1. 通過下列科學家的研究成果,認識腦的功能,並以此指導我們的生活。 研究成果一:切除小白鼠的大腦,小白
(1)大腦 |
2. 腦科學進展為何如此緩慢
腦科學研究的困難在於腦是一個極為復雜的系統,在其他領域一樣是難題(例如天氣)。得益於重要技術的不斷涌現,今天的腦科學正在飛速發展。腦科學看似不成熟,一部分是因為其發現還沒有大量進入日常生活。「腦科學進展為何如此緩慢」是一個上帝的難題[1]:什麼時期,跟誰相比,如何判斷快慢?
下面從一些可能的角度來回答人的難題。
1.經典物理學早在百年前就可以解釋日常尺度下物體的運動。為什麼對人腦運行機制的研究還沒有到能夠解釋人類行為的程度?偽命題。經典物理學給出了物體運動的原理,但是測量初始條件以及進行計算完全是另一回事,不然天氣預報就會准了。我們對神經系統的基本結構:神經元的理解已經到了納米級[2],而單個神經元的活動模擬也可以還原為大多數基本結構(雙層磷脂膜,各種離子通道和離子泵等)已知的模型。問題在於,人腦是一個極為復雜的系統,當你把相對簡單的一個個神經元組裝起來,整體的行為就變得難以預測。更何況有成百上千種不同的神經元,其連接模式尚未完全描繪清楚。總結:一個人腦的復雜程度不亞於天氣系統,而對這么復雜的系統腦科學沒有解,物理學也沒有,所以不能因此判斷腦科學進展比物理學緩慢。
2.如果僅僅是結構復雜,運算困難,那麼為什麼還沒有好的腦模型?技術限制。在二十年以前,研究人腦或動物腦,僅有的手段是腦組織損傷(包括研究中風或受傷的病人),電生理學(但是一次只能記錄少量細胞,並且無法辨別同一區域的不同細胞),低解析度的測量/成像(包括MRI,EEG,PET等),和切片研究。這些方法加起來有點像你可以站在月亮上用望遠鏡看地球。盡管如此,神經科學的前輩們仍然取得了大量的成果。事實上這個問題可以引出為什麼今天的腦科學正在飛速發展。大量現在日常用的技術都是近二十年內發明,最近五到十年才真正得到廣泛應用的。下面列舉一些常用技術的發明時間。光遺傳學(精確控制一個小范圍內特定種類的神經元):2005年[3],CLARITY(把大腦變透明來研究連接模式):2013年[4],鈣離子功能成像(同時觀測大量特定神經元在活體動物中的活動):2001年[5],電壓成像(比鈣離子成像更高時間解析度):還在迅速發展中[6]。這些技術對腦科學研究的意義大概相當於以前干什麼都是用錘子,現在終於有了電鑽。而這些技術的發明都依賴於其他技術的發展,也就是說,研究腦科學所必須的工具處在科技樹頂端,所以現代腦科學其實是一門非常年輕的學科。例如,口渴的神經基礎似乎是一個很直接的問題,但是大腦中「表達口渴的神經元」直到2016年才被發現(見神奇的「口渴神經元」,能預測吃飯和喝水對血液滲透壓的影響)原因就在於這個發現依賴於多個最新技術:插入腦中的光纖測量鈣離子熒光蛋白發出的光子(fiber photometry),以及光遺傳學抑制神經元活動。
3.就算不能預測整個大腦的輸出,為什麼還沒有簡單行為的模型?換言之,我們已經能夠用神經科學解釋的行為為什麼這么少?這個就見仁見智了——我認為已經清晰描繪的神經迴路/各種現象的神經基礎超乎許多人的想像,當然也許是因為我比較naive。例如:小腦運算迴路(為什麼反轉自行車那麼難學?);前庭眼反射/VOR(為什麼我們搖頭的時候視線可以維持在同一個點?);後腦決定左右的迴路(敵人來了,向左跑還是向右跑?);等等。但是這些發現離進入人們的日常生活還有一定距離:每當你我用手機時,可能會感恩量子力學——至少大多數人知道微電子設備離不開量子物理學的發展。但是當你走在街上,眼睛盯著迎面走來的美女時,你可能不會感激自己的VOR運作良好——盡管神經科學家們已經發現了這個迴路,離進入日常運用還有一定的距離。可能當腦機介面/虛擬現實真正普及的時候人們才會體會到腦科學的發展吧。
3. 通過下列科學家的研究成果,認識腦的功能,並以此指導我們的生活.研究成果一:切除小白鼠的大腦,小白鼠
(1)研究成果一告訴我們:切除大腦的小白鼠其腦乾的功能仍然正常;植物人沒有了意識、感覺和運動,只有心跳和呼吸等基本的生命活動,可判斷是大腦損傷了. (2)研究成果而告訴我們:切除小腦的小白鼠動作變得不協調,身體不能維持平衡,這與人的舞蹈症患者具有相同的症狀,因此可以判斷舞蹈症患者損傷的是小腦. (3)研究成果三告訴我們:切除小白鼠的腦干,小白鼠的呼吸、心跳停止,立即死亡,這說明腦干中有調節呼吸、心跳等基本生命活動的中樞,因此我們在運動中要特別注意保護好後腦,因為腦干位於大腦的下方和小腦的前方,即後腦部位. (4)中樞神經系統主要位於頭部,在運動中,頭部的防護是關鍵,可以採取戴頭盔的方法來保護頭部. 故答案為:(1)大腦 (2)小腦 (3)腦干位於後腦 (4)帶頭盔 |
4. 腦科學的研究成果和最新進展
近年來,世界各國腦科學研究不斷取得新的進展,及時了解這些新的內研究成果,更好地容利用這些研究成果為幼兒教育服務,已成為越來越多的幼教工作者的需要。這次國際研討會,我們邀請了在腦科學研究方面頗有造詣的三位專家為我們作了大會報告。這些專題報告向我們展示了腦科學研究的最新成果。了解腦科學方面的前沿研究成果,對指導我們以腦科學研究的最新成果為依據,科學促進兒童的認知能力發展,培養兒童良好的情緒情感,並通過動手促進兒童大腦的發展、促進兒童身心和諧發展有著重要意義。
5. 當前腦科學關於學習和記憶的研究的機制有哪些成果
學習與記憶的神經生化機制
在對學習記憶的研究中發現,一些生物大分
子(如RNA、蛋白質等)和部分神經遞質與學習有
著密切關系,這說明信息的儲存過程在分子水平
上產生了變化.
