日本脑科学与教育研究的现状及最新进展

日本脑科学与教育研究的现状及最新进展
脑功能与认知科学重点实验室那杰
在世界科学研究进入脑科学时代的进程中，近年来，脑科学从基础研究向应用研究展开，已有了惊人的进展。

特别是自从人类脑的高级机能活动可以安全地用脑图像表示以来)，脑科学应用于现实的社会已经成为可能。

跨越自然科学、人文、社会科学的学科界线，许多不同的领域融和，特别是“脑科学”与“教育”跨学科融和形成了“脑科学与教育”(Brain—Science and Education)新的研究领域，该学科领域正在国际上急剧兴起。

日本在“脑科学与教育研究”领域±大步走在世界该领域研究的前列，极大地促进了世界脑科学与教育研究领域的发展。

我国关于“脑科学与教育”的研究也在蓬勃发展。

了解、学习、借鉴日本脑科学与教育研究的研究体制、研究方法、研究经验及最新的研究成果，推动我国脑科学与教育研究领域的发展，本论文主要介绍日本近十年来脑科学与教育研究领域的现状及最新进展。

一、“脑科学与教育”研究领域的诞生
认识脑的本质，将对人的理解与解决社会问题相结合，这是长期以来脑科学研究工作者的梦想。

十年前，完全无侵害的脑机能图像法的科学技术进步，已经有可能观察部分包括日常的精神活动的脑的高级机能活动，从而使脑科学工作者的梦想有了实现可能。

学习与教育，一直是以教育学、教育心理学为基础的文科系的实践科学领域。

但是，从生物学的观点出发，学习是“由于环境来的外部刺激，构筑神经回路网的过程”，教育是“调控、辅助构筑神经网所必要的外部刺激的过程”)。

因此，学习和教育与脑科学有着密切的联系。

从自然科学的观点出发再考虑学习与教育，可得到从胎教期起，经过幼年期、青年期，甚至高龄期直到一生总括的概念。

从胎儿期羊水中的的环境开始，育儿、保育、初等、中等、高等教育、语言教育、障碍儿童教育、机能训练、业务教育、痴呆预防、治疗、非正常行为防止、法学理论、教育经济学等，可从生物学的观点出发，对学习与教育定义可以重新考虑。

特别是乳幼儿期，它是构筑成为思考、感觉神经回路的基础、基盘的最重要的时期，根据脑神经科学对此深入的理解是非常必要的。

我们人的思考力、判断力、创造力等的基础是脑的高级机能活动，由于脑科学的介入，现在自然科学与人文、社会科学以及艺术的世界相互架桥、融和的兆头正在明显化。

从这种潮流中产生出新的典型的研究领域就是“脑科学与教育”。

二、日本率先在世界上倡导“脑科学与教育”的跨学科研究
1995年，日本新技术开发事业团(现称为日本科学技术振兴事业团)主办了“环境计测研究的最前沿”跨专业研究者学术交流研讨会，在会中开设了的“环境与大脑的相互作用”专题。

在这个专题研讨中提出了以下概念。

即，“地球上的人工物质快速的增多，其结果就会造成对自然界有影响的环境问题发生”。

“人的大脑新皮层的快速进化，就可以有使用更复杂的工具和语言的结果”。

反之，“城市里生活的人们在发达的脑做成的人工物质的包围中生活”。

这个结果是“通过环境等外部刺激构成神经回路网的大脑本身有很大的变容”。

因此在这里发生了“到现在我们从未经验过的新的社会问题”。

而且在继续主办的研讨会中，通过探索创造所谓“物质”(MaterialsHistory)的新专业的可能性，提示了“人是存在于物质的历程上”，甚至可以说，“人的精神计测存在于物质计测中”的概念。

并阐明了从环境科学的角度出发“[环境因子]和[遗传因子]相互作用的重要性”。

经过几年的考察和研究实践，在20世纪最后一年的2000年，日本科学技术振兴事业团又主办了更深入一些的跨专业“养育脑：学习的科学”(Developing the Brain：The Science Of Learning and Education)研究交流研讨会。

连续4天的研讨会，约50多名的日本国内各学科的学术带头人及最领先的专家跨越自然科学、社会科学、人文学、艺术等各个的专业的界线，彻夜充分研讨，确立了日本独特的称为“脑科学与教育”的崭新的跨学科研究领域。

在2001年开始，日本文部省、日本科学技术振兴事业团(JST)在世界上率先公开研究“脑科学与教育”，在社会技术研究中开设了“脑科学与教育”研究领域，并开始向全国公开招标研究课题，在国内多数学者申报的研究方案中，每年选出3件特别优秀的研究计划予以特殊资助。

