脑科学与教育ppt课件

3、大脑分叶
顶叶 （空间感觉）
(岛 内叶 脏)
大脑皮层
两个半球表面覆盖着一层 2~5mm厚的灰质，总面积 约2200~2600平方厘米，
Brodmann 1909 大脑皮质 52区
4、大脑组织（神经组织） 细胞体
神经细胞 突起 轴突 树突
神经胶质细胞
• 大脑约有1000多亿个神经细胞，相 当于银河系星球总数。
但脑重量不一样，原因突起增多； 犹如小树变大树 大脑需要外界刺激而成长
微电极研究神经细胞活动
• 微电极 • 注入电解质
神经传导速度及可塑性
神经传导速度及可塑性
神经冲动在神经元内的传递途径是: 树突或细胞体 轴突 突触小体
神经传导速度及可塑性
计算机完成非常困难
• 速度 150km/h • 回球判断
三、开发你的大脑
大脑与测谎
• 测谎仪 外周说谎： 肾上腺交感神经系统活动→出汗 →皮肤电阻
中枢说谎
英国 曼斯菲尔德
美国 劳特布尔
2004年诺贝尔生理学或医学奖 核磁共振成像技术领域的突破性成就
说谎仪设计 皮质活动
大脑潜能与高级功能的复杂性
舟舟 • 智商不及常人一半 • 不会计算10以内的加减法 • 不懂乐谱、乐器 • 在世界的舞台上挥动着指
奥斯卡奖 《电影雨人》
• 头特别大
• 超强数学功能 312*123=38376 4343*1234=5359262
• 雨人 原形 Kim Peek
头特别大
记忆力特别强 能背出
9000本，看完倒着放，每页10秒看完， 过目不忘。
• 美国每条公路的起点和终点 • 美国每个地方的电话、区号和邮编 • 每个经典音乐家的每1部重要作品
• 脑发育的修复性 早期脑损伤（5岁以前）可通过学习过程
获得一定修复（另一脑半球功能的开发）
脑的发展与老化
• 3-15岁儿童，大脑的总体大小不会发生明 显的增长，但大脑内部的区域性结构变化 明显。
• 20-29岁，大脑平均每年减重5%-10%。可能 与树突减少和脑细胞死亡有关。
• 中年晚期额叶皮质层随年龄发生萎缩，可 能与工作记忆减少有关。
• 在这一时期，脑重量的增加主要为神经 细胞体积的增大，突触的数量和长度增 加及神经髓鞘逐步形成，神经突触（大 脑神经细胞之间的神经联系）的数量由 出生时的50万亿增加到1岁时的1000万 亿，为出生时的20倍，脑神经元突触象 “桥”一样把脑神经细胞联系起来，神 经细胞的联结70-80%是在3岁前形成。
孙志宏 延安大学生命科学学院
提出问题
• 如何认识你的大脑？ • 如何保护你的大脑？ • 如何开发你的大脑？
一、认识你的大脑
1、大脑的位置
颅腔内，分为左、右大脑半球。
2、大脑重量与体积
• 人的大脑平均为人体总重量的2%， 但它需要使用全身所用氧气的20%， 相比之下心脏只需7%。
• 大脑左右两个半球体积占中枢神经 系统总体积的一半以上，重量约为 脑的总重量的70%左右。
• 每个神经细胞又通过上千个连接点 （突触）与其它神经细胞组成复杂 的神经网络。这些网络比今天全世 界的电话网络还要复杂1400多倍。
微电极研究神经细胞形态
• 微电极注入染料
• 微电极 玻璃管 细 0.1μm 中空
扫描电镜研究神经细胞形态
大脑的可塑性=突触的可塑性
儿童370克；成人1400克；1/4; 儿童神经细胞数量与成人基本一致，
套层→脊髓灰质 腹侧部→基板→脊髓灰质前角 边缘层→白质 背侧部→翼板→脊髓灰质后角 管腔→中央管
后正中隔
翼板 基板
边缘层 白质
后角 前角
前正中裂
脊髓的形态发生
神经管头段发育为脑
神经管头段→三个脑泡 前脑泡: 头段→大脑
尾段→间脑 中脑泡→中脑 菱脑泡: 头段→后脑→脑桥和小脑
尾段→末脑→延髓
大脑皮质的组织发生
5、神经细胞之间空间的改变
• 随着老化，在人类、猴子、狗等动物大脑皮 层、海马的神经细胞外的空间集聚球状沉淀 物，在人类，被称为“老年斑”。
