漫谈脑科学及其对学习生活的指导意义

琴德最优的科学实验
实验结果表明：古琴音乐在中国被试身上表现出对选 择性注意和记忆更新过程的影响，以及对判断分类和评估 时间的影响有两种效应：前额优势与左偏侧效应。
古琴组 钢琴组 空白组 图中当钢琴音乐大于古琴音乐时，表示为红色， 古琴音乐大于钢琴音乐时表示蓝色：绿色为相减为零。
自我意识能力
2岁儿童，大猩猩和黑猩猩 通过“斑点实验”
——秋水第十七
注：惠子主张理性的求证、推理，但当时他应用他的知 识去推理求证时已经不知不觉忽略了更多的东西。
自由意志
• • • • B. Libet的研究工作介绍 实施行为之前200毫秒就有觉知。 潜在无意识神经活动则更早,550毫秒之前. 因此在觉知到将发生的行为之前350毫秒就有该行为 实施的神经活动了. • 神经传导时间约20毫秒. • 所以,您有足够的时间来改变您要实施的行为,也就是 说自由意志是存在的. • 意识的产生在于刺激的持续性,约500毫秒.这也称为 意识的持续时间理论.
嗅觉
味觉
4×10-7克分子浓度(硫酸奎宁)
大脑左右半球分工
新皮层与旧皮层
情欲脑（旧皮层）:边缘系统、丘脑、垂体 理智脑（新皮层）:大脑皮层，特别是前额叶 脑平衡：情欲与理智互根、互惠、互助 抑制物: 茶碱、酒精、咖啡
新皮层与旧皮层
情感奖惩系统
神经组织：杏仁体、中隔核，老鼠的实验 教育启示：奖励比惩罚好 生活启示：正面情感与负面情绪
（英）格林菲尔德《大脑的故事》
一、脑科学概况
认识脑 保护脑
开发脑
仿造脑
多学科交汇
精神科学
心灵哲学
机器人学
认知科学
人工智能
神经科学
医学
信息科学
心灵之本体
智 识 慧
意 志
情
研究之方法
观察 解剖 成像
探测 内省
仿真
二、人脑的进化与发育
种类 类 人 猿 非 洲 猿 人 脑重量 神经元总数（单位：亿个）
歧义认知
虚妄认知
虚妄认知
虚妄认知
虚妄认知
虚妄认知
虚妄认知
神经审美活动
1.审美活动是一种意识活动的高级形式，涉及我们的感知、 情感、想象、记忆，以及价值评判等高级认知过程。2.对 视觉艺术（主要是绘画）的审美活动的研究，涉及大脑对 视觉刺激的线条、形状、颜色、位置、运动各因素的感知 和整合问题； 3.对听觉艺术（音乐）的审美感知的研究，揭示与音乐的 审美感知有关的大脑活动机制。 4.艺术风格的脑成像研究 5.对于艺术审美的神经机制探索，更丰富的脑科学实验是 关于各种艺术形式的审美体验的实验报告。
切记要保持良好的心态，是健 康的第一保障。
自然情绪：哺乳动物的四种基本情感
社会联系
向前运动，嗅探，探索
走僵 ，立 逃， 避逃
寻求
恐惧
愤怒
恐慌
社 会 背 景
行 激 动 动 ， 孤 痛 立 苦 诱 的 发 叫 声 ， 寻 求
攻击，啮咬，争斗
恐惧的脑机制
杏仁核在恐惧的 认知加工中居于 关键地位.大脑 中加工“恐惧” 情绪的神经通路 发生异常是焦虑 症的神经基础
六、未来的挑战
随着脑科学的深入发展，我们对 大脑的认识越来越深入，与此同时 一些先进脑科学技术的出现，如脑 机融合技术、大脑扫描技术、神经 植入技术等，也有神经药物滥用给 人类带来了众多伦理问题。所有这 些是好是坏，不得而知，对人类生 活构成了前所未有的挑战。
•人脑平均重1400克，神经元个数1011个
指标 脑/体比 重量 2-3% 血流量 15-20% 氧耗量 25%
哺乳动物脑的比较
人脑发育成长过程
•人脑发育生长过程（单位：克）
年龄 重量 新生儿 390 9个月 660 3岁 1011 7岁 1280 成人 1400
关键期：人：4岁；猫：24-36天；猴：28-42天
记忆系统
神经机制：海马体，分布式存取 记忆分类：程序记忆、语义记忆、情景记忆、
铭刻记忆
生活修为：从刻意有为到自觉无为，程序记忆
养成良好的行为规范
醒觉系统
神经机制：网状体，睡眠与清醒 睡眠程度：浅层睡眠、深度睡眠、快速眼动 应对失眠：心如明镜，意无旁骛
四、高级思维活动
主观认知
主观认知
歧义认知
• 超稳定意识状态的可能性,非线性动力学的相 空间
