腦科學(xué)與認知神經(jīng)科學(xué)及腦干內(nèi)的七種腦神經(jīng)核團

腦科學(xué)與認知神經(jīng)科學(xué)內(nèi)容提要：研究大腦，開發(fā)大腦，是世界各國科學(xué)家和學(xué)者所研究關(guān)注的熱點問題之一，腦科學(xué)之所以受到各國科學(xué)家的積極關(guān)注，重點研究，是因為腦科學(xué)的研究，具有極為重要的意義，與現(xiàn)在科技創(chuàng)新密切相關(guān)。本文從“大腦

腦科學(xué)

我國的腦科學(xué)研究現(xiàn)狀

腦科學(xué)與現(xiàn)代科技創(chuàng)新”等四個方面研究腦科學(xué)在推動科技創(chuàng)新的重要意義。以介紹大腦的機能及大腦的運作程式為開始，通過“腦科學(xué)”“我國的腦科學(xué)研究現(xiàn)狀”“腦科學(xué)與現(xiàn)代科技創(chuàng)新”來研究腦科學(xué)對現(xiàn)代科技創(chuàng)新的作用與意義。

關(guān)鍵詞：大腦

腦科學(xué)

現(xiàn)代科技創(chuàng)新

研究現(xiàn)狀

行動中樞

思維中樞

大腦大腦是人體最重要的生理器官，是人的行動中樞和思維中樞，是決定人是最高級動物最重要因素。大腦由約140億個細胞構(gòu)成，重約1400克，大腦皮層厚度約為2--3毫米，總面積約為2200平方厘米，據(jù)估計腦細胞每天要死亡約10萬個（越不用腦，腦細胞死亡越多）。大腦又稱端腦，脊椎動物腦的高級神經(jīng)系統(tǒng)的主要部分，由左右兩半球組成，在人類為腦的最大部分，是控制運動、產(chǎn)生感覺及實現(xiàn)高級腦功能的高級神經(jīng)中樞。脊椎動物的端腦在胚胎時是神經(jīng)管頭端薄壁的膨起部分，以后發(fā)展成大腦兩半球，主要包括大腦皮層和基底核兩部分。大腦皮層是被覆在端腦表面的灰質(zhì)、主要由神經(jīng)元的胞體構(gòu)成。皮層的深部由神經(jīng)纖維形成的髓質(zhì)或白質(zhì)構(gòu)成。髓質(zhì)中又有灰質(zhì)團塊即基底核，紋狀體是其中的主要部分。廣義的大腦指小腦幕以上的全部腦結(jié)構(gòu)，即端腦、間腦和部分中腦。

一個人的腦儲存信息的容量相當(dāng)于1萬個藏書為1000萬冊的圖書館，最善于用腦的人，一生中也僅使用掉腦能力的10%。大腦分為左腦和右腦，左腦是知識司令，它的職責(zé)是以思維、分析思維、集中思維為主進行智力開發(fā)。左腦又可稱為數(shù)學(xué)家的腦，右腦是創(chuàng)造司令，它的職責(zé)是以想象、直覺思維、擴散思維為主進行智力開發(fā)，右腦又可稱為藝術(shù)家的腦，但是這種把左腦和右腦分開，功能明確劃分并不準(zhǔn)確，因為連接著左腦和右腦的是由大約幾億條神經(jīng)纖維組成的胼胝體進行連接的，左腦和右腦在不斷地相互交流傳遞信息

大腦是個完整的不可分割的整體大腦主要包括左、右大腦半球，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最高級部分。

人類的大腦是在長期進化過程中發(fā)展起來的思維和意識的器官。大腦半球的外形和分葉左、右大腦半球由胼胝體相連。半球內(nèi)的腔隙稱為側(cè)腦室，它們借室間孔與第三腦室相通。每個半球有三個面，即膨隆的背外側(cè)面，垂直的內(nèi)側(cè)面和凹凸不平的底面。背外側(cè)面與內(nèi)側(cè)面以上緣為界，背外側(cè)面與底面以下緣為界。半球表面凹凸不平，布滿深淺不同的溝和裂，溝裂之間的隆起稱為腦回。背外側(cè)面的主要溝裂有：中央溝從上緣近中點斜向前下方；大腦外側(cè)裂起自半球底面，轉(zhuǎn)至外側(cè)面由前下方斜向后上方。在半球的內(nèi)側(cè)面有頂枕裂從后上方斜向前下方；距狀裂由后部向前連頂枕裂，向后達枕極附近。這些溝裂將大腦半球分為五個葉：即中央溝以前、外側(cè)裂以上的額葉；外側(cè)裂以下的顳葉；頂枕裂后方的枕葉以及外側(cè)裂上方、中央溝與頂枕裂之間的頂葉；以及深藏在外側(cè)裂里的腦島。另外，以中央溝為界，在中央溝與中央前溝之間為中央前回；中央溝與中央后溝之間為中央后回。

