脑科学与素质教育初探.docx

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脑科学与素质教育初探

脑科学与素质教育初探

　　一、思维活动的大脑两半球分工说之始末

　　1861年Broca医生在运动性失语症病人尸检中,发现脑左半球下额回受损,后来左半球这一区就称为语言运动区。

然而关于大脑两半球功能一侧化的理论问题,却是100年后由美国的Sperry,Gazzaniga等学者所提出。

1961年,年轻的脑外科医生Gazzaniga在Sperry领导下,对Bogen医生手术的裂脑病人进行神经心理检查,病人对右侧视野的刺激物能正确说出名称,而对左侧视野刺激物只能做出反应,却说不出名称。

这使他们得到两半球认知风格不同的观点,并于1962年发表左右脑分工之说的论文。

然而他们通过大量病例研究发现,脑两半球认知分工现象因人而异。

所以Gazzani-ga1995年回顾说:

“70年代就发现右半球偏好图形刺激的现象,只有当被试实际触摸或摆弄图形或搭积木时,其优势效应才会表现出来;如果改成样本匹配,则右半球优势效应就消失了。

试图确定右脑半球在心理活动中可能具有一些独特性是很困难的。

裂脑人每一半球具有不同认知风格,这种观点在脑科学界没有流行很久,但却长久地流传在大众之中。

关于左右半球的看法不久就不再被普遍接受。

”①由此可见,左右脑分工之说是由Sperry和Gazzaniga等人提出的,也是Gazzaniga自己否定的。

　　从动物系统发生中考察脑的左右分化,发现昆虫和大量软体动物的头节已经形成了左右对称性结构。

因为这可以有效地判定食物或危险出现的方位和距离,并有利于身体平衡的维持。

所有脊椎动物的脑都有左右两半球之分,但不是所有左右脑的动物,都能进行抽象思维和形象思维。

由此可见,大脑两半球之分化与形象思维和抽象思维没有直接因果关系。

人脑左右半球的生态意义仍然主要是维系感知觉与运动功能的精确性。

由于人类语言功能十分复杂,包括感觉、知觉、运动、注意、记忆等多种成分,所以语言功能和利手现象一并出现了优势半球的分化。

一般而言,利右手者左半球优势,利左手者右半球优势。

但这种优势不是绝对一成不变的,非优势半球也具有语言功能,正如利右手者左手并非废物,仍有同右手相似的一切功能。

如果右手受伤,其优势可以转移至左手。

有人善用右手,有人善用左手,这种利手现象的个体差异是客观存在的,应该听其自然,使手脑得到较好的发展。

可是右脑增智或右脑开发的某些训练,强行孩子用左手左脚,称之谓开发右脑提高形象思维的基本训练。

这样,打乱了正常发育的进程,可能会造成某些孩子的口吃,严重者会导致儿童性精神分裂症。

　　据1997年文献中的统计报导,精神分裂症发病年龄与语言优势半球形成的性别差异十分吻合。

因此,语言优势半球发育受阻可能是精神分裂症的原因之一。

1998年,美国密执安州立大学两位心理学家撰写了题为《人脑功能一侧化的认知神经科学:

裂脑研究的教训》一文,开头就说:

35年之后Sperry的科学继承人仍继续研究着裂脑病人,以便解决认知神经科学面对的许多难题。

随后,该文例举大量相互矛盾的科学事实。

科学家们在过去30多年的研究中,尝试过许多归纳途径,如语言半球与非语言半球,抽象思维与形象思维,细节加工与全息加工,解释器与写真器等。

然而,这些两分法的研究结果都会在几年以后出现反例的报告,甚至反例竟是同一位学者深入研究的结果。

90年代以来,利用多种无创性脑成像技术,实验性分离多重脑功能系统已成为当代脑科学研究的热门课题。

这些研究表明,大量脑功能系统不是唯一按左右分工原则组装,更多是皮层与皮层下,后头部与前头部,乃至背侧与腹侧系统等多种形式组装模块。

所以Gazzaniga说:

“对裂脑人研究35年了,每过十年都会有新的认识”②。

但是,这并不意味着两半球功能一侧化理论是错误的或诺贝尔奖发错了,正如不能因为有了量子力学,就说牛顿经典力学是错误的。

诺贝尔奖既不是科学终极真理的标志,又不能因发展了新理论否定该奖的历史意义。

　　二、脑认知功能模块论

　　大脑两半球功能一侧化理论的创始人之一,Gazzaniga1976年第一个提出模块的新概念,试图取代左右半球分工说。

他写到:

