神经科学研究篇1

关键词心算，珠心算，认知神经科学。

分类号B845

心算(mentalarithmeticorcalculation)指在没有外界工具(如纸笔、计算器等)的帮助下所进行的算术操作活动。作为日常生活中一种重要的思维活动和技能，心算已经成为心理学家们高度关注的研究主题。1972年，Groen和Parkman首次从认知心理学角度探讨心算的认知加工机制：1985年，Roland和Friberg首次从神经影像学角度探讨心算的神经活动机制。最近10年更是心算研究的蓬勃发展时期。我们曾先后两次分别对心算的认知加工机制和心算的神经活动机制进行过评述。在以前评述的基础上，本文将从认知心理学和神经科学相结合的角度评述心算研究的一些新进展，同时梳理以前评述中所未涉及的一些重要方面，以此对心算有一个更系统的认识。

1心算的加工环节

心算涉及一系列的认知加工环节。一般认为心算的加工环节主要包括三个部分：编码(表征)、运算(或提取)和反应(给出答案)。首先是编码阶段，即要将外部刺激转化为适当的内部表征，然后是算术知识的提取或算术运算加工阶段。一般来说，对于一些简单的心算，如9+6、3×5等，我们可以很快脱口说出答案，因为在不断的运用过程中，一些简单的算术问题已经和它的答案结合在一起，当被试看到问题时会自动提取答案，并不需要使用任何形式的运算规则。但对于434-87、26×38这样需要进位或借位的复杂心算，如果我们并没有记住它的现成答案，那只能通过一定的运算程序进行计算才能得到答案。这个过程不仅有提取，还有运算加工。心算的第三个加工环节就是给出答案并做出反应。

1.1心算的编码加工

在编码阶段，刺激可以有多种输入形式。从输入通道看，有视觉的方式，有听觉的方式；从输入语言形式看，有阿拉伯数字的输入方式，有各种言语(汉语、英语等)的输入方式。不同刺激的内部表征只有一个还是多个，不同的理论有不同的解释。抽象代码模型(abstractcodemodel)认为阿拉伯数字、言语数字等不同输入都转化为同一个抽象的、语义数量表征，这一表征参与完成随后的运算操作。三重代码模型(triplecodemodel)则认为根据任务性质的不同，表征方式可以有多种，比如听觉的言语编码专门负责书写的或口语的言语输入、输出以及记忆中简单加法和乘法知识的提取。视觉的阿拉伯数字形式则是参与了阿拉伯数字的输入、输出和多位数运算。近似的数量表征支持近似的运算、估算和数字比较等任务。编码复杂性模型(encodingcomplexmodel)也认为表征不止一个，并且每一种表征可以参与多个认知过程，即不特异于某类任务，这是与三重代码模型不同的地方。多个表征的存在得到了很多行为和神经成像研究证明。Dehaene等认为，大脑顶叶主要负责数字加工。在具体分工上，双侧顶内沟的水平段(thebilateralhorizontalsegmentoftheintraparietalsulcus，HIPS)主要负责数量表征，位于HIPS后下部的左侧角回主要参与言语形式的数字表征，双侧顶叶的后上部(posteriorsuperiorparietallobule)则主要负责视空间注意以及运动反应等。因此，数字加工贯穿多个认知过程、并通过多个脑区共同完成的(详见下文)。

上述心算的三个加工环节是相互独立的，还是相互作用的呢?如果是独立的，那么各阶段的操作是互不影响的。编码阶段完成后，提取或运算阶段就会依顺序进行，不受编码阶段的影响。如果是相互作用的，那么编码阶段的加工会直接影响后面的提取或运算。如上所述，抽象编码模型认为，不同的刺激都会转化为同一个内部表征来完成后面的加工，因此编码阶段的加工不会对随后的加工产生影响。尽管三重代码模型承认多个表征的存在，但认为一旦输入被转化为适当的内部表征，加工就以独立于输入的同一方式进行。因此，与抽象编码模型类似，三重代码模型也认为心算加工的各子系统仍旧是顺序的、相互独立进行的，编码和后面的运算操作并没有相互作用。只有编码复杂性模型认为心算的各个加工阶段不是机械的，相互独立的依次进行，而是相互作用，相互影响的。这比较符合大脑复杂、高效的加工模式，同时也得到了大量行为研究的证明。Noel等用罗马数字和阿拉伯数字呈现乘法问题以考察不同输入形式对心算过程的影响，作为比较，他们还设计了数字比较任务，用于估计言语数字和阿拉伯数字的编码时间。在比较任务中，他们先给被试呈现两组一定数量的圆点，然后出现阿拉伯数字对或言语数字对，被试通过按键判断这些数字是否与之前呈现的圆点数量一致。实验记录了同一任务在两种输入条件下反应时，并计算出二者的差异。结果显示乘法任务中，言语反应时是阿拉伯数字反应时的2.5倍，两者相差335ms。相比之下，比较任务中言语数字的反应时仅比阿拉伯数字长140ms。这样，言语乘法中近200ms的反应时是不能用编码阶段的耗时差异来解释的，研究认为数字输入方式的不同不仅影响心算的编码阶段，而且还影响随后的心理操作。采用类似上述范式，Campbell等进行了一系列的行为研究，结果都倾向证明不同的输入形式不只影响心算的编码阶段，同时也会影响随后加工阶段。但这方面的认知神经科学证据却很少。我们运用脑事件相关电位技术和行为实验相结合的方式，发现不同的输入形式不仅影响编码阶段，同时也影响心算的提取过程，表明心算的输入、编码、提取等阶段并不是相互独立的依次进行，为编码复杂性模型提供了直接的证据。

1.2心算中的提取和运算加工

前已述，对于一些简单的心算，如9+6、3×5等，人们一般直接从自己的长时记忆库直接提取现成的答案。但对于434-87、26×38这样的复杂心算，一般需要通过一定的运算程序进行计算才能得到答案，这个过程不仅有提取，还有运算加工。已有一些研究采用正电子发射断层扫描(PET)或功能磁共振成像(fMRI)等神经影像技术对心算活动中这两种加工方式的脑生理活动进行了观察。Hayashi等运用PET技术研究考察了连续减法(100连减9)和背诵乘法表两种心算过程的脑区，结果显示两种心

算活动所依赖的脑区除部分交叠外，还出现了分离。进行连续减法时前额皮层明显激活，但在背诵乘法表时并没有激活，背诵乘法时激活了基底神经节的一些区域。Kazui等类似研究发现，当背诵九九乘法表(即直接提取算术答案)时，左脑顶内沟、前运动区、辅助运动区以及额下回激活；当进行连续减法运算时，除这些脑区激活外，右脑顶区和两侧前额区也激活。所有被试左脑的顶内沟激活最为强烈。他们推测，有关九九乘法表的记忆储存在左脑顶内沟，而对这些知识的利用则由前运动区、辅助运动区以及额下回等位于额叶的脑区完成。在连续减法中，右脑顶区和两侧前额区与实际的计算活动有关。

与可以从长时记忆库中直接提取答案的简单问题相比，复杂的心算问题还需要除了提取以外的加工，比如一些基本算式规则的运用，如进位、借位以及加工过程的分解、中间结果的保持等，这需要借助工作记忆的参与才能完成。Logie等采用双任务(dualtask)实验范式证明了工作记忆在心算中的作用。研究发现，干扰工作记忆的中央执行成分和语音环均对心算成绩产生明显影响。这一结果提示工作记忆的中央执行成分和语音环在心算活动中发挥了作用。一些研究显示心算复杂性相关脑区主要位于额叶、顶叶和中央区，而这些区域与工作记忆的关系密切。Kong等发现随着问题难度的增加，左侧顶内沟和左侧额下回和双侧扣带回出现明显激活，并且双侧的扣带回特异于借位和进位操作，而扣带回与工作记忆的执行功能关系密切。Gurbcr等认为顶叶背外侧的角回、顶叶内侧的后扣带回、楔前叶是参与心算的专一脑区，若心算变得更复杂而需要应用一些计算规则时，左脑额叶下部出现明显激活，而该脑区与语言和工作记忆关系密切。Zago等还进一步观察到类似32x24这样的复杂乘法活动中激活了负责视空间工作记忆的左侧顶额网络(pademl-ffontalnetwork)以及与视空间表征相关的双侧颞下回。由此可见，参与工作记忆的脑区与参与心算加工的额叶和顶叶等脑区存在相当大的重叠，表明心算与工作记忆存在密切联系，然而这方面的直接研究证据甚少。我们利用fMRI技术，采用Logie等使用的双任务实验范式直接研究了干扰工作记忆的中央执行成分时心算加工的脑活动特点。相对于简单乘法的算术知识提取活动(如3×8)，复杂乘法运算(如43×9)激活了双侧辅助运动区、双侧额中回以及双侧沿顶内沟区。当进行乘法运算时干扰中央执行成分，双侧辅助运动区和左侧额中回的激活增强，而双侧沿顶内沟区的激活显著且弱于无干扰时的激活：同样，当进行简单乘法知识提取时，干扰中央执行成分对双侧沿顶内沟区的激活没有任何影响。顶内沟区的这种变化表明顶内沟是数字加工的特异性脑区，而前者双侧辅助运动区和左侧额中回的激活增强表明这些脑区可能是工作记忆与心算的共同活动区域，并意味着复杂运算依赖工作记忆的中央执行功能。该研究首次从顶叶和额叶这两个最重要的心算脑区中成功分离出与工作记忆和数字加工相关的脑区。