6. 當前腦科學中最有意義的是對什麼的研究
為闡明腦功能。
日本在1996年制定為期二十年的「腦科學時代——腦科學研究推進計劃」,闡明產生感知、情感和意識的腦區結構和功能(功能定位、認知、運動、情感、學習,思維、直覺、自我意識);闡明腦通訊功能(語言信息在腦神經網路中表達的機制,人類獲得語言能力的過程、語言、思想和智力之間的關系)。
控制腦發育和衰老過程(識別與發育及腦分化相關的基因家族、發展調節腦發育和分化的技術手段,促進人類大腦健康發育和防止發育異常,控制人腦衰老),神經性精神性疾病的康復和預防(葯物成癮性、修復受損腦組織、單內因性疾病的發病機制、神經組織移植和基因療法,老年性痴呆、帕金森氏病、精神分裂症的治療和預防的方法)。
(6)腦科學研究成果擴展閱讀:
腦科學研究的相關情況:
1、突觸前細胞產生的沖動,通過釋放神經遞質作用於突觸後細胞膜位點上的特異性受體,從而引起後一細胞興奮性的改變。
2、受體由蛋白質分子組成,與神經遞質分子結合後,控制神經細胞的離子通道開閉,(直接或經由第二信使間接),調制後一細胞的輸出,實現神經元整合作用。
3、神經調質間接地經由一系列生物化學過程來調制突觸後神經元的活動,其作用起始時間較慢,持續時間較長。神經遞質和調質分布在特定的神經通路或核團里,因此神經系統同時依靠神經迴路和化學調制兩種形式進行信息處理。
7. 愛因斯坦的大腦被研究了25年,科學家到底得到了什麼結論
為了理解為什麼這么多不缺乏智商,受過良好教育,並且足夠努力的人,他們的成就比獲得諾貝爾獎的人差得多?經過反復統計,科學界普遍有兩種看法:一種解釋是,智商或解決問題中顯示出的智慧和真正的智慧並非完全線性相關。另一個解釋是,天才的大腦與我們普通人的大腦明顯不同,也就是說,它們是天生的。
直到1980年,哈維承受著巨大的壓力,擔心自己一生中無法完成愛因斯坦大腦研究的艱巨任務,因此他決定讓世界各地的科學家參與這項研究。每個人都拿起高火柴火,許多人參加了。人們不僅容易產生結果,而且他們也有不同的意見。 1999年,加利福尼亞大學的科學家發現,愛因斯坦大腦中的神經膠質細胞多於數學。有許多具有物理功能的神經元細胞。然而,醫學上的共識是神經元細胞在人類思維中起主要作用,而角質形成細胞僅起輔助作用。因此,這一發現被醫學界所鄙視。後來,加拿大科學家發現,埃斯坦的腦洞很大,也就是說,他的顱骨和大腦上部空間更大。盡管在開玩笑時,我們總是說腦孔是敞開的,但每個人都知道,腦孔實際上不一定與智力有關。
8. 腦科學研究有哪些重要的意義
腦科學狹抄義上指神經科學,是為了了解神經系統內分子水平、細胞水平、細胞間的變化過程,以及變化過程在中樞功能控制系統內的整合作用而進行的研究。廣義上,腦科學是指研究腦的結構和功能的科學,包括認知神經科學等。
1、基礎神經科學:側重基礎理論
– 神經生物學:研究人和動物的神經系統的結構與功能、及其相互關系的科學,是在分子水平上、細胞水平上、神經網路或迴路水平上乃至系統和整體水平上闡明神經系統特別是腦的物質的、能量的、信息的基本活動規律的科學。(認識腦)
由六個研究分支:分子神經生物學(化學物質)、細胞神經生物學(細胞、亞細胞)、系統神經生物學、行為神經生物學(學習記憶、情感、睡眠、覺醒等)、發育神經生物學、比較神經生物學
– 計算神經科學:應用數學理論和計算機模擬方法來研究腦功能的學科。(創造腦)
2、臨床神經科學:側重醫學臨床應用
研究與神經系統有關的疾病,及其診斷、治療方法、技術等(保護腦)