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醫學教材神經科學知識體系的缺陷與教學補救

來源:華盛論文網 發表時間:2021-06-03 08:49 隸屬于:醫學論文 瀏覽次數:

摘要 隨著神經科學這個新興的學科在國際上蓬勃發展,它逐漸把神經系統各相關的學科融入進其中,極大的促進和引領了腦科學的發展,涌現了許多令人鼓舞的研究成果。近年來,值此機遇

  隨著神經科學這個新興的學科在國際上蓬勃發展,它逐漸把神經系統各相關的學科融入進其中,極大的促進和引領了腦科學的發展,涌現了許多令人鼓舞的研究成果。近年來,值此機遇,我國也制定了“一體兩翼”的中國腦計劃,目的是以神經科學的基礎研究為“一體”,融合神經醫學及人工智能,共同促進我國神經科學體系的建設。為應對這些神經科學研究迅速發展的挑戰和歷史的機遇,許多院校設立了神經科學課程或專業,甚至獨立的學院。而在醫學本科教育中,對于醫學生神經科學知識體系的正確構建,我們認為是非常基礎及重要的,也是醫學本科教育改革實踐中應該認真思考的一個重要問題。為此,我們做了一些系統的思考和局部的嘗試。

醫學教材神經科學知識體系的缺陷與教學補救

  1目前我國醫學教材的現狀

  我國的臨床本科五年制或七年制教材設計中,有關神經科學的知識分布在生物化學、生理學、組織胚胎學、局部解剖學、系統解剖學、神經病學、外科學神經系統部分、醫學心理學、精神病學等各科教材里面,教材總體上繼承前蘇聯神經科學的思想,即謝切諾夫和巴普洛夫的反射理論。整個知識點的設置,基本圍繞該觀點展開。不可否認,巴普洛夫的反射理論取得了巨大的成就,建立了心理學的行為學派。但是,在涉及到丘腦皮層這個矩陣網絡意識系統的癥狀學時,這個理論顯得非常無力,用這個理論教育出來的醫學生顯得非常茫然。恰如陳宜張院士所說:“對腦功能的解釋而言,此觀點顯然是不全面和不確切的”。

  2目前神經科學體系的情況

  其實,在神經科學的整個發展過程中,模式處理、神經網絡等觀點一直被神經科學家們所注意,并產生了大量的研究成果。早期赫布就在其著作《TheorganizationofBehavior》中提出了神經群體協同學習的理論,威廉詹姆斯也在其著作《Theprincipleofpsychology》中提出了腦的整體統一工作的觀點。贊特高塞在解剖學上揭示了皮層網絡的功能單位-皮質柱,休伯爾和威賽爾更是因為發現視皮層皮質柱[1]的生理特性而獲得了1981年的諾貝爾獎。而KarlvonFrisch等更是揭示了生物行為的主動性獲得了1973年的諾貝爾獎,修正了反射理論。目前,隨著神經科學各學科的發展融合及計算機模擬神經網絡研究的進步,我們知道了中腦之上的丘腦-皮層網絡系統負責產生意識和認知能力[2],而該系統屬于等級構筑的矩陣網絡系統[3]。另外,這個丘腦皮層等級網絡系統的各層級矩陣間有著非常多的交互聯系,特別是皮層與丘腦間的交互聯系[4]。而巴爾斯提出的全局工作空間模型[5]和在其基礎上發展的丘腦動態核心理論[6]是比較符合目前所知道的丘腦皮層等級矩陣網絡的意識結構[7-8]的工作原理的。針對這些神經科學的發展成果,很多院校開設了神經科學專業,特別是歐美很多大學設置了Neuroscience專業,系統的教授神經科學的知識。由于教材的原因,我國醫學領域被人為割裂了與最新神經科學的聯系,神經醫學不能有效地融合到中國腦計劃的醫學一翼中去,不能有效從腦計劃的一體和另一翼中有效汲取養分而發展,這是非常令人痛心的。因知識體系的落后,使得目前的臨床神經醫學執業醫生普遍對神經功能性疾病無從下手,診治觀念非常落后,基本處于人云亦云的狀態,無法獨立運用正確的基礎知識進行思考。