综上所述，简单心算问题的解决主要是从长时记忆中直接提取出答案，主要激活顶内沟以及语言环路相关的角回等脑区，而对于复杂的心算问题，则需要工作记忆的参与，主要激活左脑的额叶下部以及右脑负责视空间表征的区域。

2不同运算方式之间的差异

2.1四种基本运算之间的差异

加、减、乘、除无论在日常生活还是在学校教育中都是最基本的运算。在学校里，儿童总是先学习加减法，并通过计数、凑整以及竖式等程序策略来获得相应知识，而通过背诵乘法表来掌握乘法，进而学法。那么，这四种运算过程及其神经基础是否也有所不同呢?大量的神经心理学研究显示，各种运算方式会选择性地受到影响。例如，割裂脑患者JW(连接大脑两半球的胼胝体被切除)的右半球在完成加法和减法任务时，成绩在随机水平之上，乘法和除法的成绩却只有随机水平，而左半球完成各种任务相对都比较好；另有病人减法和除法运算严重受损，但加法和乘法相对完好；其他或减法比乘法受损更严重，或乘法则比减法更差。神经心理学的研究发现似乎乘法和其他运算的差异较大。在使用双任务范式的行为研究中，Lee等发现语音环路的双任务影响乘法运算，而不影响减法运算。但是，视空间的双任务只影响减法，却不影响乘法。这可能是由于减法和乘法运算拥有不同表征方式：乘法主要运用听觉的言语表征方式，因此受到语音环路次级任务的影响，而减法主要依赖视空间表征和与心理数字线相关的近似数量表征，因而视空间次级任务对其的影响比较大。这一结论得到的神经成像研究的证实。与减法相比，乘法运算主要激活了左脑外侧裂周围的语言区。神经心理学的研究也显示，左脑外侧裂周围脑区受损的被试的乘法和除法能力也严重不足，却相对保留了加法和减法运算。只有乘法依赖语言相关的脑区，还是以直接提取来获取答案的运算都依赖语言相关的脑区?如前所述，数字知识的直接提取，不管是那种运算都会激活语言相关的脑区。所以不能简单地认为，只有乘法(或除法)依赖语言环路。当然，也不能认为乘法就一定只依赖言语表征。Zago等发现在26×38这样的复杂乘法活动中两侧颞下回被明显激活，以往的大量研究已得到明确结论，颞下回的活动与视觉信息的加工有密切关系。这意味着，复杂的乘法心算活动也存在视觉空间表征，而不单独依赖言语表征。因此在比较各种运算方式之间的神经基础时，应该将提取和运算分开，即将简单的可以直接提取出答案的问题与复杂的运算分开，否则将无法区分运算类型和运算方式之间的差异。

基于此，在控制了任务难度的基础上，Kawashima等的fMRI研究发现，一位数简单加法、减法和乘法都激活了左侧额中回、双侧颞下回、双侧枕叶外侧和顶内沟区，但只有加法和减法激活右侧额区。Kong等则比较了实际运算的加法和减法的神经基础，他们发现加法所激活的脑区在减法时同样出现激活，除此之外，减法还激活了一些特异性的脑区，包括右侧顶下小叶、左侧楔前叶和左侧项上小叶等。研究认为这是因为减法的掌握是在加法的基础上获得的，因此，加法和减法并不存在各自独立的加工区域，而是在一些共同神经基础之上有所不同。这与Fehr等研究一致，他们比较加、减、乘、除四种运算发现，所有的运算都激活了一些共同的脑区，比如右侧楔前叶、双侧额上、额中区，其他脑区则是特异性的，主要分布在枕叶和中央区。因此，各种运算方式的神经基础并不完全分离，而是以一些脑区为共同基础，不同运算方式又涉及不同的神经网络。总体上，各种运算方式之间的差异，目前的研究并不多，这也是以后心算研究的一个方向。

2.2精算和估算

所谓精算(exactarithmetic)是指给出算术问题的准确答案，而估算(approximatearithmetic)则只

需要给出近似的答案或从备选答案中选出最接近正确答案的选项。相对于前者，后者只需进行粗略的计算即可。对一些脑损伤病人的研究发现，这两种运算的脑区活动存在分离。左侧额叶皮层损伤的人不能进行精确的运算，但能比较好地完成数量比较、估算和感数的加工；而顶下小叶受损的病人正相反，可以较好的完成和提取有关的精确运算，但在需要对数量进行表征的任务中表现出缺陷。一些土著人只掌握很少的言语数字，5以内的数字甚至不超过2个，研究发现，这些土著人只能在所掌握的言语数字范围内才可以完成精算，超出则不能较好地完成，但估算却不受影响。这进一步表明，精算主要依赖言语表征，而估算则较少依赖言语表征。

功能神经影像的研究也发现这两种心算过程的脑激活模式有所不同。Dehaene等利用fMRI研究发现，在精算活动中，左半球前额叶下部、前扣带回以及左右脑角回等脑区存在明显激活(其中以左半球前额叶下部激活最突出)，这些脑区都是与语言功能有关的脑区：而在估算活动中，大脑左右两半球顶叶的顶内沟、中央前沟、左脑额上回、右脑楔叶、小脑左侧等脑区存在明显激活(其中以左右两侧的顶内沟激活最突出)，‘这些脑区均与视觉空间信息加工有关，而与语言功能关系不大。进一步采用脑事件相关电位技术分析发现，精算和估算的脑活动差别在题目出现后的300ms之前已经出现。由于这种差异出现在备选答案呈现之前(备选答案在题目出现400ms后呈现)，可以肯定上述脑活动差异是由两种不同的心算加工方式引起，而不是由于题目呈现之后再呈现备选答案时被试选择答案时所引起的。因此，精算活动依赖于特定的言语表征，主要在左半球前额叶下部脑区完成：估算活动依赖于数的视觉空间表征，主要在左右顶叶的顶内沟完成。

Venkatraman等对英汉双语者的研究则提供了进一步的证明，他们训练被试使用两种语言完成精算和估算任务，其中一半被试以英语完成精算，以汉语完成估算。另一半则正相反，以英语完成估算，以汉语完成精算。最后考察完成两类任务时，从训练过的语言转换到另一种没有训练过的语言的脑区激活情况，即语言切换效应(languageswitchingeffects)的发生情况。实验预测，在精算过程中，如果数字知识的存储和提取依赖语言，那么就会发生语言切换效应，并且激活的脑区该与言语加工的脑区一致。在估算任务中，激活的区域不会是言语相关的网络，而可能是参与近似数量表征的一些脑区，但也会出现语言切换效应，因为大脑必须对新奇的刺激特征(使用没有训练过的语言)转换成相应的语义表征(类似使用过的语言)。研究证实了上述预测，在精算任务中，在左侧额下回、左侧顶下小叶以及角回等言语相关区域发现了语言切换效应。而在估算任务中，语言切换效应仅发生在双侧顶内沟的后部以及背侧的额叶皮层。可见，精算更多运用言语表征，主要激活大脑左半球的额顶区域和语言相关的神经网络，而估算加工则更多涉及近似数量表征和空间表征，主要激活双侧的顶内沟。