另外，为了使“脑科学与教育”研究有更大的发展，文部行政和科学技术行政及文部科学省的3部门连合，在2002年设置了关于“脑科学与教育”研究指导委员会(座长：伊藤正男，理化研究所脑科学研究中心名誉教授，原所长／研究工作组主查：小泉英明，日立制作所，原基础研究所所长)。

日本脑科学家呼吁应尽快组织实施相关研究项目。

此后，日本文部省还多次召
开专家研讨会，进一步明确了研究细则，并于2003年元旦正式启动庞大的“脑科学与教育”研究项目。

这是文部省和科学技术厅合并之后发展为新的文部科学省的象征开始的第一个部局协作计划)。

对此计划日本政府投入大量研究经费予以支持。

仅在2004年的预算中，对关于“脑科学与教育”研究预算投入总额30亿日元”，约人民币2亿1千万元。

三、日本“脑科学与教育”研究项目的总体目标
日本力争使自己在世界上成为教育大国，因此“脑科学与教育”研究项目的总体目标是：将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务，将脑科学与教育紧密结合，进行面向教育理论和实际的应用研究。

这个研究项目包括两个方面：
首先，日本继美国1990年开始[脑的十年]后，1996年提出了【脑科学的时代】【脑的世纪】的20年的脑科学发展计划，这个计划详细制定了认识脑、保护脑、创造脑、养育脑的全方位的脑科学研究的目标及阶段发展规划，政府并加大对脑科学研究投资力度，开始了日本脑科学研究的新纪元，致使近年来日本的脑科学研究及脑教育研究一举走向了世界脑科学研究水平的前列。

在1996年开始实施“脑科学时代计划”的几年来的研究基础上，充分考虑到社会发展的现实和趋势，结合对教育学研究中现存的模糊性和经验性等不足之处的认识，将脑科学与教育紧密结合，开展应用性研究，即由脑科学家和教育理论者及学校一线教师在共同研讨的基础上，确定需研究的教育教学中的实际理论和实践中的问题并开展研究。

它强调打破和改变以往自我封闭的教育研究方式，以认知神经科学为核心，脑科学家和教育工作者密切合作，从终身教育的视角，来研究人在各个不同发展阶段的身心发展规律和学习的生物学机序，并从教育的各个方面来再构造学习和教育的新概念，逐步实现理想的教育教学方法和更加理想的教育体系的再构造，同时也为教育学的科学化和本土化发展逐步奠定坚实的基础。

其次，2002年日本政府要求教育工作者将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务，将脑科学的原理运用到教育中去，进行面向教育理论和实际的应用研究。

文部省的认识是，脑科学领域是21世纪最重要的战略目标，它与国家总体发展水平直接相关。

在脑科学与教育研究项目的推动下，近年来，基于大脑生理学原理的脑功能开发的研究迅速发展。

开发右脑，全脑教育，速读、速听、音读以及增强学习记忆力，开发脑力的各种训练研究与实践，已成了当今脑科学与教育研究的热点。

日本要借此一举成为具有世界最一流实力水平的国家，包括教育领域。

由于“脑科学与教育”项目涉及到许多学科领域，如脑科学、教育学、保育学、心理学、社会学、行为学、医学、生理学、言语学、体育学等。

因此，此项目采取的基本研究方法是，以脑科学为核心，通过多学科协同研究和交流对话，促进学科间的融合，对相关教育问题进行有效的研究。

四、日本“脑科学与教育”项目主要研究课题
2001年开始，日本科学技术振兴事业团(JST)正式启动了“脑科学与教育”研究项目，并向相关研究领域的研究者招标，在众多的研究课题中每年选出3项优秀课题予以重点支持5)，其主要研究课题如下：
2001年度
1)前额叶机能发育与改善其系统的开发研究
2)人间的交流机能发育过程的研究
3)从神经回路网发育解释育儿与教育的临界年龄的研究
2002年度
4)关于知识的学习与评价的脑图象学研究
5)出生后学习机能结构发育的分子基础及其应用研究
6)学习·记忆·认知·意欲机能的基础及不上学的研究
2003年度
7)媒体等环境刺激对额叶机能发达的影响
8) 学习困难的脑内活动机理及支持教育项目的开发和评价
9)关于发育障碍的遗传因素和环境因素相互作用的研究
五、国际“脑科学与教育”研究的动向
在世界经济合作组织(Organization for Economi CO—operation and Development：OECD)中的教育改革研究中心(Center for Educational Research and lnnovation：CERl)，1999年以来进行过关于“学习科学与脑研究”(LearningSciences＆Brain Research)的事先检讨，从2002年4月开始正式启动了脑科学在教育领域的应用研究计划。

