脑研究展望论文

脑研究展望论文

从简单地剪切致病基因，到开发出不再传播疾病的工程动物，基因编辑技术已经释放出巨大的潜力。随着研究的深入，科学界还发现，除了编辑具有遗传讯息的DNA片段，编辑RNA可以在不改变基因组的情况下，帮助调整基因表达方式，此外，RNA的寿命是相对短暂的，这也意味着它的变化是可以逆转的，从而避免基因工程中的巨大风险。

2017年10月，来自Broad研究所的张锋研究团队在《自然》期刊上发表了题为“RNA targeting with CRISPR-Cas13”的文章，首次将CRISPR-Cas13系统公之于众，证实了CRISPR-Cas13可以靶向哺乳动物细胞中的RNA。仅仅时隔三周，又一篇名为“RNA editing with CRISPR-Cas13”的力作发表于《科学》期刊。在该研究中，张锋研究团队再次展示了这一RNA编辑系统，能有效地对RNA中的腺嘌呤进行编辑。

在CRISPR出现之前，RNAi是调节基因表达的理想方法。但是Cas13a酶一大优势在于更强的特异性，而且这种本身来自细菌的系统对哺乳动物细胞来说，并不是内源性的，因此不太可能干扰细胞中天然的转录。相反，RNAi利用内源性机制进行基因敲除，对本身的影响较大。但CRISPR-Cas13系统还有一个重要的问题，Cas13a酶本质上是一种相对较大的蛋白质，因此很难被包装到靶组织中，这也可能成为RNA编辑技术临床应用的一大障碍。

2018年3月16日，一项发表在《细胞》期刊的重磅成果为RNA编辑技术带来一大步飞跃，来自美国Salk研究所的科学家利用全新的CRISPR家族酶扩展了RNA编辑能力，并将这个新系统命名为“CasRx”。

CasRx（品红色）在人类细胞核中靶向RNA（灰色），Salk研究所

“生物工程师就像自然界的侦探一样，在DNA模式中寻找线索来帮助解决遗传疾病。CRISPR彻底改变了基因工程，我们希望将编辑工具从DNA扩展到RNA。”研究领导者Patrick Hsu博士表示，“RNA信息是许多生物过程的关键介质。在许多疾病中，这些RNA信息失去了平衡，因此直接靶向RNA的技术将成为DNA编辑的重要补充。”

除了高效性且无明显脱靶效应，新系统的一个关键特征是其依赖于一种比以前研究中物理尺寸更小的酶。 这对RNA编辑技术至关重要，这使得该编辑工具能够更容易被包装到病毒载体，并进入细胞进行RNA编辑。来自东京大学的科学家Hiroshi Nishimasu并未参与这项研究，他表示：“在这项研究中，研究人员发现了一种较Cas13d更加‘紧凑’的酶CasRx。从基础研究到治疗应用，我认为CasRx将成为非常有用的工具。”

此外，在这项研究中，研究人员还展示了利用这种新型RNA编辑系统来纠正RNA过程的能力。他们将CasRx包装到病毒载体中，并将其递送到利用额颞叶痴呆（FTD）患者干细胞中培养的神经细胞，最终使tau蛋白水平恢复到健康水平上，有效率达到80%。

Patrick Hsu博士最后说道：“基因编辑技术通过对DNA的切割带来基因序列的改变。在经过基因编辑的细胞中，其效果是永久的。虽然基因编辑技术能够很好地将基因完全关闭，但对调节基因的表达上并不那么优秀。展望未来，这一最新工具将在RNA生物学研究中发挥重要作用，并有望在未来凭借该技术对RNA相关疾病进行治疗。”

该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合，通过尾静脉注射质粒的方式，将CasRx系统和靶向Pten基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中，成功在小鼠肝脏中实现了Pten的高效沉默。

3月18日，《蛋白质与细胞》期刊在线发表了《Cas13d介导的肝脏基因表达下调对代谢功能的调控》的研究论文，该研究由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组和上海科技大学生命科学与技术学院黄鹏羽研究组合作完成。该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合，通过尾静脉注射质粒的方式，将CasRx系统和靶向Pten基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中，成功在小鼠肝脏中实现了Pten的高效沉默，证实了CasRx系统在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性，通过增强下游蛋白AKT的磷酸化，影响了糖脂代谢相关基因的表达。同时，利用AAV递送CasRx和靶向Pscsk9的sgRNA到小鼠肝脏，有效降低了肝脏中PCSK9的蛋白表达，以及小鼠血液中的胆固醇水平。这为治疗后天性的代谢疾病提供了新方案。

同时，杨辉研究组与上海交通大学医学院附属上海第一人民医院孙晓东研究组合作，也探究了CasRx预防严重的眼部疾病——年龄相关性黄斑变性（AMD）的可能性，研究人员发现在体内使用CasRx敲低Vegfa的mRNA可以显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积，验证了将RNA靶向的CRISPR系统用于治疗应用的潜力。相关研究论文《CasRx介导的RNA靶向策略可防止年龄相关的黄斑变性的小鼠模型中的脉络膜新生血管形成》3月3日在《国家科学评论》在线发表。