• 老年斑是由被称为β-淀粉样蛋白质的小分子 集聚形成的。老年性痴呆患者身上发现有大 量的β-淀粉样蛋白质沉淀在神经细胞内。
（一）脑衰老的表现
6、分子水平的改变
依次出现： 古皮质－海马、齿状回 旧皮质－梨状皮质 新皮质－面积最大，出生时已形成6层结构 第8周，突触开始出现。
6周龄
9周龄
人胎儿左大脑半球（上:外侧面 下:内侧面）
（2）脑的胚后发育
出生后的数月对于脑的发育成熟非常关键 • 出生时脑重量为350克，成人的25%； • 1岁时800克，为成人脑重的1/2； • 2-3岁脑重量为1000克，达成人75%； • 4岁时达1250克； • 6-7岁达90%； • 12岁接近成人约1400克； • 20岁以后停止增加
• 我不喜欢在一列 快车通过时站在 站台的边缘上， 也不喜欢站在船 舷边下望。
• “转念间的行动 会使一切告终。”
——丘吉尔
十七世纪 丘吉尔将军
抑郁症
• 研究表明，抑郁症的基因缺陷定位于11 号染色体短臂上。
• 儿茶酚胺合成的限速酶－酪氨酸羟化酶 的所在部位。
• 儿茶酚胺功能的异常与许多精神性疾病 密切相关。
• 老化时，某些酶活力的降低将导致DNA损伤， 不易修复。
• DNA改变可能是老化的重要原因。线粒体的 DNA比染色体的DNA更容易损伤，这是由于 线粒体的修复机制不如染色体的能力强。
（二）脑疾病
帕金森综合症
世界帕金森病日 (４月１１)
世界著名拳王阿里40多岁就患上 了帕金森症，昔日雄风难在；
1996年亚特兰大奥运会 拳王阿里点燃圣火 Parkinson’s病
创作时间、第一次演奏时间。
Kim Peek Compouter
大脑皮球
大脑半球
大脑分工提出
斯佩里研究大脑两半球的 功能具有显著差异，提出 两个脑的概念。
1981年获诺贝尔生理学 或医学奖。
斯佩里 (1913-1994)
美国神经心理学家
左右脑的分工
• 问题逻辑严密，对数 学有特别的兴趣，这 是他的左脑极其发达
学唱一首歌
• 左脑会处理并记忆歌词 • 右脑会处理旋律与情感 • 左右脑动员 等量交换信息 易学 • 记住了歌词而唱不出旋律（左脑） • 只会哼哼曲调而唱不出歌词（右脑）
给家庭和社会带来沉重负担
脑血管病发病主要因素
1、年龄 老龄社会 2、高血压 3、动脉粥样硬化 4、肥胖 5、高脂血症 6、吸烟 7、酗酒 8、心脏病
Βιβλιοθήκη Baidu 肥胖与心脑血管病的关系
• 在肥胖的并发症中， • 主要有动脉硬化、冠 最常见且最严重的， 心病、心肌梗死以及 那就是心脑血管疾病。 脑出血或脑栓塞等。
二、保护你的大脑
000000000
健康是“1” , 其他都是“0”
（一）脑衰老的表现
1、神经元的数量
健康人从30岁以后神经元的数量逐渐减 少，表现为脑组织重量会逐渐降低，70 岁时平均降低5％-10％，到80岁平均降 低16％-18％。
• 健康人从30岁以后脑组织的体积也会逐 渐减少，60岁以上的正常男性大脑的体 积比25岁的年轻人减少10％。脑的萎缩 范围在10％-15％。
的缘故。
比尔·盖茨，创建美国微软公 司。1995-2007年福布斯全球 排行榜连续13年蝉联世界首富。 2008年6月27日正式退出微软 公司，并把580亿美元个人财 产尽数捐出 。
• 情感丰富，善 于与人沟通， 这是他右脑极 其发达的缘故。
比尔・克林顿 美国第42任美国总统 （1993年－2001年）
• 那么爱因斯坦具有高级智慧的大脑怎 么解释呢？
5 脑的发育
脑的发育指脑在个体发生过程中的变化 和发展，包括胚胎发育和胚后发育两个 阶段。
• 脑的胚胎发育是从受精卵开始到胎儿 出生为止；
• 脑的胚后发育是从出生到成年(性成 熟)。
我究竟是从哪 里来的呢?
