基于脑科学的未来教育PPT课件

.,1,基于脑科学的未来教育,.,2,首先让我们看一则广告,.,3,再来一则,移动通讯、3G技术，让我们拥有的世界更加开阔，交流沟通也更加方便及时。,.,4,下面是两张考试要求,.,5,.,6,这是科技时代的进步，移动通讯手段的发展促使人类对于知识的拥有产生了更新的定义。现在如果我突然问静海寺签的南京条约有多少条不平等条款，估计能记得马上回答的人不多，但要是让有3G手机的马上上网查查，那就知道了。,.,7,言归正传技术的未来会更加辉煌。不远的将来我们会进入到一个全新的时代，教育也将面貌一新。脑科学的发展究竟到了怎样的一个地步让我们来一起了解一下，并合理的展望一下未来。,.,8,研究大脑首先要了解大脑，不止是解刨，更要了解活的大脑是怎样思维活动的。通过什么？我们大脑活动时产生很多相关的信号和变化，从中可以提取出信息。目前技术提供所需信号的手段主要包括：脑电信号、脑磁扫描、近红外光谱、功能磁回声成像、脑皮层电图、光子断层摄影。,.,9,还可以用植入电极来解决。研究者通常是采用向脑部植入电极的方法来获得清晰的脑电信号的。电极将大脑的神经信号扩大并转化为电子信号，向外发送被接收并传送以进行数字化转换并分类。分类后的数据被输入一个神经信号解码器中进行解码。然后显示解码后的结果。,.,10,这项技术现在研究已经到了怎样的情况，请看下面。,在美国杜克大学实验室，一个带有稀少电极丝的微晶片植入猴子的大脑并提取了大脑皮层区域的神经信号，该微晶片与机械假肢上的传感器相连接，能够阅读大脑神经元细胞和瞬间反应发出的信号。通过分析其动作指令成功地控制机械手运动。,.,11,实验证实猴子通过大脑能够控制机械手臂向自己喂食。如果这项技术能得以成功应用，这个类似机械手臂的假肢可以从根本上改变截肢者和瘫痪患者的生活。2002年，世界控制学专家沃里克教授成为示范这项技术进入实验阶段的第一人。他将这个微晶片植入自己的神经系统，并且通过大脑意识可以控制一个机械手臂。两年之后，美国人马修纳格勒在肢瘫之后接受了这项实验。虽然纳格勒在2007年死亡，但在他使用此技术的12个月期间，证实了这个机械手臂带来的力量。他在接受采访时说，“我并不需要说话，只要大脑想到一些举动，机械手臂就会依照我的意思去做”。,.,12,我国在这个方面也有自己的研究进展。2012年12月21日。来自浙江大学研究组的科学家宣布，他们已在猴子身上实现了大脑信号“遥控”机械手做出抓、勾、握、捏等较精细的手势。,.,13,志愿者的头部X射线CT扫描图像，展示了负责处理声音的大脑颞叶上方的电极,简单的动作还不能使科学家们满足，大脑的思维基础一般认为是语言，能不能识别大脑思维的内在语言？,.,14,共有15名通过大脑手术治疗癫痫或者脑瘤的患者接受了测试。在征得他们同意的情况下，研究人员将256个电极安装在他们大脑表面，“侦听”他们表达的单个单词，包括名词、动词和名字。电脑程序分析电极活动，再现他们听到的词汇。研究者布莱恩帕斯利指出，研究证明电脑程序破译大脑活动后获取的信息与在大脑内呈现的信息非常接近。,.,15,新技术的研究不需像早期那样在头骨下放置芯片。,日立公司的高级研究实验室日前展示了一种新技术，可以将大脑意念转化为电子信号。该装置通过连在帽子上的监测设备，以光纤连接电脑，再遥控一架玩具火车。只要你动脑筋想一想，火车就开动了,.,16,以上说的是接受脑部的信息进行分析、操纵机器。科学家指出，信息的流动必须双向。将信息直接传回送到大脑皮层正是下面的关键一步。第一个要说到的，实际上我们学校的老师应该更有体会。那是什么？,.,17,人工电子耳蜗一种电子装置，由体外言语处理器将声音转换为一定编码形式的电信号，通过植入体内的电极系统直接兴奋听神经来恢复、提高及重建聋人的听觉功能。,.,18,还有什么？,仿生电子眼美国麻省理工学院制作的帮助视障人士增强视力的科技产品。使用者将会带上一种特别的眼镜，上面设有微型相机，可将影像资讯传送到电子眼眼球表面上的一个钛封装芯片，芯片会在视网膜下发射电极列刺激眼睛的神经。