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脑与认知科学研究院:理解大脑 启智未来
日期: 2012-09-24  信息来源: 北师大校报

 

罗跃嘉与航天员合影

  2012年5月3日,记者在图书馆三层学术报告厅,见证了中国航天员科研训练中心主任、中国载人航天工程航天员系统总指挥兼总设计师陈善广,郑重地接过北京师范大学聘书的激动时刻。从这一刻起,这位赫赫有名的中国航天事业的功臣、国家973计划“面向长期空间飞行的航天员作业能力变化规律及机制研究”项目首席科学家,成为了北师大的兼职教授,开始参与脑与认知科学研究院的人才培养和科研工作。此外,唯一代表中国参加“火星500”实验的航天志愿者王跃也顺利考取了脑科院,他将由陈善广和脑与认知科学研究院院长罗跃嘉联合培养,攻读博士学位。

  “是航天事业把我们连接在一起”,陈善广说。

  “下个月中旬即将发射的‘神九’,将会与‘天宫一号’实现手控交互对接,这将是我国载人航天从短期飞行到中长期飞行的过渡。在这次飞行中,航天员将承担多项实验任务,其中也有北师大承担的973项目部分实验,意义非同凡响。”陈善广带来的这个消息令现场的师生为之振奋。

  一次与航天的“亲密”接触:脑电实验飞向太空

  
脑与认知科学研究院是如何与中国航天员中心结缘的呢?脑科院院长罗跃嘉在随后的采访中为记者解开了这个谜团。

  2009年的一天,罗跃嘉像平时一样,在办公桌前接收电子邮件。突然,一封中国航天员中心的来信跃入他的眼帘。对方热情邀请他的团队参与申请 “面向长期空间飞行的航天员作业能力变化规律及机制研究”项目,罗跃嘉敏感地意识到这是一个参与国家重大工程不可多得的机遇。一番积极接触后,双方一拍即合。北师大脑科院与中国航天员中心的不解之缘就此结下。经过两年努力,他们申请的973项目成功获批,北师大团队承担了“航天员的认知和情绪”部分的研究。参与该课题组的专家还有我校心理学院教授周仁来、张学民和兰州大学教授胡斌。

  这次合作看似偶然,实则背后又蕴含着某种必然。罗跃嘉是认知神经科学与学习国家重点实验室“情绪与认知”研究方向的学科带头人、“国家杰出青年基金”获得者,他所在的国家重点实验室因为丰硕的科研成果和雄厚的学术实力,在我国的生命科学领域中迅速崛起。

  “正常人在一般生活状态下,接受的刺激非常丰富,而航天员进入空间站工作后,长期处于失重状态,且活动空间小、周期长,会产生一系列生理和心理变化。有关研究成果国内外已有很多。”罗跃嘉介绍说。

  “但是除了生命安全、身体健康外,还要保证航天员能够在空间站正常地工作,充分了解他们在太空长期在轨时的认知功能及其改变就很重要。”随着中国载人航天工程的飞速发展,对航天员心理调节变化规律的研究迫在眉睫,“我们的实验将填补国内这方面研究的空白。”罗跃嘉说到。

  项目开展得紧张有序。课题组通过头低位实验、水槽实验、幽闭实验等多种地面模型,模拟航天员失重状态下的运动操作、感觉剥夺、认知变化,了解航天员的视知觉、注意、记忆、决策等,以及情绪对认知的影响。其中,头低位实验是国际上认可的最好的模拟失重的地面模型,实验成果最为显著。

  目前,实验已进行到地面部分的第二阶段,研究结果得到了中国航天员中心的充分肯定,双方合作进一步加强。

  今年,实验最终将随“神九”遨游太空!届时,实验室的实验器材将被置于“神九”机舱,随时在太空实时监测,记录航天员的脑电变化,从认知行为和脑机制两个方面解读航天员在太空航行中的基本认知和情绪特点及变化。“这个消息确实令人振奋”。

  “上天之前十天,我们会和航天员有个接触,记录他们正常状态下的相关数据。这样,上天之前、上天之后、返航后的十天之内,整个数据采集便会构成一个完整的系列。之后,通过对比研究,更加完整地刻画航天员在太空和地面状态的改变,为航天作业提供基础、核心的数据。”对实验未来的进展,罗跃嘉信心满满,也充满期待,“这项工作的顺利开展,标志着脑科院参与国家重大标志性工程能力的进一步提升”。

  一次全国性的调研:关注儿童,关注心理发育

  人的生理发育状况可以用各类工具和科学标准来进行准确的衡量,那么人的心理发育状态有没有类似的测量工具和科学标准呢?