2002年5月在巴黎举行的世界经济合作组织(OECD)年次论坛会中，专门设置了“脑与学习：21世纪的教育革命”(Brain and Learning：A Revolution in education for 21 st Century)的专题，得到了参会的30个发达
国家的极大的关注。

美、欧、日的一些脑科学家形成三个研究分工与合作组织。

美国重点研究言语和脑的关系，欧洲重点研究算术、数学和脑的关系，日本则主要承担了终身学习和人的观察力、记忆力和“意欲”等方面的脑与教育结合的研究。

这个年次论坛会的全体的主题是“安全、平等、教育、成长”。

美国总统夫人在基调演讲中说：虽然这4个主题每个都很重要，但教育是其它3个的根本，对教育的投资也与构筑强健的经济系统组织有密切的联系，而且也明确提出了“教育”是美国布什总统政权的最优先进行的课题之一。

英国政权主张的“优先顺序从1到 3位全是教育”是很有名的，美国也在科学技术的范围里加入学习和教育研究，在美国科学财团(NSF)的2003年预算申请里面优先顺序的第三位是学习研究，也就是说优先的研究课题为1．信息科学技术2．纳米科学3．学习科学。

而且以美国卫生研究所(NIH)的NICHD和美国环保局(EPA)为中心，开始准备了世界儿童的学习(NCS)计划。

这个计划的概要是：从2006年开始研究10万人规模的大型研究(cohortstudy把固定的统计对象群体定期观察的研究方法)，将科学性的阐明“儿童的发育与环境的影响”。

另外一方面是学术性的潮流连续产生。

罗马法王厅科学学会(PAS)是2003年迎接成立400周年的世界最古老的科学学会，会员约日。

名，其中约30名是诺贝尔奖的获得者。

在这个科学学会400周年纪念讨论会选择了最适合的题目就是“脑·心，教育”，纪念出版论文集的同时也准备成立其国际学会。

六、完全无侵害脑高级机能图象学研究
完全无侵害脑高级机能图象学是在物理计测中最有难度的专业之一。

然而科学工作者向最先端的科学难题挑战。

在1992年创造了可以把大脑的活动变为图象化的装置，即功能核磁共振装置(functional magnetic resonance imaging：fMRl)和在1995年创造了机能红外分光描绘法(functional near infra—red spectroscopicimaging：NIRSl)，光学地形法(opticaltopography：0T)等方法。

通过超导量子干涉仪(superconducting quantum interferencedevice：SQUID)的脑磁图(magneto-encephalographyMEG)分析正常的大脑机能时的信号推定技术也有了很大的进步。

这些方法的应用便产生了非侵害测试脑机能活动的脑高级机能图像学。

尤其，0T等NIRSI是特别安全的，也可以把计测坐标固定被验者的大脑，所以成为可以测验需要活动的婴儿大脑机能的唯一方法。

现在很多的研究在国内外进行中。

本研究领域，使用机能核磁共振的装置(fMRl)、近红外测量装置、现象关联脑电图装置等的非侵袭的脑机能图像装置，正在进行产业、政府、大学合作的跨学科研究。

主要的研究课题是，寻找人类的脑和内心关系的【脑科学研究】，和把脑科学的知识向教育和福利展开的〖社会技术研究〗。

其它进行将脑机能印象信息数据库化，开发医疗用途画像的自动诊断系统的[神经信息学研究。

因此，不仅是医学、工学、信息科学、心理学、语言学、哲学、数学等具有不同的背景的研究人员集聚在本领域进行研究活动。

七、研究的对象领域及方法论
根据生物学的观点考虑“学习”与“教育”，将脑科学、发育心理学、行为学、语言学以及高级机能测定、各种信技术等架桥、融和，使实践性的学习、教育的新的研究成为可能。

重崭考虑从胎儿期开始到一生结束为止的所有的学习、教育过程，面向构筑维持少子、高龄化社会最适的学习教育系统及其社会基盘的研究迫在眉睫。

这种研究在以往的脑科学、教育学都不存在，使学习和教育架桥融和形成部分新领域研究特别重要。

从学习效果、学习意欲的观点出发，研究遗传因子、环境因子间的相互作用，由于神经结合的环境适应，可塑性，神经递质与兴奋、抑制机能原理，髓鞘化的遗传信息与机能发生控制原理。

机能领域的再构筑，临界期与感受期，记忆等，不仅改善一般学习能力、语学能力，而且创造力、洞察力、理解力也都将得到改善。

关于这样的研究，不是单单根据假说的推论，而是有科学的、以实验证明根据为基础的研究。

进一步说，与现在为止不同的研究体制也是很必要的。

具体说，首先，考虑进行将积存的脑神经科学的知识具体的适用到学习和教育(胎儿、乳幼儿教育，培养儿童，特殊教育，语学教育，机能训练，痴呆预防，远程教育，多媒体教育，教育经济学等)的调查、基础研究。