• 弗洛伊德理论，脑科学理论与禅宗心性论之间的比较 研究
禅悟心法实验
Antoine Lutz团队开展有关脑电与成像实验 Waisman Laboratory for Brain Imaging & Behavior, University of Wisconsin-Madison
音乐审美的意义
1993年美国认知神经科学家肖（Gordor L. Shaw）教 授等人在《自然》杂志第365期上发表了一篇题为“音乐 与空间任务能力”的科学论文。在这篇论文中，肖教授指 出，经常聆听莫扎特D大调k.448号作品的大学生，有助于 提高他们的时空推理能力。论文发表后，引起了公众的很 大反响，一时聆听莫扎特音乐重新成为了大学生们的“时 尚”。后来肖教授为了全面阐述音乐与思维能力的关系， 干脆出版了一部题为《心留莫扎特》的书，将审美活动与 大脑的智力发展关联了起来。根据肖教授的研究，艺术活 动的时空想象能力与语言逻辑的分析能力是提高智力水平 相互补充的两个途径。
基于神经科学的禅法分类
值得强调的是，当代的认知神经科学，恰 好从实证的角度，为三类禅法所达成的心态境界 给出了科学证据。也就是说，我们现在可以从脑 电活动的模式中区分出这样的三种不同境界。不 管我们选择什么样的冥想去修行，科学现在已经 结论性地指明冥想能够并且正在使我们的脑变得 更好。也许这只是一个时间问题，迟早冥想被看 作是不可或缺的情感与心灵的幸福源泉，就像我 们的身体健康锻炼一样。
人脑发育成长过程
基础：怀孕第8 周起(出生时约1万
亿个神经元)
连接：一生中 的头3年（运动感
知期）
涌现：智力升 华的初中（11-14
岁转运期） 智力发展关键阶段
人脑衰老死亡过程
•人脑的衰老过程
年龄 70岁 80岁 90岁
重量（g）
比例（%）
1330
95
1260
90
1120
80
人脑神经元平均每日死亡数约50万个。
微笑的社会属性
情绪的脑定位
• 恐惧：海马-杏仁核-前额皮层，恐惧刺激激活了海马和杏 仁核，然后在前额皮层中同时表征、相互整合而产生
• 厌恶：激活的脑区有脑岛，基底神经节，纹状体
• 惊奇：负性激活杏仁核右腹侧, 正性激活腹内侧前额叶
• 悲伤：在悲伤情绪中，前额叶皮层中部，额下回，颞上回， 楔前叶，杏仁核，丘脑活动增强 • 愉快：下丘脑、前额叶、杏仁核、腹侧纹状体 • 愤怒：与杏仁核有密切关系，但目前多把愤怒和恐惧联系 在一起研究，单纯研究愤怒脑机制少，也不成熟，有人认 为与额叶、扣带前回有关 • 有认知任务的情绪性活动导致脑岛和扣带前回的活动
• 意识心灵场,意识的主观体验性/整体性.
五、健康用脑心法
• James H. Austin, Zen and the Brain, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1998 • 通过静虑是如何能够功志地富于成效地重构自我的? 强调禅悟状态的可能性和重要性 • 静虑状态的脑电分析, 对坐禅人员的脑电波（EEG） 测试，分析了等波谱的规律
第一种是聚焦注意禅法
此种禅法，可以达成的境界就是专注一境，其对应 心理活动的表现形式主要由皮层中增强的beta/gamma脑 电波活动来描述。Gamma 波是最高频率的脑电波(频率范 围是30-100 Hz)，代表神经元不同群体同时性发放以执 行一定的认知或运动功能，当我们卷入需要集中注意的 任务时，就形成Gamma波。聚焦注意禅法能够对修行者有 益，是因为在脑的特定认知方面有gamma活动的强化。换 句话讲，这种禅法可以帮助人们提高注意力、抵御精神 衰老或培养诸如慈悲的心态。因此，对各种诸如慈悲状 态的集中注意能够强化积极品质的脑活动，并带来永久 性心理品质的改变。
黑猩猩
猩猩 大猩猩 南方古猿非洲种(300万年前)
394ml
411ml 506ml 422ml
43
53 46-52
南方古猿粗壮种(200万年前)
鲍氏东非人(200万年前) ER1470(能人)(200万年前) 直立人(60万年前)
518ml
656ml 775ml 1043ml 1043ml 1330ml 1450ml