大腦通過神經(jīng)原之間的電流交流，提取相同信息來完成思考。大腦的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，成就了大腦行動中樞和思維中樞的地位，同時，以大腦為研究對象的學(xué)科漸漸得到社會的重視。腦科學(xué)腦科學(xué)，狹義的講就是神經(jīng)科學(xué)，是為了了解神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)分子水平、細胞水平、細胞間的變化過程，以及這些過程在中樞功能控制系統(tǒng)內(nèi)的整合作用而進行的研究。廣義的定義是研究腦的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)，還包括認知神經(jīng)科學(xué)等。

研究大腦，開發(fā)大腦，是世界各國科學(xué)家和學(xué)者所研究關(guān)注的熱點問題之一，腦科學(xué)之所以受到各國科學(xué)家的積極關(guān)注，重點研究，是因為腦科學(xué)的研究，具有極為重要的意義。首先，了解大腦工作的原理，為制作仿造人腦的高水平電腦提供科學(xué)依據(jù)。其次，治療大腦疾病，提高人們的生活質(zhì)量，因為腦是心理產(chǎn)生的器官，如果這個器官出了問題，人的心理或行為就會出現(xiàn)異常。例如：健忘、癡呆、智力低下、精神異常等。

神經(jīng)科學(xué)的最終目的是在于闡明人類大腦的結(jié)構(gòu)與功能，以及人類行為與心理活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，在各個水平（層次）上闡明其機制，增進人類神經(jīng)活動的效率，提高對神經(jīng)系統(tǒng)疾患的預(yù)防、診斷、治療服務(wù)水平。通常采取的研究方法有：解剖學(xué)方法（采用通常的組織染色方法可以在光學(xué)顯微鏡下觀察神經(jīng)系統(tǒng)各種組織的細胞結(jié)構(gòu)，即神經(jīng)元的不同形態(tài)，以及它們間連接的一般情況。運用電子顯微鏡可以進一步了解神經(jīng)元和突觸的精細結(jié)構(gòu)。）生理學(xué)方法：（運用微電極細胞外記錄、細胞內(nèi)記錄技術(shù)對單個神經(jīng)元活動分析。近年來，片膜鉗技術(shù)對離子通道進行深入的研究。）

分子生物學(xué)方法（包括重組DNA技術(shù)：分析離子通道蛋白的結(jié)構(gòu)和功能、生理特性和應(yīng)用單克隆抗體和遺傳突變體。）以及系統(tǒng)生物學(xué)方法（基因表達調(diào)控系統(tǒng)生物學(xué)采用實驗、計算與工程的系統(tǒng)論方法，成為腦科學(xué)研究的發(fā)展現(xiàn)代趨勢。）

世界各國普遍重視腦科學(xué)研究，

美國101屆國會通過一個議案，“命名1990年1月1日開始的十年為腦的十年”。1995年夏，國際腦研究組織IBRO在日本京都舉辦的第四屆世界神經(jīng)科學(xué)大會上提議把下一世紀(jì)（21世紀(jì)）稱為“腦的世紀(jì)”。歐共體成立了“歐洲腦的十年委員會”及腦研究聯(lián)盟。日本推出了“腦科學(xué)時代”計劃綱要。中國提出了“腦功能及其細胞和分子基礎(chǔ)”的研究項目，并列入了國家的“攀登計劃”。我國的腦科學(xué)研究現(xiàn)狀2011年5月15日，中國教育學(xué)會腦科學(xué)與教育研究分會成立。在當(dāng)天舉行的成立大會上，教育部原副部長、中國工程院院士韋鈺講話指出：“5歲之前不要背詩，背了也記不住?！?/p>

形象地描繪了腦科學(xué)與教育學(xué)研究之間的緊密關(guān)系。

中國教育學(xué)會腦科學(xué)與教育研究分會將致力于推動腦科學(xué)、認知科學(xué)等多個學(xué)科的交叉和協(xié)作，開展面向教育重要現(xiàn)實問題的腦科學(xué)研究、腦科學(xué)與教育相關(guān)的國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流等，期待能揭示我國兒童青少年心理發(fā)展、學(xué)習(xí)與教育的規(guī)律，提升我國國民的心理健康意識和教育綜合素質(zhì)。