2.3珠心算与普通心算

珠心算是传统的珠算和心算相结合的产物，即把抽象的数字变成直观的盘珠影像，并在头脑中进行类似于在算盘上的心算。与普通的心算相比，珠心算者运用特殊的运算法则，经过长时间的训练形成了特殊的数字结构以及编码、提取等信息加工方式。珠心算在完成复杂的心算问题时，速度快，准确率高。一些行为研究表明珠算能手的数字记忆能力要超过常人，在完成任务时容易受到视觉一空间干扰任务的影响，这表明珠心算者可能是运用形象的“心理算盘”这一特殊方式来加工数字信息的。Hishitani等的研究证明了这一点。他们以两种听觉的方式呈现给珠算能手和普通被试一定数量的数字，一种采用分离的形式，即3456数字串以3、4、5、6这样单独数字依次呈现，另一种是整体的形式，即3456以“三千四百五十六”的读法呈现，然后出现探测指示，指导被试回忆相应位置的数字。结果珠算能手在两种呈现方式间没有差异，而非珠算者的差异却十分明显；普通被试的反应时随着探测位置的增加而增加，而在想象能力之内，珠算者的反应时却没有增加，在超出想象能力之外，珠算能手的反应时也增长，但不如普通被试的明显，并且，想象能力越小，反应时的波动越大。这些结果证实了前面的观点，珠算能手能立即将数字串转化为心理算盘，进行形象加工，这样他们就可以根据内部的算盘形象直接进入探测位置，反应时也大大缩短，而普通被试只能通过言语编码，进而进行系列加工，反应时也就会随探测位置的增加而增加。因此，经过珠算技能训练的人具有与普通人不同的数字加工模式，前者更多利用了是空间的信息表征方式。

神经机制的研究也证明了这一点。Tanaka等以延迟样本匹配任务(delayedmatcht0sampletask)范式考察数字记忆，即判断某一探测数字在之刺激呈现之前是否出现过。非珠算者完成上述任务主要激活的是包括Broea区在内言语工作记忆脑区，而珠算能手激活双侧额上沟(bilateralsuperiorfrontalsulcus)和顶上小叶(superiorparietallobule)这些视空间工作记忆所依赖的脑区。Hanakawa等采用三种心理操作任务：心算、空间和言语任务，这些任务都需要被试不断地根据刺激来更新心理表征。每个任务都由启动刺激(primestimulus)和指示刺激(instructionstimulus)组成。在数字任务中，两类刺激都是阿拉伯数字，被试的任务是将呈现的阿拉伯数字全部相加并报告最后的结果。在空间任务中，启动刺激是由9个正方形组成的一个格子，当中有一标记；指示刺激是一个或一对箭头，被试需要根据箭头的指示来移动标记的位置。在言语任务中，启动刺激是代表星期的日本汉字，指示刺激是阿拉伯数字，被试需要根据指示对星期数进行转化，比如“2”代表在原有的星期数上增加两天。研究发现在完成空间和言语任务时，两组激活脑区差异不大。在完成心算任务时控制组(普通被试)和专长组(珠心算能手)激活了一些共同的脑区，包括中央前沟上部、顶内沟、顶叶后部、梭状回和小脑等，但是专长组这些脑区都是双侧激活，而非珠算者则偏向左半球，除此之外，珠算者的楔前叶还出现了明显的激活。而楔前叶和右半球的额顶区域则反映的是视空间和视觉运动表象加工。可见，珠心算者主要是利用是空间策略来进行心算加工的。只在控制组出现激活的脑区有前额叶、Broca区、前扣带回皮层以及前辅助运动区(presupplementarymotorarea)和外侧顶叶等。这些区域的激活表明控制组可能主要运用言语相关策略来完成任务的。Chen等在比较珠算能手和普通被试在完成默读(一位或两位的阿拉伯数字)、一位数和两位数心算加法时的

脑区差异时，发现珠心算者在完成心算任务时出现了右侧背外侧前运动区(视觉运动表象加工)和双侧顶叶和额叶网络(视空间加工)‘的激活。普通被试由于缺乏有效的策略，需要更多地依赖执行功能的参与来进行费时的系列加工，所涉及的脑区更多，且主要激活左侧额下皮层。可见，珠心算者与普通心算者在数字加工方面的确存在者差异，前者更多依赖右脑加工。除了珠心算者具有超越一般人的心算能力，非珠心算者中也有心算天才，他们也能在很短的时间内基本准确地完成在一般人看来相当复杂的算术题。Pesenti等人的研究报告了一个叫Gamm的心算天才的案例。他在两位数的乘法、正弦、除法的计算方面表现出与众不同的能力。他能很快地准确说出象995、539、sin287这样题目的结果，另外对某些更复杂题目，如973487的平方根，计算结果与正确答案也十分接近。Gamm有意识的训练获得了这样非凡的心算能力。行为研究发现，Gamm具备良好的短时记忆、情景记忆和语义记忆(如有关计算算法的知识)能力。神经成像的研究发现，一般心算者在心算时大脑左右两半球均有激活，但总体上都表现为左脑优势。所有心算者的两侧缘上回、顶内沟、枕叶、额下沟，以及左脑颞枕联合区、额中回均有激活。但是，Gamm还存在一些独有的激活脑区，其右脑颞枕联合区、额叶内侧、旁海马回、前扣带回上部，以及左脑中央旁小叶这5个脑区激活，而在一般心算者中这5个区恰表现为去激活。这几个脑区活动基本上都与情景记忆活动有关，它们负责情景记忆信息的编码和提取。Gamin在事后的内省报告中也说自己通过视觉表象对数字信息进行编码和提取。该个案表明，心算天才者表现得与众不同确实与一些特定的脑区活动有关，这些特定的脑区活动能够将费时费力的以短时记忆为中介的加工方式转化为直接高效的情景记忆编码和提取，自动运用合适的计算算法，同时监控这一计算过程。这一系列过程与如上所述的右脑特定脑区有关。从心理活动方式来看，也表明存在长时工作记忆(long-termworkingmemory)方式，心算天才通过这一方式直接以情景记忆的编码和提取策略准确高效地完成了一般人难以企及的复杂心算题目。

综上所述，珠算能手与一般心算天才既有相似的地方，也分别具有各自的特点。两者都很少依赖容量有限的短时记忆，而是运用特定的视觉表象从长时记忆中对数字信息进行编码和提取。所不同的是，珠心算者的特定表象来自“心理算盘”，而一般的心算天才则从丰富的情节记忆中建构适合自己的特定视觉表象来帮助运算，两者都明显依赖大脑右半球。

神经科学研究篇2

“脑的结构和功能是对人类认识世界、认识自我的最终挑战，神经科学将是21世纪最活跃的前沿基础学科。过去的几十年神经科学研究在发达国家得到了迅速的发展，但中国的研究进展还赶不上国际步伐。在上海成立神经科学研究所为中国神经科学家提供了一个立足于本土以及与国际同行竞争的新机会。”中国科学院院士、中科院神经科学研究所所长蒲慕明研究员表示。

蒲慕明是美籍华人，多年来一直在美国进行神经生物学研究，也是国际著名的神经生物学家，在他的带领下，中科院神经科学研究所已经迅速成为一个国际化的研究团队。

与此同时，国内其他一些高校和研究机构这些年也纷纷加大力度从事脑科学尤其是神经科学领域的研究。而在人才战略的吸引下，越来越多在国外留学或者从事研究的脑科学人才也回到国内开始研究。

“这些年，可以明显感觉到，我国神经科学领域的一些人才正在国际上崭露头角，国际权威学术期刊上经常可以看到一些中国研究人员的名字。”沈政表示，这些都为我国脑科学的研究储备了丰富的战略性人才资源。

中国开始神经网络战略性研究

最近一些年，我国也开始在脑科学研究领域发力。例如我国973项目先后启动了“脑结构与功能的可塑性研究”、“人类智力的神经基础”等课题，国家自然科学基金委启动了“视听觉信息的认知计算”、“情感和记忆的神经环路基础”等重大研究计划就是一些典型的例子。

而最近两年，中国科学院开始实施战略性先导科技专项“脑功能联结图谱研究”，尤为值得关注。

“该项研究将大脑网络联结作为了重要的研究方向，力求揭示脑的工作原理，其和美国的‘人脑活动图’计划有些类似。”中国科学院武汉物理与数学研究所研究员雷皓表示。

我国“脑功能联结图谱研究”的首席科学家是中国科学院院士、中科院生物物理研究所研究员郭爱克，早在1993年，他就在他所在的研究所建立了我国第一个以果蝇为模式生物的学习与记忆实验室，他从基因-脑-行为的角度，研究果蝇的学习、记忆、注意、抉择、睡眠、雄性果蝇“同性恋”等，并取得了一些突破性的研究成果。近些年来，动物神经网络也成了他的重要研究方向之一。在中国科学院“脑功能联结图谱研究”专项立项以后，作为首席科学家的他和蒲慕明院士一起，又带着中科院生物物理研究所和神经科学研究所的相关研究人员在神经网络方面进行相关的一些研究，希望在不久的将来取得一些原创性的突破。