近年来，CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的DNA编辑能力而受到广泛关注。2016年，张锋实验室发现了一种新的Cas蛋白Cas13a，可以靶向RNA进行切割。之后人们又陆续发现了靶向RNA的Cas13b, Cas13c。由于Cas13家族蛋白靶向RNA的特点，理论上在一些特定疾病的检测和治疗上具有独特优势，因而成为近年来的研究热点。2018年，加州大学伯克利分校Patrick Hsu实验室发现了Cas13d家族。他们发现与RNA干扰技术相比，Cas13d介导的基因沉默具有更高的特异性（与数百个shRNA脱靶相比，Cas13d没有脱靶）和敲除效率（Cas13d达到96％，shRNA达到65％）。而与Cas9介导的基因敲除技术相比，Cas13d介导的基因沉默不会改变基因组DNA，因此这种基因沉默是可逆的，从而对一些后天性疾病（如因不良生活习惯导致的高血脂等后天代谢性疾病）的治疗更有优势。其中Cas13d家族的CasRx蛋白由于体积小，效率高，被认为是在未来应用中最具有优势的Cas13蛋白。

此前的工作都在细胞水平证明了CasRx的高效性和特异性，杨辉研究组的这两篇文章则更进一步在动物体内证明了CasRx的活性，为临床提供了可能性。为证明CasRx在动物体内的活性，研究人员分别针对目的基因进行了sgRNA的体外筛选，然后采用尾静脉注射敲低Pten的质粒、尾静脉注射敲低Pcsk9的AAV8病毒、眼部注射敲低Vegfa的AAV病毒。对注射后的小鼠进行相应分析，分别得到Pten基因下调及其下游蛋白AKT的磷酸化上调，Pcsk9下调造成血清胆固醇下调；Vegfa下调显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积。

2020年3月18日，《蛋白质与细胞》期刊在线发表了《Cas13d介导的肝脏基因表达下调对代谢功能的调控》的研究论文，该研究由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组和上海科技大学生命科学与技术学院黄鹏羽研究组合作完成。该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合，通过尾静脉注射质粒的方式，将CasRx系统和靶向 Pten 基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中，成功在小鼠肝脏中实现了 Pten 的高效沉默， 证实了CasRx系统在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性， 通过增强下游蛋白AKT的磷酸化，影响了糖脂代谢相关基因的表达。同时，利用AAV递送CasRx和靶向 Pscsk9 的sgRNA到小鼠肝脏， 有效降低了肝脏中PCSK9的蛋白表达，以及小鼠血液中的胆固醇水平 。这为治疗后天性的代谢疾病提供了新方案。

同时，杨辉研究组与上海交通大学医学院附属上海第一人民医院孙晓东研究组合作，也 探究了CasRx预防严重的眼部疾病——年龄相关性黄斑变性（AMD）的可能性，研究人员发现在体内使用CasRx敲低 Vegfa的mRNA可以显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积**，验证了将RNA靶向的CRISPR系统用于治疗应用的潜力。相关研究论文《CasRx介导的RNA靶向策略可防止年龄相关的黄斑变性的小鼠模型中的脉络膜新生血管形成》3月3日在《国家科学评论》在线发表。

近年来，CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的DNA编辑能力而受到广泛关注。2016年，张锋实验室发现了一种新的Cas蛋白Cas13a，可以靶向RNA进行切割。之后人们又陆续发现了靶向RNA的Cas13b, Cas13c。由于Cas13家族蛋白靶向RNA的特点，理论上在一些特定疾病的检测和治疗上具有独特优势，因而成为近年来的研究热点。2018年，加州大学伯克利分校Patrick Hsu实验室发现了Cas13d家族。他们发现与RNA干扰技术相比，Cas13d介导的基因沉默具有更高的特异性（与数百个shRNA脱靶相比， Cas13d没有脱靶）和敲除效率（Cas13d达到96％ ，shRNA达到65％）。而与Cas9介导的基因敲除技术相比， Cas13d介导的基因沉默不会改变基因组DNA，因此这种基因沉默是可逆的 ，从而对一些后天性疾病（如因不良生活习惯导致的高血脂等后天代谢性疾病）的治疗更有优势。其中Cas13d家族的CasRx蛋白由于体积小，效率高，被认为是在未来应用中最具有优势的Cas13蛋白。