  3本科學生對神經科學知識的了解程度

  我們在神經外科的臨床教學中感覺到,五年制臨床本科同學往往對腦葉的癥狀學無法理解。學生只知道解剖學教材曾提到皮層存在Brodmann分區(那是大綱中的了解內容),但是對皮層分區形成的原因是由細胞柱區域聚集形成神經網絡的模塊一無所知,對神經網絡的構成及功能實現方式更是聞所未聞。在臨床教學中,大腦的定位定性診斷思想和依據該思想制定治療思路的道理很難正確教授給本科同學。上位腦干之上的丘腦皮層意識系統是神經矩陣網絡的集大成者,網絡結構非常發達,不正確理解該結構就不可能理解該部位疾病的診治。而如果需詳細講解該系統的結構和原理,在完整且系統的教授的情況下,可以安排四年的本科課程,這是目前醫學教育中不可能實現的。而根據我們的教學體會和學生的反饋,要了解基本的簡單原理也需要1.5~2個學時。為了解決目前神經學科教育面臨的這種困境,我神經外科嘗試采取了穿插融合、有所取舍、有所突出的方法去改善學生的神經科學知識結構。

  4我們的教學應對方法

  4.1補充完善教材缺陷的構思

  在我校的教學大綱中神經系統的外科各論安排了6個學時的理論課和9個學時的見習課。這些學時范圍內需要講述:顱內壓力問題、腦疝問題、顱腦損傷問題、腦腫瘤問題。其中腦損傷和腦腫瘤中涉及皮層丘腦節段的病灶才會用到神經網絡的知識去理解腦葉的癥狀學和丘腦在系統中發揮整合作用的核心地位。雖然意識和認知問題屬于重大科學問題,而且在神經系統疾病診治中理解神經網絡如何產生該功能有重要指導性作用,但是,由于大綱并沒有太多要求,學生是否有興趣去了解這些教材中缺失的神經科學知識?教學實踐中,我們發現,60%~70%的臨床本科同學對這方面是很有興趣的,而如果提出一些特別的損傷病例,比如外傷中的閉鎖綜合征、嗅溝腦膜瘤的獨特額葉癥狀表現等,去展示神經系統的局灶癥狀學,并說明意識和認知網絡的并行處理結構和功能的網絡實現方式時,由于癥狀的趣味性,會激發同學的廣泛興趣。因此,我們推斷,只要我們在課堂中靈活運用有趣的病例講述和解釋,并適當介紹一些神經科學的參考書籍的話,是有可能繼發出同學對神經科學的學習興趣并促進對神經系統外傷、腫瘤、腦疝等的局灶癥狀學的理解的。而我們反復思考推薦的神經學參考書目錄是:《神經生物學:從神經元到腦》《神經科學探索腦》《認知神經科學》《認知、大腦和意識》《昏迷和意識障礙》《王忠誠神經外科學》。推薦這些書的目的是提供一個神經科學大體的理論框架,從基礎的解剖、生理到系統的整體神經計算,然后到臨床的相關問題。可能被譽為神經科學圣經的埃里克.R.坎德爾主編的《神經科學原理》中文導讀版知識更系統,但是畢竟本科同學推薦英文書籍會面臨很大的語言障礙,我們沒有選擇。