障碍和短板

但是目前我国在神经网络方面的研究战略依旧不是很清晰，也基本没有涉及到对正常人的直接研究。

“这些年，我国神经科学领域的很多研究人员都是在利用果蝇、小白鼠、猴子等动物进行一些研究，基本上没有涉及到人脑，只是通过他们来推断人脑的一些情况。这里面的一个问题是直接研究人脑存在着很大的障碍，它不仅需要得到国家的专门许可，另外也需要得到实验对象的同意。”中国科学院生物物理研究所研究员曹鹏在接受记者采访时表示，近些年来，由于美国等一些发达国家的研究机构已经可以做到在不伤害大脑的情况下对人脑进行研究，因此获得了一些人脑神经网络的数据和网络图像，而我国则还需要跨越这个障碍。

“和临床相结合是一种有效的方法。”曹鹏说。

但是对中国的一些研究人员而言，进行神经网络等脑科学领域的一些研究，我国常常缺乏有效的研究工具和仪器。

科学思想上的创新，必须在实验中通过仪器设备来实现。在美国的“脑计划”中，相关科学仪器的研发占有极重要的份额――仅美国国家自然科学基金会就将提供2000万美元，用于开发分子尺度的探测装置。

然而这确是中国科学界的“短板”。目前在我国脑科学的实验室里，由于国内产品缺乏或者水平落后，大部分高端的科研设备都是进口的。另外很多研究人员做实验，还不得不利用自己在国外的资源在国外实验室进行或者寻求国际合作。

“现代科技的重大突破越来越依赖于先进的科学仪器，谁掌握最先进的科学仪器研发技术，就掌握了科技发展的主动权。因此中国必须要加强脑科学等这些前沿、尖端科学所需工具和仪器的研究和制造。”沈政表示。

基础研究不能和治病救人脱节

另外，中国科学院心理所研究员尹文刚表示，这些年国内很多基于大脑科学的基础研究尤其是神经科学方向，存在着严重的和临床治病救人相脱节的现象。尽管很多人在研究方面有不少建树，不时有，但是在实际应用中，常常并没有什么用处。

“甚至一些从事神经科学研究的人，从来就没有和临床有过接触，比如研究自闭症，却不和自闭症患者打交道，这是很可笑的。”尹文刚告诉记者，这些年他在国内参加脑科学或者是神经科学的一些会议，经常遇到临床知识十分匮乏的一些专家，往往给他们说一个具体的病例，他们甚至十分好奇地问，“怎么会有这样的事？”

“脑科学、神经科学的研究，就是要能够为人类自身服务，治病救人就是一个重要的方面，如果没有这样的意识，研究我们的大脑又有什么意义？”尹文刚表示，深入地基础研究固然重要，但对一些从事疾病方向脑科学研究的研究人员来说，也应该同步考虑如何将他们的研究成果转化成治疗、以及预防这类疾病的道路上来。

而在另外一个方面，很多从事临床治疗的医生也没有将治病和最新的研究成果相结合，他们沿用的依旧是他们以前从学校中学到的方法。“实际上他们的很多处理方式已经落后了。”沈政表示，在美国等一些西方国家，临床医生并不仅仅只是看病救人，这只占据了他们的一部分时间，他们也不靠看病救人挣钱，实际上，很多医生都有自己的实验室，他们有自己的课题组，很多时间也都放在带领助手进行和自身治疗项目相应的科学研究，在这样的背景下，他们能够做到看病和研究的有效结合，较少会出现脱节的现象。而在国内，目前大部分医生都不是如此。在脑科学领域，这样最新的技术和方法不能被迅速应用于治疗。

尹文刚告诉记者，尽管当前人类对自身大脑的认识还十分肤浅，但这并影响研究人员利用相应的研究成果为人类服务，对专门研究人员而言，只要踏踏实实做一些研究，了解大脑的某些活动，就可以帮助患有阿尔茨海默症、自闭症等脑部疾病的患者。而对相应的医生而言，如果他们能够和本领域的前沿研究相结合，并围绕病例进行一些研究，脑科学研究就会发挥更大的作用。

据了解，在美国提出“人脑计划”前，奥巴马政府2012年曾推出过全国阿尔茨海默症计划草案，其中也提到加强对人脑的研究，以达到帮助这些患者痊愈的目的。

“美国的这项脑科学研究尽管十分前沿，但是他们并没有忽略和基础性应用相结合，这是值得国内借鉴和学习的。”尹文刚表示。

中国还需要加大脑科学研究投入

沈政认为，与美国等一些西方发达国家相比，我国的脑科学研究还有很大的差距，这与我国脑科学研究起步较晚也有很大的关系。

另外，我国目前在科研力量和经费的投入方面也还存在很大的差距。不过，沈政表示，针对欧盟、美国现在规模宏大的人脑研究计划，中国方面绝对不会无动于衷，要不了多久，国内相关研究人员和研究机构就会向国家提出对应的研究计划。

神经科学研究篇3

关键词：认知神经心理学；发展性认知障碍；非词阅读

一、认知神经心理学概述

（一）认知神经心理学的兴起

现代认知神经心理学发展至今已有30多年的历史，自诞生之日起，认知神经心理学就发展迅速，尤其是近年来，该领域已取得诸多成果，研究范围涉及人类认知功能的方方面面，吸引了愈来愈多研究者的目光，成为当代心理科学研究的前沿。

早期认知神经心理学的研究可以追溯至19世纪后半叶，当时的神经学家通过不同方式研究由脑损伤导致的口头或书面言语能力的降低，从中得出有关完整的语言加工处理认知结构的推论。至20世纪上半叶，由于当时的研究者无法找到假设存在的认知功能处理单元在大脑中的定位，遭到了很多批评，加之行为主义崛起，并主导了当时心理学的研究方向，认知神经心理学的研究退居幕后。然而，到了20世纪50―70年代，由于信息论、人工智能和语言学发展的影响，“认知革命”来临，行为主义在心理学科的统治地位被，而现代意义上的认知神经心理学则以神经心理学为基础，在吸收了认知心理学的理论概念和精细的实验方法后，迅速发展起来。1979年在牛津大学第一次举办了完全致力于认知神经心理学研究的会议，并以深层阅读障碍作为大会主题。1984年《认知神经心理学》（CognitiveNeuropsychology）创刊。

（二）认知神经心理学的定义及特点

1、认知神经心理学的定义

认知神经心理学是认知心理学的一门分支学科，通过研究特定的认知过程在人脑中的实现来了解人脑的结构和认知功能，如阅读、记忆、语言、面孔识别、物体识别和问题解决等。在认知心理学的研究中，通常以正常人为研究对象探讨人类认知过程，而认知神经心理学则以具有较强的选择性认知功能障碍的病人为实验对象，通过研究脑损伤导致的选择性认知功能障碍和保留的认知加工环节来推断正常人的认知结构和信息加工方式。认知神经心理学也是一门交叉学科，属于心理学、认知科学、语言学和神经科学的研究领域。其研究涉及诸多领域，并与其它学科的研究继续交叉重叠，形成了新的分支学科，如用认知神经心理学的观点研究精神病学状况，包括妄想症、幻觉症和虚谈症等，形成了认知神经精神医学（CognitiveNeuropsychiatry）。

2、认知神经心理学的特点

认知神经心理学的研究，相较于心理学的其他学科来说，有其独有的研究手段和方法。

（1）个案研究

认知神经心理学的研究针对个案，而不是群体。从理论上来说，一个认知模型，包含n个认知处理单元和m条连接这些处理单元的路径，假设脑损伤可以造成处理单元或者路径相对独立的损毁，那么由此导致的认知功能障碍的可能情况就是2（m+n）种。可以发现，即使m和n不是很大的数值，认知功能障碍的可能情况也会是异常复杂的。所以在实际研究中，发现两个脑损伤患者出现完全一样的认知功能障碍的情况是十分罕见的。

那么，如何将个案研究中得到的结论推广到群体，从而得到关于正常人的认知模型的推论呢？研究者提出了“普遍性假设”：假设大脑神经功能完好的人在认知系统的结构方面不存在质的差异，即认为对于人类共同具有的一些基本的认知过程来说，个体间的功能结构差异不大，没有质的差异。在普遍性假设的前提下，保证了认知神经心理学个案研究的可行性。

（2）认知模型的模块化

1983年，JerryFodor的《心理的模块化》出版，对认知神经心理学的发展起了极大的推动作用。其中，认知系统的模块化假设成为认知神经心理学的最基本的观点。它认为人类的认知过程是由一系列相对独立的成分协同完成的，这些成分称为模块。认知神经心理学认为认知系统不仅在功能上是模块化的，在脑结构上也具有模块化的特征，即大脑定的神经组织承担相应的认知功能，在信息加工过程中，这些模块各尽其责，通力合作，共同完成认知任务。当这些脑神经组织受损时，会引起相应模块认知功能的障碍，但并不影响其他模块的正常功能。