其次，以发育认知神经科学、进化发育认知神经科学、各种神经科学等为基调的学习机能原理的研究及向广义的教育应用展开(也考虑认知发育模型，学习模型，发育神经语言学等研究)。

第三，以新的研究组织为基调，以科学、人文学的基础研究者(scientists and scholars)与熟知临床医师、教师、保育者、各种疗法士等现场的实情、实态的人的协作体制进行学习、教育研究非常重要。

所以，与从来的学会、产业界的研究体制相比，进行基本上不同的研究体制是必要的，再有，新的研究方法论关于自己的研究也将是必要的。

八、各教育关联学科领域的协作和脑神经理论
关于“脑科学与教育”研究的新领域中，最重要的是直接做教育的人和脑科学家的密切的联系。

音位实际上互相的专业距离相差很大，所以联系也不容易。

很多的脑科学家都是通过讲课或指导后辈的时候有机会接触到教育，可是专门搞教育的人绝大多数很少接触到脑科学。

而且将脑科学在日常生活中应用的科普类的书里面还有许多偏见误解脑科学，只是猜测解释脑科学等书也有很多。

脑科学与教育是刚刚出发的，还在生长期。

在这个专业最重要的是脑科学家和教育家的真正的协作。

然后也需要把这个两个有距离的专业可以联合一起的心理学、行为学，、语言学、社会学等很多专业的帮助。

脑科学家也不能说因太早就不介入对教育的应用。

重要的是要应用科学实验实证部分。

把已阐明脑科学理论的范围明确表示的同时，也需要以谦虚的态度把尚未阐明的理论范围也明确表示出来。

在以人为对象的脑科学教育研究领域中，必须充分留意的是伦理。

与基因关联的研究领域也重视生命伦理。

然而在脑研究的伦理有许多尚未明确的部分。

脑科学与教育研究与生命伦理有直接的联系。

有必要开设脑神经伦理等新的研究专业。

需要研究脑神经关联的自然科学者和研究伦理、哲学、法学等的人文学者的密切联系开创这个新的专业。

从前我们的心在大脑里面受到很硬的头骨保护。

但是由于最近的无侵害计测的快速进展，可以从外部读出。

比如说可以计测在大脑边缘的扁桃体的活动。

扁桃体的活动是跟喜欢和厌烦有密切联系。

把某个人的相片拿出来的时候，对这个人喜欢或厌烦的脑内活动可以使用功能核磁共振脑图像法判断测定。

通常，科学技术本身是中立的，其所有的价值和善恶都在于使用者的身上。

新的科学技术通常为一把锐利刀，为此，以伦理为基础，培养健康的大脑是一切的根本。

九、结语
现在认为世界的脑科学与教育研究已进入黎明时期，但是研究目标是各个国家不同。

我们的目标是脑科学与教育，不是创造一个优秀的机器人。

而且更不是想创造一个像机器的人。

而是对在长期的进化中最适合化的人通过自然科学的角度重新观察，探索应该如何培养精神身体健康的人。

我们的大脑是把进化的过程直接留下来了。

维持生命的脑干，驱动生存力量的旧皮层(大脑边缘系)，为了很好适宜环境生存的新皮层，按照这个顺序，从中心部分以壳状的构造进化。

离人最接近的是黑猩猩，他从大约550万年前开始分支，跟人的DNA的排列差仅是1％。

但是，新皮层的前额叶容量占大脑全体容积的比率，人比黑猩猩大2倍。

顶叶、颢叶联合区也有了进化，而且人的尊严是很可能依赖了以前额叶为中心的大脑联合区。

也可以说人是在旧皮层和新皮层的相互摩擦中形成社会或个人的人生。

直接连接到为了生存力量，控制情绪，意欲的旧皮层(大脑边缘系)是跟新皮层的前额叶有密切的联系。

在那里才产生爱和恨等人独特的高级机能。

这个也跟国际战争的根源也有关系。

而且还跟志愿也直接可以联系。

因为在教育的前提的学习意欲当然也是有强烈的意欲才会把得到的知识应用，让个人和社会得到利润。

脑科学和教育的研究正在国际上兴起，由于信息化、效率化、个人化的所谓环境的激变，人脑储存信息的容量也不断发生变化，怎样使脑健康地发育，以及对于人类和没有经验的少子高龄化社会，期待该新领域为此做出贡献。

希望在世界广大的联手研究脑科学和教育。