此前的工作都在细胞水平证明了CasRx的高效性和特异性，杨辉研究组的这两篇文章则更进一步在动物体内证明了CasRx的活性，为临床提供了可能性 。为证明CasRx在动物体内的活性，研究人员分别针对目的基因进行了sgRNA的体外筛选，然后采用尾静脉注射敲低 Pten 的质粒、尾静脉注射敲低 Pcsk9 的AAV8病毒、眼部注射敲低 Vegfa 的AAV病毒。对注射后的小鼠进行相应分析，分别得到 Pten 基因下调及其下游蛋白AKT的磷酸化上调， Pcsk9 下调造成血清胆固醇下调； Vegfa 下调显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成（CNV）的面积。

图1 CasRx介导的 Pten 体内体外的下调（ Protein & Cell ）

A.质粒示意图；B.N2a细胞中 Pten 的下调；n检测PTEN及AKT的表达； 与shRNA脱靶比较；E.尾静脉注射质粒示意图；F.G.H.免疫荧光，qPCR，western分别检测 Pten 及p-AKT的表达

图2 血清胆固醇的调节以及 Pcsk9 的可逆调控（ Protein & Cell ）

A.针对 Pcsk9 的AAV8病毒注射示意图；B.肝组织中 Pcsk9 的表达量；C.血清 PCSK9 的表达量；D.血清胆固醇水平；E.F.血清ALT和AST的测定；G.可逆调节注射示意图； H. Pcsk9 的动态调控。

图3 AAV介导CasRx减少了AMD小鼠模型中CNV的面积（National Science Review）

A.小鼠和人序列比较以及sgRNA示意图；B.C.在293T和N2a细胞中敲低 Vegfa ；蛋白的表达；病毒质粒示意图；F.实验流程图；的mRNA表达水平；H.I.激光烧伤之前或之后7天的 Vegfa mRNA水平；诱导3天后的VEGFA蛋白水平；K.激光烧伤7天后，用PBS或AAV-CasRx- Vegfa 注射的代表性CNV图像；面积统计。

2020 年 4 月 8 日， Cell 期刊在线发表了题为 《Glia-to-Neuron Conversion by CRISPR-CasRx Alleviates Symptoms of Neurological Disease in Mice》 的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室 杨辉 研究组完成。

该项研究通过运用最新开发的 RNA 靶向 CRISPR 系统 CasRx 特异性地在视网膜穆勒胶质细胞中敲低 Ptbp1 基因的表达，首次在成体中实现了视神经节细胞的再生，并且恢复了永久性视力损伤模型小鼠的视力。同时，该研究还证明了这项技术可以非常高效且特异地将纹状体内的星形胶质细胞转分化成多巴胺神经元，并且基本消除了帕金森疾病的症状。该研究将为未来众多神经退行性疾病的治疗提供一个新的途径。

人类的神经系统包含成百上千种不同类型的神经元细胞。在成熟的神经系统中，神经元一般不会再生，一旦死亡，就是永久性的。神经元的死亡会导致不同的神经退行性疾病，常见的有阿尔兹海默症和帕金森症。此类疾病的病因尚不明确且没有根治的方法，因此对人类的健康造成巨大威胁。据统计，目前全球大约有 1 亿多的人患有神经退行性疾病，而且随着老龄化的加剧，神经退行性疾病患者数量也将逐渐增多。

在常见的神经性疾病中，视神经节细胞死亡导致的永久性失明和多巴胺神经元死亡导致的帕金森疾病是尤为特殊的两类，它们都是由于特殊类型的神经元死亡导致。我们之所以能看到外界绚烂多彩的世界，是因为我们的眼睛和大脑中存在一套完整的视觉通路，而连接眼睛和大脑的神经元就是视神经节细胞。

作为眼睛和大脑的唯一一座桥梁，视神经节细胞对外界的不良刺激非常敏感。研究发现很多眼疾都可以导致视神经节细胞的死亡，急性的如缺血性视网膜病，慢性的如青光眼。视神经节细胞一旦死亡就会导致永久性失明。据统计，仅青光眼致盲的人数在全球就超过一千万人。

帕金森疾病是一种常见的老年神经退行性疾病。它的发生是由于脑内黑质区域中一种叫做多巴胺神经元的死亡，从而导致黑质多巴胺神经元不能通过黑质-纹状体通路将多巴胺运输到大脑的另一个区域纹状体。目前，全球有将近一千万人患有此病，我国尤为严重，占了大约一半的病人。 如何在成体中再生出以上两种特异类型的神经元，一直是全世界众多科学家努力的方向。

该研究中，研究人员首先在体外细胞系中筛选了高效抑制 Ptbp1 表达的 gRNA，设计了特异性标记穆勒胶质细胞和在穆勒胶质细胞中表达 CasRx 的系统。所有元件以双质粒系统的形式被包装在 AAV 中并且通过视网膜下注射，特异性地在成年小鼠的穆勒胶质细胞中下调 Ptbp1 基因的表达。

大约一个月后，研究人员在视网膜视神经节细胞层发现了由穆勒胶质细胞转分化而来的视神经节细胞，并且转分化而来的视神经节细胞可以像正常的细胞那样对光刺激产生相应的电信号。