（3）独特的无创伤性研究手段

认知神经心理学有其独有的无创伤性研究手段，并同时采用认知心理学的行为实验研究及认知实验研究方法的基础上，对脑结构和功能的了解与研究有了更进一步的发展。在认知神经心理学的研究方法中，最重要也是比较独特的是使用神经功能成像技术，这也是认知神经心理学研究最令人兴奋的发展之一，对认知神经心理学产生了重大影响。神经功能成像技术可以分为两类，一类是具有良好的时间分辨率的脑电图（EEG）和脑磁图（MEG），另一类则是在确定神经活动的空间位置能力较强的技术，如正电子发射断层扫描（PET）和功能性磁共振成像（fMRI）。fMRI已经在很大程度上取代了PET，主要是因为fMRI相较于PET来说，提供了更高的时间和空间分辨率，允许被试进行较长时间的测试，也无须注射放射性示踪物质。目前，运用近红外检测技术的研究也越来越多，这种方法的优点是相对廉价，不需要限制被试的头部活动。这项技术的最大局限在于探测深度，仅能得到深入脑内2-3cm范围内的数据。

二、认知神经心理学对发展性认知障碍的研究简介

神经科学研究篇4

作者：刘志学

据记者了解，神经变性疾病是一类缓慢起病、病程进行性发展且缺乏有效治疗的疾病，其中以阿尔茨海默氏病（老年性痴呆）和帕金森氏病最为常见，是我国中老年人群中最重要的致残和致死原因之一。李延峰教授一直在北京协和医院神经内科从事临床科研工作。他曾经在周围神经病、重症肌无力方面作过诸多开创性工作，并在学界率先报道了中国家族性淀粉样周围神经病，对此进行了深入的分子生物学研究。

因此，在该专业委员会的成立大会上，本刊记者就中国微循环学会神经变性病专业委员会成立的意义，以及神经变性疾病方面的诸多热点话题，对李延峰教授做了深入采访……

专委会将大力推进

临床和基础科研工作

采访一开始，李延峰教授首先介绍了神经变性疾病的致病因素：“目前，国内外有许多研究证实，微循环障碍可能是神经变性疾病非常重要的致病原因。近年来，转化医学越来越受重视，微循环研究结果和神经变性疾病临床预防和治疗之间如何转化，也就成为神经变性病工作者的重要课题。重视微循环障碍与神经变性病之间关系的研究，可能为最终治愈此类疾病找到一条有效的途径。”

李延峰教授接着说：“如同我们医院的张振馨教授刚才在会议发言中所介绍的那样，神经变性病具有高发病率、高患病率和高致残率的‘三高’特点。这类疾病给患者家庭和社会带来了沉重的负担。但临床上对神经变性病却无法早期诊断，更无有效的防治措施，成熟神经细胞变性后难以再生和修复，其最大特点是它的进行性损害。因此，如何减缓或逆转其过程，便成了神经生物学和临床医学面临的最大难题。当前，随着人们对疾病认识的逐渐深入，很多神经系统疾病均归属于神经变性病的范畴，对其病因和发病机制的研究，已经成为国际神经科学领域的热点。”

李延峰教授认为：“随着科技日新月异的飞速发展，微循环系统疾病的研究越来越深入和广泛。大量研究已经证实，微循环障碍可能通过两个机制引起神经变性疾病，一个是由于微循环障碍导致神经系统毒性物质堆积，另一个途径是微循环障碍直接对神经系统造成缺血缺氧、代谢降低的破坏作用。对这两个机制进行研究，可能发现此类疾病的更为有效的药物治疗方法。”

李延峰教授谈及中国微循环学会神经变性病专业委员会成立的背景和意义时间略地介绍说：“中国微循环医学会是国家一级学会。我国微循环研究在修瑞娟院士和詹启敏院士的带领下，取得了举世瞩目的成就。神经变性病专业委员会是经中国微循环学会批准，经中国科协和民政部备案后宣告成立的。目前成立的神经变性疾病专业委员会是中国微循环医学会的二级专业分支学会。我相信，这个专业委员会的成立，为推动神经变性病学术和卫生事业的发展，促进神经变性病的技术水平提高和平台的搭建，将会产生重要的影响和推动作用。同时，通过成立神经变性病专业委员会，还可带动该整个学科的学术发展、加强该学科间的学术交流，并将大力推进我国神经变性疾病的临床和基础科研工作，继而大大提高我国神经变性疾病的临床和基础研究水平。”

要重视脑微循环障碍与

神经变性疾病的关系

采访深入到神经变性疾病的专业问题时，李延峰教授着重阐述了人体微循环与神经变性病之间的关系。他首先概括说：“神经系统变性病包括老年性痴呆、帕金森病、运动神经元病等一大组疾病。由于病因不明，病程持续进展，且没有治愈这些疾病药物，因而是我国中老年人群中最重要的致残和致死原因之一。其中最具代表性的疾病是老年性痴呆。这种疾病又被称为阿尔茨海默病，是一种以不可逆转的智能衰退为主要表现的中枢神经系统变性病，其发病率随年龄增加而增加。随着我国人口逐渐老年化，这组疾病越来越受到社会和医学界的广泛关注。”

李延峰教授接着说：“近来的研究认为，缺血缺氧、炎症免疫、血管病理等多种因素引起的微循环障碍，可以通过多种机制参与神经系统变性，甚至先于神经元的变性。因此，我想就微循环障碍与神经变性病，阿尔茨海默病和肌萎缩侧索硬化相关机制做些介绍，以期待学界能够找到未来的研究方向，为治疗性研究提供线索。”

“就老年痴呆而言，一般认为这种疾病可能与脑内β淀粉样蛋白――主要是Aβ的沉积和tau蛋白过度磷酸化相关，两者均导致脑神经细胞的脱失。”李延峰教授继续剖析说，“进一步的研究证实，老年性痴呆可能与遗传有关，如某些APOE基因类型有较高的发病率，生长环境也与发病有关。但目前这些因素与病理改变之间的关系尚未完全清楚。而脑微循环障碍参与神经变性病的发病及病理生理过程越来越引起研究者关注，微循环障碍从两个方面可能引起神经变性病，首先是微循环障碍中血管病变直接引起缺血缺氧对神经元的损害；其次，由于微循环障碍造成与神经变性病相关的毒性产物如Aβ，因清除障碍而堆积，继发神经细胞变性坏死。因此，研究脑微循环障碍与神经变性病的关系可能对于神经变性病的发生发展以及临床治疗有着重要的意义。”

李延峰教授解析说，人类中枢神经系统神经元的正常结构与功能活动需要脑微环境的稳定，而血-脑屏障（BBB）是维持脑微环境稳定的主要结构。研究认为，有多种原因可以导致紧密连接和粘附连接破坏，毛细血管基膜的转胞饮和酶的降解增加，从而引起BBB结构上的破坏。BBB的破坏最易导致脑内各种有害分子的堆积。血清蛋白如免疫球蛋白和白蛋白的堆积可致脑水肿和毛细胞血管血流下降，高浓度的凝血酶引致神经毒性反应或记忆损害，加速血管和BBB的损害。血纤溶蛋白酶是来自血中的血纤酶原，它可促进神经核纤层蛋白的降解，从而加重神经损伤，高纤维蛋白元浓度也加重神经血管的损伤。大量红细胞进入脑组织后，由于血红蛋白降解而释放的铁增加，而铁可以形成对神经元有毒的氧化物。除了与蛋白相关的血管性水肿，局部组织的缺血缺氧亦可消耗三磷酸腺苷（ATP），引起钠钾ATP酶和钠依赖性离子通道停止工作，结果引起内皮细胞和星形胶质细胞水肿――称之为细胞毒性水肿。缺血反应性水通道蛋白和表达上调促使星形胶质细胞细胞毒性水肿进一步加重。在采访中，李岩峰教授从病理生理角度涉及了低灌注和缺氧、内皮细胞神经毒性和炎性因子、神经血管变化、血管的功能改变、血管和神经共同的生长因子以及脑血管病的证据等学术领域。他认为，血管功能障碍会引起神经功能障碍，许多脑血管疾病也支持这个结论，如CADASIL会引起皮层下脑血管病、神经变性及痴呆；SLC2A1基因突变引起人BBB的GLUT1转运缺陷，会导致癫痫、认知障碍以及小脑症。各种CAA的遗传类型，会因Aβ突变物沉积在脑血管壁而致脑出血及痴呆。散发性AD和一些动物模型都先有脑微循环功能障碍，BBB功能障碍及CBF下降，然后出现认知功能障碍，淀粉样物沉积及脑萎缩。ALS患者及动物模型亦是先有血管功能障碍，脊髓血屏障损害及脊髓灌注下降，然后出现脊髓神经运动细胞坏死。帕金森病、杭廷顿病和多发性硬化等病的血管功能障碍是在病理改变之前或之后出现仍未明了，但可以确定的是，这些疾病的血管病变参与或者放大了病理过程。