中國教育學(xué)會腦科學(xué)與教育研究分會的成立促進了我國腦科學(xué)研究的發(fā)展，也推動了中國的腦科學(xué)與國際交流的力度。2011年11月18日，美國國際數(shù)據(jù)集團（IDG）與北京師范大學(xué)簽署捐建協(xié)議，成立北京師范大學(xué)-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院（IMIBR-BNU）。IDG創(chuàng)始人兼董事長、麻省理工學(xué)院（MIT）麥戈文人腦研究院創(chuàng)始人麥戈文（Patrick

McGovern）與北京師范大學(xué)黨委書記、教育基金會理事長劉川生、北京師范大學(xué)校長鐘秉林共同簽署捐建協(xié)議。教育部副部長郝平出席了簽約儀式，并為研究院揭牌。

根據(jù)協(xié)議，IDG將捐贈1000萬美元用于北京師范大學(xué)-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院建設(shè)。同時IDG及IDG資本管理團隊還將分別設(shè)立“IDG中國基金會”和“和諧基金會”，為該研究院提供長期支持與資助。

經(jīng)過十多年的研究和實驗,中國科學(xué)家不久前在人的大腦中發(fā)現(xiàn)了一個和學(xué)習(xí)、記憶功能有關(guān)的新區(qū)域,并得到國際科學(xué)界的承認。

作為中國近年取得的一項重大原始性創(chuàng)新成果和全球腦科學(xué)領(lǐng)域最引人注目的一項重大發(fā)現(xiàn),專家認為,人腦“新大陸”的發(fā)現(xiàn),提供了研究某些學(xué)習(xí)記憶障礙疾病發(fā)病機理的新途徑,并將促進老年性癡呆、帕金森氏病等疾病的研究。

由第一軍醫(yī)大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所舒斯云教授發(fā)現(xiàn)的這一新區(qū)域“邊緣區(qū)”,被國際權(quán)威專家稱為“舒氏區(qū)”,“邊緣區(qū)”理論也被權(quán)威學(xué)者列人專著,并被國際神經(jīng)科學(xué)界廣為引用。

對于人類來說,大腦至今仍是一個謎。作為宇宙中已知最復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu),人類對大腦中許多區(qū)域的功能知之甚少。早在20世紀(jì)80年代,舒教授在研究大鼠腦皮層下的高級運動中樞—紋狀體時意外發(fā)現(xiàn),和紋狀體的圓形或三角形細胞不同,其邊緣有一群紡錘狀的細胞,這些細胞組成一輪彎月的形狀,在紋狀體邊緣形成一個特殊區(qū)域。

“這是一個從未見過,也從未見人報道過的“新大陸”。而細胞形狀不同,功能肯定也不同。”舒斯云乘勝追擊進一步發(fā)現(xiàn),不僅大鼠,而且在貓、猴子和人的大腦中都存在這一區(qū)域。腦科學(xué)與認知神經(jīng)科學(xué)大腦是人類的思維和行動中樞，對人類的思想和活動起著指導(dǎo)作用，是人類創(chuàng)新思維的源泉，腦科學(xué)的設(shè)立與研究，可有力的推動現(xiàn)代科技創(chuàng)新，推動人來文明的進步與發(fā)展。新思想、新觀念產(chǎn)生的時期，也是創(chuàng)造性思維過程中最關(guān)鍵的時期。由于新思想的產(chǎn)生是沒有固定的邏輯通過的，為此，就需要充分發(fā)揮右腦的想象、直覺、靈感等非邏輯思維功能。想象，是人腦對已有表象進行加工改造、重新組合，而形成新的形象。在創(chuàng)造性活動中，人們要揭示事物的本質(zhì)、把握哪些不能為人們直接感知到的事物的隱蔽聯(lián)系，填補知識鏈條的空白，創(chuàng)造出不曾有過的新產(chǎn)品，就必須借助于想象去設(shè)想事物內(nèi)部過程相互聯(lián)系，相互作用的圖景，尋找解決問題的一般性原則和中介環(huán)節(jié)，構(gòu)思新產(chǎn)品的形象。想象，可使人們突破個別經(jīng)驗認識的框子，而把握普遍性；通過有限，而深入到無限；超越現(xiàn)實的時空界限，而推測過去，預(yù)示未來：擺脫具體事物的束縛，而自由地重新組合。正因為有了它，人們創(chuàng)造性思維的行程才有了很大的自由，人們的思想才可以自由地飛翔。