,.,19,在美国南加州大学洛杉矶分校的一研究者维杰斯瑞尼瓦桑，做了一个实验。用芯片通过电极朝老鼠的大脑切片传递电流脉冲，接收了电流脉冲的大脑切片则会在屏幕上显示出脑电波。“不同的波浪变化反映了大脑切片发出的信号。”他介绍说，“这些信号的频率和图案模式几乎与向大脑发出的脉冲信号是一样的。”更简单地说，这个大约只有1平方毫米大小的芯片正在使用电流信号跟活的大脑细胞“聊天”。,.,20,另一研究者尼科利斯预计，将来人类可通过大脑讯息，直接和个人计算机的操作系统及软件交互交流，不用鼠标和键盘便可开启程序和在计算机撰写笔记。相关技术将来更可发展为“大脑网络”(brainnet)，让人类以大脑讯息直接沟通。现时英特尔-T、Google(谷歌)和微软皆已成立“大脑机器”部，进行相关研究。,.,21,另外还有，加拿大科学家偶然中的研究发现，为治疗肥胖将一根电极植入肥胖者脑部后，无意中改善了该患者的记忆能力。这一意料之外的发现为深度脑刺激（DBS）研究开启了新的窗口。医生将电极植入患者大脑视丘下部，医生们吃惊的是，当手术中进行大脑刺激时，患者宣称有强烈的“似曾相识”的感觉。患者回忆起了一个愉快的经历，即30年前与朋友们在公园里相聚。加强电极中的电流，患者能回忆起更多的细节。术前和术后进行的一系列神经心理学测试表明，患者的总体智力水平并没有明显变化。但当电极接通时，患者进行复杂记忆（包括解释、记忆成对的词语等）的能力得到了显著的提高。,.,22,英国剑桥大学人类记忆专家RichardHenson认为：“此次发现之前从来没有过，非常令人激动。”美国埃默里大学医学院神经学家HelenMayberg说：“此次研究表明用DBS（深部脑刺激）增强大脑功能是可能的，而这将在科学家和伦理学家之间激起很多讨论。”相关的技术还包括模仿大脑细胞制造芯片。,.,23,特德伯杰是一所研究机构的负责人，他希望研究使大脑科学发展到新的阶段。伯杰认为，利用芯片与大脑细胞交流的能力只是他迈出的第一步，他的最终目标是研制出可植入大脑的机器，这种机器“通晓”大脑的“语言”，能够帮助那些脑损伤的患者恢复记忆甚至是制造出新的记忆。如果伯杰的研究成功，那么治疗老年痴呆症会像给电脑硬件升级那么简单。病人不再需要服药，只需动一个外科手术，将一些人工制作的“大脑细胞”(即计算机芯片)植入大脑，问题就解决了。伯杰研制出了世界上首个记忆植入体的原型。这种电子芯片能够取代受损的神经细胞，其原理和人体假肢、促进听力的人造耳蜗是类似的。,.,24,关于大脑芯片的实验不止这些，更深入的研究还包括了对生物体的干预操纵，甚至是情绪的操作。,.,25,1920年，生物学家沃特赫斯(WalterHess)用电流刺激猫的大脑，成功的将一只原本温顺的猫变得凶狠好斗。1950年，大脑专家胡塞戴尔卡多依靠一部记录他自己斗牛场面的影片一举成名。在片中，一头公牛奋力向他冲去，在几乎被牛顶翻之际，他启动遥控器公牛突然出现一副恐惧的样子，掉头而去。,.,26,美国生物学家吉尔阿特马（JelleAtema）于2006年完成了一项令人瞠目结舌的实验将一条角鲨脑中植入一个电子元件，以影响鲨鱼的行为。例如，按下“右”键，鲨鱼大脑中通常处理右鼻孔嗅觉信息的区域就会受到电流刺激，鲨鱼就像真的闻到右边有诱人的食物一样。于是鲨鱼便真的向右边游去。但吉尔阿特马也指出，目前自己还不能完全控制鲨鱼的大脑，只能控制鲨鱼的左右转。约翰查平(JohnChapin)也在老鼠身上完成了类似的实验。,.,27,看到这些，大家有什么感想？不要认为这是遥不可及的未来，据相关研究者乐观的估计，初步实现这些技术只要20年。,.,28,也就是说，20年后，你不用担心年老爱忘事了，记忆芯片将帮助你回忆起早上离家时有没有锁门。20年后，你将不会迷路了，因为那时的街旁软件将直接在你的脑海中呈现。20年后，你的历史考试不需要作弊，因为一切的历史文献就直接可以在脑海中上网查到。,.,29,最后，我们教育的未来是什么？,随着脑科学的研究进展，给我们教育者提出了一个新的问题。当人类大脑的记忆可以用计算机进行输入、保存；当人类的行为、情绪、习惯可以用深部脑刺激来编