神经变性疾病与微循环关系密切

在阐述神经变性疾病与微循环关系时，李延峰教授首先提到了Alzheimer病。他说：“Alzheimer病又称初老期痴呆，是以进行性痴呆为主要临床表现的大脑变性性疾病，起病多在50岁以后。”

李延峰教授认为，迄今为止，有关中枢神经系统如何清除毒性蛋白物质的研究大都是针对BBB如何清除Aβ的研究。调节Aβ水平有多种机制参与，包括它的生成及清除。鼠及灵长类动物模型证实外周的Aβ是中枢神经系统Aβ的重要前体。研究证实低密度脂蛋白受体相关蛋白l（LRP1）、抗Aβ抗体、凝溶胶蛋白及神经节苷脂GM1或者系统表达的脑啡肽酶都能够减少AD鼠的Aβ负荷，其途径是减少外周Aβ进入中枢。后期糖基化产物受体（RAGE）参与Aβ在脑内的转运以及其毒性的放大。脑内血管内皮细胞RAGE表达能够参与Aβ和负载Aβ单核细胞的内流，通过BBB进入脑细胞。脑内Aβ增加，能够提高的BBB和神经细胞RAGE的表达，放大Aβ参与的病理反应过程。

除了LRP1之外，跨膜糖蛋白（Pgp）在Aβ的清除中也发挥作用。Pgp属能量依赖性主动外排泵，广泛存在于担负重要生物屏障作用的脑毛细血管内皮细胞管腔面和脑实质星形胶质细胞的足突上，对Aβ有主动外排作用。最近研究发现P-gP也存在于内皮细胞近腔面上，且在不表达P-gp的小鼠中，脑毛细血管上LRPI水平降低。ABCB1基因编码Pgp，其表达受各种因素的影响，属于可调控基因。以维拉帕米C12作为示踪剂进行PET检查，可以发现ABCB1随着年龄下降，特别是在帕金森病、进行性核上性麻痹及多系统萎缩患者的中脑更为明显。

李延峰教授还介绍说，一些动物和人体的研究表明，Alzheimer病（AD）患者脑组织中的Aβ清除下降。血管源性Aβ突变体与LRP1的亲合力低，较难从脑和脑脊液中清除出去。APOE4会阻止与LRP1参与的脑内Aβ清除，因此导致Aβ沉积。凝集素（也称之为APOEJ）参与LRP1有关的Aβ清除。APOE和凝集素影响Aβ的聚集，脑小血管的LRP1降低，再加上ABCB1水平降低，与Aβ在脑血管和脑组织内沉积有关，这些病理生理过程已在小鼠、灵长类、人老化过程以及AD小鼠模型及AD患者中得到证实。最近还有研究证实AD患者LRP1过氧化导致Aβ的沉积，因为过氧化的LRP1不能够结合并清除Aβ。其次，正常人循环中的可溶性LRP1结合了超过70%的血浆Aβ。而在AD和MCI患者中，由于LRP1过氧化，Aβ结合LRP1相应减低，导致血浆游离的Aβ等位形式Aβ1-40和Aβ1-42增加。经由AD鼠证实，这些肽链可以再进入脑内。

李延峰教授说：“BBB损伤造成Aβ的堆积，可能是AD发病的血管基础。因为AD发病的Aβ假说认为，Aβ启动了神经损伤的连锁反应，由Aβ聚集致神经细胞损伤、脱失及痴呆。因此，基于Aβ假说的基础，应补充上述血管机制假说。该假说有两个方面，其一，微循环障碍启动了神经损伤的非淀粉样物途径，它由BBB破坏、神经毒性分子的产生和内流、毛细血管破坏导致了脑小血管血流下降，从而产生多发的神经组织的缺血和缺氧性病灶；其二，BBB损害导致了Aβ清除减少，从而引发了Aβ的堆积。这两个途径都导致Aβ堆积，而Aβ具有神经和血管的毒性作用。后期的tau病理机制则进一步地加重了血管或Aβ的作用。”

随后，李延峰教授又谈及了肌萎缩侧索硬化（ALS）问题。他认为，散发性ALS是成年发生的神经变性病，它的病因不清。有一部分患者发现有SOD1基因突变，突变的SOD1具有毒性作用。Ataxia2基因和TDP43基因突变可引起突变产物聚集并与ALS发病有关。研究证实各种SOD1突变产物与ALS有关。研究表明，神经细胞及相邻的其他细胞能表达人各种SOD基因。基于突变SOD1转基因鼠而提出的ALS发病假说认为，非神经的邻近细胞，特别是星形胶质细胞和小胶质细胞的毒性产物，对于ALS疾病进展和运动神经元的变性起着重要作用，BBB和BSCB障碍在疾病的起始阶段即已出现，需要更多证据来证实此机制同样出现在散发性ALS患者的发病和发展过程中。

人类研究也证实了血管机制在ALS的发病和疾病进展过程中起着重要的作用。例如，大样本数据证实了VEGF异常与ALS相关。VEGF基因是另一个与ALS有关的基因，该基因的突变可以引起家族或散发的肌萎缩侧索硬化。鼠的VEGF基因突变导致缺氧反应诱导缺失会致晚发性运动神经元变性。脊髓缺血会加重VEGF神经元变性和功能障碍，ALS相关SOD1基因突变表达引致的运动神经元病小鼠，其缺氧性VEGF反应缺乏，导致存活数量减少。

采访到最后，李延峰教授说，神经变性病学是21世纪生命科学领域中最重要也最具有挑战性的学科。通过建立新的转化医学体系，加强基础研究与临床医学的交叉合作，寻求神经变性病的病因突破，将有助于提高我国预防和治疗神经变性病的水平。

李延峰教授最后强调说：“中国微循环学会神经变性病专业委员会将加强国内外学术交流，推广国际上新的神经变性病诊疗规范和防治指南，为患者提供全面的治疗和优质的医疗服务，从而推动中国神经变性疾病的学科发展！”

神经科学研究篇5

为促进、提高我国的医疗卫生保健水平，推动研究成果的转化，我国科学家们广泛开展相关的医学研究。他们孜孜以求，不懈探索和创新，以现代生物医学研究的新方法和新技术，结合中医药的理论实践，研究神经相关疾病的中西医防治新途径。

南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室，正是这样一个致力于将鲜明的中医药特色，与现代生物医药研究元素创新结合，致力于打造中西医兼备的神经疾病研究机构。在唐宗湘教授、黄熙教授、王福顺教授、贡岳松教授、朱静教授、闫丽萍研究员等中西医专家的参与和引领下，实验室着眼于建立起中医药研究的创新平台（包括新技术和新方法），通过3-5年的努力创造一批拥有自主知识产权的科研成果，以提高未来中国在生物医学领域特别是中医药对神经系统疾病防治的国际竞争力。

志同道合逐梦神经疾病科研创新

科研和实验室的灵魂在于人才。南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室，之所以不断前行，正是因为集聚了一群学有所长、志同道合的科研逐梦者。

作为实验室主任，唐宗湘教授有着深厚的科研积淀。他是近五年来多项美国NIH基金、HHMI基金和其他一些美国基金项目的主要参与者；从美国约翰霍普金斯大学引进到南京中医药大学后，是江苏省首届特聘教授，也是江苏省创新人才、江苏省“青蓝工程”优秀科技创新团队学科带头人和江苏省“六大人才高峰”高层次人才A类，并获得多项国家自然基金、海外及港澳学者合作研究基金江苏省自然基金资助。

2011年，唐宗湘教授在海外留学工作多年后只身回国，希望带着自己半生的医学研究积累，为中国医学贡献一份力量，并开启了其在南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室“科研创新/创业”征程。

和唐宗湘教授一起前行的，还有一群有相同志向，在各自细分领域有着相当影响力的专家。他们中西互补，哿ν心，朝着创建一流的中西医兼备的神经疾病研究机构而携手并进。

其中，方向带头人黄熙教授，是一位主任医师，也是一位中西医结合专家，具有很强的中医和西医背景，获国自8项，发表百余篇论文含中医SCI论文35篇，他引近千篇次。2001与2011年，黄熙教授分获国家科技进步二等奖与湖南省科技进步一等奖，分获国家杰出青年科学基金（2001）、总后科技银星（2002）和首届湖南省医学领军人才，是一位实力派的科研专家。

