关于大脑左右半球功能及其协调开发 沈德立.doc

关于大脑左右半球功能及其协调开发 沈德立.doc 关于大脑左右半球功能及其协调开发 沈德立 教育科学学院教授、博士生导师 【提要】本文以当代心理学关于大脑左右半球功能的最新研究成果为依据，论述了大脑左右半球的功能及其协调开发问题。首先，论述了开展脑科学研究对人类自身发展与社会进步的作用。然后分别系统地总结了有关大脑左右半球功能的最新研究成果和大脑功能协调开发的方法及成就。最后明确指出了当前在开发大脑功能问题上存在的不足并提出了协调开发大脑功能的三项原则。 【正文】 关于大脑全面开发的研究国外早已开展，脑的开发比物质开发意义更大。我国应试教育的某些做法阻碍了脑的全面开发，损失不可估量。为此，我们在目前所承担全国教育科学“九五”项目“中小学生左右脑协调开发与学习效率的提高”这一课题的基础上，又对国内外脑科学研究问题进行了总结、概括与思考。 脑科学研究的意义 开展脑科学的研究，具有很重要的意义。 首先，了解大脑工作的原理，为制作仿造人脑的高水平电脑提供科学依据。现将人脑的结构和工作方式与目前的一般电脑作一简明比较: (1)人脑的重量大约1.2-1.5千克，有100-150亿个神经细胞，每个神经细胞又与很多神经细胞发生联系。如果将每个神经细胞比作一个电子元件，按人脑中神经细胞的数量与结构联系来制造一台计算机，那么这台计算机的体积和重量不知要比人脑大多少倍。 (2)从能量消耗的角度来看，人脑中神经细胞进行活动时，耗能量很少;而用当代最先进的工艺制造的电脑，其耗能量却不知要比人脑大多少倍。 (3)从信息处理的方式看，人脑能够同时处理大量的信息;而电脑在某一个时间内则只能做一件事。也就是说，人脑处理信息的方式是平行加工的，电脑处理信息的方式是系列加工的。 (4)人脑有强大的补偿功能。一旦大脑的某些部位受到损伤，其功能可以由其他部位顶替，以代偿受影响的功能。有人研究表明，即使大脑细胞有10%-50%受损，或者是人的大脑一侧半球摘除，人的心理和行为也不会出现明显的异常。但电脑就没有这样的能力。 其次，治疗大脑疾病，提高人们的生活质量。因为脑是心理产生的器官，如果这个器官出了问题，人的心理或行为就会出现异常。例如，健忘、痴呆、 智力低下、精神异常等。 最后，开发和利用脑的巨大潜能。从理论上看，大脑具有非常巨大的潜能。一些研究认为，人脑资源没有被充分利用，主要是对右脑功能开发不够。因此，70年代末，有人首先提出要重视开发儿童大脑右半球的功能。80年代又有人提出要重视对学生进行“右脑教育”，以提高他们的智力潜能。在日本，1996年出版了《脑内革命》一书，提出“潜能革命要从脑内革命开始”的观点。但从实际上看，凡是对人类科学发展作出杰出贡献的人，都是充分使用左右脑的人。如爱因斯坦是一位出类拔萃的科学家，从他表现出来的明显特点来看，他是一位大脑中充满各种抽象符号和公式的伟大数学家，是左半球发达因而非常具有逻辑思维的人。然而，爱因斯坦的思想，首先来自图象和形象，然后才把这些图象和形象成语句和数字符号。同时，爱因斯坦又对音乐有特殊的爱好和造诣。显然，图象、形象和音乐都与右脑的功能有关。 意大利的著名人物达芬奇亦如此，他既是一位著名的科学家，又是一位伟大的艺术家、建筑师、雕塑家和画家。这也是左右脑功能都比较发达的表现。 由于对人类自身或社会发展来说，大脑的潜能未被充分利用，是一种最大的资源浪费，而且它关系到一个民族的素质和整个国家的兴衰。所以，为争取在未来科学发展和社会进步中处于领先地位，进一步揭开大脑的奥秘，开发大脑的潜能已成为当今世界各国政府和学者的重要任务。 大脑左右半球功能的研究 1.对于大脑左右半球功能的认识 随着研究方法的进步和研究的不断深入，从总体上看，这种认识经历了三个阶段，即整体——分工——协同。 在整体阶段，人们对大脑的认识较少，只认为大脑是一个统一的整体，无论是在结构还是在功能上都是不可分的。这种认识阶段的时间是在1861年以前，即法国外科医生布洛卡(Broca)的研究成果发表前。 