脑科学导论-浙江大学物理系.doc

脑 科 学 导 论 Introduction of Brain Science 唐孝威 陈学群 杜继曾 魏尔清 徐琴美 秦莉娟 编 著 前 言 脑是自然界最复杂的物质。脑功能是自然界最复杂的运动形式。脑科学的研究包括认识脑、保护脑、开发脑、仿造脑等许多领域。 脑科学是一门新兴的交叉学科。目前国内外还没有全面的介绍脑科学各个领域的综合性教科书。为了推进浙江大学脑科学地教学和科研工作，我们在2002年起在浙江大学开设了《脑科学导论》选修课，为全校相关专业的学生讲授脑科学的基础知识，并将教材编成这本讲义。 这本讲义包括五篇。第一篇是引言，说明脑科学涉及的研究领域并着重在实验技术方面介绍有关探测脑的知识。第二篇是“认识脑”，着重在神经生物学方面介绍有关认识脑的知识。第三篇是“保护脑”，着重在医学方面介绍有关保护脑的知识。第四篇是“开发脑”，着重在心理学方面介绍有关开发脑的知识。第五篇是“仿造脑”，着重在计算机科学方面介绍有关仿造脑的知识。 这本讲义由浙江大学有关学院的几位教师共同编写和讲课。第一篇由理学院唐孝威教授负责编写和讲课。第二篇由生命科学学院陈学群教授负责编写和讲课，生命科学学院杜继增教授也讲了专题。第三篇由医学院魏尔清教授负责编写和讲课。第四篇由理学院徐琴美教授负责编写，由张威博士讲课。第五篇由学院秦莉娟博士编写和讲课。 目前这本讲义先以讲义稿的形式在内部试用。由于作者知识限制和准备时间仓促，讲义稿中定会有疏漏和错误之处，希望读者对讲义稿提出宝贵意见，以便进一步补充修改，并在再次讲课之后正式出版。 同学协助进行了这本讲义稿的编排和出版工作。 唐孝威 2002年12月 教学目的和基本要求 培养学生对脑科学的兴趣，拓宽交叉学科的视野，促进新的思维方式，为学生将来从事自然科学、工程技术和医药研究提供跨学科的知识。 要求学生了解脑科学的国内外发展趋势及其与其它学科的交叉结合，脑功能的神经机制，认知过程的基本原理，脑与健康的关系，类人智能的计算机和机器人系统的开发和趋势。 主要包括导论、认识脑、开发脑、保护脑和创造脑。导论将介绍国内外脑科学发展的大趋势，信息、认知和脑科学的学科交叉。认识脑介绍脑神经元及其神经回路的构成和信息功能，以及脑作为大自然进化产物的智能信息处理机制。开发脑包括智能的本质及发展过程，识别，注意，学习记忆，语言，意识，情绪，大脑功能的分区和半球特异化。保护脑介绍脑与健康的关系，各种常见脑疾病（包括：帕金森氏病、早老痴呆等）的表现、形成机理和防治，脑的保养, 创造脑介绍脑型装置和神经计算机的原理和设计，开发具有直觉思维和逻辑推理能力的计算系统，具有人类智能的计算机技术的发展趋势。 学习参考书 神经生物学 徐科 主编 科学出版社 前言································································· Ⅰ 学习指导语······················································· Ⅲ 第一篇 导论···················································· 1 第二篇 认识脑··············································· 12 第三篇 保护脑··············································· 44 第四篇 开发脑·············································· 109 第五篇 仿造脑·············································· 145 第一篇 导 论 浙江大学理学院物理系 唐孝威 教授脑科学简介 · 脑是自然界最复杂的系统，是调控机体各种机能的中枢，具有学习、记忆、语言、情绪、意识、思维等高级功能。脑科学是研究脑和心智现象和规律的科学。我们的大脑 脑是开放的巨系统。它的复杂性表现在它是一个由1011个具有多自由度的神经元和1015个突触联结的信息处理和决策系统。脑的高级活动和创造性思维更是非常复杂的运动形式。 脑科学 脑怎样感知？怎样记忆？怎样学习？怎样思维？怎样理解语言？怎样产生情感？了解这些基本问题，对于认识人类自身、人类社会的发展、以及弄清楚精神与物质的关系，都有十分重要的意义。