認識我們的大腦,教育的神經學基礎

TheBrain 哺乳動物 睡眠 青蛙 不完美媽媽 動物 冬老師談教育 2019-05-10

▲教育以人為本,人以腦為核心,我們所有的言行舉止思和體內的生命活動都與腦的運作相關。

▲人是如何學習和思考的?情緒和直覺是如何發生的?本能反應來自哪裡?這些神奇的事其實都可以找到腦神經工作的基礎。

▲以大腦運作研究為出發點的教育科學稱為“神經教育學”,父母學習掌握該領域的一些基本原理,將特別有助於理解其它教育學理論,更有很多知識可以直接指導我們解釋和預測孩子的認知、情緒和行為。

以下是作者從互聯網上找到的最精彩的大腦知識介紹(來源於:搜狐科技頻道大腦DNA體驗館)

認識我們的大腦

顱內大腦外觀:

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人腦是宇宙中最複雜的已知物體,重約三磅,神經工程師蒂姆·漢森(Tim Hanson)稱之為“最具信息密度、結構化、自組織化的物質之一”。這也是麻省理工學院教授Polina Anikeeva 所說的“你可以用勺子舀出的軟布丁”。大腦外科醫生Ben Rapoport將它更科學地描述為“布丁和果凍之間的某種形態”。他解釋說,如果你將大腦放在桌子上,重力會使它失去形狀,變得很平坦,像一個水母。

讓我們使用半球橫截面看看大腦的主要部分。因此,這是你腦袋裡大腦的樣子:

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現在,讓我們把大腦取出來,並刪除左半球,這讓我們能看清楚內部。

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神經學家 Paul MacLean 做了一個簡單的示意圖,說明我們前面談到的爬行動物大腦在進化中的第一次出現,然後是在哺乳動物興盛階段形成的古生哺乳動物腦和新哺乳動物腦。

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也可以這麼表示

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讓我們來看看每個部分:

腦幹及小腦(The Brain Stem and Cerebellum)

這是我們的大腦最古老的部分:

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我們的大腦橫截面中青蛙大腦的殘留。事實上,青蛙的整個大腦與我們大腦的低水平部分相似。

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當你瞭解這些部分的功能,它們很古老這件事就說得通了:一切這些部分能做的事情,青蛙和蜥蜴都可以做。以下是主要部分:

延髓(The medulla oblongata)

延髓真的只是讓你不會死。它控制非自主的事情,比如你的心臟速率、呼吸和血壓。當它認為你中毒了,就會讓你嘔吐。

腦橋(The pons)

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腦橋的工作是,做點這個,做點那個。它涉及吞嚥,膀胱控制,面部表情,咀嚼,唾液,眼淚等等。

中腦(The midbrain)

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中腦與視覺,聽覺,動作控制,警覺性,體溫控制有關,還有一堆其他的事情。大腦被分為了前腦、中腦和後腦。

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有一件我要感謝腦橋和中腦的事是,它控制你的眼球自主運動,如果現在你在轉眼球,就是你的腦橋和中腦在搞事情。

小腦(The cerebellum)

這個看起來像你大腦陰囊的東西是你的小腦,它使人保持平衡、協調和正常移動。

邊緣系統(The limbic System)

大腦的邊緣系統在腦幹上,就是它讓人類如此瘋狂。

邊緣系統是一種生存系統。如果你在做你的狗也會做的事情,比如吃,喝,交配,戰鬥,躲避等等,可能就是你的大腦邊緣系統在駕馭你。無論你喜歡與否,你做的那些事情,就是處在原始的生存模式。

邊緣系統也是你的情感所在,最終,情緒也都是為了生存——情感是更高級的生存機制,對於處在一個複雜的社會結構中的動物是必須的。每當你發生思想鬥爭時,你的邊緣系統很可能會讓你做出你會後悔的事情。

我敢肯定,控制你的大腦邊緣系統,既意味著成熟,也是一種人性的掙扎。這並不是說沒有邊緣系統,我們會過得更好。邊緣系統在讓我們人類如此獨特中起到了一半的作用。生活的大部分樂趣來源於你的情緒和需要得到滿足。只是你的邊緣系統不知道你活在社會文明中,如果你讓它做主太多,它很快就會毀了你的生活。

無論如何,讓我們再仔細看看。邊緣系統有很多小部分。

杏仁核(The amygdala)

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杏仁核有點兒像是大腦結構的情感遺骸。它涉及焦慮,悲傷,以及我們的恐懼反應。有兩個杏仁核,奇怪的是,左邊的已被證明更平衡,有時會產生一些幸福的感覺,而右邊的永遠心情不好。

海馬體(The hippocampus)

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你的海馬體就像記憶的一塊板子。當老鼠開始記憶迷宮的方向,記憶在海馬體上編碼。大鼠的兩個海馬體的不同部分將在迷宮的不同部分起作用,因為迷宮的每個部分被存儲在自己的海馬體部分。但是,如果學習一個迷宮後,大鼠被給予其他任務,一年後,被帶回原來的迷宮,就會很難回憶起它,因為海馬體記憶板上的大多記憶已經被抹去,釋放給新的記憶。

丘腦(The thalamus)

