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热点05 脑科学与人工智能
目录
1.热点解读：热点命题方向解读、核心考点明晰
2.关联教材：链接教材掌知识、基础打牢应万变
3.命题趋势：明考情知方向、巧预测押热点
3.创新演练：知情境、练突破（30min 限时练)
热点解读
1.脑机接口的突破：脑机接口技术构建了人脑和外部设备之间的直接信息桥梁，在动作、语言、精神疾病
诊断等领域取得了广泛进展。如最新的语音脑机接口可以通过将尝试讲话引起的神经活动解码为文本或声
音，帮助瘫痪患者实现快速交流，解码速度能达到每分钟62 个单词。
2.人工智能算法的创新：近年来人工智能无论在AI 芯片、网络架构和算法，还是在基础和科学应用领域都
取得了较大进展。基于Transformer 的大规模预训练语言模型迅速崛起，极大提高了自然语言理解和生成能
力。在强化学习领域，如AlphaGo、AlphaStar、MuZero 等在不同游戏项目上展现出超越人类的表现。
3.两者融合的探索：脑科学与人工智能的融合是一种趋势，超级计算可以学习人脑如何用较少的能耗做大
量的事情，大脑运行时仅需约25 瓦能量，且很多时候是并行运算。未来可能会实现“脑联网”，人们或许
能够通过大脑交流实现互联互通。
关联教材
1.生物学教材
(1)必修一《分子与细胞》：在蛋白质结构预测方面有联系，如AI 可用于预测蛋白质结构，涉及氨基酸脱
水缩合、蛋白质空间结构多样性等知识点。
(2)必修三《稳态与环境》：脑机接口与神经冲动的产生与传导、突触结构等内容相关；生态模拟与种群数
量变化曲线、生态系统稳定性有关。
(3)选修三《现代生物科技专题》：基因编辑中，AI 可辅助设计基因编辑工具，与基因工程工具酶、基因表
达载体构建等知识相联系。
2.计算机科学教材
(1)《智能科学导论》：涉及脑科学研究自然智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质；以及人工智能研究
用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现机器智能等内容。
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(2)《机器学习》：讲解机器学习的基本算法、模型结构等，与人工智能在图像识别、自然语言处理等领域
的应用基础相关，而脑科学中的神经机制研究也为机器学习算法的改进提供了一定的启发。
命题趋势明考情知方向
1.跨学科综合命题：将脑科学的神经科学知识与人工智能的算法、技术相结合，要求学生综合运用多学科
知识解决问题。例如，分析脑机接口中神经信号的采集、传输与人工智能算法对信号的处理和应用，涉及
生物学中的神经调节和计算机科学中的信号处理与算法设计。
2.基于真实情境的问题解决：以脑科学与人工智能领域的最新研究成果或实际应用案例为背景，设置问题
考查学生对知识的理解和应用能力。如以某种基于人工智能的脑疾病诊断技术为情境，让学生分析其中涉
及的脑科学原理和人工智能方法，培养学生在真实情境中解决问题的能力。
3.伦理与社会问题的探讨：随着脑科学与人工智能技术的发展，引发了一系列伦理、法律和社会问题，命
题可能会关注这些方面，要求学生进行思考和讨论。比如，探讨脑机接口技术可能带来的隐私保护问题、
人工智能在医疗决策中的责任界定问题等，培养学生的批判性思维和社会责任感。
4.技术创新与发展趋势分析：要求学生关注脑科学与人工智能的技术创新动态，分析技术发展趋势及其对
社会、生活的影响。例如，让学生预测未来脑机接口技术在教育、娱乐等领域的应用前景，或者分析人工
智能算法的改进对脑科学研究的推动作用，考查学生的创新思维和对科技发展的敏感度。
创新演练（建议用时：20 分钟）
一、单选题
1．2017 年11 月27 日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所（上海）、脑科
学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生。下列关于该技术的叙述，错误的是（ ）
A．供体细胞在移植前需要经过动物细胞培养
B．MII 期的卵母细胞可以从输卵管中冲取
C．重组细胞与受精卵相似，形成后立即开始有丝分裂
D．应将重构胚移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内
2．2017 年11 月27 日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所（上海）、脑科
学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生。下列关于该技术的叙述，错误的是（ ）
A．供体细胞在移植前需要经过动物细胞培养
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B．MⅡ期的卵母细胞可以从输卵管中冲取
C．重组细胞与受精卵相似，形成后立即开始有丝分裂
D．应将重构胚移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内
3．“中国脑计划”以“认识脑、模拟脑、保护脑、开发脑”为目的，目标是在未来十五年内，在脑科学、
脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域取得国际领先的成果。下列有关人脑高级功能的说法
正确的是（ ）
A．短时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关
B．阅读时通过神经纤维把眼部效应器产生的兴奋传导到神经中枢
C．对第一级记忆的某一信息加以注意很容易转入第二级记忆
D．同声传译员进行翻译时，参与的大脑皮层言语区主要有H 区和S 区
4．大脑皮层是调节人体生命活动的最高级中枢，研究大脑的结构和工作机制的新兴学科——脑科学，是
21 世纪科学研究中最吸引人的领域之一。下列相关叙述错误的是（ ）
A．抑郁通常是短期的，可通过自我调适和他人帮助得到缓解
B．大脑皮层运动代表区范围的大小与躯体运动的精细程度有关
C．若大脑皮层言语区的
区损伤，会导致人不能听见别人讲话的声音
D．人对自己姓名的记忆由于长年累月地运用，会储存在第三级记忆中
5．我国科学家基于人工智能图像识别和检测技术而研发出的“虫脸识别”技术，能够让机器自动化识别
当前拍摄的照片中害虫的种类、数量，对我国农业病虫害的防治起到了重要的作用。下列叙述错误的是（
）
A．该技术可用于蝗虫等迁飞性害虫的实时监测，预测害虫数量的变化
B．“虫脸识别”技术可以彻底消除农业病虫害
C．需要遵循随机取样的原则，采集多处的数据，以评估虫害等级
D．通过该技术可以估算种群密度，有利于避免盲目大量地使用农药灭虫
6．2022 年11 月底，美国某人工智能公司推出的聊天机器人ChatGPT 能够通过学习和理解人类的语言进行
对话，还能根据聊天的上下文进行互动。言语区是调节人类语言活动的神经中枢，它位于（ ）
A．大脑
B．小脑
C．下丘脑
D．脑干
二、非选择题
7．2017 年11 月27 日世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓
越创新中心的非人灵长类平台诞生，同年12 月5 日第二个克隆猴“华华”诞生。“中中”和“华华”的培
育过程如图所示。回答下列问题。
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(1)据图可知，克隆猴培育过程用到了动物细胞培养、X： 和Y： 等技术。与动
物体细胞核移植过程相比，胚胎细胞核移植过程的成功率更高，原因是 。
(2)体外培养B 猴的体细胞时需给予一定量的O2和CO2，其中CO2的主要作用是 。为防止有害
代谢物的积累，可采用 的方法。
(3)目前对卵母细胞去核普遍使用的方法是 。
(4)克隆猴培育过程中代孕母猴的主要职能是 。
8．脑科学主要是研究大脑的结构和工作机制，其中对记忆的研究是21 世纪科学中最吸引人的领域之一，
记忆分为短时记忆和长时记忆，为研究其中的机理，科研人员利用小鼠做了以下研究，回答下列问题:
(1)研究发现，学习和记忆涉及脑内 的作用以及某些种类蛋白质的合成。短时记忆可能与 有关，
尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。研究发现雌鼠在老年期会出现海马萎缩，这一现象可能
与雌激素分泌减少有关，科研人员利用正常雌鼠和性成熟时切除卵巢的雌鼠（GDX 雌鼠）进行相关实验，
部分结果如图所示。
①小鼠雌激素的分泌受到 轴的分级调节，意义 。
②据图分析，影响雌鼠海马中突触数量和海马体积的因素是 ，推测GDX 雌鼠中年期会出现记忆障碍，
依据是 。
(2)为研究长时记忆的机理，科学家开发了一种测量大鼠长时记忆的体系。
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步骤1：训练—在容器中放入2 个相同的物品A，将小鼠放入容器令其探索并记忆，1min 后取出。
步骤2：测试—24h 后，取出容器中的1 个A，在原来的位置放入另一种与A 不同的物品B，将小鼠放回容
器中，观察并分别记录下小鼠探索两个物品的时间，计算鉴别指数DI（DI＝小鼠探索B 的总时长/探索A 和
B 的总时长）。
①在一定范围内，DI 与长时记忆的强弱呈 （填“正”或“负”）相关。当DI 大致等于 时，表示
小鼠几乎不具有长时记忆。
②褪黑素（MEL）是由松果体产生和分泌的一种激素。已有研究显示，MEL 可调节记忆的形成。科学家继
续深入研究了MEL 对小鼠的长时记忆的确切影响，分别向小鼠注射MEL，经过训练后进行测试，结果如下
图所示。图中对照组应做的处理是 。结果说明，MEL 可以 。
9．2019 年1 月24 日，中国科学院神经科学研究所与上海脑科学与类脑研究中心研究团队利用体细胞核移
植技术、CRISPR/as9 基因编辑技术，成功构建5 只体细胞BMAL1 基因敲除的生物节律紊乱猕猴模型中国正
式开启批量化、标准化创建疾病克隆猴模型新时代。请回答下列问题：
（1）5 只体细胞克隆猴模型的获得涉及核移植技术，核移植操作需要将经过细胞培养获得的供体细胞的细
胞核注入 中，体外培养的供体细胞需要 的环境条件，所用的供体细胞一般都选用传代培养
10 代以内的细胞，原因是 。
（2）动物细胞培养的培养液成分与植物组织培养的培养基成分最主要的区别在于前者含有
。在进行细胞原代培养时会出现 和细胞接触抑制现象。为了防止细胞培养过程中细菌的污
染，可向培养液中加入适量的 。
（3）目前核移植技术中普遍使用的去核方法是 。
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