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1、1生命科学导论之生命科学导论之生命科学导论之生命科学导论之- 脑科学脑科学脑科学脑科学 发育生物学发育生物学发育生物学发育生物学2010-12-13中山大学生命科学学院项辉1中山大学生命科学学院中山大学生命科学学院项项 辉辉 Email: Email: 神经科学神经科学神经科学神经科学(neuroscience):(neuroscience):基础神经科学基础神经科学基础神经科学基础神经科学和和临临床神经科学床神经科学临临床神经科学床神经科学基础神经科学基础神经科学: :神经生物学神经生物学神经生物学神经生物学(neurobiology)(neurobiology)和和计算神经科学计算神经科学
2、计算神经科学计算神经科学(computational neuroscience)(computational neuroscience)一、什么是脑科学？一、什么是脑科学？一、什么是脑科学？一、什么是脑科学？2010-12-132中山大学生命科学学院项辉计算神经科学计算神经科学计算神经科学计算神经科学(computational neuroscience)(computational neuroscience)。神经科学的目标：认识脑、保护脑和创造脑。神经科学的目标：认识脑、保护脑和创造脑。它的重点在脑。所以有人把神经科学称之为脑它的重点在脑。所以有人把神经科学称之为脑科学科学(brain s
3、cience)(brain science)。? ?认识脑和保护脑：认识脑和保护脑：神经生物学神经生物学神经生物学神经生物学义不容辞地承担义不容辞地承担着主要责任，在生物学上揭示出生活脑网络。着主要责任，在生物学上揭示出生活脑网络。? ?计算神经科学计算神经科学计算神经科学计算神经科学在人工智能、生物芯片电脑等方在人工智能、生物芯片电脑等方面的进展，已在面的进展，已在“创造脑创造脑”的目标方面走在前面的目标方面走在前面2010-12-133中山大学生命科学学院项辉? ?实现生活脑网络与人工脑网络的直接并连和对实现生活脑网络与人工脑网络的直接并连和对接以提高或补益人脑的功能，需要基础、临床神接以
4、提高或补益人脑的功能，需要基础、临床神经科学和计算神经科学的通力合作，其成果将是经科学和计算神经科学的通力合作，其成果将是对人类社会的重大贡献。对人类社会的重大贡献。创创水力 纺织 铁蒸汽 铁路 钢电 化学品 内燃机石油化学 电子 航空数字网络 软件 新媒体水力 纺织 铁蒸汽 铁路 钢电 化学品 内燃机石油化学 电子 航空数字网络 软件 新媒体技术创新浪潮的经济长波规律 （康德拉捷夫）技术创新浪潮的经济长波规律 （康德拉捷夫）机械化机械化铁路化铁路化电气化电气化电子化电子化数字化数字化2010-12-13史忠植 智能科学4第一次浪潮第二次浪潮第三次浪潮第四次浪潮第五次浪潮 1785 1845
5、1900 1950 1990 19992020 创创 新 步 伐新 步 伐60年年55年年50年年40年年30年年机械化机械化铁路化铁路化电气化电气化电子化电子化数字化数字化BrainBrain ComputerComputer Interface,Interface, BCIBCI (Brain(Brain MachineMachine Interface,Interface, BMI)BMI) (Human(Human ComputerComputer Interface,Interface, HCI)HCI)A brainA brain- -computer interface is a