  有!认知神经科学与学习国家重点实验室的研究成果给出了肯定的答案。

  在脑科院,记者看到了系列测查儿童青少年心理发育标准化工具、心理发育常模、在线基础数据信息平台,以及介绍项目成果的系列丛书等。这些是由脑科院和心理学院教师作为首席科学家牵头实施的国家科技基础性工作专项重点课题 “中国儿童青少年心理发育特征调查”的成就集粹。

  不要小看这些成果,翻开其中的一项序言,记者发现,这个项目创下了多项全国纪录。

  “中国儿童青少年心理发育特征调查”是我国迄今为止第一项全国性的儿童青少年心理发育特点的大型研究,调查样本覆盖我国31个省市自治区;建立了我国第一个“儿童青少年心理发育国家数据库”和具有全国代表性的儿童青少年心理发育常模;首次实现了我国在心理学数据上的全面、深度共享……发育项目是一个庞大的工程,没有一个强有力的团队,根本保证不了工作的有效开展。

  这个项目会集了心理学、教育学、认知神经科学、信息科学、统计学、医学等多学科的,来自全国52所高校和科研机构的近300位专家学者,参加调研的专业人员达千余人。整个项目极富深度和科学性,真正实现了学科交叉和融合,是典型的团队作战、协同创新。

  “全部团队成员围绕一个研究主题,统筹安排,统一协调、分工、实施。为了项目的顺利展开,队员们全力以赴,很多人都放弃自己当时的其他研究任务,全心投入。”党总支书记兼副院长、项目组骨干成员王耘介绍说。

  该项目实施的最大难度是必须确保调查样本的全国代表性,即保证数据能够代表全国儿童青少年心理发育的整体水平。因此,即便在随机取样中抽选到了一个偏僻的小山村,也必须克服多种困难,采集到有效数据。

  “数据采集中,最困难的不是学生,而是家长。大部分流动儿童、留守儿童的父母不一定能来,就让爷爷奶奶来了,老人们相当一部分还不识字,或者不会说普通话,还要找翻译。有的家长离住宿学校较远,还只能趁着赶集的时候,集中到校填写。这批近10万儿童青少年和10万抚养人数据的采集完成真是很不容易。”王耘回忆起当初仍然感慨万千。

  由于项目完成过程科学规范,成果丰富,该项目结题时,被科技部组织的专家组评为“优秀”。项目成果一经推出,立即引起了国内外各界的广泛关注。2011年,作为心理学领域的唯一成果,参与了“十一五”国家重大科技成果展。有关成果被前欧盟教育文化部主任安德斯·亨格尔(AndersHingel)评价为“理解教育质量和公平的世界级重大事件”,美国研究中心副主席马克·史奈德(MarkSchneider)认为其是“理解儿童发展和改进中国教育系统的国家宝藏”。

  目前,这项成果已经在国家和地方基础教育质量监测中得到大面积应用,提交的多份政策咨询报告也被国家有关部门采纳,充分体现了科学研究满足国家重大需求的价值。

  一次大幅跨越:瞄准人才,促动学科融合发展

     认知神经科学是一门新兴交叉学科,发展迅速,前景广阔,被公认为21世纪最具价值的前沿研究领域之一。北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室便是在这样的背景下,依托脑与认知科学研究院建立起来的。

  走进实验室的门厅,记者迎面看到了研究院与实验室的徽标。徽标由一个儿童的脑和一个老人的脑融合而成,外面环绕着由四条弧形曲线组成的互动环,饶有趣味。这个徽标点明了实验室特色研究方向“人类毕生的发展与学习”,同时也生动地体现了实验室“融合互动与开放交流”的文化理念。互动环寓意实验室不同学科背景,不同研究模块,不同任务分工,以及师生之间的紧密有效的融合与互动。互动环形成一个并不封闭的圆,寓意实验室开放的心态和内外广泛的交流。

  “学科发展,核心在人”,罗跃嘉说。作为一门典型的交叉前沿学科,认知神经科学更是离不开一支背景多元、合作互动的学科队伍。因此,脑科院一直在人才队伍建设和团队融合上大做文章。

