灵感与脑课件

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1、灵感和脑,东南大学学习科学研究中心主任 中国工程院院士 韦钰 汕头，2004.6.29,灵感,灵感是指在文学、艺术、科学、技术等活动中，由于艰苦学习，长期实践，不断积累经验和知识而突然产生的富有创造性的思路。 灵感提供的是思路，而不是细节；是思想的飞跃，而不是重现；它需要知识和经验的积累，但不是冷静地，逐步地通过逻辑推理而产生的，而是突然浮现的直觉思维。这种灵感是在各个领域创新活动中出现的具有相似规律的思维方式。,创新源于激情驱动下的直觉思维 灵感,创新指对新规律的发现；新知识的产生，对人类知识和艺术宝库的新贡献；以及重大的知识运用的革新. 创新是需要激情的，无论科学上的创新，还是在艺术上的创

2、新都一样。这种激情来自于对人民、对自然、对科学的热爱，出自于对真理的追求，对完美的追求。这样的例子在科学史上、艺术史上是很多的。在感情的急剧激荡时，会产生出创新的火花。总是在百思不得其解，如痴如醉追求之中，才能得到忽然醒悟。中国有句古话“急中生智”说的就是这个道理。,直觉（intuition）,直觉是一种复杂的判断和偏好，它是快速的意会，而又无法解释如何获得意会时的关键。直觉并不等同于灵感，婴儿也有直觉。直觉在决策和创新方面是不可少的，但是也会带来错觉。 和直觉相联系的灵感和我们一般所说的深思熟虑的推理是互补的，而不是相互竞争的。缺乏推理，我们的直觉可能会无法控制地把我们推向情感混沌的漩涡；而

3、缺乏直觉，我们可能会无法成功地去解决某些复杂的社会的动态问题、科学和艺术等方面的创新、道德方面的选择以及经济上的决策问题等。,上世纪90年代初，美国总统 George Bush 宣布19902000为脑的十年,继而欧洲也开展了脑科学的研究计划日本执行脑的研究计划： 认识脑，保护脑，创造脑。,神经科学取得了巨大进展。过去10多年取得的成就超过了以前在整个人类文明史所积累的成就。所以20世纪90年代常被称作脑的十年。,成熟的人脑量平均在1.3千克左右，占身体质量的2.33%。黑猩猩的脑约为345克。象脑重8千克。大鼠的脑皮层面积相当于一张邮票，黑猩猩的相当于一张标准打印纸，而人脑的皮层比黑猩猩的大

4、4倍。在哺乳动物进化过程中，前叶皮层猫增加了3%，黑猩猩增加了17%，人则增加了29%。显然，前额叶皮层的细胞结构区如此扩大和分化是人类特有的。,脑的功能分区,神经元 Neuron细胞体 Cell Body轴突 Axon树突 Dendrite突触 Synapse人脑中含有数千亿（1011)的神经元,每个神经元又可以有数百、数千个,甚至更多的 突触(1015),在不同的突触的间隙中，有约十种神经递质和数百种神经调质分别或共同在起作用。为了保证突触间的正常通讯，需要它们在一定的时间里保持一定的浓度。,学习是什么？ 学习科学研究什么？,当我们研究创新的灵感如何产生时，我们会遇到至少如下三方面的问题：

5、 1 怎么进行学习的方法是可取的，即怎样进行“厚积”。 2 怎样能进行直觉式的提取，即如何“薄发”。什么是自身的条件；什么是必要的环境。 3 情绪在创新中的作用，以及如何培养学生的情绪能力。,培养情绪能力的重要性,情绪,暴力和犯罪,认知,健康,人际关系,创新,动机和决策,盖格的故事 （Phineas P Gage）,盖克的伤口偏左、偏前，盖克的伤很重，但是没有伤着负责运动和语言的脑区，而是损害了眶前额皮层和在神经解剖学上称之为前额皮层的腹内侧皮层（ventromidial region）,图2 情绪经历中包含的脑区：眶前额皮层（黄色）、脑岛的皮层（紫色）、前扣带回（蓝色）、后扣带回（绿色）。杏

6、仁体（红色）以一种自动情绪反应的方式与感知区相连，并与记忆相连。转载自Science2002。11。8,海马,第四脑室,第三脑室,杏仁体,中隔核,下丘脑,穹窿体,继承了哺乳动物的特性，人有三个主要的情感回路：爱情、依恋和性驱动。在看热恋中的情人照片时右脑的腹侧背盖区和尾核被激活。在吃巧克力时，此区也被激活.摘自Brain Work Jan-Feb 2004-6-22,“trolley dilemma” and the “footbridge dilemma”,“最后通牒”决策,经济决策的神经基础 感到不公平而拒绝时，和负面情绪有关的脑岛区激活。,摘自Science 31 January 200

7、3,脑中情绪的处理过程 摘自Neuroscience Review 2002,3,重新审视基因、环境对行为的影响 Science,Volume 298, Number 5591, Issue of 4 Oct 2002, pp. 71-,At Twenty-four Months,At Birth,At Three Months of Age,The hierarchical pattern of synaptogenesis in human cerebra; cortex Quoted from “Neural Plasticity”, Peter R. Huttenlocher,Visu

8、al Cortex,Auditory Cortex,Prefrontal Cortex,美国国立精神卫生研究所Daniel Weinberger的研究梯队最近用功能核磁共振成像对28位志愿者作了实验。受试人群中一半人的(SLC6A4)基因具有两个长启动子，而另一半人中，至少有一个基因具有短的启动子。让他们在核磁共振扫描时观看带有愤怒或是害怕表情的面部。要求受试者选择两个面部图像，当他们观看它们时，引起自己的情绪是同样的。10.1126/science.1071829,但是具有短启动子的一组右杏仁体的激活明显强。可能是因为5-HT的输运能力较弱，因而他们具有较强的发生焦虑症的倾向。,幼年期受过严