6、 computer interface is a communication system that does communication system that does 2010-12-13史忠植 智能科学5not depend on the brains normalnot depend on the brains normaloutput pathways of peripheral output pathways of peripheral nerves and muscles. nerves and muscles. 脑科学对日常生活的指导脑科学对日常生活的指导脑科学对日常生活的指
7、导脑科学对日常生活的指导? ?1. 1.多记忆，记忆是知识的积累，又是对大脑的锻炼。多记忆，记忆是知识的积累，又是对大脑的锻炼。? ?2. 2.多思考，才能使脑库存中建立起信号之间的合理联多思考，才能使脑库存中建立起信号之间的合理联 系，才能诱发头脑的灵感思维、创造思维。系，才能诱发头脑的灵感思维、创造思维。? ?3. 3.多想象多想象 ，是创新的向导，是创新的伴侣。要有意，是创新的向导，是创新的伴侣。要有意 培养锻炼自己的想象力培养锻炼自己的想象力培养、锻炼自己的想象力。培养、锻炼自己的想象力。? ?4. 4.多交流多交流 ，才能使人的大脑丰富起来，充实起来。，才能使人的大脑丰富起来，充实起
8、来。 多交流就是广泛收集信息，储存信息。多交流就是广泛收集信息，储存信息。? ?5. 5.多寻规，世间一切事物都是有规律的，只有多寻规多寻规，世间一切事物都是有规律的，只有多寻规 ，才能把所学得的知识运用自如。，才能把所学得的知识运用自如。? ?6. 6.多保健，多保健， 大脑是物质的，应注意营养和休息。大脑是物质的，应注意营养和休息。2010-12-136中山大学生命科学学院项辉2路漫漫，其修远兮，吾将上下而求索路漫漫，其修远兮，吾将上下而求索2010-12-137中山大学生命科学学院项辉二二不识庐山真面目，只缘身在不识庐山真面目，只缘身在 此山中此山中二二不识庐山真面目，只缘身在不识庐山真
9、面目，只缘身在 此山中此山中? ?历史是淹没在荒烟蔓草间的，同时，我们历史是淹没在荒烟蔓草间的，同时，我们 回观历史长河，会看到群星灿烂，看到一回观历史长河，会看到群星灿烂，看到一 些神话和英雄史诗，让人感觉到心潮澎湃。些神话和英雄史诗，让人感觉到心潮澎湃。历史是淹没在荒烟蔓草间的，同时，我们历史是淹没在荒烟蔓草间的，同时，我们 回观历史长河，会看到群星灿烂，看到一回观历史长河，会看到群星灿烂，看到一 些神话和英雄史诗，让人感觉到心潮澎湃。些神话和英雄史诗，让人感觉到心潮澎湃。 历史存在着必然的客观规律历史存在着必然的客观规律历史存在着必然的客观规律历史存在着必然的客观规律2010-12-13
10、8中山大学生命科学学院项辉? ?历史存在着必然的客观规律历史存在着必然的客观规律：历史存在着必然的客观规律历史存在着必然的客观规律： 是人民群众创造了历史？是人民群众创造了历史？ 还是英雄人物创造了历史？还是英雄人物创造了历史？： 是人民群众创造了历史？是人民群众创造了历史？ 还是英雄人物创造了历史？还是英雄人物创造了历史？Discovery is to see what everybody has seen and think what nobody thought中国脑科学的发展中国脑科学的发展中国脑科学的发展中国脑科学的发展? ?经典一统、贻害千秋：儒家、黄帝内经经典一统、贻害千秋：儒家
11、、黄帝内经? ?先秦之前：“头者，精明之府”“心之官先秦之前：“头者，精明之府”“心之官 则思”则思”? ?内经：阴阳五行天人相应把脑排除在内经：阴阳五行天人相应把脑排除在? ?内经：阴阳五行、天人相应，把脑排除在内经：阴阳五行、天人相应，把脑排除在 五行之外，以“心主神明”为主，也认识五行之外，以“心主神明”为主，也认识 到脑的重要性，“刺脑立死”到脑的重要性，“刺脑立死”? ?一心二主，李时珍：脑为元神之府一心二主，李时珍：脑为元神之府? ?清代王清任：灵机记性在脑，明确否认“清代王清任：灵机记性在脑，明确否认“ 心主神明”心主神明”2010-12-139中山大学生命科学学院项辉2010-