     他们敞开胸怀,广揽专业英才,“杰青”、“长江学者”、“985首席专家”等纷至沓来,凝聚成为一支涉及心理学、神经生物学、分子遗传学、神经影像学、计算机科学等多个学科领域的研究队伍,为开展高水平研究奠定了基础。

  “我们实验室现在有固定研究人员50多位,先后包括7位“国家杰出青年科学基金”获得者、3位“长江学者”特聘教授、5位“新世纪百千万人才工程”国家级人选、1位国家级教学名师和1位“青年千人计划”入选者。罗跃嘉说起他们每一位走进北师大时的情景,依然记忆犹新,历历在目。

  在采访过程中,记者真切感受到基于这样一个多元化的人才队伍,他们的研究方法特色鲜明,体现了从基因到行为的多层次多学科的交叉融合。

  实验室现在有五个主要研究方向:基本认知过程与学习,语言、数学认知与学习,情绪与认知的相互作用,心理发展与脑发育,认知神经科学的方法学研究。

  “独学而无友,则孤陋而寡闻”。这五个方向,不是孤立独存的,它们相互支撑,彼此融合,彻底摒除了“独学”旧模式,为尖端科研引入“活水”,实现了多边交叉互动并取得了良好的效果,实验室也逐渐形成了 “兼容并蓄、崇尚多元”的团队文化。

  说到实验室的团队文化建设,罗跃嘉深有体会。他提到了实验室在促进科研交叉集成创新方面所做的大量管理改革和创新举措。

    “为了促进学科之间的交叉和融合,实验室采用了多元化的评估体系。考虑到学科交叉以及研究方向自身特点,对实验室人员的绩效评估没有采用单一的论文指标。特别是对于那些处于方向转型期、实验周期长、技术难度大和目标风险高的研究,不以简单的量化结果来考核,而是注重评估研究本身潜在的重要科学或应用价值。这一措施减轻了研究人员的精神负担,使他们不浮躁、不急功近利,潜心进行高水平的研究工作。”

  为了促进研究人员的成果产出,实验室建立了全方位的科研保障体系。为了减轻科研人员掌握认知神经科学新技术和数据分析方法的压力,并把科研人员从各种琐事中彻底解脱出来,潜心研究科学问题,实验室大胆借鉴企业管理中的专岗人员聘用管理办法,大力增加了实验室的技术和后勤保障人员,提高了保障能力,形成“科研、技术、管理”三支队伍齐头并进、相互支持、共同发展的良好局面。“实验室全方位为科研人员提供‘一站式’服务,为大家处理各种与科研无关的事务,包括填报各类报表、完成繁杂的财务手续,以及来访学者的接待、会务组织与服务,使他们能够全身心投入到科学研究中。”

     结果表明,多项举措的实施是卓有成效的。团队的凝聚力不断增强,科研成果硕果累累。目前,国家重点实验室综合实力已今非昔比。第二个评估期的五年内,实验室作为第一单位署名发表SCI/SSCI论文200余篇,其中19篇发表在Science、PLoS Biology、Neuron、Current Biology、Brain、PNAS和Journal of Neuroscience等JCR1区期刊上,影响因子大于5分的论文50篇;获国家发明专利3项,申报发明专利5项,获批软件著作权9项,出版学术专著31部,译著23部;承担了国家科技基础性工作专项、973课题、863课题、国家科技支撑计划和国家自然科学基金重点项目等多项国家重大、重点课题,体现出非常强的承担国家重大科研任务的能力。

  经过多年努力,脑与认知科学研究院实现了跨越式发展。如今,他们的研究重点,已从注重基础理论研究向基础理论研究与满足国家重大需求并重转化。脑科人已将科学研究与造福国家、造福世界紧密联系起来,倾注最大的热忱,不断思索,努力实践,在满足国家重大需求过程中建设世界一流学科。

     “Understand the mind , empower the brain”,在这个永恒的发展理念和目标的引领下,脑科人将在研究人类脑与认知、行为之间关系的道路上阔步前行。将研究院建成具有较大国际影响力的认知神经科学研究中心、高级认知神经科学专业人才的培养中心,和脑科学与教育应用推广中心,已经成为他们矢志不渝的奋斗目标。  (来源:北师大校报;记者:张佳)
 

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