在分工阶段，人们利用一些方法和对一些病例的总结，发现大脑左右半球的功能是不同的，它们存在一定的分工。这种认识阶段的时间是从1861年到本世纪50年代，即美国心理生物学家斯佩里开始“裂脑人”的研究。 在协同阶段，人们利用更先进的方法，发现大脑左右半球的功能在分工的基础上，是通过协同活动来实现各种心理的。这种认识阶段的时间是从本世纪60年代到现在。 2.简要介绍大脑左右半球功能的研究成果 (1)关于大脑左右半球功能的发育 研究表明，大脑左右半球功能的不对称性在儿童初生时就表现出来了。有人了100名健康的新生儿躺着时头部保持的方向，从而证实了左半球具有 优势存在。具体表现为:1)88%的时间，新生儿的头转向右边，只有9%的时间转向左边。由于大脑支配躯体动作是左右交叉的，所以新生儿的头88%的时间转向右边，表明他们是左半球占优势。2)在听到说话声音时，新生儿的左半球显示出更强的脑电波反应。而在听到非言语声音时则产生相反的效果，即右半球产生更多的脑电波反应。 有人对左利手和右利手儿童形成的原因是否受遗传的影响进行了研究。结果发现父母都是左利手时，后代中出现左利手的可能性要比其他类型的儿童高。我国的心理学工作者李心天等人以300名六个月到三岁的儿童为被试，让他们完成用手抓物(如大小不等的球、木枣，不同颜色的尼龙线，各种玩具等)。看他们在抓物时用哪一只手。结果发现:1)1岁以内的儿童，使用左右手抓物的概率几乎相等(在50%上下)。随着年龄的增长，右手使用的概率增加，1岁到1岁半的为69.4%，1岁半到2岁为71.3%，2岁到2岁半为76.9%，2岁半到3岁为81.5%。2)男女儿童使用左右手概率的发展趋势是一致的。但是男童开始使用右手概率较低(48.6%)，从1岁开始迅速上升，到3岁时达到91.1%;女童开始使用右手的概率比较高(62.0%)，之后使用右手的概率上升速度没有男童那样快。3)父母双方均为左利手，子女用左手抓物的概率为43.7%;只有父亲为左利手时，子女为33.3%;只有母亲为左利手时，子女为37.2%。父母均为右利手时，子女用左手抓物的概率为31.1%。 从上述研究中可以看出，大脑左右半球从出生时在功能上就表现出差异， 这种差异随着年龄的增长而不断加大。 (2)关于大脑左右半球的言语功能 有人研究了颞叶受损伤的病人对语言理解的情况，结果发现，左颞叶损伤导致病人语义归类困难，而右颞叶损伤导致病人形状归类困难。又有人研究发现，右脑受伤后，导致人不能理解文章寓意。还有研究表明，左脑负责音节识记，右脑负责音节辨别;布洛卡区损伤导致失读失写，左额顶区损伤导致口头表达障碍，右颞后部损伤导致听觉性语言障碍。新近的研究又发现，小孩2-3岁之前，损伤大脑左半球或大脑右半球，其语言机能所受到的干扰没有明显的差别，说明优势半球还没有建立，语言机能与双侧半球均有关。到11-12岁时，左半球优势逐步建立，如果左半球受损伤，还有可能在右半球再建立其语言活动的中枢，只是这种可能性比较小。到成年后，左半球优势已经形成，如果这时再发生左半球损伤，就很难在右半球建立其语言活动的中枢，也就是说，几乎不可能了。 美国学者曾利用速示仪，以美国小学二年级至大学二年级的学生为被试，在左或右视野呈现3或4个英语单词。结果发现，随着受教育年龄的增加，儿童识别字词的能力提高;各个年级都表现出了大脑左半球优势。 后来有人以7-11岁的美国儿童为被试，重复上述实验方法，结果发现在识别两个英语单词组合时各个年龄组儿童也表现出大脑左半球优势。 为了进行跨文化的对比研究，中国学者也采用速示技术，以7-16岁儿童为被试，研究了他们辨认汉字时大脑两半球的功能特点。结果发现，辨认汉字有一个发展过程，即7-10岁被试对汉字和汉语拼音单词的认识均为左半球优势，11-12岁，对汉语除单字外，对双字词的辨认呈现出两半球均势，13-16岁则对汉语单字的辨认也变为两半球均势。该研究表明，对汉字的认知是大脑两半球协同活动的结果，这一结果与以英语为母语被试的结果不同。 中国学者又采用速示技术，研究了蒙汉两族学生加工不同语言的优势半球。