12、12-1310中山大学生命科学学院项辉历史长河中的瑰宝历史长河中的瑰宝历史长河中的瑰宝历史长河中的瑰宝? ?高等动物大脑的活动，自古以来就是医学、高等动物大脑的活动，自古以来就是医学、 生物学以及哲学的研究对象。生物学以及哲学的研究对象。? ?第一条线：脑室学说第一条线：脑室学说脑的功能定位脑的功能定位-大脑大脑 的一侧优势的一侧优势与优势半球与优势半球-裂脑人双脑协裂脑人双脑协 调条件反射高级功能调条件反射高级功能2010-12-1311中山大学生命科学学院项辉调条件反射高级功能调条件反射高级功能? ?第二条线：动物电第二条线：动物电- -神经的电活动神经的电活动- -电活动的电活动的 机制
13、机制- -离子通道离子通道? ?第三条线：细胞学说第三条线：细胞学说- -突触传递突触传递- -受体与第二受体与第二 信使信使第一条线：脑室学说第一条线：脑室学说-脑的功能脑的功能 定位定位-大脑的一侧优势大脑的一侧优势与优势半与优势半第一条线：脑室学说第一条线：脑室学说-脑的功能脑的功能 定位定位-大脑的一侧优势大脑的一侧优势与优势半与优势半2010-12-1312中山大学生命科学学院项辉球球-裂脑人双脑协调条件裂脑人双脑协调条件 反射脑的高级功能反射脑的高级功能球球-裂脑人双脑协调条件裂脑人双脑协调条件 反射脑的高级功能反射脑的高级功能3脑室学说脑室学说脑室学说脑室学说? ?Hippocr
14、ates Hippocrates 指出癫痫症是大脑功能的紊乱指出癫痫症是大脑功能的紊乱? ?460460- -379 B.C.379 B.C.- - Hippocrates Hippocrates 指出大脑功能涉到指出大脑功能涉到 感觉和智力活动感觉和智力活动2010-12-1313中山大学生命科学学院项辉? ?387 B.C. 387 B.C. PlatoPlato认为精神活动起源于大脑认为精神活动起源于大脑? ?335 B.C. 335 B.C. - - AristotleAristotle认为精神活动起源于心脏认为精神活动起源于心脏? ?人的思维活动与大脑的某个小室相联人的思维活动与大脑
15、的某个小室相联松果体学说松果体学说松果体学说松果体学说? ?韦萨留斯（韦萨留斯（A.Vasalius,1514A.Vasalius,151415641564）于）于15431543年年 发表了有名的解剖著作发表了有名的解剖著作人体构造人体构造和和 节录节录，? ?促进了十七世纪和十八世纪的一些学者们促进了十七世纪和十八世纪的一些学者们2010-12-1314中山大学生命科学学院项辉促进了十七世纪和十八世纪的些学者们促进了十七世纪和十八世纪的些学者们 从脑实体中其他部位寻找思维意识的部位，从脑实体中其他部位寻找思维意识的部位， 如笛卡尔（如笛卡尔（DescratesDescrates）就选择松果
16、体作为精）就选择松果体作为精 神（心理）能力或心理灵魂居住的部位。神（心理）能力或心理灵魂居住的部位。颅相学（颅相学（颅相学（颅相学（phrenologyphrenology）? ?十八世纪初著名的解剖学家加尔十八世纪初著名的解剖学家加尔 （F.J.GallF.J.Gall 1758175818281828）提出）提出脑和头盖说脑和头盖说? ?人的各种复杂能力是与脑的各个严格限定人的各种复杂能力是与脑的各个严格限定 的部位密切联系的。的部位密切联系的。2010-12-1315中山大学生命科学学院项辉的部位密切联系的的部位密切联系的? ?头颅骨的隆起决定了人的心理能力的个体头颅骨的隆起决定了人的心理能力的个体 差异。差异。? ?将脑作为心灵的器官，把具有不同生理或将脑作为心灵的器官，把
