1、漫談腦科學(xué) 及其對(duì)學(xué)習(xí)生活的指導(dǎo)意義,觸及靈魂深處,福建省 仿腦智能系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,科普知識(shí),心，腦之官也,人類最醒目的特征不是我們建筑的外部世界而是我們豐富的內(nèi)心世界，這是一個(gè)氣質(zhì)優(yōu)雅，充滿希望、恐懼和幻想的世界。不管怎么說大腦賦予我們超越其他動(dòng)物的革新和想象能力。 （英）格林菲爾德大腦的故事,一、腦科學(xué)概況,認(rèn)識(shí)腦,保護(hù)腦,開發(fā)腦,仿造腦,多學(xué)科交匯,神經(jīng)科學(xué),認(rèn)知科學(xué),人工智能,心靈哲學(xué),信息科學(xué),精神科學(xué),醫(yī)學(xué),機(jī)器人學(xué),心靈之本體,智,意,情,慧,識(shí),志,研究之方法,觀察,探測(cè),仿真,成像,解剖,內(nèi)省,二、人腦的進(jìn)化與發(fā)育,人類與黑猩猩的腦對(duì)比,黑猩猩,人類,哺乳動(dòng)物腦的基本數(shù)據(jù),幾

2、種動(dòng)物腦/體重之比,人腦平均重1400克，神經(jīng)元個(gè)數(shù)1011個(gè),哺乳動(dòng)物腦的比較,人腦發(fā)育成長(zhǎng)過程,人腦發(fā)育生長(zhǎng)過程（單位：克）,關(guān)鍵期：人：4歲；貓：24-36天；猴：28-42天,人腦發(fā)育成長(zhǎng)過程,基礎(chǔ)：懷孕第8周起(出生時(shí)約1萬億個(gè)神經(jīng)元) 連接：一生中的頭3年（運(yùn)動(dòng)感知期） 涌現(xiàn)：智力升華的初中（11-14歲轉(zhuǎn)運(yùn)期）,智力發(fā)展關(guān)鍵階段,人腦衰老死亡過程,人腦的衰老過程,人腦神經(jīng)元平均每日死亡數(shù)約50萬個(gè)。,人腦的常見疾?。ń∧X秘訣：運(yùn)腦與觀心） 帕金森綜合癥 老年癡呆癥 瘋牛病（克雅氏綜合癥）,三、中樞神經(jīng)系統(tǒng),大腦功能分區(qū),人腦感覺分布,運(yùn)動(dòng)感覺侏儒圖,幾類感覺系統(tǒng),遙感(Telec

3、eptor)系統(tǒng)：視、聽覺 化學(xué)感覺：味、嗅 體感(Somatic)感覺：觸、痛、溫度、壓力等 內(nèi)臟感覺：饑餓、渴、大小便、嘔吐等 其它感覺(平衡感等),人的感覺強(qiáng)度范圍,感覺,可感覺到的最小強(qiáng)度Imin,最大可承受的強(qiáng)度Imax,視,聽,機(jī)械振動(dòng),溫度,嗅覺,味覺,2.210-10爾格,10-9爾格/cm2,0.25(指尖),1.510-4卡/cm2/秒,210-9毫克/m3(香蘭素),410-7克分子濃度(硫酸奎寧),Imin109,Imin1014,Imin40db,Imin1450,不知,不知,大腦左右半球分工,新皮層與舊皮層,情欲腦（舊皮層）:邊緣系統(tǒng)、丘腦、垂體 理智腦（新皮層）:

4、大腦皮層，特別是前額葉 腦平衡：情欲與理智互根、互惠、互助 抑制物: 茶堿、酒精、咖啡,新皮層與舊皮層,情感獎(jiǎng)懲系統(tǒng),神經(jīng)組織：杏仁體、中隔核，老鼠的實(shí)驗(yàn) 教育啟示：獎(jiǎng)勵(lì)比懲罰好 生活啟示：正面情感與負(fù)面情緒 切記要保持良好的心態(tài)，是健康的第一保障。,尋求,恐懼,向前運(yùn)動(dòng)，嗅探，探索,僵立，逃走，逃避,行動(dòng) 孤立誘發(fā) 尋求 激動(dòng)，痛苦的叫聲， 社會(huì)背景,恐慌,攻擊，嚙咬，爭(zhēng)斗,憤怒,興奮作用,抑制作用,社會(huì)聯(lián)系,自然情緒：哺乳動(dòng)物的四種基本情感,杏仁核在恐懼的認(rèn)知加工中居于關(guān)鍵地位.大腦中加工“恐懼”情緒的神經(jīng)通路發(fā)生異常是焦慮癥的神經(jīng)基礎(chǔ),恐懼的腦機(jī)制,微笑的社會(huì)屬性,恐懼：海馬-杏仁核-前

5、額皮層，恐懼刺激激活了海馬和杏仁核，然后在前額皮層中同時(shí)表征、相互整合而產(chǎn)生 厭惡：激活的腦區(qū)有腦島，基底神經(jīng)節(jié)，紋狀體 驚奇：負(fù)性激活杏仁核右腹側(cè), 正性激活腹內(nèi)側(cè)前額葉 悲傷：在悲傷情緒中，前額葉皮層中部，額下回，顳上回，楔前葉，杏仁核，丘腦活動(dòng)增強(qiáng) 愉快：下丘腦、前額葉、杏仁核、腹側(cè)紋狀體 憤怒：與杏仁核有密切關(guān)系，但目前多把憤怒和恐懼聯(lián)系在一起研究，單純研究憤怒腦機(jī)制少，也不成熟，有人認(rèn)為與額葉、扣帶前回有關(guān) 有認(rèn)知任務(wù)的情緒性活動(dòng)導(dǎo)致腦島和扣帶前回的活動(dòng),情緒的腦定位,記憶系統(tǒng),神經(jīng)機(jī)制：海馬體，分布式存取 記憶分類：程序記憶、語義記憶、情景記憶、 銘刻記憶 生活修為：從刻意有為到自

6、覺無為，程序記憶 養(yǎng)成良好的行為規(guī)范,醒覺系統(tǒng),神經(jīng)機(jī)制：網(wǎng)狀體，睡眠與清醒 睡眠程度：淺層睡眠、深度睡眠、快速眼動(dòng) 應(yīng)對(duì)失眠：心如明鏡，意無旁騖,四、高級(jí)思維活動(dòng),主觀認(rèn)知,主觀認(rèn)知,歧義認(rèn)知,歧義認(rèn)知,虛妄認(rèn)知,虛妄認(rèn)知,虛妄認(rèn)知,虛妄認(rèn)知,虛妄認(rèn)知,虛妄認(rèn)知,神經(jīng)審美活動(dòng),1.審美活動(dòng)是一種意識(shí)活動(dòng)的高級(jí)形式，涉及我們的感知、情感、想象、記憶，以及價(jià)值評(píng)判等高級(jí)認(rèn)知過程。2.對(duì)視覺藝術(shù)（主要是繪畫）的審美活動(dòng)的研究，涉及大腦對(duì)視覺刺激的線條、形狀、顏色、位置、運(yùn)動(dòng)各因素的感知和整合問題； 3.對(duì)聽覺藝術(shù)（音樂）的審美感知的研究，揭示與音樂的審美感知有關(guān)的大腦活動(dòng)機(jī)制。 4.藝術(shù)風(fēng)格的腦成