桑椹胚
卵裂和胚泡形成
卵裂
受精卵
胚泡
体 外 人 胚 胎 的 卵 裂
国內十大死亡原因排名
所有死亡原因 脑血管疾病 恶性肿瘤 心脏疾病 糖尿病 事故伤害 慢性肝病及肝硬化 肺炎 肾病 自杀 高血压性疾病
順序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
脑血管疾病
脑血管病与心脏病，恶性肿瘤构成了
三大致死 疾病
患病率：719 ~745.6/10万人 发病率：约109.7 ~ 217/10万人 死亡率：约116 ~ 141.8/10万人 幸存者：50%~70%遗留严重残疾
（一）脑衰老的表现
2、轴突和树突的衰老
• 即使神经元胞体存在，其轴突和树突的数 量和复杂性也会随着年龄增加而减少和萎 缩。
• 构成轴突髓鞘的脂类组成也发生变性，使 轴突传导神经冲动的速度和效率降低。
（一）脑衰老的表现 3、突触和受体的衰老 • 突触小泡在突触前膜内的流动性将下 降，这是突触机能衰老的原因之一。
帕金森病
老年性痴呆症
曾连任美国两届总统 1994年患老年性痴呆症 在同老年痴呆症进行了
长达10年的抗争后于 2004年6月5日去世。
里根
神经元纤维缠结
amyloid protein β
抑郁症
• 丘吉尔 政治家 外交家 演说家 文学家
• 第二次世界大战 回忆录
• 1962年诺贝尔文 学奖
A受精卵；B２细胞阶段；C４细胞阶段；D8细胞阶段；E桑椹胚；F囊胚。
胚泡形成
胚泡于受精后第4-5天形成，并进入子宫。
胚泡
内细胞群 胚泡腔 滋养层
胚泡的植入
胚泡侵入子宫内膜的过程，又称着床。 受精后第5-6天开始，第11-12天完成。
受精8天后的胚牙完成“着 受精卵经过 11-12天的发育和旅行, 陆”，微微嵌入子宫内膜。 终于在女性的子宫内安顿下来
低智特才综合症研究
• Benjamin Rush 美国精神病学之父 • 1789年第一次描述低智特才综合症：
Thomas Fuller • 提问：一个人若活到70岁另17天12小
时，他（她）总共活了多少秒？
• 一分半后 • 2，210，500，800秒( 22
亿……)”。 • 17个闰年
超常记忆力的研究
选手弱点 人的位置 回什么球 • 反应时间 毫秒内完成
爱因斯坦的大脑
• 脑重1230克 • 分成240块 • 福尔马林保存 • 广口瓶
1879-1955 物理学家 发现相对论
• 不知道什么原因，还是等待什么，反 正一等等了三十年，这三十年就没有 研究报告，没有人再提。
• 到1985年美国的加州大学伯克利分校 一批学者，他们要走一部分脑，要走 一小块，然后一分析，结果就是说爱 因斯坦脑子里面胶质细胞比平常人多。
（1）脑的胚胎发育
神经外胚层演化为神经系统 神经管：脑、脊髓等 神经嵴：神经节、周围神经等
神经管
神经嵴
神经管
室管膜层：单立或低柱细胞 套层：成神经细胞和成神经胶质细胞 边缘层：成神经细胞的突起和少量胶质细胞
成神经细 胞不再分 裂而形态 演变
成神经胶 质细胞保 持增殖分 化能力
神经管尾段分化为脊髓
• 养育环境刺激和与婴儿的交流，可以 极大地影响大脑神经通道的结构和功 能，决定脑部“突触”连接功能。
• 在这关键期提供良好的教育和训练， 对促进脑功能和脑结构的发展均有重 要的意义。
一岁儿童的脑远比新生儿接近成人
五天
两个月
1年
28岁
脑 细 胞 的 发 育 过 程
脑机能的可变性
• 脑发育的可塑性 早期社会经验剥夺致脑发育停滞 儿童营养不良
什么叫胶质细胞呢？
• 刚才我们看的那种 叫神经细胞，除了 上千亿个神经细胞 以外，还有比它还 多的神经胶质细胞。
• 到1999年，也就 是他去世以后的 44年，又有一批 学者报告，爱因 斯坦的脑顶叶宽， 外侧裂也宽，这 个顶叶管是什么 呢？和空间思维、 形象思维有关。
• 世界上最著名的杂志 Science，2000 年9月1号这一期上有一篇文章，评论 了这件事，胶质细胞多和顶叶宽不足 以证明爱因斯坦是人类的天才这一观 点。
挥棒，世界巡演超过500场 • 大脑之谜
舟舟指挥
1、《北京喜讯到边寨》 2、《瑶族舞曲》 3、《卡门》 4、《博吉上校进行曲》 5、《拉德斯基进行曲》
唐氏综合症
• 基因变异，第21对染色 体多了1条，染色体异常 疾病。
• 智商很低
• 某些方面有特殊才能 • 低智特才综合症
1978年4月1日生
• 神经递质的合成和分泌功能不断随着 年龄老化而下降。与其相对应的受体 数量在衰老过程中发生同步性下降。
（一）脑衰老的表现
4、神经细胞结构的改变
• 随年龄增加，尼氏体会减少，神经原纤 维发生缠结。
• 海马细胞在衰老时逐渐被神经原纤维缠 结，神经细胞物质和信息的转运能力大 大下降或失效。
（一）脑衰老的表现