lián)系的建立而實(shí)現(xiàn)。而短時(shí)記憶則是由指針環(huán)路神經(jīng)元與表達(dá)區(qū)間的突觸聯(lián)系的建立而達(dá)到。每一方框均為一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。X為指針神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Y、Z為兩級(jí)聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Y中存貯基本事件Z存貯高一級(jí)的抽象事件。每一框內(nèi)又可分為若干部分，對(duì)應(yīng)于多個(gè)指針環(huán)路第i個(gè)指針對(duì)應(yīng)于Y、Z中的第i個(gè)部分各部分間可以有一些交叉。U、V、W分別表示X與Z，Y與Z，X與Y神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間的突觸聯(lián)接權(quán)重。假定V為已知，即長(zhǎng)期記憶已由經(jīng)驗(yàn)所確立。在進(jìn)行短時(shí)記憶時(shí)，W或U按Hebb律快速增加，然后逐漸衰減。而U優(yōu)先于W增長(zhǎng)；從而建立起指針環(huán)路與表達(dá)區(qū)間神經(jīng)元的暫時(shí)聯(lián)系短時(shí)記憶基本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)圖學(xué)習(xí)模型按照人工智能大師西蒙的觀點(diǎn)，學(xué)習(xí)就是系統(tǒng)在不斷重復(fù)的工作中，對(duì)本身能力的增強(qiáng)或者改進(jìn)，使得系統(tǒng)在下一次執(zhí)行同樣任務(wù)或類似任務(wù)時(shí)，會(huì)比現(xiàn)在做得更好或效率更高。學(xué)習(xí)模型就是為了使人機(jī)能對(duì)自己的行為“自知”，進(jìn)而更好地表達(dá)情感，和主人進(jìn)行和諧的交互。學(xué)習(xí)模型主要用概率與統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)解決，建立概率模型4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型設(shè)人機(jī)行為事件集R為{R1，R2，...，RN}（獨(dú)立事件）；用戶行為事件集U為{U1，U2，....，UM}；用戶對(duì)人機(jī)行為反映事件集W為{A，B，C}（互斥事件）。A，B，C分別表示用戶對(duì)人機(jī)行為的肯定、無(wú)反應(yīng)、否定，用戶行為事件集U被映射到W中。 設(shè)人機(jī)在行為表達(dá)時(shí)各種行為發(fā)生概率的初始值P(Ri)=1/N，N為人機(jī)行為事件個(gè)數(shù)(i=1，2，...,N),P(Ri)隨著用戶對(duì)人機(jī)行為的反映發(fā)生變化，即 根據(jù)人機(jī)行為發(fā)生概率的變化，可以對(duì)他們進(jìn)行如下分類：思維模型人腦的高級(jí)功能中，思維是最重要且最神奇的功能。這里思維主要指聯(lián)想、判斷、推理和決策等腦的功能。為了深刻把握思維的機(jī)制和規(guī)律，建立思維的模型已成為科學(xué)發(fā)展的重要課題。腦內(nèi)有兩類不同的神經(jīng)活動(dòng)，一類是經(jīng)常與機(jī)體外部環(huán)境的信息有關(guān)的，可以為主體所感知的，可稱為有意識(shí)的神經(jīng)活動(dòng)。另一類神經(jīng)活動(dòng)不可為主體所感知，其中包括有關(guān)內(nèi)環(huán)境信息及運(yùn)動(dòng)命令信息等，可稱為無(wú)意識(shí)的神經(jīng)活動(dòng)。4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型 提出一個(gè)具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的聯(lián)想記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（TLAM）。在模型中假定每一區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)興奮神經(jīng)元數(shù)目不變，即每一神經(jīng)元興奮模式所含神經(jīng)元數(shù)目相同。下圖為兩級(jí)聯(lián)想記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的框圖三個(gè)存貯區(qū)A，B，C，均由一組神經(jīng)元組成第一級(jí)分別為A、B兩區(qū)，分別表示實(shí)物概念及其屬性第二級(jí)為C區(qū)，其中神經(jīng)元興奮模式表示抽象概念各區(qū)之間各個(gè)神經(jīng)元間均有突觸聯(lián)系,其連接權(quán)重（即突觸的導(dǎo)通能力）分別用聯(lián)接矩陣D，E，F(xiàn)來(lái)表示各區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)興奮模式可以用向量來(lái)表示,以向量X，Y，Z分別表示A，B，C三區(qū)的興奮模式各區(qū)內(nèi)興奮神經(jīng)元數(shù)目分別為n，m，l，各區(qū)共有神經(jīng)元數(shù)目分別為N，M，L。則X為N維向量，其中有n個(gè)元為1，其余為0；

