“由因到果”思维在医学神经生物学教学中的应用

孙定亚，林俊健，李政灏，邵 麒△

(1海军军医大学基础医学院神经生物学教研室， 上海 200433； △通讯作者)

神经系统是生物体最复杂、最神秘的部分，也是当今生命科学研究的前沿领域[1]。医学神经生物学是一门专门讲解神经系统基本构成和运行原理以及神经系统疾病发生、治疗原理的课程。医学神经生物学的开设，既有助于学员后续进一步学习神经病学、精神病学等临床课程，同时有助于学员了解科学前沿、熟悉科研思路和研究方法。在我校医学神经生物学的授课要求中，教员既需讲解经典理论，又需注重介绍前沿进展；既需阐述神经系统工作的生物学原理，又需结合生物学原理讲解在神经系统疾病诊治中的应用。同时，医学神经生物学的授课内容建立在前期解剖学、生理学等课程的基础上，有助于学员在新的视角上深入理解已学知识，特别是各学科基础知识理论在一个系统的综合运用。总之，医学神经生物学这门课程对学员由分散到系统、由“记忆”到“运用”地认识知识本身、提高学习能力具有十分重要的意义。

医学神经生物学作为一门综合性课程，教学内容涉及从基础到临床多个学科，讲解一个功能往往从分子机制一直延伸到临床应用，许多前沿领域甚至尚无定论，需参阅最新文献介绍各家学说。教员采用一般的讲授式教学往往因内容庞杂，逻辑关系复杂，导致学员难以理解记忆，而采用讨论式教学则难以在有限的时间里传递出足够信息，失去了开设这门课程应有的广度和深度[2,3]。有鉴于此，探索总结一些高效的授课方法对于上好医学神经生物学这门课程具有重要意义。在日常教学过程中，笔者总结认为采用“由因到果”的思维方式授课，引导学员抓住本质，进而依照事物间的先后关系、主次关系进行推演认知，可以很好地理清逻辑、抓住重点，取得了较好的授课效果，现就医学神经生物学教学中存在的问题、“由因到果”思维在医学神经生物学教学中的应用和意义谈一些个人的思考和体会。

1 医学神经生物学教学中存在的困难

1.1 课程内容相对混杂

医学神经生物学是一门综合性课程，教学内容涉及解剖学、组织学与胚胎学、细胞生物学、生理学等基础学科，同时与神经病学、精神病学等临床学科联系紧密[4]。教员介绍某一神经功能，如感觉功能，需要包含解剖学的各种感觉的上行传递通路、生理学的感觉产生的感受器机制、组织学与胚胎学的感觉系统发育过程、细胞生物学的电活动的离子通道基础等生物学基础内容，相应的感觉障碍性疾病的临床内容以及神经生物学特色的神经信息的处理和感觉产生的调节等内容。本门课程的综合性决定了其课程内容是多学科的融合。如果学员前期基础不够扎实，同时教员的讲解较零散，其结果将是学员无法形成一个完整的系统认知，最终难以掌握相关内容。

1.2 单次教学层面较多

医学神经生物学教学中要求系统、立体地介绍某一神经功能的基础与临床。一次典型的授课包括某功能的特征定义、产生机制、调控方式、生理意义、相关疾病诊治等内容，涉及生物学现象、机制和临床应用等多个层面。不同的教学层面内容有各自的讲解逻辑和重点内容，具有相对独立性。如果缺少有效的逻辑联系容易被认为是不同的部分，使学员感到教学内容繁多，且缺乏关联。如何使多层次的教学内容变得统一，是教学实践中值得探索的问题。

1.3 教材内容存在不足

医学神经生物学是一门新兴的前沿学科，许多教学内容尚未研究透彻。而目前使用教材的部分内容仍旧停留在现象和过去的认识，与现有进展有所脱节。一方面，教员需要引导学员认识到这些局限性，同时结合最新研究进展进行补充甚至更正；另一方面，这些新的内容绝大多数并不背离神经生物学的原有理论特别是基本理论，教员通过合适的引导可以实现新进展与旧有内容的合理耦连，成为连贯的整体。在新内容的介绍中，既使学员对神经生物学的新进展感到振奋，又不轻视教材中的“旧”理论，这是对教员授课内容组织逻辑的考验。

1.4 科研思维方式多样

作为前沿学科和具有拓展性质的课程，医学神经生物学课堂教学中对介绍科学发现过程、培养学员科研思维格外重视[5]。重要的科学发现往往与科学家不同于常人的思维方式密不可分，一个个充满奇思妙想的科研事例对于开拓学员的思路、激发兴趣帮助极大。多样的科研思维虽然对启发学员有益，但同时也令学员感到科研发现具有很强的偶然性或需要极强的天赋，反而乱花迷人眼，失去了甘于寂寞、刻苦不懈的基本科研心态养成。后人的发现都是站在前人的肩膀上，科研发现离不开基于已知理论的逻辑推理演绎过程。教员在授课中将不同的科研实例讲述统一到基本的科研思维策略上，对于帮助学员建立扎实、普适的科研思维十分重要。