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在大腦的中心位置,丘腦也作為中間人,從你的感官接收信息,並將其發送到你的皮質處理感官。當你睡覺時,丘腦也一起上床,這意味著感官中間人下班了。這就是為什麼在沉睡中,一些聲音或輕輕的觸摸往往不會讓你起來。如果你想喚醒深度睡眠的某人,你必須展示出足夠的侵略性來喚醒他們的丘腦。

唯一的例外是你的嗅覺,這是繞過丘腦的一個感覺。這就是為什麼嗅鹽可以用來喚醒一個暈倒的人。不像其他的感官,嗅覺位於邊緣系統,這就是為什麼氣味和記憶與情感如此緊密地聯繫在一起。

皮層(Cortex)

最後,我們到達了大腦皮層。

大腦皮層(本文主要指新皮層,文中統稱皮層)基本上負責所有事情:看,聽,觸覺,語言,動作,思維,規劃和個性。

它分為四葉(lobe):


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它們每個都做了很多事情,且有很多重疊:

額葉(Front lobe)處理個性,以及我們認為的許多“思考”——推理、規劃和執行能力。特別是,您的許多想法發生在額葉的前部,稱為前額葉皮質。額葉負責你的身體運動。額葉的頂部條是您的主要運動皮質。

在其它功能中, 頂葉控制你的觸覺,特別是在初級軀體感覺皮層。

運動和軀體感覺皮層緊挨著對方,它們很有趣,因為它們已經被良好的映射出來了。神經科學家確切地知道每個部分連接到你身體的哪一個部分。於是就有了下面這張令人毛骨悚然圖:侏儒。

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由先鋒神經外科醫生懷爾德·彭菲爾德創建的侏儒,在視覺上顯示運動和軀體皮層如何被映射。

如果你把皮層從大腦中剝下來,你會得到一張2mm厚,2,000-2,400cm2大小(48cm x 48cm square)的餐巾紙。


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這塊餐巾是大腦發生大部分動作的地方,這就是為什麼你可以思考,移動,感覺,看,聽,記,說話和理解語言。真是有史以來最好的餐巾紙。

還記得我之前說你是一個果凍嗎?你現在知道,感謝你的皮層,你實際上是一塊餐巾紙。

當我們將另一個大腦放在我們剝離的皮層上時,可以看出皮層摺疊的神奇效果。

大腦,放大看看

即使我們知道大腦很久以前就坐在智慧的寶座之上,直到最近,科學才發現大腦是由什麼構成的。科學家們知道身體是由細胞製成的,但是在19世紀末期,意大利醫生Camillo Golgi 才想出如何使用染色方法來看到什麼是腦細胞。結果令人驚訝:

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這不是一個細胞本來的樣子。Golgi 發現了神經元。

科學家們很快想通了,神經元是組成大腦和幾乎所有動物的神經系統的核心單元。


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有很多不同類型的神經元。

我們來討論一下簡單且被人說濫了的神經元錐體細胞,你會在你的運動皮層發現這麼個傢伙:

然後如果我們給他一些額外的腿,一些頭髮,把他的胳膊拿掉,再把它抻長,我們就得到了一個神經元。

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現在再添加幾個神經元

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因此,這些傢伙的軀幹——神經元的軸突都具有一個負“靜息電位”,這意味著當它處於靜止狀態,它的電荷是輕微的負。在任何時候,一堆人的腳和這些傢伙的頭髮——神經元的樹突——保持接觸。他們的腳把化學物質——神經遞質——傳到他的頭髮。

神經網絡

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大腦材料可分為叫做 灰質 和 白質兩類。灰質看起來顏色較深,且由大腦神經元的體細胞及其軸突和樹突組成。白質是白色的,因為這些軸突通常包裹在髓鞘中,呈脂肪白。白質之間的大塊主要由皮層神經元的軸突組成。大腦皮層是像一個偉大的指揮中心。

我見過的反映這一概念最酷的插圖,由Dr. Greg A.Dunn and Dr. Brian Edwards.完成,讓我們看看灰質皮質的外層和它下面的白質結構之間的顯著差異:

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這些皮層軸突可能將信息帶到了大腦下部皮層的另一部分,或通過脊髓經神經系統的高速公路到了軀體的其餘部分

讓我們來看看整個神經系統:

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神經系統分為兩個部分:中樞神經系統–你的腦和脊髓,和外周神經系統——由從脊髓向外輻射到身體其他部分的神經元構成。

大多數類型的神經元是與其他神經元溝通的interneurons。

其他兩個種類的神經元是 感覺神經元和運動神經元 –它們順著你的脊髓而下,組成了外周神經系統。這些神經元可長達一米。以下是每種類型的一個典型結構:

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當然,還有神經可塑性的事情。每個神經元的電壓是不斷變化的,多達每秒數百次,同時數以千萬計的突觸連接會在我們的立方體內更改大小、消失、重新出現。

如果只是這樣就好了。

原來大腦中還有被稱為神經膠質細胞的其他細胞,有許多不同的品種,具有多種功能,如清掃釋放到突觸的化學物質、在髓鞘包裝軸突、作為大腦的免疫系統等等。下面是一些常見的神經膠質細胞:

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有多少神經膠質細胞在大腦皮層?和神經元數量相同。

最後,還有血管。在每立方毫米的皮質,共有一米的毛細血管。這樣大小的空間內,血管是什麼樣子?

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