“新的观点认为脑是由在神经系统的各个水平上进行活动的子系统以模块的形式组织在一起的。

”③1983年认知科学家Foder从理论计算机科学和人工智能研究中,也提出了智能的模块性。

他认为确定功能模块的三条标准是:

认知的封装性、域特异性和浅输出性。

认知的封装性类似于商品的包装,每个包装就是最小的功能单元;域特异性是指每一包装的单元具有非常专一的功能特性,发挥一种作用;浅输出是指模块信息加工的结果,可以在无意识中表现出来,无须深层意识活动的干预。

这三条标准后来为许多认知心理学家引用。

80年代关于记忆脑机制的认知神经科学研究发现,记忆有许多性质不同的功能系统或模块所组成。

怎样判定功能模块呢?

双分离原则是个重要标准。

某病人甲脑结构受损,甲类记忆发生障碍,而乙类记忆完好无损。

另一病人乙脑结构受损,乙类记忆发生障碍,而甲类记忆无损,这时称甲、乙两类记忆符合双分离原则,是脑内两个不同结构组成的两个功能模块。

利用双分离原则,得到的许多不同记忆系统又称记忆的多功能系统理论。

1995年,加拿大Toranto大学著名教授Tulvimg把这一理论进一步完善化,提出人脑内的五大记忆系统:

程序记忆、知觉启动效应、语义记忆、次级或工作记忆和情景性记忆。

④

　　近几年利用无创性脑功能成像技术对人类各种高级功能的研究,发现大量科学事实,证明了脑高级功能的模块性。

概括地说,脑功能模块是一种动态变化的组装。

同一种高级功能如言语包括听、说、写、想等不同环节,完成每一句话又包括名词、动词、副词等不同语法成分以及句子的流畅性、韵律、声调等。

因此关于言语的脑功能模块由数以十计的脑结构按一定时序参与,除优势半球外,还包含着大脑皮层与皮层下脑结构,以及多种感觉和运动成分的关系。

现代模块论发现,猴脑枕叶、颞叶、顶叶和额叶至少32个脑区参与视觉功能,这些脑区形成背、腹两大功能系统,分别负责空间知觉和物体知觉。

人类神经心理学研究发现对物体识别、面孔识别是颞下回的两个临近而彼此重叠的不同功能模块,左、右脑的优势性依认知任务而异。

面孔熟悉性判断中右颞叶优于左颞叶,名字识别中左颞叶优于右颞叶。

已有的科学事实表明,五大记忆功能模块非常复杂,某些脑结构可参与不同记忆模块,同一记忆模块又由许多脑结构组成。

总之,当代脑高级功能模块理论已经极大地改变了简单脑机能定位和两半球分工的理论,正以大量新科学事实不断丰富、完善着脑功能模块组装和动态变化规律。

　　三、心理素质的认知神经科学基础

　　“心理素质”、“身体素质”、“政治素质”等名词,并不是科学专用名词,而是源于日常生活和大众媒体,用以粗略地表达某一方面的基本品格。

最初素质教育正是基于全面提高学生素质的目的而提出的一种教育口号。

在心理学中,与“素质”一词有关的一些专用科学名词是素质、气质、特质,至今这些名词概念仍存在许多不同的定义。

原苏联心理学将素质作为能力基础的身体的生理和解剖特点,如反应快的长腿是短跑运动能力的素质。

身体素质在医学中常用以描述对某疾病的易感性,如身体瘦长是抑郁症或结核病的易感素质。

原苏联心理学把气质作为智力基础的脑进行高级神经活动的特点,西方心理学把气质作为性格或人格的一种先天生理基础,如古老的四种体液类型说。

美国心理学家利用因素分析法在大量描述人格特征的因素中总结出某些相对稳定的行为倾向性,将之称为人格特质,例如少言寡语属于内向性人格特质等。

在这三个名词的各家定义与科学内涵中,以气质的脑科学定义较为清楚,尤以俄国生理学家巴甫洛夫高级神经活动理论的解释,在科学上较严格。

巴甫洛夫在建立高级神经活动类型学说的过程中,十分注重可操作性的测定方法和判定标准。

　　他用兴奋过程和抑制过程的强度、均衡性、灵活性测定动物的高级神经活动类型。

例如,兴奋过程强弱的判定以克咖啡因耐受性为标准,服用后增强了兴奋性的动物称为强型,反之削弱了兴奋过程者称为弱型。

对人类高级神经活动类型,除了与动物相似的标准外,还测定语言与非语言的相对强度作为分型的客观标准。

60年代英国心理学家艾森克发展了人格维度理论,认为大脑皮层兴奋性水平是人格特质的重要脑科学基础。

他认为皮层兴奋性水平高者为内向性人格特质,反之则为外向性人格特质。

皮层兴奋性水平可以利用脑电图加以客观测定。

他还应用闪光融合频率等实验心理学方法作为皮层兴奋性和人格特质的客观测定方法。

这说明心理品质与脑功能特点的关系早为生理学家和心理学家所关注,并取得了一定的研究成果。

近些年脑科学已取得了长足的发展,认知神经科学的理论与方法学已臻成熟。

这一领域极大地超出了巴甫洛夫高级神经活动的理论概念。

　　因此,气质是高级神经活动类型与后天习得特性的合金这一定义已显不足。

另一方面,心理素质这一名词已在我国社会生活和教育中应用多年。

素质教育主张对全体学生进行全面发展的教育,以便有助于学生形成毕生主动发展的基本品格。

吸收当代认知神经科学最新成果,将当代科学新概念与社会生活中最富生命力的名词结合起来,赋予心理素质以认知神经科学新内涵,不仅对推动我国教育工作有益,也将促进认知神经科学的发展。

认知心理学在过去30多年的发展中,基于人类认知活动的实验研究,概括出许多基本心理过程的普遍特性,这些特性不仅可以通过认知实验进行严格的科学描述,有些还可进行定量化比较。

与此同时,神经科学发展的新理论和新技术,有助于揭露基本心理品质的脑科学基础。

这里将可作为心理素质的科学基础的普遍心理特性及其脑功能参数概括如下。

　　内隐心理过程与外显心理过程的相互转换特性及其脑细胞活动基础。

参观、访问或浏览的画面、景观、诗句等在随后的各类创作活动中自发映射在主观意识中,促进创作任务或作业的完成,是内隐心理过程转换为外显心理过程的例证;早年有意背诵的诗句在触景生情中自动地有利于形成脑海中具有新义的诗句或文章构思的过程,则可作为外显心理活动转化为内隐心理活动的例子。

从上面两个例证中,可以看到内隐心理活动都是通过外显心理活动的变化间接测量,目前尚未找到直接测量内隐心理活动的好方法。

内隐记忆与外显记忆相比,神经细胞活动水平有显著差异,内隐记忆参与的细胞数少、耗能低,信息加工效率高。

⑤

　　自动加工与控制加工过程的转换效率及其脑代谢基础。

可以用学骑自行车、学织毛衣的过程为例。

开始总是要全身心地紧张投入一段时间,多次练习逐渐达到熟练的程度,可以漫不经心地骑车或边聊天边织毛衣。

从全身心贯注地学习到自动化熟练技能的形成是心理加工过程转化的特性。

相反,巧妙应用熟练技能,有意识地达到最佳成绩的过程可以作为自动加工过程转化为控制加工过程的例证,如射击运动员、跳高运动员比赛夺魁就是这类心理加工的转换过程。

两类加工过程的特性在脑功能影像中有明显可见的差异。

例如学习计算机游戏程序之始,脑区域性葡萄糖代谢率普遍增高;三周后操作自如地玩同一游戏程序,则脑区域性代谢率与安静休息时无明显差异。

⑥

　　心理资源分配的速度与特点及其脑诱发电位特性。

可以通俗地解释为从一心一意做某件事到一心二用或多用时作业成绩变化的特性。

在认知心理学实验研究中,常用增加刺激类型或刺激数目,乃至改变作业目标要求而进行精细地定量研究。

神经冲动在脑内传导的特性,可通过平均诱发电位不同成分的多种算法,精细分析某些认知作业中神经信息在脑内传导方向与速度的特性,包括脑左右两半球间、前后脑间、表层与深层结构间的传导关系,均可作为心理素质的脑功能基础的一种客观参数。

脑事件相关电位研究表明,心理资源分配和随意注意转移伴随多种成分的改变。

脑自发电活动研究也发现,0-14岁儿童自发脑电复杂性随年龄增长,维度复杂性显著增高。

　　心理过程的时序性、复杂条件下的决策水平及其脑影像表现是较为复杂的心理特征。

这种复杂心理素质可以简单地通俗解释为完成某项心理作业的速度和流畅程度,以及作业成绩的完美性。

认知心理学认为,任何一种心理作业或问题的解决,都由一系列顺序进行信息加工的过程组成,称之为时序性。

完成同一心理作业,不同人的心理时序既有相似性又有个性差异,特别在复杂条件下,如情绪波动等,其个体差异是心理