Brain Bee腦科學活動獲獎者分享：從斑馬魚到人類大腦

通過最先進的SLiM1000掃描光場顯微係統，觀察斑馬魚的全腦神經元活動——這一幕不是出現在大學的實驗室，而是出現在北京一零一中的課堂上！ 說起北京一零一中，這所由郭沫若題寫(xie) 校名的學校以“百尺竿頭，更進一步”為(wei) 校訓，在過去的半個(ge) 多世紀裏都一直走在教育教學創新的前沿。

隨著腦科學和人工智能的興(xing) 起，越來越多的學生對大腦功能、認知科學、類腦研究和應用感興(xing) 趣。 為(wei) 此北京一零一中在英才學院、國際部、學生社團係統性開展腦科學課程和活動。 北京一零一中的英才學院是學校為(wei) 貫徹落實國家教育改革規劃、培養(yang) 頂尖人才而設立的。

凡是國家緊缺的專(zhuan) 業(ye) 、學術前沿的領域、或是國家戰略布局的行業(ye) ，都是英才學院的涉獵範圍，其中包括大數據與(yu) 金融工程、智能無人機、心理科學，甚至未來戰爭(zheng) 構想智能。在這樣理念下開設腦科學選修課程，為(wei) 對腦與(yu) 認知科學感興(xing) 趣的學生提供高端研究平台。

授課專(zhuan) 家團隊由來自於(yu) 清華大學、中國科學院等知名高校和科研院所的博士組成，涉及信息科學、光學、生物學等多個(ge) 學科。在專(zhuan) 家老師和北京一零一中生物教師的指導下，學生以斑馬魚為(wei) 動物模型，探究神經係統功能機製與(yu) 人工智能的關(guan) 係，通過對斑馬魚全腦的測量與(yu) 觀察，並進行腦科學相關(guan) 領域的實驗設計與(yu) 實驗，以中學生的視角進行認知神經科學的研究。

北京一零一中英才學院的腦科學課程負責人賀美老師介紹說：“這個(ge) 課程跟普通的係統神經科學課程不同的地方在於(yu) ，課程使用斑馬魚作為(wei) 動物模型來開展係統性的神經科學研究。這是一個(ge) 全腦尺度上多層次、多學科的係統實驗。旨在揭示大腦運作的基本原理，並推動腦科學與(yu) 類腦智能的融合和發展。小小斑馬魚，可以撬動腦科學與(yu) 人工智能交叉學科的發展。

除此之外，我們(men) 同時還采用了最先進的研究設備。課程的實驗器材配備的是由清華大學團隊研製的SLiM1000掃描光場顯微係統。”

SLiM1000掃描光場顯微係統，是一個(ge) 可以做到光學衍射極限分辨率、三維、高速成像的光學成像係統。該係統為(wei) 清晰地、大範圍地觀測到亞(ya) 細胞結構的動力學過程，獲取高速大範圍的三維熒光信號提供必要手段。在課程中，學生通過老師的指導示範運用該係統，可以清晰地觀看學習(xi) 斑馬魚幼魚的全腦神經元功能，並記錄斑馬魚其全腦神經元活動的變化。

△ 學生在老師的指導下使用SLiM1000掃描光場顯微係統

△ 體(ti) 顯微鏡下觀察斑馬魚胚胎

學生在係統性學習(xi) 了斑馬魚的大腦功能之後，也能更好地理解普適的大腦結構的組成原理和神經信息的處理機製。進而可以將腦結構和功能的基本原理應用於(yu) 類腦智能，其神經原理可應用於(yu) 研發通用智能係統等。

除了英才學院之外，北京一零一中國際部也開展了腦科學相關(guan) 的選修課程和活動。一零一中國際部致力於(yu) 培養(yang) 具有國際視野、國際溝通能力，擁有民族社會(hui) 責任感和理性、獨立思維能力的未來擔當人才。在課程設置和學習(xi) 探究方式上，進行中尊重學生的選擇性和個(ge) 性化發展，提供有梯度的課程門類和課程內(nei) 容，因材施教，以適合每一學生的成長。

除了教師教學之外，一零一中國際部還鼓勵學生小組學習(xi) 和自我探究，並且學以致用，關(guan) 注社會(hui) 生活中相關(guan) 的熱點問題，比如學生探究老齡化社會(hui) 中退行性神經係統疾病對於(yu) 家庭以及社會(hui) 的影響。在涉及諸如腦科學前沿技術和倫(lun) 理等問題上，通過辯論的方式培養(yang) 學生的思辨思維。

△ 北京一零一中國際部腦科學選修課課程框架

除了選修課以外，一零一中國際部的同學們(men) 在生物老師的指導下組織成立社團，討論腦科學相關(guan) 的學術話題，進行相關(guan) 領域的學習(xi) 與(yu) 探索。

學生在教師指導下，進行相關(guan) 內(nei) 容的學習(xi) 與(yu) 研討。

學生使用部分參考書(shu) 和選修課程教師資料

學生們(men) 還開展一係列基於(yu) 腦科學的研究活動。

中學腦科學教育是全新的探索，注定不能“閉門造車”。為(wei) 此，北京一零一中的生物老師一直在探索校外橫向學習(xi) 交流。

在海澱區國際生物課程教研活動中，一零一中的賈婧婧老師與(yu) 其他學校生物教師交流神經生物科學在生物課程教學中的實踐經驗。就如何在生物學日常教學中，結合腦科學的相關(guan) 內(nei) 容，進行中外課程課程標準的比較，落實國家課程中選擇性必修模塊和選修模塊的相關(guan) 內(nei) 容進行分析和討論交流。

這些教學的嚐試和最終成果，體(ti) 現在學生在參加Brain Bee腦科學活動和其他課外拓展項目的成績上。在過去三年的Brain Bee腦科學活動中，北京一零一中的成績穩步提升，在2022年Brain Bee地區活動和全國活動中，成績令人矚目，獲獎人數和獲獎級別均名列前茅！ 更為(wei) 重要的是，學校的腦科學係統課程大大開拓了學生的視野，鼓勵了學生的科學探究精神和能力，為(wei) 今後的學業(ye) 和職業(ye) 打下堅實的基礎。

*本文部分資料和圖片由北京一零一中提供