9、重虐待的儿童，与没有或很少受过虐待的儿童相比，成年以后更多的呈现反社会的行为。这种虐待也包括在成长过程中父母喜怒无常、强迫性教养和惩罚性教养。幼年时受到虐待，同时具有低活性MAOA基因类型的男性这种暴力倾向就更明显。,Normal MAO-A VNTR192 leukemia samples assayed for the C160A of the E-cadherin gene,By Professor Lu, Lab of MBE,Patient with stomach cancer MAO=A VNTR,生存 感知和动作 气质语言 主要基因的支配,控制能力 感觉和认知进步 广阔的好奇心

10、 应对挑战的态度 和别人交往的态度和能力 主要基于直接的经验,方法和模块 数学和语文的学习。 第二语言的学习。 科学的学习 社会知识和技能的习得 好奇心的专注化 基于直接和间接经验,气质-性格-素质,3-5 以后?,8-10以后?,受试者在注视熟悉面部时，杏仁体的激活没有区别.而在注视不熟悉的面部时，两岁时被认为是压抑型婴儿的成年人，其左、右杏仁体的激活明显增大，而另一组的人却没有明显改变。,在杏仁体中存在两个过程。一个过程是对可怕表情的反应，它在人群中是相同的，反应了人监测可能存在危险情景的重要性。 第二个过程是对快乐表情的反应，在不同人之间是有差别的，它与外向性格有关。这种激活是左侧化的，

11、也就是说，位于和正面情绪与进取行为相关的脑半球一边（8），因此对形成外向的社会交往风格有利。第二个过程的差异可以解释以前不同研究中所报告的结果：人的性格很难控制 。 10.1126/science.1068749,什么是学习科学？ Bio-Education Neuro-education Learning Sciences Science of Learning,Bio X,生物 工程,生物医学工程, 1984年建立东南大学生物医学工程系,生物,教育,学习科学 , 2002年建立 东南大学学习科学研究中心,Research Center of Learning Science (RCLS)

12、has been founded at June 2002 during the Hundred Year Anniversary of Southeast University,中国儿童情绪发展数据中心,学习科学研究中心,儿童情感实验室,脑图像与虚拟现实研究室,图象与语音信息处理实验室,基因与神经递质检测中心,“做中学”资源中心,汉博网 www. H,“做中学”科学教育研究室,“做中学”交流与支持平台,在中国重视情绪能力培养的急迫性,单子家庭的特殊成长环境。 目前的考试制度改革尚未到位。 家长对孩子过度高的期望。 社会转型期的特殊社会动荡和矛盾。 我国心理学科和脑学科发展的相对缓慢。,Nor

13、mal MAO-A VNTR192 leukemia samples assayed for the C160A of the E-cadherin gene,By Professor Lu, Lab of MBE,Patient with stomach cancer MAO=A VNTR,Test on Neurotransmitters,进样池,废液 池,过 滤 膜,反 反 反 应 应 应 器 器 器 1 2 3,Cortisol,过滤膜,反应器1,Anti-cortisol-IgG-NP,Cortisol-PS,反应器2,Anit-IgG-PS,Cor检测芯片,反应器3,Databas

14、e of brain images,研制了各类医学脑图象数据的转换方法。构建了一套人脑图象库的管理系统。该系统提供良好的人机接口，可以方便有效地从数据库中访问人脑图象信息，为脑科学功能图象分析和医学工程领域的相关研究提供支持。现在我们通过和有关单位合作收集了一万多张各类CT、fMRI、PET脑图象。,脑图像功能结构分类与分割,仅从MRI脑图像分析，各功能结构的边缘非常模糊 没有相关的脑图谱指导信息，仅用图像分割算法难以取得好的结果。,三维数字化人脑功能图谱系统,生理、行为测量数据库,与学习有关的脑科学研究资源库及信息网站,Web server,Gene bank,Lib of Physiolo

15、gy Psychology,Experimental data of babylab,Lib of brain image,Hospital PACS systerm、fMRI CT、PAT,Classify, sort, summary,Picture, speech,User,Database,web的远程访问服务,服务器客户端,Lib of facial expression and speech,情绪能力( Emotion Competency).,-正确的估价自己：能觉察和正确地认识自己的感情。 -控制自己的情感：使其适当、分析它的起因、找到办法来处理自己恐惧、焦虑、愤怒和悲伤等情绪

16、。 -激励自己：能克服自己的自满和迟疑、调动自己的情绪去达到某一个目的、能较持久地保持这种动力。 -能了解别人的情感：对别人的情感和利益具有敏感性并能理解别人的观点；欣赏不同人对事物不同的认识和感情。 -善于处理人际关系：能掌握别人的情绪、社会能力和社会技巧,可口可乐公司总裁唐纳德.基奥先生 在某大学毕业典礼的讲话：,几年前，剧作家尼尔.西蒙说：他在想，怎样才能确切表达出他一生的主题。他的结论是，有一个词可以最恰当的表述，那就是“激情”。他说，热情是主宰和激励我一切才能的力量，如果没有激情，生命会显得苍白和凄凉。当然，他是搞艺术的，但是请相信我，朴素的真理是适用于一切活动领域的。激情一直是我生活的核心。无论你们是从事商业、从事科学还是法律、宗教或教育；无论你们是绝顶聪明，还是和我们常人一样智质平平；无论你们是高矮胖瘦，还是贫富悬殊，你们是怎样的人并不重要，如果你希望生活得有成就感，希望生活的充实，有一样必不可少的东西那就是“激情”。,