2 “由因到果”思维在医学神经生物学教学中的应用

笔者通过结合医学神经生物学中常用的功能讲解方式，即核团-细胞-分子三层次讲解，探讨“由因到果”思维在其中的运用。

2.1 核团层面的因果思维

核团是神经元胞体聚集区，是大脑特色性的功能结构单位。单个核团大多与某些特定功能高度相关，甚至是主要承担者，如视交叉上核与昼夜节律相关，杏仁核与恐惧相关等。在医学神经生物学授课过程中，讲解某一功能的最浅层次便是相关核团有哪些，执行这一功能的核团间的神经环路是怎样的。由于高级功能的相关核团往往较多，环路联系复杂，学员难以长久记忆。教员运用因果思维，以核团为“因”，高级功能为“果”，将授课重心聚焦在主要承担该功能的核心核团上，其他非主要核团通过环路连接影响该核心核团而具有影响该高级功能的作用。这样有助于学员认清主次，并具有自主推理能力，特别是高级功能间的相互影响，这种相互影响很大程度上是各自功能承担核团间存在环路联系。如A核团与X功能高度相关，B核团与Y功能高度相关，B核团通过环路连接可以影响A核团，便很容易推导出B核团可能影响X功能，而Y功能与X功能间存在联系，也就是核团间的联系是“因”，功能上的联系是“果”。

值得指出的是，核团与特定功能的联系不是永久不变的。对于一些经典结论，一般相对稳定，但对于一些前沿领域，如精神疾病，可能随着对某功能的深入研究发现更重要的相关核团。这要求教员应当时刻关注学科前沿，更新自己的知识库。

2.2 细胞层面的因果思维

细胞是生物体的基本构成单位，比核团层面更进一步接近生物学真实运行机制。一种类型细胞往往具有特定的功能，明确一个神经信号在细胞间的传递过程往往便可确认该信号的下一步作用，即由前一个细胞的“因”到后一个细胞的“果”。如A核团谷氨酸能神经元发出的神经信号传递到B核团的GABA能神经元，再进一步传递到C核团，则A核团很可能发挥了激活B核团，从而抑制C核团的功能。如果学员熟悉神经系统主要的神经元类型和功能模式，便可以推理出核团间的相互作用。此外，一个核团中常拥有多种类型神经元，从细胞层面的因果关系推理，有助于学员理解同一核团通过不同投射对其他核团产生的复杂作用。

同时，细胞层面的因果关系也没有深入本质，如同一种神经递质可能因为下游细胞受体类型的不同产生完全相反的作用。我们在授课过程中需要注意这种因果联系的局限性，避免引导学员在细胞层面形成固化认识。

2.3 分子层面的因果思维

分子层面是生物体运行机制的最底层，是真正的“因”。分子的功能一旦确定基本是稳定的，“由因到果”思维方式在分子层面能真正搭建起神经功能的支柱。如分子层面因果关系是对某一类型神经细胞功能多样性的最好解释：A细胞表达X分子，对B细胞和C细胞功能不同是因为后两种细胞分别表达可以与X分子相互作用的Y分子和Z分子。如果可能，我们应当尽量在分子层面阐释某一神经功能，由分子层面论证细胞层面，再进一步论证核团层面。这样不仅真正基于生物学的本质搭建了稳定的神经功能理论体系，也有助于学员理解生物学研究者对微观的重视，深刻认识到分子生物学和细胞生物学作为现代生命科学最基本支柱的意义。

3 “由因到果”思维在医学神经生物学教学中的意义

3.1 深化理解

将“由因到果”思维应用于教学，教员在备课中通过系统性重新组织教学内容，抓住根本立足点，步步演绎论证，形成一条因果关联明确的主线。这样将多层次、多学科、多种科研思维方式混杂的神经功能讲解变为遵循基本神经生物学原理、基于分子功能的可推导的认识体系，将对学员深刻、系统理解相关内容十分有益，尤其从分子基础出发，直面生物学的本质，达到“还原论”的顶点，可以说真正讲透了知识[6]。

3.2 简化记忆

通过因果关联重组知识点，学员只需记忆关键节点便可推理整个知识体系，无疑将极大减少记忆量。同时，有序的因果推理知识体系相较无序的零散知识点集合也更加便于记忆。通过不断应用相同的推理体系，有助于学员形成习惯性的理解记忆方法，在学习时便注意抓住“因”的部分，主动推理出“果”，学习过程中简化记忆。此外，对一门课程而言，许多不同神经功能的“因”可能是类似甚至相同的。这样对整门课程而言，知识记忆量更是极大减少，神经科学不再繁复神秘，而是脉络清晰、基石分明，这将提高学员学好本门课程的信心。

3.3 培养哲学思维

因果关系是事物间的基本联系之一，这种关系在一个相互作用的系统中是理解各个事物角色的关键。作为一门担负着科研思维培养的前沿课程，教员在教学中引导学员运用从现象究问本质、通过因果关联化繁为简、抓住事物主要矛盾等哲学思维理念有助于培养哲学素养，对于其未来从事研究或临床工作都具有重要意义。哲学理论不是空洞的，而是切实可以指导实践的普适规律。授课中有目的地提出、使用哲学理念方法，将有效提高高校教员的授课效率和效果。作为一门综合性课程和前沿学科，医学神经生物学的授课不易做到难易兼顾、新旧兼具。笔者在本文中探讨了运用“由因到果”思维整合教学内容，使授课既让学员容易接受、又可以遵循旧有脉络延伸到前沿。在实际授课中，运用该方法有效降低了课程内容理解难度和记忆难度，学员反馈良好。优化医学神经生物学教学策略和方法，提升教学效果，培养更多掌握神经科学知识理念的医学和生物学人才，对提高我国神经科学研究水平具有重要意义，值得广大教员不断探索。