研究人员进一步发现，转分化而来的视神经节细胞可以通过视神经和大脑中正确的脑区建立功能性的联系，并且将视觉信号传输到大脑。在视神经节细胞损伤的小鼠模型中，研究人员发现转分化的视神经细胞可以让永久性视力损伤的小鼠重新建立对光的敏感性。

为进一步发掘 Ptbp1 介导的胶质细胞向神经元转分化的治疗潜能，研究人员证明了该策略还能特异性地将纹状体中的星形胶质细胞非常高效的转分化为多巴胺神经元，并且证明了转分化而来的多巴胺神经元能够展现出和黑质中多巴胺神经元相似的特性。

在行为学测试中，研究人员发现这些转分化而来的多巴胺神经元可以弥补黑质中缺失的多巴胺神经元的功能，从而将帕金森模型小鼠的运动障碍逆转到接近正常小鼠的水平。

需要指出的是，虽然科学家们在实验室里取得了重要进展，但是要将研究成果真正应用于人类疾病的治疗，还有很多工作要做：人类的视神经节细胞能否再生？帕金森患者是否能通过该方法被治愈？这些问题有待全世界的科研工作者共同努力去寻找答案。

（上）CasRx 通过靶向的降解 Ptbp1 mRNA 从而实现 Ptbp1 基因表达的下调。

（中）视网膜下注射 AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1 可以特异性的将视网膜穆勒胶质细胞转分化为视神经节细胞，转分化而来视神经节细胞可以和正确的脑区建立功能性的联系，并且提高永久性视力损伤模型小鼠的视力。

（下）在纹状体中注射 AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1 可以特异性的将星形胶质细胞转分化为多巴胺神经元，从而基本消除了帕金森疾病模型小鼠的运动症状。

RNA-editing Cas13 enzymes have taken the CRISPR world by storm. Like RNA interference, these enzymes can knock down RNA without altering the genome , but Cas13s have higher on-target specificity. New work from Konermann et al. and Yan et al. describes new Cas13d enzymes that average only 2.8 kb in size and are easy to package in low-capacity vectors! These small, but mighty type VI-D enzymes are the latest tools in the transcriptome engineering toolbox.

Microbial CRISPR diversity is impressive, and researchers are just beginning to tap the wealth of CRISPR possibilities. To identify Cas13d, both groups used very general bioinformatic screens that looked for a CRISPR repeat array near a putative effector nuclease. The Cas13d proteins they identified have little sequence similarity to previously identified Cas13a-c orthologs, but they do include HEPN nuclease domains characteristic of the Cas13 superfamily. Yan et al. proceeded to study orthologs from Eubacterium siraeum (EsCas13d) and Ruminococcus sp. (RspCas13d), while Konermann et al. characterized orthologs from “Anaerobic digester metagenome” (AdmCas13d) and Ruminococcus flavefaciens (nicknamed CasRx), as well as EsCas13d.

Like other Cas13 enzymes, the Cas13d orthologs described in these papers can independently process their own CRISPR arrays into guide RNAs. crRNA cleavage is retained in dCas13d and is thus HEPN-independent. These enzymes also do not require a protospacer flanking sequence, so you can target virtually any RNA sequence ! In bacteria, Cas13d-mediated cleavage promotes collateral cleavage of other RNAs. As with other Cas13s, this collateral cleavage does not occur when Cas13d is expressed in a mammalian system.

Since Cas13d is functionally similar to previously discovered Cas13 enzymes - what makes these orthologs so special? The first property is size - Cas13d enzymes have a median length of ~930aa - making them 17-26% smaller than other Cas13s and a whopping 33% smaller than Cas9! Their small size makes then easy to package in low-capacity vectors like AAV, a popular vector due to its low immunogenicity. But these studies also identified other advantages, including Cas13d-specific regulatory proteins and high targeting efficiency, both of which are described below.

The majority of Type VI-D loci contain accessory proteins with WYL domains (named for the three conserved amino acids in the domain). Yan et al. from Arbor Biotechnologies found that RspCas13d accessory protein RspWYL1 increases both targeted and collateral RNA degradation by RspCas13d. RspWYL1 also increased EsCas13d activity, indicating that WYL domain-containing proteins may be broader regulators of Cas13d activity. This property makes WYL proteins an intriguing counterpart to anti-CRISPR proteins that negatively modulate the activity of Cas enzymes, some of which are also functional in multiple species (read Arbor Biotechnologies' press release about their Cas13d deposit here ).

Not all Cas13d proteins are functional in mammalian cells, but Konermann et al. saw great results with CasRx and AdmCas13d fused to a nuclear localization signal (NLS). In a HEK293 mCherry reporter assay, CasRx and AdmCas13d produced 92% and 87% mCherry protein knockdown measured by flow cytometry, respectively. Cas13d CRISPR array processing is robust, with CasRx and either an unprocessed or processed gRNA array (22 nt spacer with 30 nt direct repeat) mediating potent knockdown. Multiplexing from the CRISPR array yielded >90% knockdown by CasRx for each of four targets, including two mRNAs and two nuclear long non-coding RNAs.