7、像研究 5.對(duì)于藝術(shù)審美的神經(jīng)機(jī)制探索，更豐富的腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)是關(guān)于各種藝術(shù)形式的審美體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,音樂審美的意義,1993年美國(guó)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家肖（Gordor L. Shaw）教授等人在自然雜志第365期上發(fā)表了一篇題為“音樂與空間任務(wù)能力”的科學(xué)論文。在這篇論文中，肖教授指出，經(jīng)常聆聽莫扎特D大調(diào)k.448號(hào)作品的大學(xué)生，有助于提高他們的時(shí)空推理能力。論文發(fā)表后，引起了公眾的很大反響，一時(shí)聆聽莫扎特音樂重新成為了大學(xué)生們的“時(shí)尚”。后來肖教授為了全面闡述音樂與思維能力的關(guān)系，干脆出版了一部題為心留莫扎特的書，將審美活動(dòng)與大腦的智力發(fā)展關(guān)聯(lián)了起來。根據(jù)肖教授的研究，藝術(shù)活動(dòng)的時(shí)空想象能力與語

8、言邏輯的分析能力是提高智力水平相互補(bǔ)充的兩個(gè)途徑。,琴德最優(yōu)的科學(xué)實(shí)驗(yàn),古琴組 鋼琴組 空白組 圖中當(dāng)鋼琴音樂大于古琴音樂時(shí)，表示為紅色， 古琴音樂大于鋼琴音樂時(shí)表示藍(lán)色：綠色為相減為零。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：古琴音樂在中國(guó)被試身上表現(xiàn)出對(duì)選擇性注意和記憶更新過程的影響，以及對(duì)判斷分類和評(píng)估時(shí)間的影響有兩種效應(yīng)：前額優(yōu)勢(shì)與左偏側(cè)效應(yīng)。,自我意識(shí)能力,2歲兒童，大猩猩和黑猩猩 通過“斑點(diǎn)實(shí)驗(yàn)”,意義產(chǎn)生機(jī)制,1、W.Freeman：與神經(jīng)活動(dòng)的宏觀模式有關(guān)的并不是刺激本身，而是刺激對(duì)機(jī)體的意義。也就是說，神經(jīng)活動(dòng)的本質(zhì)是意義而不是信息。 2、決定外部信息是否有意義的是價(jià)值評(píng)判。情感是主觀評(píng)價(jià)的主要部分

9、，而評(píng)價(jià)肯定是意義產(chǎn)生的基礎(chǔ)，即判斷力。因此情感不僅是審美活動(dòng)的基礎(chǔ)，同樣也是意義發(fā)生的基礎(chǔ)。 3、福爾克阿爾茨特 ：“我們判斷力的力量，不管他是建設(shè)性的還是破壞性的，全都來自于我們情感的規(guī)定。所謂情感，就是對(duì)我們同其他人的關(guān)系做出評(píng)價(jià)、貫穿于感覺和回憶并賦予每一次經(jīng)歷以意義的那種東西。”,他心知問題,莊子的魚之樂,莊子與惠子游于濠梁之上。 莊子曰：倏魚出游從容，是魚之樂也。 惠子曰：子非魚，安知魚之樂？ 莊子曰：子非我，安知我不知魚之樂？ 惠子曰：我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚樂，全矣。 莊子曰：清循其本。子曰“汝安知魚樂”之者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也。 秋水第十七 注

10、：惠子主張理性的求證、推理，但當(dāng)時(shí)他應(yīng)用他的知識(shí)去推理求證時(shí)已經(jīng)不知不覺忽略了更多的東西。,自由意志,B. Libet的研究工作介紹 實(shí)施行為之前200毫秒就有覺知。 潛在無意識(shí)神經(jīng)活動(dòng)則更早,550毫秒之前. 因此在覺知到將發(fā)生的行為之前350毫秒就有該行為實(shí)施的神經(jīng)活動(dòng)了. 神經(jīng)傳導(dǎo)時(shí)間約20毫秒. 所以,您有足夠的時(shí)間來改變您要實(shí)施的行為,也就是說自由意志是存在的. 意識(shí)的產(chǎn)生在于刺激的持續(xù)性,約500毫秒.這也稱為意識(shí)的持續(xù)時(shí)間理論. 意識(shí)心靈場(chǎng),意識(shí)的主觀體驗(yàn)性/整體性.,James H. Austin, Zen and the Brain, The MIT Press, Cambr