  4.2具體的教學實踐實施方法

  在具體的教學實踐中,我們首先在顱腦損傷和顱內腫瘤共4個學時的理論課學習階段,反復在課堂講學中穿插運用神經網絡的知識幫助同學理解腦葉的癥狀學,使學生對該結構的功能實現方式有初步的了解,讓同學基本認識到皮層的功能單位是細胞柱(cortexcolumn),并且相同功能的細胞柱聚集形成模塊即布雷德曼(Brodamn)分區,而且皮層網絡模塊間、皮層與丘腦網絡間有廣泛的相互聯系。經過這樣的介紹,同學很容易理解了運動或感覺區隨精細運動或感覺的程度增加,細胞柱增多,代表區面積增大的道理。并且通過介紹突觸匯聚修飾的原理讓學生了解如輔助運動區等次級聯絡皮層的細胞柱群參與編碼更復雜功能的方式,并學會推斷其他聯絡區細胞柱群可能的電生理反應特性從而理解可能出現的癥狀學。通過如此簡單的講解,有效解決了學生在閱讀《外科學第九版》中講述腫瘤影響腦葉功能時無法理解而死記硬背的問題,迅速引起了學生的課堂注意及興趣。然后,在課程結束時列舉可以參考的神經科學文獻,讓感興趣的學生自行學習,豐富其知識體系。而后,在理論課后的臨床見習課中,結合病例的癥狀、體征,穿插講解該神經網絡的知識及臨床應用,適當重提大課提到的神經網絡知識,觀察學生的表情反應,適當延伸或者不延伸。如果見習講解時發現有的見習組神經科學知識豐富的同學和感興趣的同學較多,則適當延伸講解丘腦在意識和認知系統中的重要整合地位,讓同學理解神經外科手術中保護丘腦的重要性。而如果小課課堂發現對重提這些知識感興趣的同學較少,則不進行知識的延伸講解,僅僅重點強調皮層網絡的分布式計算原理及實際應用中如何通過該原理去理解教材的論述。在所有批次的見習小課中,我們都形象的比喻:丘腦皮層矩陣網絡系統是用“丘腦去感覺,而用皮層去思考”。碰到合適的病例,而且小課課堂反應較良好,大部分同學具有強烈的興趣時,可以讓學生使用心理學的“內省”的方法去體會這個過程,理解腦的癥狀學。但是,我們教學中始終在講授者心中強調重點突出的重要性。因為系統的學習神經科學知識必須要四年的完整本科教育,而更深入的研究與理解神經系統中最被廣泛關注的丘腦皮層意識與認知系統則需要更進一步的學習與研究,如果幻想僅僅通過幾個學時的簡單講解就讓臨床本科同學非常精通神經科學的知識是非常不切實際的。我們曾在部分見習組中試圖更加詳細講解神經網絡的知識,這種冒進的做法反而會讓學生感覺到神經學是一門高深的理論,收不到明顯的教學效果。所以,我們始終以讓學生能理解教材中腦葉癥狀為重點教學目標,如果課堂反應好則適當延伸講解皮層下中樞的重要性。通過這些教學改革的嘗試,同學們普遍反映,從原來的對神經網絡和神經科學的一無所知到有所了解,并能開始對腦葉的癥狀學有所理解。這些效果使我們非常欣慰。我們總體的感覺是,1~2個學時的講授,且見習中穿插病例的解釋,就能讓學生對神經科學和神經網絡有初步的概念。并且課后介紹的參考書籍,作為神經科學的知識系統的主干,提供了學生在以后的學習中進一步拓展自己的知識面的機會,那些立志向臨床神經學發展的同學利用這些參考書籍能迅速形成更加系統和豐富的知識體系。

  4.3實施教學中遇到的困難

  當然,實際教學中也發現了很多的困難。主要的困難仍然是醫學教材中基礎階段神經科學知識的編寫不夠完整,同學對皮層丘腦網絡幾乎一無所知,而我們臨床階段教學在介紹一些簡要的知識后立即講解其應用,很多平常沒有一定課外知識積累的同學開始會覺得課堂內容跳躍過大,無法理解,在課程進行到最后的兩個學時時,學生才開始有所領悟。但是,教學中也發現有些有興趣的同學已經有一定的知識積累,知道一些皮層細胞柱結構和網絡工作模塊的知識,很快接受了神經網絡的知識并理解了其癥狀學,還能進一步提出一些學科前沿的問題。針對課堂發現的問題,我們認為解決之道還是在進一步于課堂教學中凝練穿插融合、有所取舍、有所突出的思想和課堂技巧,正確認識臨床本科同學目前的神經學知識體系,才能明顯提高教學效果。

  5教學總結和思考

  總結我們目前的教學經驗,我們認為,以外科學各論教研室中神經外科自己的一己之力,影響的學生及產生的教學效果有限,但是能對教材的知識體系的缺陷有所補救。而如果神經內科教研室、精神病學教研室及基礎的生理學、解剖學教研室聯合起來介紹神經科學、神經網絡的知識那將產生更加好的效果。而教材知識體系的補充完整,則是根本的解決方法。

  《醫學教材神經科學知識體系的缺陷與教學補救》來源:《繼續醫學教育》,作者:吳京展 周明明

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聲明:《醫學教材神經科學知識體系的缺陷與教學補救》
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