One interesting twist to Cas13d enzymes is their cleavage pattern: EsCas13d produced very similar cleavage products even when guides were tiled across a target RNA, indicating that this enzyme does not cleave at a predictable distance from the targeted region. Konermann et al. show that EsCas13d favors cleavage at uracils, but a more detailed exploration of this cleavage pattern is necessary.

Konermann et al. compared CasRx to multiple RNA regulating methods: small hairpin RNA interference, dCas9-mediated transcriptional inhibition (CRISPRi), and Cas13a/Cas13b RNA knockdown. CasRx was the clear winner with median knockdown of 96% compared to 65% for shRNA, 53% for CRISPRi, and 66-80% for other Cas13a and Cas13b effectors. Like previously characterized Cas13 enzymes, CasRx also displays very high on-target efficiency; where shRNA treatment produced 500-900 significant off-targets, CasRx displayed zero. Unlike Cas9, for which efficiency varies widely across guide RNAs, each guide tested with CasRx yielded >80% knockdown. It seems that CasRx may make it possible to target essentially any RNA in a cell.

Since catalytically dead dCasRx maintains its RNA-binding properties, Konermann et al. tested its ability to manipulate RNA species through exon skipping. Previous CRISPR exon-skipping approaches used two guide RNAs to remove a given exon from the genome, and showed success in models of muscular dystrophy . In this case, Konermann et al. targeted MAPT , the gene encoding dementia-associated tau, delivering dCasRx and a 3-spacer array targeting the MAPT exon 10 splice acceptor and two putative splice enhancers. After AAV-mediated delivery to iPS-derived cortical neurons, dCasRx-mediated exon skipping improved the ratio of pathogenic to non-pathogenic tau by nearly 50%, showing proof-of-concept for pre-clinical and clinical applications of dCasRx.

The identification of Type VI Cas13d enzymes is another win for bioinformatic data mining. As we continue to harness the natural diversity of CRISPR systems, only time will tell how large the genome and transcriptome engineering toolbox will be. It is, however, certain that the impact of CRISPR scientific sharing will continue to grow, and we at Addgene appreciate our depositors for making their tools available to the broader community.

References

Konermann, Silvana, et al. “Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors.” Cell (2018) pii: S0092-8674(18)30207-1. PubMed PMID: 29551272

Yan, Winston X., et al. “Cas13d Is a Compact RNA-Targeting Type VI CRISPR Effector Positively Modulated by a WYL-Domain-Containing Accessory Protein.” Mol Cell. (2018) pii: S1097-2765(18)30173-4. PubMed PMID: 29551514

\1. Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors

\2. CRISPR genetic editing takes another big step forward, targeting RNA

\3. How Editing RNA—Not DNA—Could Cure Disease in the Future

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毕业论文展望怎么写

怎么写，我认为有以下三点。

1、论文展望怎么写，其实展望和总结部分相似，所以在这里建议在论文最后的定稿时写。论文展望主要是说明论文的不足之处，可以从其他的角度来研究论文，从而完善自己的论文观点。

2、论文写好之后需要进行论文查重，知网查重的严格程度想必大家都是有耳闻的，那么就会有同学担心了。如果展望和总结在定稿之后写，但有同学担心会增加论文的重复率，其实这点同学们不用担心的，为什么这么说，这还要归功于知网最先进的迷糊算法，它能够将论文的标题、目录、总结、结束语等部分隔离开来不算在正文内容的重复率之中。那也就说展望的查重结果是不会影响论文正文最后的结果的。

3、虽然展望的查重率不算在论文的正文内，但是同学们还是不能借鉴别人的论文，其他地方的论文查重也会算成引用论文，如果不合格的话还需要修改的，这一点希望大家能知道。

以下为一种论文结尾模板，大家可以借鉴使用。

1、经过两个多月的学习和工作，我终于完成了《xxxxx》的论文。从拿到论文题目开始，到系统实现，再到论文完成，每一步对我来说都是一次新的尝试和挑战，这也是我大学期间独立完成的最大项目。在这期间，我学到了很多知识，也有了很多感触。从对blog、ASP、ADO等相关技术的无知，我开始独立学习和实验。我查阅了相关的资料和书籍，使头脑中模糊的概念逐渐清晰起来，使自己非常不成熟的作品一步步完善起来。每一次进步都是我所学到的收获，每一次实验的成功都会让我兴奋很久。由此，我也充分体会到博客这种新的出版方式给我们的生活带来的乐趣。在我自己的网络空间里，我可以表达我的感受，表达我的感受，和别人分享我的想法。我也有自己的博客空间。虽然我的论文工作还不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪地说，其中的每一段代码都有我的心血。当你审视自己的程序时，你整天陪伴的系统就能健康运行。这真是极大的幸福和满足。相信辛酸与辛酸终将化作甘甜的春天。这次写论文的经历将使我受益终生。我觉得写论文是一个真正的学习和研究过程。没有学习，就没有研究能力。没有我自己的研究，就没有突破。这不是论文。我希望这次经历能激励我在今后的学习中继续取得进步。