11、idge, Massachusetts, 1998 通過靜慮是如何能夠功志地富于成效地重構(gòu)自我的?強(qiáng)調(diào)禪悟狀態(tài)的可能性和重要性 靜慮狀態(tài)的腦電分析, 對(duì)坐禪人員的腦電波（EEG）測(cè)試，分析了等波譜的規(guī)律 超穩(wěn)定意識(shí)狀態(tài)的可能性,非線性動(dòng)力學(xué)的相空間 弗洛伊德理論，腦科學(xué)理論與禪宗心性論之間的比較研究,五、健康用腦心法,禪悟心法實(shí)驗(yàn),Antoine Lutz團(tuán)隊(duì)開展有關(guān)腦電與成像實(shí)驗(yàn) Waisman Laboratory for Brain Imaging & Behavior, University of Wisconsin-Madison,基于神經(jīng)科學(xué)的禪法分類,值得強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)代的認(rèn)知神經(jīng)

12、科學(xué)，恰好從實(shí)證的角度，為三類禪法所達(dá)成的心態(tài)境界給出了科學(xué)證據(jù)。也就是說，我們現(xiàn)在可以從腦電活動(dòng)的模式中區(qū)分出這樣的三種不同境界。不管我們選擇什么樣的冥想去修行，科學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)結(jié)論性地指明冥想能夠并且正在使我們的腦變得更好。也許這只是一個(gè)時(shí)間問題，遲早冥想被看作是不可或缺的情感與心靈的幸福源泉，就像我們的身體健康鍛煉一樣。,第一種是聚焦注意禪法,此種禪法，可以達(dá)成的境界就是專注一境，其對(duì)應(yīng)心理活動(dòng)的表現(xiàn)形式主要由皮層中增強(qiáng)的beta/gamma腦電波活動(dòng)來描述。Gamma 波是最高頻率的腦電波(頻率范圍是30-100 Hz)，代表神經(jīng)元不同群體同時(shí)性發(fā)放以執(zhí)行一定的認(rèn)知或運(yùn)動(dòng)功能，當(dāng)我們卷入需

13、要集中注意的任務(wù)時(shí)，就形成Gamma波。聚焦注意禪法能夠?qū)π扌姓哂幸?，是因?yàn)樵谀X的特定認(rèn)知方面有g(shù)amma活動(dòng)的強(qiáng)化。換句話講，這種禪法可以幫助人們提高注意力、抵御精神衰老或培養(yǎng)諸如慈悲的心態(tài)。因此，對(duì)各種諸如慈悲狀態(tài)的集中注意能夠強(qiáng)化積極品質(zhì)的腦活動(dòng)，并帶來永久性心理品質(zhì)的改變。,第二種是開放監(jiān)視禪法,也稱正念禪法?？梢赃_(dá)成的境界就是無住生心，其對(duì)應(yīng)心理活動(dòng)的表現(xiàn)形式主要由增強(qiáng)的theta腦電波活動(dòng)來描述。Theta腦電波是相對(duì)慢的 (頻率范圍是4-7 Hz)并正常在幼兒與放松期、反省或創(chuàng)新狀態(tài)期間出現(xiàn)。因此開放監(jiān)視禪法涉及無反應(yīng)且無判斷性的經(jīng)驗(yàn)覺知，每時(shí)每刻對(duì)經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容沒有高級(jí)操縱與控制，能