王福顺教授，2002年获得中山大学博士W位后，先后在美国新泽西大学医学院做博士后、罗彻斯特大学助理教授，2012年全职回国，受聘江苏省特聘教授，现为南京中医药大学教授。主要从事星形胶质细胞对大脑功能的调节研究。在这期间，有许多成果发表在国际上十分有影响力的杂志上，包括在影响因子很高的CellStemCell，和NatureMedicine。

贡岳松教授，也有着丰富的科研积淀，先后就读于南京中医药大学、中国药科大学、中国医学科学院、和美国NorthwesternUniversity；历任美国NorthwesternUniversity、美国DrexelUniversityCollegeofMedicine、和南京中医药大学ResearchScientist、首席研究员或教授等职务，主要研究老年性神经疾病及中医药防治。

团队最年轻的朱静教授，大学毕业后就留学美国，先后在美国辛辛那提大学、约翰霍普金斯大学和哥伦比亚大学获得博士学位和接受博士后训练，2015年受聘江苏省特聘教授后加入该团队。主要研究领域：神经疾病药物、新型轮烷药物载体。近年来在从事研究领域的国际主流期刊上发表SCI论文10篇，其中第一作者/通讯作者SCI论文8篇以及获得专利6项。

闫丽萍研究员是一位从事针灸镇痛的一位专家，长期站在科研和教学第一线并积累了丰富的经验。她的研究方向为“电针干预神经病理性痛中枢敏化的机制研究”，并取得了诸多创新性研究成果。

唐宗湘教授表示，正是聚集了这么多优秀的专业人才，南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室才能将生物医药的新技术和中医院的理论实践不断融合创新，逐渐在业界“崭露头角”，并朝着当初设立的目标前行。

攻坚克难探寻神经疾病的中医药防治途径

在神经学领域，一系列关于痛和痒的问题一直困扰着医学科研工作者。专攻“痛痒”难题的唐宗湘教授，在美国期间就已经开始疼痛和瘙痒形成的机制研究了，并取得了系列开创性成果，在生物医学研究领域中重要期刊（如：Cell，NatureNeuroscience等）发表了几十篇研究论文。

回国后，唐宗湘教授便开始组建团队，带领实验室的科研人员依旧选择挑战疼痛和瘙痒顽症，并以中医药防治为研究目标，充分利用实验室不同学科背景专家的实践经验和专业知识，展开了将现代“疼痛”和“痒”研究的最新成果应用到传统中医药镇痛和止痒的研究工作，用以阐释中医药镇痛和止痒的机制。

围绕“疼痛”和“痒”研究的内容，唐宗湘从不同侧面开展“疼痛”和“痒”产生的细胞分子机制、中医药镇痛止痒研究。基础研究是应用研究的基础，成果的转化和应用是科学研究的目标。在一系列基础研究的基础上，唐宗湘教授已经开始寻找与疼痛和瘙痒密切相关的应用研究。近年来，他花了大量时间熟悉中医药在镇痛和止痒中的作用，并出版了相关的著作。他希望在中医药镇痛止痒方面能够找到较好的方法和途径，在国家非常重视中医药发展的有利形势下，顺势而为，利用好中医药的宝库，为疼痛和瘙痒患者寻找新的福音。

黄熙教授多年来一直致力于中医肝藏象相关疾病、中医脑病、中西医结合基础与临床、中药药理等方面的研究。目前主要对抑郁共病肝郁证的脑平滑肌轴机理展开了研究。他先后提出证明证治药动学假说，首次阐明代表方剂疗效的药效成分，首次提出/验证疏肝-抗抑郁促动力假说与应激-脑肠轴紊乱的脑肠共享调节分子。

抑郁症又称抑郁障碍，以显著而持久的心境低落为主要临床特征，是一种典型的神经相关疾病。实验室王福顺教授的研究正是以抑郁症的中医药个体化治疗作为切入点，运用现代医学的技术和方法揭示中医药治疗情志疾病的生物学机制，并进行临床药物开发。另外，他还一直致力于星形胶质细胞对大脑功能的调节研究，目前主要对中医情志理论进行深入研究，探究神经体液因素改变-情绪-疾病的关系，从实证研究的角度揭示七情致病的内在科学原理，为情绪心理疾病的防治工作提供了有力的科学依据。

神经退行性病变一般是发生在老年人身上的神经性疾病，在该领域的研究上，有着广泛的国外深造经历的贡岳松教授最有发言权。他曾用二十多年的时间致力于中医药和现代生物医学防治老化相关神经退性疾病的研究。早在上世纪九十年代初，就已经筛出中药单体衍生物BerbamineE6作为Calmodulin选择性抑制剂，现与经典的工具药W-7齐名，并应用于如《NatureMedicine》等顶尖的研究论文中，并被NatureMedicine等著名杂志所引用。他还曾率先研究骨质疏松与阿尔兹海默症的关系，以及采用人参皂苷进行防治的研究，并在国际上首先提出了老年痴呆症在特定的时间是可以预防和逆转，为老年痴呆症的R床诊断，药物筛选及免疫治疗，早期防治开拓了新的方向，同时改变了几十种类淀粉样蛋白质疾病的研究。目前，贡岳松教授正在中医精气神理论指导下，致力于神经退行性病变的防治和中医药转化应用研究。

在开发新方法和药物的过程中，对神经疾病药物、新型轮烷药物载体有着深入研究的朱静教授有着很大优势。另外，对电针干预神经病理性痛中枢敏化的机制有着深入研究的闫丽萍研究员，也将为痛觉的治疗提供新的思路和方法，她的相关研究指出，神经病理性痛是最为难治的疼痛，电针干预在临床上运用颇多，相应的基础研究将进一步揭示其机制，以寻找新的针刺镇痛有效靶点及物质基础，丰富针刺干预神经病理性痛的基础理论，为针灸临床干预治疗神经病理性痛提供实验依据。

学有所长又“殊途同归”，南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室的所有专家们，聚集在这里，让科研合力得到了迸发，为了打造中西医兼备的神经疾病研究机构，他们无畏艰险，执着前行。

结语

神经科学研究篇6

[关键词]医学研究生；医学教育；亚专业；神经外科

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1674-4721（2016）10（a）-0120-03

Thoughtsonthecultivationofneurosurgerypostgraduatesunderthemodeofsubspecializationofclinicalmedicine

WANGYongzhi1，2CHENBaoshi1ZHANGZhong1

1.DepartmentofNeurosurgery，BeijingTiantanHospital，CapitalMedicalUniversity，Beijing100050，China；2.BeijingNeurosurgicalInstitute，Beijing100050，China

[Abstract]Thesubspecializationofmedicalsubjectshasgreatlypromotedthelevelofdiagnosisandtreatmentofthediseasesandacademicdevelopment，butitalsobringsnewchallengestothecultivationofclinicalpostgraduates.BasedonthepracticeunderhighlysubprofessionaldivisionofneurosurgeryinBeijingTiantanHospital，CapitalMedicalUniversity，thisarticlerecommendsthebetterstrategies：toestablish"tutorgroup"systemtosuitthespecialrequirementsofeachindividual；carryoutregularcollectivelearningsystemtotraintheabilityofclinicalmedicalscienceresearch；andproposeprojectcooperationtoexpandthepersonaldevelopmentspace，soastoadapttothechangeofthemodeofsubspecialization，andcultivaterecombinationtalentswithclinicalpracticeabilityandacademicqualityatthesametime.

[Keywords]Medicalpostgraduates；Medicaleducation；Subspecialization；Neurosurgery

医学学科亚专业化是指在临床医学三级学科分类基础上再进一步细分成若干亚专业。学科亚专业划分是现代医学知识爆炸式增长、技术不断进步和诊疗更新的必然结果，学科亚专业化的医学模式有利于提升对患者的诊治水平和促进学科向纵深发展。然而，学科发展模式的变革也给当前研究生培养工作带来了新的挑战。

神经外科是医学三级学科，也是临床医学中最年轻、最复杂而又发展最迅猛的一门学科，其快速的发展，除了得益于近年神经科学领域的新技术、新材料以及新研究成果的不断涌现与革新，更与其实施高度的亚专业划分模式密切相关。首都医科大学附属北京天坛医院（以下简称“我院”）是神经外科是亚专业划分实施较早的国内规模最大的神经系统疾病诊疗中心，本文将结合我院临床研究生培养的实践情况，探讨学科高度亚专业划分背景下研究生培养模式的转变。