2、本设计是在老师的精心指导和严格要求下完成的。从选题、方案论证到具体设计、调试，都体现了老师的心血和汗水。在本科四年的学习和生活中，我始终感受到导师的悉心指导和无私关怀。我受益匪浅。我想对我们的老师表示深深的感谢和崇高的敬意。也是由于全体老师的认真负责，使我能够很好地掌握和运用专业知识，并能在设计中得到体现。在他们的帮助和支持下，我的毕业论文顺利完成了。我要向学校和系里所有的老师表示衷心的感谢。感谢他们过去四年的辛勤工作。

毕业论文展望与未来怎么写？

写作思路：要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。

经过本次论文写作，本人学到了许多有用的东西，也积累了不少经验，但由于才疏学浅，能力不足，加之时间和精力有限，我感觉还是有一些不足之处：在许多内容表述、论证上存在着不当之处，与老师的期望还相差甚远。

我的论文指导老师是一位治学严谨 ，要求严格的良师益友，在我的论文形成过程中，从内容、结构、文字表达甚至标点符号上都严格，只不过在某些方面我还做的不够。许多问题还有待进行一步思考和探究，借此答辩机会，万分肯切的希望各位老师能够提出宝贵的意见。

多指出我的错误和不足之处，本人将虚心接受，从而不断进一步深入学习研究，使该论文得到完善和提高。以上是我对自己的论文简单陈述，请各位老师提问，谢谢！

了解脑科学促进儿童全面发展

了解脑科学促进儿童全面发展

摘要：脑科学是研究心智发展及其机制的一门新兴学科。脑科学的发展趋势及其相关研究成果对教育教学实践具有重要意义，其在教育上的应用，尤其是在教养孩子方面有着至关重要的作用。只有通过对大脑的科学了解，掌握其发育规律，才能让孩子的大脑更自由健康地生长，从而促进儿童全面发展。在此基础上，本篇文章结合脑科学的相关研究表明以及脑认知活动的规律，对教育教学提出了有益的建议。关键词：脑科学；儿童；教育；全面发展

一、前言

为什么要促进孩子身心的全面发展？对于教师来说，这不应仅仅是一个观念，还应了解其背后的科学原理。儿童在生理、认知、情感、社会几个方面的发展是紧密相关、互为影响的。尤其是越小的孩子，整体化发展特征越明显。对于大脑神经机制的科学研究，也深刻揭示了儿童大脑整体性发展的规律。作为教师，需要深刻理解和思考儿童整体性发展的理念，并开展基于脑、适于脑、促进脑的教育，为他们的身心发展提供适宜的环境和教育，才能真正解决在育儿上的拔苗助长、急功近利等问题，真正促进孩子的健康全面发展。

二、正文

儿童青少年时期是脑发育和各项认知能力发展的关键阶段，也是学习能力提升的黄金时期。21世纪脑成像技术的快速发展为人们认识儿童青少年脑发育打开一扇窗。人们可以在不侵入和伤害人体的情况下，观测到脑的结构特征和功能活动。例如，基于结构磁共振影像，能够清晰地对脑的解剖结构进行成像，如各个脑区的空间分布和皮层的沟回；基于弥散磁共振影像，可以追踪负责脑区间信息通讯的白质纤维束的方向。功能影像技术则能够实时探测人脑对外界刺激进行响应和加工的功能活动。在这些先进技术支持下，脑发育的科学研究快速发展，取得了重要的进展，为认识儿童青少年脑发育提供了新的角度和证据。我国有2亿多儿童、青少年，了解和把握脑发育规律，是保护和促进儿童全面发展的重要前提，对国家的可持续发展具有深远影响。

研究证明，脑科学原理帮助我们认识儿童学习的规律。大脑是按整体性原则进行生理和心理活动的。神经元作为人脑信息处理的基本功能单位，迁移到大脑不同区域特定的位置，与其他神经元之间建立联结，从而承担和实现特定的大脑功能，于是我们才会有感知、动作、语言、情绪、思考等心理活动。

“大脑具有跨多个领域的工作机制”，主要是指大脑的学习依赖于神经环路与神经网络的建构。孩子一般是从基本的单一感官刺激到神经元之间建立广泛联系、相互联结，再进行信息加工和整合，这一过程也体现了大脑的工作原理。比如一个小朋友听到音乐后，听觉的刺激让他开始扭动身体，然后他走到小黑板前，拿起粉笔在黑板上涂鸦；他跟着音乐节奏兴奋地在黑板上画了好多线条，一边画一边对老师叫着：“下雨啦！下雨啦！”小朋友的听觉、视觉输入信息后，又转化为动觉和语言，这个信息整合的过程还伴随他愉悦的情绪、积极的社交互动，调动已有的经验与记忆，并进一步建构新的经验，这就是有意义的学习。