14、夠使人更加自覺到自己的思想與情感的純意識(shí)狀態(tài)。目前在西方心理學(xué)與醫(yī)學(xué)界，開放監(jiān)督禪法頻繁用于治療壓力、焦慮、憂郁、精神創(chuàng)傷與吸毒成癮。這種修行對(duì)于個(gè)體尋求放松快節(jié)奏生活的感受、觀察情感狀態(tài)與思想模式以便選擇更正當(dāng)?shù)男袨椤⑴c生存環(huán)境更加和諧、以及加強(qiáng)通常的認(rèn)知與洞察力是特別有效的。,第三種是自動(dòng)超越自我禪法,也就是坐忘式頓悟禪法?？梢赃_(dá)成的境界就是任運(yùn)自在，其對(duì)應(yīng)心理活動(dòng)的表現(xiàn)形式由增強(qiáng)的alpha1波活動(dòng)（頻率范圍是8-12 Hz）及其阻斷現(xiàn)象所描述。自動(dòng)超越自我禪法包括旨在超越自己的活動(dòng)，在其中根本沒有修行者、修行活動(dòng)與修行對(duì)象之間的區(qū)別。從EEG的觀點(diǎn)看，超越自我在禪道修行期間涉及最小的認(rèn)

15、知控制或操縱，即就是不做任何刻意的努力（無為）。當(dāng)然，這種自動(dòng)超越自我的境界，新手通過努力是達(dá)不到的。但是幾乎對(duì)每個(gè)人而言都會(huì)在某一時(shí)刻不期而遇。而且，一旦修行者頓悟到超越自我的狀態(tài)，從此日用生活便可以進(jìn)入任運(yùn)自在的人生境界。,六、未來的挑戰(zhàn),隨著腦科學(xué)的深入發(fā)展，我們對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)越來越深入，與此同時(shí)一些先進(jìn)腦科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，如腦機(jī)融合技術(shù)、大腦掃描技術(shù)、神經(jīng)植入技術(shù)等，也有神經(jīng)藥物濫用給人類帶來了眾多倫理問題。所有這些是好是壞，不得而知，對(duì)人類生活構(gòu)成了前所未有的挑戰(zhàn)。,大腦掃描備份技術(shù),一項(xiàng)更具挑戰(zhàn)但最終切實(shí)可行的方案是：對(duì)人的大腦進(jìn)行掃描，繪制出神經(jīng)細(xì)胞、肘突、樹突、前突觸以及其他成分的

16、位置。相互之間的聯(lián)系和具體內(nèi)容的圖譜。這樣，在具有足夠容量的神經(jīng)計(jì)算機(jī)上就可以模擬大腦的整體結(jié)構(gòu)以及他所記憶的內(nèi)容。 死亡將不再是我們已知意義上的死亡。迄今為止，我們的死亡與我們的硬件長(zhǎng)壽與否密切相關(guān)。我們的硬件一旦崩潰，隨之而來的就是死亡。 在我們成為軟件之后，我們的死亡將不再取決于運(yùn)算電路的壽命。雖然硬件和軀體仍將存在，可是我們身份的實(shí)質(zhì)將取決于我們的軟件是否恒定。,神經(jīng)植入的虛擬感官體驗(yàn),我們?cè)瓉硪詾樵S多體驗(yàn)只能從世紀(jì)的精神或肉體接觸中獲得，可是現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)我們可以直接激活大腦，從而使之體驗(yàn)許多不同的感覺。 比如，在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)的時(shí)候，無論是雄性還是雌性動(dòng)物，只要把少量睪丸激素注射到他的腦下丘某個(gè)特定部位，就能刺激它產(chǎn)生雌性反應(yīng)。如果刺激的是腦下丘的另一個(gè)特定部位，則會(huì)產(chǎn)生雄性性反應(yīng)。 這個(gè)結(jié)果說明，一旦神經(jīng)植入得到普及，我們不僅可以營(yíng)造虛擬感官體驗(yàn)，而且可以營(yíng)造跟這些體驗(yàn)相關(guān)的感覺。我們還能造成一些通常與這些體驗(yàn)不相干的感覺。,從腦機(jī)接口到腦機(jī)融合,心想事成，意念驅(qū)動(dòng)將成為現(xiàn)實(shí)。 腦機(jī)接口技術(shù)。通過對(duì)人類腦電模式的解讀，來理解人腦