这些学者以小学三年级和五年级的蒙族和汉族学生为被试，按他们掌握语言程度分为只会汉语的汉单语组、既会汉语又会蒙语的蒙汉双语组和只会蒙语的蒙单语组。实验材料为2-4个音节的蒙文字和4-8笔画的常用汉字各8个，在难度、字义、笔画多少等方面作了匹配。结果发现:1)当实验材料为汉字时，蒙单语组和蒙汉双语组的各年级表现出一致的结果，即右视野辨认的速度显著地快于左视野的;而汉单语组的各年级则没有这种现象，即左右视野辨认的速度没有差异。2)当实验材料为蒙文时，蒙单语组和蒙汉双语组的各年级被试仍表现出右视野辨认的速度显著地快于左视野的。同时也发现无论是右视野的辨认速度还是左视野的辨认速度，蒙单语组快于蒙汉双语组。表明蒙族儿童语言功能侧化于左半球的程度甚于汉族儿童。 新近用PET法和FMRI法研究发现，对语言的理解不仅是大脑左半球的功能，而且是大脑左右半球共同起作用的结果。在听别人讲话时，左半球主要负 责对说话意思的加工，而右半球则主要负责对说话声音(即语音、语调、说话节奏等)的加工。 (3)关于大脑左右半球的思维功能 斯佩里以裂脑人为被试的研究结果表明:左半球主要负责逻辑思维和分析性的思维，右脑主要负责直觉思维和综合性的思维。还有人研究发现，大脑右半球主要负责对具体形象的联想，大脑左半球主要负责抽象逻辑推理。另有人让被试听取一些为自己所赞成的和不赞成的态度表述，听完后闭目思考这些表述。一半被试思考20秒钟，另一半被试思考90秒钟。在他们思考期间记录他们大脑两半球的电活动。发现思考90秒钟者的大脑右半球电活动多于思考20秒钟者。就思考90秒钟者而言，后20秒钟较前20秒钟，大脑右半球电活动多。由此可以看出，被试的观点越是达到明确，大脑右半球电活动越多。因为思考90秒钟者比思考20秒钟者的观点易达到明确。同是思考90秒钟者，后20秒钟比前20秒钟的观点易达到明确。 有一项研究是要求被试从事一种前半秒钟作决定，后半秒钟执行动作的作业。同时记录被试的脑电图，结果发现，脑电依决定与动作而左右往复，表明决定归左脑，执行动作归右脑。 有人比较了不同思维活动时大脑左右半球的脑电活动水平。当主试要求被试解答代数题时，大脑左半球的电活动明显加强;当主试要求被试解答几何题 时，大脑的右半球电活动明显加强。该研究结果表明，被试在解答不同数学题时，大脑左右半球发挥了不同的功能。还有一项研究表明，大脑右半球专门从事平行加工活动，大脑左半球专门从事系列加工活动。 新近的研究又发现，大脑左半球擅长于计算和求同思维，而大脑右半球擅长于直觉思维和求异思维。表明大脑右半球对于创造性思维特别重要。 大脑左右半球功能协调开发的研究 研究大脑左右半球功能的目的是为了开发大脑的潜在能力。国内外专家已进行许多工作，并且取得了不少成绩。目前，开发大脑功能的主要方法有以下几种: 1.运动肢体法 这种方法的理论基础是，大脑两半球控制着四肢，因此，通过四肢的强化活动，可以促进相应大脑半球的生长发育，从而相应地提高大脑半球的潜能。 (1)手指快速计算法 手指快速计算法要求4-9岁的儿童按照录像学习手指快速计算。一般要经过7-10天培训。结果表明:1)能够使4-9岁儿童进行看算、听算和脑算。2)能够使4-9岁儿童音乐节奏感增强。3)能够使4-9岁儿童双手灵活，手指有力。 (2)体育训练法 具体做法是以学习好但不爱运动的学生和学习不好但爱运动的学生为被试。采用左右耳分半呈现听力题，观察学生计算结果的正确率。结果发现:1)训练前，两种学生(爱运动和不爱运动)右耳听力题的正确率高于左耳的;爱运动学生左耳听力题的正确率又高于不爱运动学生的。2)训练后，爱运动学生听力题正确率提高幅度较大，不爱运动学生提高的幅度较小。 (3)书法训练 香港中文大学高尚仁教授于1986年研究了书法对人大脑左右半球功能的影响。他以具有一定书法经验的书法家和无书法经验的人为被试。让他们进行书法创作，同时记录他们大脑左右半球的脑电活动频率。结果发现:用右手执笔进行书法创作时，无论是有经验的书法家还是无书法经验的一般人，他们大脑右半球的脑电活动明显比大脑左半球强;用右手执笔进行书法创作时，有书法经验的书法家的大脑右半球的脑电活动又明显比无书法经验者强。