人
北京猿人(40万年前) 智人 现代人
60-94 94-100 100-150
人类与黑猩猩的脑对比
黑猩猩
人类
哺乳动物脑的基本数据
•几种动物脑/体重之比
种类 脑重 脑/体比 鲸 9000g 1/10000 象 6000g 1/1000 大猩猩 540g 0.002 豚 1600g 0.0117 人 1450g 1/50 1/12 1/8 百灵鸟 猴
第二种是开放监视禅法
也称正念禅法。可以达成的境界就是无住生心，其 对应心理活动的表现形式主要由增强的theta脑电波活动 来描述。Theta脑电波是相对慢的 (频率范围是4-7 Hz) 并正常在幼儿与放松期、反省或创新状态期间出现。因 此开放监视禅法涉及无反应且无判断性的经验觉知，每 时每刻对经验内容没有高级操纵与控制，能够使人更加 自觉到自己的思想与情感的纯意识状态。目前在西方心 理学与医学界，开放监督禅法频繁用于治疗压力、焦虑、 忧郁、精神创伤与吸毒成瘾。这种修行对于个体寻求放 松快节奏生活的感受、观察情感状态与思想模式以便选 择更正当的行为、与生存环境更加和谐、以及加强通常 的认知与洞察力是特别有效的。
他心知问题
庄子的鱼之乐
• • • • • 庄子与惠子游于濠梁之上。 庄子曰：倏鱼出游从容，是鱼之乐也。 惠子曰：子非鱼，安知鱼之乐？ 庄子曰：子非我，安知我不知鱼之乐？ 惠子曰：我非子，固不知子矣；子固非鱼也，子之不 知鱼乐，全矣。 • 庄子曰：清循其本。子曰“汝安知鱼乐”之者，既已 知吾知之而问我，我知之濠上也。
科普知识
漫谈脑科学
及其对学习生活的指导意义
福建省 仿脑智能系统重点实验室
触及灵魂深处
http://bliss.xmu.edu.cn
心，脑之官也
人类最醒目的特征不是我们建筑 的外部世界而是我们丰富的内心世界， 这是一个气质优雅，充满希望、恐惧 和幻想的世界。不管怎么说大脑赋予 我们超越其他动物的革新和想象能力。
•人脑的常见疾病（健脑秘诀：运脑与观心） 帕金森综合症 老年痴呆症 疯牛病（克雅氏综合症）
三、中枢神经系统
大脑功能分区
人脑感觉分布
百度文库
运动感觉侏儒图
几类感觉系统
• 遥感(Teleceptor)系统：视、听觉 • 化学感觉：味、嗅 • 体感(Somatic)感觉：触、痛、温度、压力等 • 内脏感觉：饥饿、渴、大小便、呕吐等 • 其它感觉(平衡感等)
人的感觉强度范围
感觉 可感觉到的最小强度Imin 最大可承受的强度Imax
视 听 机械振动
温度
2.2×10-10尔格 10-9尔格/cm2
0.25μ(指尖) 1.5×10-4卡/cm2/秒 2×10-9毫克/m3(香兰素)
Imin×109
Imin×1014 Imin×40db Imin×1450 不知 不知
第三种是自动超越自我禅法
也就是坐忘式顿悟禅法。可以达成的境界就是任 运自在，其对应心理活动的表现形式由增强的alpha1波 活动（频率范围是8-12 Hz）及其阻断现象所描述。自动 超越自我禅法包括旨在超越自己的活动，在其中根本没 有修行者、修行活动与修行对象之间的区别。从EEG的观 点看，超越自我在禅道修行期间涉及最小的认知控制或 操纵，即就是不做任何刻意的努力（无为）。当然，这 种自动超越自我的境界，新手通过努力是达不到的。但 是几乎对每个人而言都会在某一时刻不期而遇。而且， 一旦修行者顿悟到超越自我的状态，从此日用生活便可 以进入任运自在的人生境界。
意义产生机制
1、W.Freeman：与神经活动的宏观模式有关的并 不是刺激本身，而是刺激对机体的意义。也就是说，神 经活动的本质是意义而不是信息。 2、决定外部信息是否有意义的是价值评判。情感 是主观评价的主要部分，而评价肯定是意义产生的基础， 即判断力。因此情感不仅是审美活动的基础，同样也是 意义发生的基础。 3、福尔克•阿尔茨特 ：“我们判断力的力量，不 管他是建设性的还是破坏性的，全都来自于我们情感的 规定。所谓情感，就是对我们同其他人的关系做出评价、 贯穿于感觉和回忆并赋予每一次经历以意义的那种东 西。”