右腦的想象功能不但在文學(xué)藝術(shù)創(chuàng)造中，而且在科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)明中，都起著巨大的作用。直覺，是人腦依據(jù)以往的知識和經(jīng)驗，在無意識的條件下，從整體上，迅速猜測，預(yù)感或觀察隱藏在現(xiàn)象背后的事物的本質(zhì)屬性或本質(zhì)聯(lián)系的一種思維方式。其特點是：跳躍式地進行，直接接觸到問題的實質(zhì)，似乎不存在中間的推導(dǎo)過程，主體不能明確意識到該過程的進行，也因之不用言語將其清楚地描述出來，大有“知其然，不知其所以然’之感。

在創(chuàng)造性思維過程中，一方面由于問題都是不明確的，所需的事實和證據(jù)也常常十分有限，另一方面由于不存在一種凝固不變邏輯通道，去引導(dǎo)我們按圖索驥地構(gòu)思實驗，建立模型，提出假設(shè)，尋找問題解決的中介思維環(huán)節(jié)。因此，左腦的分析思維是難以施展和奏效的，而只能依靠右腦的直覺思維，直覺思維方式雖然不能保證成功，但卻容易引導(dǎo)成功，既是創(chuàng)造性解決問題所必需，當(dāng)省時省力。可見，在創(chuàng)造性思維活動的過程中，右腦的直覺功能在確定研究方向、選擇有前途的研究課題、識別有希望的線索、預(yù)見事物的發(fā)展進程和研究工作的可能結(jié)果、提出假設(shè)、尋找解決問題的有效途徑、領(lǐng)悟機遇的價值、在缺乏可供推理的事實時決定行動的方案、在未獲得決定性佐證時形成對新發(fā)現(xiàn)的看法等等方面，都具有重要的作用。

靈感，是創(chuàng)造性思維過程中普遍存在的一種客觀現(xiàn)象。對于一些曾集中精力、長時間反復(fù)探索而又尚未解決的問題，人腦有時會有意無意地突然出現(xiàn)某些新的形象、新的思想，產(chǎn)生一下子使問題得到澄清的頓悟，這種現(xiàn)象即靈感。在創(chuàng)造性思維活動的過程中，既有長時間的準(zhǔn)備和積累，又有短時間的攻關(guān)和突破，既有經(jīng)久的沉思，又有一時的頓悟。靈敏就是在創(chuàng)造性實踐和思考活動的基礎(chǔ)上，思維運動發(fā)展到一定關(guān)節(jié)點時，而產(chǎn)生的一種質(zhì)的飛躍。有關(guān)的調(diào)查和科學(xué)家們的自述表明，無論是文學(xué)家、藝術(shù)家、還是自然科學(xué)家、社會科學(xué)家，他們在創(chuàng)造思維過程中不但都經(jīng)常出現(xiàn)靈感，而且其許多新思想、新觀念的涌現(xiàn)、新思路的產(chǎn)生、新形象的形成，都與靈感密切相聯(lián)。大量事例證明，靈感大多出現(xiàn)在思維長期緊張工作之后的暫時松馳狀態(tài)，如散步、釣魚、洗澡、聽音樂、觀花賞月乃至睡夢中。此時，主體精神放松、抑制解除、遇想豐富、想象活躍，右腦正處于積極活動之中。不少事例還表明，靈感常常是受某事物的啟發(fā)而產(chǎn)生的，這種起啟發(fā)作用的事物被稱之為“原型＂。

在我們周圍的客觀世界中，無處不隱蔽著大量的啟示，提供人們作為原型，以取得豐富的創(chuàng)造性設(shè)想，發(fā)現(xiàn)原型與所要尋求事物的相似之處，看出它們之間的隱蔽關(guān)系，也即從變化的背景和改變形式的事物中將所需要的東西再認出來，是創(chuàng)造性突破的關(guān)鍵一步。魯班被草割傷后發(fā)明了鉅子，阿基米德洗澡時發(fā)現(xiàn)浮力定律，牛頓被蘋果砸后發(fā)現(xiàn)萬有引力定律……許多發(fā)明是在人們通過大腦對偶然想象的深入反思得到的?？梢?，在創(chuàng)造性思維過程中有重要作用的靈感，與右腦活動有密切的聯(lián)系。