1神经外科亚专业划分现状

20世纪90年代，国际神经外科开始向亚专科方向发展[1]。近20年来，随着国内各大医院神经外科规模的快速扩大，纷纷走上了亚专业发展的改革模式，从某种程度上，亚专科划分的发展模式成为神经外科加强学科建设，促进专业技术向高、新、尖发展的必有之路。目前神经外科学的主要亚专科有神经肿瘤、神经创伤、血管神经外科（又分为血管内和血管外）、脊髓脊柱疾病、功能神经外科、小儿神经外科、放射神经外科等。我院作为国家神经系统疾病临床医学研究中心，进一步根据手术部位的特殊性以及某些较为特殊的单病种，开设了更为细化的神经外科亚专业，如神经肿瘤再划分为脑干颅底亚科、幕上肿瘤科、脑胶质瘤综合治疗中心和垂体腺瘤治疗组，血管神经外科又分为缺血性血管病和出血性血管病科等。事实证明，高度亚专科划分模式极大地适应和满足了患者的治疗需求，促进了神经外科临床和研究水平的快速发展。

2亚专业化对研究生培养的挑战

医学研究生培养的目标是能够独立从事一般临床工作，而且在某一方面有所专长的人才[2-4]。高度亚专业划分后的一个显著结果是知识量的成倍增长，尤其是对于神经外科――这个当前发展最为迅速的学科，新技术、新材料和新研究成果的不断涌现和革新，而研究生的学习时间有限，高度亚专业划分势必会削弱研究生对学科基本知识的掌握。另一方面，在亚专业划分背景下，导师们的诊疗范围也走向高度专业化，诊疗病种较为单一，研究生跟随导师进行临床学习工作时遇到的病种也就十分有限，这就给研究生全面熟悉和掌握神经外科诊疗常规和手术技能造成了困难。

从研究生毕业后个人发展需求来看，当前的神经外科研究生毕业后并不都能进入大型三甲医院从事高度亚专业化的工作，尤其是硕士层次的研究生，相当一部分毕业后将进入地市级医院或二级医院工作。由于当前我国专科医师培训制度尚处于起步阶段，如果研究生阶段只在亚专业范围内学习和实践，势必会影响其日后的临床工作和个人发展。例如亚专业为脑干颅底肿瘤的研究生，如果不熟悉颅脑创伤和出血性脑血管病的救治，毕业后相当一段时期内的临床工作将面临一定的困难，因为二级医院神经外科面临的主要的疾病是颅脑创伤和出血性脑血管病，而脑干颅底肿瘤病例相对较少，结果违背了研究生教育的初衷。因此，如何平衡基本知识学习和专门知识学习，达到研究生的培养目标，是学科高度亚专业划分后亟需解决的问题[5-6]。

3亚专业化模式下研究生培养模式的思考与实践

3.1建立导师组培养制度，体现因材施教

导师制是医学研究生培养普遍采用的模式，学生的知识结构很大程度上取决于导师的知识内涵[7]。高度亚专业化模式下造成导师的诊疗范围缩窄，传统的“师傅带徒弟”的培养方式就不能达到神经外科研究生对临床综合能力培养方面的要求[8]。鉴于这种变化，我院较早建立了“导师指导小组”的培养模式，旨在打破研究生知识结构的局限性，体现“综合”和“专科”并重的培养理念。第一导师负责下的导师组包括2～3名副导师，副导师的遴选不仅要求其业务能力强、经验丰富、年资中级职称以上，还要考虑不同研究生个体的具体情况，做到因材施教。

根据研究生已有的知识结构，确定导师组成员构成。神经外科研究生存在学习和工作经历的差异，一部分来源于应届本科毕业生，他们基础知识扎实，接受能力较强，但缺乏神经外科临床经验；另一部分来源于有一定神经外科工作经历的临床医生。这两类研究生的共性是他们都缺乏科研经验和科研意识[4，9]。因此，导师组中均包括一名科研副导师，对于前者，科研副导师主要来自学校基础医学院或北京市神经外科研究所，着重引导临床医学与基础医学的学科交叉，发挥应届生思维活性的优势，体现转化医学的研究理念，同时有助于提升临床与基础双边导师队伍的整体水平，临床与基础相互促进[10-11]。鉴于应届生神经外科临床知识薄弱，导师组还包括1～2名从事其他亚专科的高年资神经外科医师，指导研究生能够较为全面地掌握神经外科临床技能，例如第一导师为脑干颅底亚专业的研究生，可配备幕上肿瘤和颅脑创伤专业的临床副导师。对于已有若干年临床经历的研究生，着重加强临床科研训练，注重循证医学理念的培养，副导师需具有较为丰富的临床研究经历，善于从日常诊疗过程中提炼临床科研问题，通过定期面对面指导的形式，引导研究生文献挖掘能力，并从科研的角度设计合理的临床研究方案，实现现代循证医学理念下临床研究能力的培养[12-13]。

3.2坚持定期集体学习制度，拓宽视野，培养临床科研思维

独立科研能力的培养是医学研究生培养的重要方面。了解正规的科学研究方法，对培养临床科研兴趣、科研意识和科研思维极其重要[13-15]。针对高度亚专业化模式下研究生专业知识面狭窄、研究方向集中和思维局限问题，基于笔者及所在研究团队的切身实践，认为可以实施定期（每周）集中文献学习，主题涉及血管、肿瘤、颅底、功能、外伤等神经外科各领域，以及学科相关的神经影像、神经病理等，体现神经外科目前各亚专业临床研究热点和新进展，从而拓宽研究生的知识广度，逐渐养成临床科研思维。每次集体学习前1～2周，由研究生导师或副导师确定2～3个讨论主题，由2～3名研究生完成相关主题的文献挖掘、整理和归纳，汇报研究历史、现状和热点问题，并结合本单位实际临床和研究条件，提出研究选题和研究思路。

通过临床问题导向的集中文献学习，能够引导研究生触类旁通地了解正规的科学研究方法，对培养临床科研兴趣、科研意识和科研思维，具体作用体现在①引导研究生关注其研究方向的最新进展；②提高研究生文献分析能力，培养批判式阅读技巧；③实例学习研究设计、医学统计、论文书写等技巧；④使研究生形成科学的循证医学理念；⑤培养终身学习的兴趣和能力[16-17]。基于实践体会，高质量的集中学习需要注意以下方面：一是保证师组成员尤其是学科带头人的现场参与，高水平专家的出席和现场点评不仅能提高文献学习的深度和广度，而且对增加出勤率、鼓励研究生发言均有作用；二是选取文献质量要高，最好是同一个主题的系列文献，既有研究设计、研究方法及文章结构经典文献，又有体现最新研究进展的文献，使参与者对一个研究主题有系统的了解与借鉴，要做到这一点，需要导师组成员在确定讨论主题与文献挖掘阶段的引导与帮助。

3.3倡导课题交叉与合作的科研导向，拓展研究生个人发展空间

既要完成繁多的临床技能学习，又要做科研，完成临床研究能力的培养任务，这对神经外科临床研究生的时间与精力是个不小的挑战[18-19]。提高科研效率是解决该问题的最佳途径。课题研究是个系统工程，一项完整的课题包括科研选题、课题设计、资料收集、数据分析、论文组织与撰写等多个环节，若要发表在SCI收录杂志，还需要英文逻辑与表达习惯的润色；若要完成一项有深度的课题研究，需进行进一步的机制研究，涉及一定的实验室工作。若要每个环节都亲力亲为，对临床型研究生是巨大的挑战，结果很可能是临床和科研都做不好。

通过课题合作能够较好地解决该矛盾。实际上，现代临床研究中的一些环节已开始从医务人员手中逐渐分离出来，交由相关专业人员承担，如建立数据库、统计分析、质量控制、伦理管理等。这些变化将医务人员从大量繁琐的重复性工作中解放出来，使他们能够将有限的时间精力投入到最重要的关键环节，从而提高临床研究的质量和效率。多学科人员参与既有利于将不同学科的理论、方法和技术融入临床研究，又有利于通过人力资源优化配置提高临床研究整体效率，是临床研究组织形式的发展方向。一项临床医师主导的临床研究，最核心的环节是确定临床研究的出发点（科研选题）和课题设计。笔者所在的以国家神经外科中心为研究平台的研究课题，多涉及更深入的疾病发生发展机制研究，在先前的文章中[9]，笔者提出安排研究生在神经科学重点实验室进行短期的实验室工作，熟悉医学基础研究的工作程序，了解常用的实验室技术，并以此为契机创造与专职基础研究老师和研究生合作的机会，通过课题分工，节约时间与精力投入成本，提高研究效率[20-22]。培养临床研究生课题交叉与合作的研究模式，有利于研究生毕业工作后继续开展临床研究工作，拓展个人发展空间。

4小结

学科高度亚专业化给临床研究生培养工作带来了一定挑战，笔者认为可以通过建立导师组培养制度，体现因材施教；坚持定期集体学习制度，培养临床科研思维；倡导课题合作，拓展研究生个人发展空间，以适应学科发展模式的变化，培养出临床实践能力与学术资质兼备的复合型医学人才。

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