兩級(jí)聯(lián)想記憶模型框圖Y為M維向量，其中m個(gè)元為1，其余為0；Z則為L(zhǎng)維向量，其中l(wèi)個(gè)元為1，其余為0情感模型情感是在人類社會(huì)歷史發(fā)展過(guò)程中形成的高級(jí)社會(huì)性情感大腦情感傳導(dǎo)線路恰如視覺(jué)、聽覺(jué)和觸覺(jué)傳導(dǎo)線路一樣具體可知情感是大腦對(duì)機(jī)體接收外界反應(yīng)所作出的解釋目前對(duì)于控制情感的神經(jīng)通路的最新了解，大都來(lái)自動(dòng)物實(shí)驗(yàn)許多研究工作都集中在杏仁體，它是大腦深層的一個(gè)微小結(jié)構(gòu)人對(duì)驚心動(dòng)魄事件的深刻記憶，主要是杏仁體的作用。感覺(jué)刺激到達(dá)丘腦后,可通過(guò)下層通道直接送人杏仁核,或通過(guò)上層通道,先送往感覺(jué)皮層,感覺(jué)刺激在此得以細(xì)致的加工,再將信號(hào)送往杏仁核。4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學(xué)模型同時(shí),實(shí)驗(yàn)還表明,情緒性激活反應(yīng)在杏仁核里是持久的,一旦杏仁核學(xué)習(xí)了某種情感關(guān)系,神經(jīng)元之間的連接就被固定下來(lái),難以改變。情緒調(diào)解,即情緒反應(yīng)的加強(qiáng)、維持或者是減弱則是前額皮層來(lái)完成。杏仁核在學(xué)習(xí)了情緒反應(yīng)的同時(shí)給海馬的神經(jīng)元一個(gè)刺激,讓海馬得知并記住這個(gè)刺激。大腦的情感回路示意圖

杏仁核位于情感回路的中心可以接收來(lái)自不同感覺(jué)聯(lián)合區(qū)的信息,并投射到下丘、中腦等其他部位,通過(guò)這些廣泛的投射,杏仁核促進(jìn)情緒性激活記憶的鞏固。因此,杏仁核是大腦中情感學(xué)習(xí)的主要部位。4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)通過(guò)建立腦與外界設(shè)備的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的技術(shù)通過(guò)建立神經(jīng)系統(tǒng)與外界設(shè)備的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)控制或修復(fù)神經(jīng)通路的技術(shù)腦機(jī)接口技術(shù)神經(jīng)機(jī)器接口技術(shù)賽博格技術(shù)將無(wú)機(jī)物構(gòu)成的器官融入身體并使其發(fā)揮作用的技術(shù)腦機(jī)接口技術(shù)（BCI）是在人或動(dòng)物腦與外界設(shè)備間建立的直接連接通路。腦機(jī)接口按信息傳遞方向可分為單向腦機(jī)接口和雙向腦機(jī)接口。目前大部分的實(shí)現(xiàn)都是基于腦電圖（EEG）記錄。4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)注意：定義中“腦”是指有機(jī)生命形式的腦或神經(jīng)系統(tǒng)，而并非僅僅是“mind”?！皺C(jī)”是指任何處理或計(jì)算的設(shè)備，其形式可以從簡(jiǎn)單電路到硅芯片。4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)BCI的基本框圖BCI系統(tǒng)的輸出裝置包括指針運(yùn)動(dòng)、字符選擇、神經(jīng)假體運(yùn)動(dòng)以及對(duì)其它設(shè)備的控制等。BCI的關(guān)鍵技術(shù)包括源信號(hào)的獲取和信號(hào)的處理方法。BCI源信號(hào)的獲取過(guò)程包括信號(hào)的產(chǎn)生、檢測(cè)、信號(hào)放大、去噪和數(shù)字化處理。BCI信號(hào)處理包括信號(hào)預(yù)處理、特征提取、識(shí)別分類等過(guò)程。4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)不同BCI系統(tǒng)的性能比較信息傳遞的準(zhǔn)確度和速度之間關(guān)系圖比較標(biāo)準(zhǔn)：比特率，即每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)信息成功傳送的數(shù)量。信息傳送速度用單位次數(shù)選擇（單位實(shí)驗(yàn)）傳遞的比特?cái)?shù)（bit/trial）和每分鐘傳遞的比特?cái)?shù)(bit/min)分別表示。信息傳輸率用bit/trial和bit/min表示，準(zhǔn)確率Accuracy用%表示。4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)BCI應(yīng)用領(lǐng)域仿生學(xué)人工智能人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別超級(jí)計(jì)算機(jī)4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)BCI應(yīng)用實(shí)例電信號(hào)刺激增強(qiáng)記憶力腦控機(jī)械臂大腦控制走迷宮機(jī)器人神經(jīng)機(jī)器接口技術(shù)神經(jīng)-機(jī)器接口（NMI）是人或動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)和外界設(shè)備之間進(jìn)行直接通信和控制的雙向通道。外部設(shè)備可以向神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)送電刺激，達(dá)到控制或修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)通路的目的，也可以通過(guò)神經(jīng)元發(fā)送電信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行解碼、分類，進(jìn)而把分類后的結(jié)果編碼成各種控制命令來(lái)控制外部設(shè)備。4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)4.3、人工大腦實(shí)現(xiàn)技術(shù)輸入神經(jīng)接口功能：從外界環(huán)境接收控制信號(hào)應(yīng)用：人工耳蝸、電子視網(wǎng)膜、動(dòng)物機(jī)器人等輸出神經(jīng)接口功能：記錄和解讀神經(jīng)元發(fā)送的電信號(hào)