该实验说明书法训练对人的大脑功能具有明显的影响，可以对大脑潜能进行开发。 1991年高尚仁又与上海华东师范大学郭可教教授合作，开展了一项进行书法训练的研究。以有书法经验的人和无书法经验的人为被试。让他们从事书法训练，并与从事其它活动的人进行比较。记录进行书法训练30分钟后和不进行书法训练的被试大脑左右半球的反应时，结果发现:从事书法训练的人， 经过30分钟书法训练后，大脑左右半球的反应时比进行训练前明显缩短;有书法经验的人比无书法经验的人，大脑右半球反应时的缩短比左半球更为明显。这一结果表明书法训练可以对大脑功能进行开发。 后来，郭可教又以弱智儿童、智力正常儿童、普通小学的中差生和优等生为被试。通过书法训练表明，可提高各类被试大脑的电生理活动和反应能力。同时也发现，书法训练开始的时间越早，对大脑功能开发的效果越好。 2.脑电波法 这种方法的基本原理是:大脑进行创造性思维或产生灵感时，容易出现a波。因此，只要通过一定的方法，引导大脑皮层出现a波，就能很好地提高大脑的工作效率。 (1)使用脑电波诱导器 这种仪器是日本学者研制的。该仪器可以让脑电波同频，使左右脑的脑电波统一，并形成a波。a波的频率在8-13次,秒之间，它在人处于闭目静息、心情平静时容易出现。使用这种仪器，可以使被试的注意力、创造力和直觉思维能力都有所增强，同时还能减轻肌肉的紧张状态。研究人员让被试从事某项活动时带上这种仪器，结果发现:1)用于运动员(马拉松接力赛运动员、足球运动员和体操运动员)训练，可提高成绩。2)用于成人，可提高他们的思维能 力和记忆力。3)用于经营者，可提高他们决策的正确性。 (2)a学习法 荷兰心理学家研制出一种叫“洛特斯脑波1号”的装置，该装置也能够诱发被试大脑产生出a波。该波表示人进入了一种轻松的专注或意识清晰状态，这时大脑的左、右半球会达到完全的专注与相互一致。有人利用此装置，提高人的阅读速度2-3倍，并能治疗某些脑部疾病，例如语言障碍、自闭症等。还利用该装置，明显提高75名来自欧美不同国家的男性高级主管和75名女秘书的各种能力，使他们表现出更多的创造性。 3.精神放松法 精神放松法又叫沉思法。其基本原理是:人进入沉思状态和没有进入沉思状态，其大脑皮层的脑电图不一样。研究发现，如果让被试进入沉思状态，其大脑左右两半球的脑电活动同时明显增强。也就是说，在这种状态下，大脑两半球似乎同时进入发挥作用的状态。沉思法可以抑制一侧大脑半球的过度活动，增强两半球之间的联系，使两半球同时发挥作用。 (1)暗示法 这是保加利亚的拉扎诺夫于60年代中期提出的。要求被试作到以下几点:1)全身放松;2)心理放松;3)通过暗示肯定自己的能力;4)回味以往的学习乐 趣;5)有节奏的呼吸;6)听音乐进行学习。通过以上训练能使不同年龄的人的学习效率提高5至50倍;能在短时间内记住大量外语单词，并且记得快而忘得慢。 (2)瞑想体操法 具体做法是:1)给学生听轻松音乐;2)教会学生平和呼吸;3)指导学生根据要求进行动作;4)让学生按要求边动作边想象。通过上述训练发现:1)幼儿的动作协调能力与乐感明显加强;2)小学生的创造性思维成绩显著提高;3)学生的身体素质提高，例如近视率显著下降;4)弱智儿童的智力得到改善;5)学习时的疲劳感明显减少;6)学习成绩明显提高;7)学习动机增强。 4.半球刺激法 这种方法类似于肢体活动法。其原理是:对某种功能不发达的一侧半球进行强化刺激，促进这侧半球的生长，以提高其相应的功能。 半球刺激法是根据被试在完成某种认知任务时所发生的困难，直接对完成该任务的一侧大脑半球加强刺激量，以此来提高被试完成该任务的能力。这种方法特别适合于开发诵读困难者的大脑功能。1995年研究人员以两种类型的诵读困难者(一类是发音有困难，一类是字形辨认有困难)为被试，对他们采用半球定向刺激法和半球间接刺激法来改善他们诵读困难的程度。所谓半球定向刺激法，就是通过左视野或右视野、左耳或右耳来呈现阅读材料。因为来自左 视野和左耳的信息主要投射到大脑右半球，来自右视野和右耳的信息主要投射到大脑的左半球。