腦科學(xué)重在研究大腦的活動規(guī)律，和大腦的保健。腦科學(xué)有力地推動了科學(xué)創(chuàng)新。現(xiàn)代社會學(xué)習(xí)，生活，科研，國家競爭的壓力日趨激烈，如何在自己短暫的人生最大限度的開發(fā)利用自己的大腦，實現(xiàn)自己的人生理想，報效祖國和社會，以及對自己大腦的保健，是每個人不得不思考的問題。一個國家和民族要想立于世界名民族之林，也應(yīng)加大對腦科學(xué)的研究。腦干內(nèi)的七種腦神經(jīng)核團一、一般軀體運動核：1.動眼神經(jīng)核：位于中腦上部，受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，發(fā)出一般軀體運動纖維穿腳間窩出腦參與構(gòu)成動眼神經(jīng)，支配除外直肌和上斜肌之外的眼肌，即上、下、內(nèi)直肌及下斜肌和上瞼提肌。損傷表現(xiàn)：上瞼下垂，眼外下斜視。2.滑車神經(jīng)核：位于中腦下部，受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，發(fā)出一般軀體運動纖維在上髓帆內(nèi)左右交叉后，經(jīng)下丘下方出腦組成滑車神經(jīng)，支配眼上斜肌。損傷表現(xiàn)：眼內(nèi)上斜視。3.展神經(jīng)核：位于腦橋下部，面神經(jīng)丘的深面。受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，發(fā)出一般軀體運動纖維經(jīng)延髓腦橋溝內(nèi)側(cè)出腦構(gòu)成展神經(jīng)，支配眼的外直肌。損傷表現(xiàn)：眼內(nèi)斜視。4.舌下神經(jīng)核：位于延髓上部、舌下神經(jīng)三角的深面。受對側(cè)大腦皮質(zhì)控制，發(fā)出一般軀體運動纖維經(jīng)錐體與橄欖之間出延髓組成舌下神經(jīng)，支配同側(cè)舌內(nèi)、外肌的隨意運動。損傷表現(xiàn)：伸舌偏向患側(cè)，舍肌萎縮。二、特殊內(nèi)臟運動核：1.三叉神經(jīng)運動核：位于腦橋中部，室底灰質(zhì)的腹外側(cè)。受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，發(fā)出特殊內(nèi)臟運動纖維組成三叉神經(jīng)根加入三叉神經(jīng)，支配咀嚼肌、二腹肌前腹、下頜舌骨肌等由鰓弓衍化的骨骼肌。損傷表現(xiàn)：張口時下頜偏向患側(cè)。2.面神經(jīng)核：位于腦橋下部，腦橋被蓋的腹外側(cè)。發(fā)出特殊內(nèi)臟運動纖維繞過展神經(jīng)核背側(cè)形成面神經(jīng)膝，轉(zhuǎn)向腹外側(cè)經(jīng)面神經(jīng)核外側(cè)出腦構(gòu)成面神經(jīng)，支配面部表情肌。其中眼裂以上的表情肌受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，眼裂以下的表情肌受對側(cè)大腦皮質(zhì)控制。損傷表現(xiàn)：面癱(額紋消失、眼裂不能閉合、鼻唇溝變淺、口角偏向健側(cè))。3.疑核：位于延髓內(nèi)，下橄欖核的背外側(cè)。受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，發(fā)出特殊內(nèi)臟運動纖維加入舌咽神經(jīng)、迷走神經(jīng)(、副神經(jīng))，支配咽喉部和食管上段的骨骼肌。損傷表現(xiàn)：吞咽、發(fā)聲困難。4.副神經(jīng)核：延髓部較小，為疑核的下端；脊髓部位于疑核的下方，延伸至上5~6個頸脊髓節(jié)段。受雙側(cè)大腦皮質(zhì)控制，延髓部發(fā)出纖維構(gòu)成副神經(jīng)的腦根，最終加入迷走神經(jīng)，支配咽喉肌;脊髓部發(fā)出纖維構(gòu)成副神經(jīng)的脊髓根，支配胸鎖乳突肌和斜方肌。損傷表現(xiàn)：頭不能向?qū)?cè)偏轉(zhuǎn)，肩不能上提。三、一般內(nèi)臟運動核：1.動眼神經(jīng)副核：位于中腦上部，動眼神經(jīng)核的背內(nèi)側(cè)。發(fā)出副交感神經(jīng)的節(jié)前纖維加入動眼神經(jīng)，進入眼眶后在睫狀神經(jīng)節(jié)內(nèi)換元。其節(jié)后神經(jīng)纖維支配睫狀肌和瞳孔括約肌。損傷表現(xiàn)：瞳孔散大。2.上泌涎核：位于腦橋的最下端，面神經(jīng)核尾側(cè)。發(fā)出副交感神經(jīng)節(jié)前纖維加入面神經(jīng)，換元后其節(jié)后神經(jīng)纖維管理淚腺、下頜下