脑科学研究证明，刺激越多，电冲动越多，神经元之间的联结就越多，神经网络就越发达，从而形成大脑功能系统的基本框架；这是大脑可塑性的重要来源，也是个体学习和智力的生物基础。幼儿由于感觉、动作的发展，有更多机会与周围的客观世界进行互动，从而在大量的环境刺激下，不断建立越来越发达的神经网络。所以，幼儿阶段被称为大脑发育的黄金时期。也就是说，脑功能发育过程中存在着关键期，在关键期内，某些脑功能的形成与发展比其他时期更容易、更迅速。而某种学习更容易发生的阶段称为敏感期，例如语言学习的敏感期。研究表明，语言习得确实存在敏感期。但语言习得的敏感期出现在哪一个具体时间段，研究者有不同的观点，可有一点是确定的：在童年期（6~7岁）以后，语言习得的能力加速衰退，青春期以前没有接触正常语言环境者将不能获得正常的语言能力。对于第二语言学习的敏感期在哪一年龄段尚有争议。但是第二语言习得肯定受年龄的影响，这种影响既表现在口语水平又表现在语法和写作水平上。这也就为我们的教学提供了一定的启示：教育应在适当的时间，提供适宜的环境与教育，抓住儿童发展和教育的最佳时期，遵守适时的规律，开发儿童的潜能，促进儿童全面发展，从而收到事半功倍的效果。

通过以上研究可以看出，如果只是把孩子的大脑当成容器，一味地灌输知识来把容器填满，实质上违背了儿童大脑发育和学习的规律。既然了解了儿童大脑整体性工作的机制，我们就应该为他们提供适宜的环境刺激，用正确的教养方式来促进他们身心的和谐发展。

首先，教师和家长可以为儿童学习和发展提供丰富适宜的环境刺激。例如为孩子提供促进他多种感官发展的玩具材料，或通过阅读经典图书、欣赏艺术作品、走进博物馆、亲近大自然等体验，刺激其神经元的增长，满足其建构强大的神经网络的需要。

有研究发现，低结构、开放性的材料和活动变化多、玩法多、操作性强，更能刺激大脑突触的增长，更能激发孩子的观察力、想象力和创造力，使兴趣保持得更持久；而高结构、封闭性的材料和活动则由于玩法单一、操作性较弱或与儿童发展水平不相适应，不仅不能促进神经联结，反而还会导致厌学。

比如教师给孩子提供了串珠玩具，可能发现孩子只串了一次就把珠子拿来进行美工创作，或者通过想象进行角色扮演的游戏；因为多样化的游戏比单纯的串珠子可以激发儿童更多的大脑区域，促进他建立更多的神经网络，也更有利于孩子的整体化发展。

同时，环境刺激还应注意适宜适度。过量的信息可能会产生“神经拥挤”现象，带来干扰，进而影响孩子的注意与主动选择，使他无法形成自己的独立意志，不能在一定时间内持续稳定专注于某一件事；过度超前或滞后的信息刺激则可能会给年龄较小的孩子带来情绪压力或造成潜能的浪费，不利于大脑对信息的有效加工。

适宜性还表现为健康和有益。比如优美的音乐是良好的刺激，粗暴的语言、噪声、充满争吵的家庭环境就是不好的刺激；启发认知思维和情感的电视节目或电子游戏可以是良好的刺激，而宣扬暴力的内容则是不良的刺激。

第二，通过生活体验促进学习的过程性与整体性。研究发现，环境的刺激作用可以诱发神经网络多通道多层面的可塑性，从而达到全面开发大脑的目的。学习是认知、生理、动作、情绪和社会性等多个领域整体发展的过程，所以在生活中学习如何做事比学习任何知识都重要。比如孩子帮妈妈晾衣服这个生活事件，就可以使孩子获得多方面能力的发展。首先可以满足孩子的主动性，从而获得内在动力和独立性的发展；其次，可以发展上下肢配合的大肌肉动作和小肌肉精细动作；第三，可以发展感知、观察、比较、模式、秩序、统筹计划等方面的思维能力；第四，可以发展专注力、坚持性、抗挫力、情绪管理能力以及解决问题的能力……

整体性、过程性的学习，是儿童全身心参与体验的过程，是我们必须重视的科学法则。家长要避免片面地理解学习，过早地给幼儿施加机械训练的学业负担，而是要多给幼儿在生活中参与做事的机会，加强他们对生活的体验，多鼓励他们在解决问题的过程中尝试、体验、试错和顿悟，才能使他们得到整体和谐的发展。