根据被试诵读困难的不同，来加强这方面的刺激。对于发音困难者重点给其右视野或右耳呈刺激。对于字形辨认困难者重点给其左视野或左耳呈现刺激。所谓半球间接刺激法，就是将普通的学校课文呈现给被试的大脑左半球或右半球。对于发音困难者要求他们按一定的节奏来阅读课文;对于字形辨认困难者要求他们对课文进行知觉训练。 通过对诵读困难者进行训练发现:1)改善并提高了字形辨认困难者的阅读能力。2)改善并提高了发音困难者的朗读能力。3)诵读困难者的大脑左右半球脑电活动明显加强。4)诵读困难者的注意集中时间明显延长。 5.汉字教学 该方法的原理是:汉字是“复脑文字”(复脑文字就是由大脑左右半球同时对其加工的文字)，对其学习和加工，不仅需要左脑参与，也需要右脑参与。因此，通过学习汉字，就能促进大脑左右半球协调活动。从而发挥大脑的潜能。 (1)法国的研究 法国汉语研究会以巴黎的一所学校的3-5岁幼儿和小学(6岁)三个班的学生为被试。教他们学习汉字。结果发现:对儿童的潜能发展有促进作用。 (2)美国的研究 美国宾夕法尼亚大学的研究人员以8位年龄在7.5-8.8岁的小学生为被试。这些孩子已经在校学习了近两年的英语，但仍没有掌握好英文单词的发音。经智力测验这些儿童均属正常(智商在80-120之间)，但都有阅读困难。 主试者选择了30个汉字(母、见、大、刀，有、一、书、父、二、人、小、家、买、跟、你、说、白、红、车、要、好、不、鱼、他、用、这、口、给、哥哥、黑)为学习材料。实验过程是，首先把30个汉字分为7个学习单元，依次分期学习。但是学习汉字时，都是用英文发音，即看汉字，说英语。在被试学习完30个汉字后，让他们阅读用这30个汉字组合的句子和短文。教学持续时间为2.5-5.5小时。结果发现:无论是即时检查还是间隔24-33天后检查，被试的学习效果都保持得很好。这些儿童说英语不再感到困难了。8个人中，有3人训练前后阅读水平没有发生显著变化，5人训练前后阅读水平提高了1级。 6.珠象心算法 基本原理是:大脑进行抽象思维时，如果有形象思维参与，就能够提高思维的效率。 杭州大学教育系于1991年-1995年在杭州拱墅区开展了“珠象心算”的教 学实验。该方法主要训练过程是: 第一，抓熟练珠算，打好基础。 第二，抓三项训练:1)操作记忆训练;2)数珠互译训练;3)算法表述训练。 第三，抓珠象内化。训练方式主要有实拨、仿拨和想拨。 第四，抓典型思路，促进迁移。 该实验从小学一年级开始，为期四年。在被试升到四年级后，以参加训练的实验班学生为实验组，以同年级没有参加训练的学生为对照组。比较了两组学生在数学综合水平、计算能力、理解数学基础知识等方面的差异。结果发现，实验组比对照组在上述三方面得分显著的高。 对当前大脑左右半球功能开发研究的思考 回顾目前国内外有关大脑开发的研究成果，一方面感到高兴，因为无论是国内还是在国外，都有不少人从事开发大脑功能的工作，并已取得一定的成果。另一方面也感到存在一些不足或缺陷:第一，理论基础薄弱，开发研究与当代脑科学研究的最新成果联系不密切，脑科学研究的新成果已经证实大脑在完成任何心理活动时，都是左右半球协同活动的结果。而目前仍有人在片面提出要开发大脑右半球的功能，并极力批评当代教育是过度开发大脑左半球功能的教育，这对实际工作必将造成一定的危害。第二，开发大脑的短期效果虽然显著， 但长期效果还不得而知。第三，检验大脑功能开发的权威性指标还没有形成。第四，开发大脑功能的方法的针对性不强，没有重视大脑功能发育上存在的个体差异。 针对上述不足或缺陷，我们课题组在开展这项研究时，提出要坚持以下原则:第一，协调开发原则，既重视左脑功能开发，又重视右脑功能的开发，第二，针对性原则，即在强调共性的同时，更应重视个体的差异性，根据个体左右脑发育的状况进行有针对性的开发。也就是说，在对儿童大脑功能开发之前，应该查明其左右脑功能的发展现状，对其发展不足(或不良)的加以开发。而不是模糊地提出去开发儿童右脑半球功能或左脑半球功能。第三，理论与实践相结合的原则，即注重将现代脑科学研究的最新成果应用于大脑功能开发中去。