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大腦神經科學概觀

腦機介面上課筆記

前言:


不知道大家有沒有這樣的經驗,大概從國中開始,老師為了要鼓勵學生唸書,都會給大家一個很美好的大學願景,只要上了大學你就可以隨心所欲地玩、自由的學習,然後直到大學你才會發現這個全體老師精心佈置了六年的謊言・゜・(PД`q。)・゜・

不過好在大學有個延畢的制度讓我有了額外時間可以彌補我沒有完成的遺憾,終於讓我在最後一個學期修到了北科的腦機介面拉d(d'∀')

為了不要學過就馬上忘記,決定把上課筆記整理起來方便日後再看,這篇筆記的形式會比較接近目錄,裡面收錄了上課做的筆記以及我在網路上找到的詳盡資料,看完這篇文章可能無法全盤的了解神經科學概論,但至少可以有個方向,知道神經科學在研究哪些需要學習什麼。

所以如果我沒有因為懶惰而犯蠢,接下來應該會有一系列這個學期的上課筆記,內容均是出自於上課筆記以及網路資料都搜尋,我不以專業身份撰寫這篇文章,若有發現任何錯誤歡迎跟我分享~

研究的起點...


大腦是一個很神奇的東西….

大腦神經科學.webp

我們的生理現象、感官、記憶、學習、專注力甚至我們情緒與也全都跟大腦有關,似乎只要跟人有關的事情大腦都會參一咖。而大腦的影響層面也小到個人大到整個社會,可以說是人類世界中的主角也不為過。

大腦在人類世界中扮演著如此重要的角色,當然人們也從很久以前就已經展開對於大腦的研究,只不過當時的人並不曉得自己在研究的是大腦… …

有關於人們對大腦的研究始於一個哲學問題:

「人的心智究竟從何而來」

綜觀大腦科學發展的歷程,人們在探討心智時一共可以分為三種觀點:

  1. Cardiocentric view(心心觀): 認為人們智能與感知中心是心臟,認為心臟才是一切的核心。

  2. Dualist view(二元論): 認為人的意識與身體是兩個獨立存在的個體,人的心智是一種更接近靈魂的存在。

  3. Neurocentric view(神經中心論): 則認為人的思考、思緒是以大腦為中心,所有的心智活動僅存在於大腦。

大腦的微觀構造


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從微觀的角度來看,大腦的細胞分成神經膠質細胞、神經細胞兩大類。

「神經細胞」主要的工作是感知周遭神經元的變化,利用不同的電位差將訊號傳遞給其他神經元。透過這樣的方式大腦將數以億計的神經細胞連結再一起形成一個複雜的神經網路系統,是維持運動、感覺、認知功能最主要的角色。

「神經膠質細胞」雖然不是人類心智功能的主角但在大腦中也扮演著極為重要的角色,他固定了神經元的位置並使他們之間彼此絕緣、也提供養分給神經元、幫忙清理廢棄物。

有了他們的存在我們的大腦才可以像是一台24小時不間斷的電腦,每分每秒的持續為我們運作。 但只了解微觀的大腦的運作並不足以讓我們了解所有的大腦功能,不同的種類的神經元、神經膠質細胞、排列組合又可以形成不同的大腦區塊組成多樣化的大腦功能。

大腦的功能就像是一座多功能的城市,密密麻麻的腦細胞就是城市裡面的居民,每個腦細胞跟人一樣,具有相同的特色但也是獨立的個體,就像你可以說小明與老王都是人類但他們又彼此獨立。腦細胞之間就跟人一樣會互相溝通交流,只不過他們溝通的方式不是透過語言,而是神經傳導物質與電位差。

大腦的功能分區


大腦神經科.webp

雖然我這邊放了一張超級詳細的大腦構造圖,但我並不打算講解XD

前面提到了整個大腦就像個複雜的城市,一小區的腦細胞等於整個大腦系統裡面的一個小零件,少了一小區整個大腦可能不至於停止運作,但可能會有哪裡的運作不如從前。

大腦中的功能區塊不像身體裡的其他器官,有著明顯的區域邊界(這種感覺有點像是你很整齊的區分台北市的商業區跟住宅區),但即便如此,我們還是可以簡易的依照功能與區域做出幾個分類。

前腦

依照功能還可以再細分成

  1. 大腦皮質(四個腦葉)
  2. 胼胝體(連接左右腦)
  3. 邊緣系統(學習、記憶、情緒、動機)
  4. 海馬迴(長期記憶儲存)
  5. 杏仁核(掌管恐懼)
  6. 視丘
  7. 下視丘

中腦

主要控制意識、睡眠、注意力

後腦

可以在劃分成小腦、腦橋、延腦(生命中樞)

大腦神經科學 (1).webp 然後….就沒然後了XD 因為大腦的構造實際上可以寫成一本書,有興趣的大家可以參考下面的連結,這篇文章應該是全網上寫得最白話最好理解最好吸收的大腦構造文了

腦分享|腦結構 腦工作原理分享

看完了前面對大腦的介紹,相信大家都對自己頭上那一顆重重的東西有點認識了(?,那我們接著來聊一聊腦機介面吧~

腦機介面

雖然跟本篇文章沒有什麼關西,但既然這篇筆記是因腦機介面而起,那就不得不提到一下什麼是腦機介面了。

「腦機介面」顧名思義就是在人的大腦與電腦中間搭起一座橋樑,達到雙向溝通的一種人機介面。

現實中的腦機介面沒有科幻電影那般玄幻,目前的研究領域也比較偏向研究人類的腦波來分析大腦中各種活動,由於腦機介面不是本次文章的主題,所以推薦大家可以去看看下面這篇專題文章,寫得非常詳盡,相信大家在看完以後一定會有更全面的認識。

腦機介面專題上

腦機介面專題下

私心推一下我的另外一篇文章:腦機介面簡介 裡面簡單的介紹了腦機介面的相關知識~

心得

腦機介面一直都是科幻題材中很受歡迎的話題,也許哪一天人類能夠像是 攻殼機動隊 使用意識控制各種機器、像駭客任務那樣將意識連結到網路, 或是像刀劍神域那樣在遊戲世界中開啟第二人生,我們將能夠跨越肉體的限制,成就更多非凡的文明。

究竟人到底為什麼會有意識,意識又是從何而來雖然到現在還是沒有明確的解答,但毫無疑問這一切的關鍵似乎都跟大腦有關。大腦掌管了我們身體的感覺、知覺、記憶… 我們生活中所有日常小事全部都與脖子上這顆球狀物有關,連吃飯、上廁所、睡覺也與他脫不了關係,這樣看起來小到個人大到社會,只要任何與人有關的事情我們的大腦全都可以參一咖。而了解我們神秘又強大的大腦就成了這一切的核心。

想到這裡,也許社會頭條上那些常常被別人批判成冷血犯罪者,只是腦功能活化異於其他人,導致他們無法感同身受,傳統學校中表現不好的那些孩子也只是腦功能還沒發育或發育比較慢… …。

過去自從注意到腦機介面後就一直很想要踏入這方面的領域,所以曾死k書店買的大腦構造地圖免強自己把書看完,但到頭來覺得沒有扎實的把資訊吸收有點稍嫌可惜,好在這次有老師把艱澀難懂的大腦神經科學概觀講得生動有趣。

參考資料:

工作細胞:大腦的細胞們 可愛的細胞:大腦如何運作?《Mind Change》讀書筆記 腦的主要構造與功能-明道大學MDU 腦機介面專題上 腦機介面專題下