然而我们身边的家长受教育焦虑影响，很容易陷入片面追求孩子某一方面发展的误区，比如过早训练孩子的读写、计算或某项技能，忽略孩子满足自身好奇与兴趣、休息与玩耍的需求，剥夺他们在户外奔跑和在生活中感知的机会，结果导致孩子出现感统失调、注意力失调、厌学、抑郁症等心理障碍，给儿童的身心健康成长带来极大伤害。包括学校的应试教育培养的几乎都是思维左脑型的学生，要想培养真正的精英人才甚至天才，就得要把拥有巨大潜能而又处于沉睡状态的'右脑开发和利用起来，这也就是现在为什么要提倡全脑教育的原因。通过全脑教育，重视左右脑在神经系统发育学上的规律，顺其自然地培养孩子的兴趣。在孩子成长过程中，引导其养成良好的学习习惯，不断的学习新的、不同学科的知识，在学习通识知识的同时，有自己的兴趣特长，是比较好的方式。在功能上，每个人的左右脑不可能绝对的平均，所以对于孩子的脑发育，左右脑都要发展、有侧重而相对均衡，从而借助全脑教育促进孩子全面发展，基于孩子本身扬长避短、因材施教！

由此，我们可以看出脑科学研究的新成果为中小学课堂教育教育改革生理学、心理学依据，为根据脑认知活动的规律进行教育教学提供了可能。那么，对于未来即将成为人民教师的我们，应该如何在教学中利用脑科学研究的新成果进行教育教学呢？教学天然是一项动态的、变化的，发生在教师与学生之间的交互活动。以往的教育学以及脑科学的相关研究表明，为了让学生真正的掌握所学知识，我们应该鼓励启发式教学，增加课堂互动，这可以有效促进学生的学业成绩，并且提高学生的社交能力，为学生步入社会做好准备。

首先，教师需要提高自己的互动意识，鼓励学生对教学内容进行实时反馈，让学生产生主动的学习，而不只是被动的接受知识。结合在上半年的实习经历，我观察到在教学过程中，我的指导老师和学生分享彼此的知识，共同设计出丰富的活动。比如在数学课中，柴老师通过设计游戏、展示视频等形式，鼓励学生交流得出新知。在这个过程中，教师和学生分享彼此之间的经验与知识，交流彼此的情感、体验与观念，丰富教学内容，也培养了学生的创造潜能，增强了学生的实践能力，使教、学、做合一。

其次，在互动中，教师需要发挥引导作用，时时注意学生的学习状态和心理状态，调整教学步伐。因为课堂通常是由多个学生组成的，学生们可能存在不同的学习状况，这对教师提出了相对较高的要求，教师需要尽可能的关注所有学生，对学习进度不同的学生们有分层次的理解。

再者，教师可以穿插有趣的教学视频提高学生上课的投入度，同时给予积极的反馈，慎用惩罚。研究发现，积极情绪可以提高注意广度、整体性思维和探索行为，可以让儿童在学习活动和任务中感到愉快，从而激发学习动机。而教师如果能够给孩子创设安全、温暖、开放、鼓励的环境，甚至新颖、有趣的情境，给孩子更多及时的关注理解、反馈鼓励和分享参与，则更能使孩子获得安全感和掌控感；尤其在他们遇到困难或挫败的时候，积极的环境和反馈可以帮他们学习自我调控，促进执行功能，并发展出良好的情绪管理能力，逐渐拥有开放的、创造的和热爱学习的大脑；相反，如果教师的反馈是惩罚的、否定的、拒绝的，那么他们就会逐渐回避冒险，习惯依赖，大脑变得封闭。

最后，小组讨论以及小组作业也是有益的教学方式，教师应该鼓励学生们互相学习互相帮助，协作完成学习任务，这也是培养研究型人才的好方法。

以上的这些方法都离不开与脑科学研究成果的结合，所以，在今天这样一个时代，只有加强对儿童青少年脑智发育的研究，我们才能更好的提升基础教育的质量。只有对孩子大脑的认知功能、心理功能，及其和神经系统的关系有了更深刻的理解，我们才能更好的掌握儿童成长的规律，理解孩子学习的规律，更好的掌握教的规律。

三、总结与展望

随着脑科学研究的扩展与研究技术的进步，对脑的多层面研究已经为素质教育提供了多方面的有益启示，并可能为科学地开展素质教育、促进儿童素质的全面发展提供坚实的基础。 积极开展多学科的研究，并及时概括国内外脑科学研究的成果、特别是与教育密切相关层面的成果，同时重视通过大众传播媒体、教师培训、培训广泛普及有关成果，使全社会认识并高度关注建立基于脑、适于脑、促进脑的教育，这对于我国儿童潜力的开发、人口素质的提高将具有深远的影响。

总而言之，了解大脑的学习机制可以帮助我们更清晰地认识儿童整体性发展的教育原则，也能指导我们从儿童的发展规律和需要出发，树立科学的儿童观，为儿童的全面整体可持续发展提供良好的环境和教育。