认知神经科学
授课计划
第一章概论
第二章知觉
第三章注意
第四章记忆
第五章语言
第六章情绪
第一章概论
第一节认知神经科学的兴起与发展
第二节认知的神经基础
第三节认知神经科学的研究方法
认知神经科学的概念
认知神经科学 = 认知科学（主要是认知心理学） + 神经科学
●认知科学（Cognitive Science）：是研究人、动物和机器的智能的本质和
规律的科学。认知心理学和人工智能是认知科学的核心学科（Wiles &
Dartnall, 1999）。
●神经科学（Neuroscience）：研究人与动物神经系统（主要是脑）的结构
和功能，在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统
特别是脑的活动规律（韩济生，1999）。
●认知神经科学（Cognitive Neuroscience）：一门研究人脑高级功能的学
科。认知神经科学的研究目的在于阐明认知活动的脑机制（Gazzaniga，
2000）。
认知心理学的发展
认知心理学
●心理学的一个重要分支
●是认知科学的一个重要组成部分
●它研究人的内在心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、
思维和语言等。
认知心理学的发展
哲学基础——理性主义与经验主义之争
●理性主义认为，通往真理的唯一道路是理性思考
●经验主义认为，通往真理的唯一道路是细心观察
●古希腊：柏拉图v.s. 亚里士多德
●17世纪：笛卡尔v.s. 洛克
笛卡尔：寻求真理的过程中，内省与反思优于经验
洛克：白板论（tabula rasa）
●洛克的理论是一种真正的心理学，是心理学发展的里程碑，
因为他试图理解人类心理的操作过程，认为心灵和身体是同
一的。还提出语言是人类的物种特征，只有人类才有语言，
用它表达思维。这对认知心理学的发展有重大的影响。
心理学基础
●1879年冯特在莱比锡创建了世界上第一个心理实验室，使心理学转变为
一门以实验为基础的学科。这一事件标志着心理学的诞生，冯特因此被称为
心理学的始祖。一百多年间，心理学经历了构造主义、机能主义、行为主义
和认知心理学时期。
●行为主义
行为主义之父华生（John Watson, 1878-1958）认为心理学应该
是门纯粹客观的自然科学，目标是预测和控制行为。心理学只能研
究可以观察到的行为，因此对内部思维内容和机制的研究没有用处。
只关注环境与行为之间的联系（S-R）人类大脑是“黑匣子”
极端行为主义者斯金纳（B. F. Skinner, 1904-1990）认为，操
作性条件反射可以解释所有人类行为。从20世纪初起统治了心理
学界40多年，到了50年代让位于认知心理学。
认知心理学的诞生和两个重要时期
●认知心理学的诞生的标志：1967年，Neisser出版专著《认知心理学》，
第一部专门系统研讨认知活动的著作。
●20世纪80年代和90年代
80年代是认知心理学完整体系基本形成的时期。指导思想是信息加
工理论，将人脑比作计算机，而认知活动就是信息加工的过程。
90年代是联结主义融入认知心理学的时期。后来发现计算机和人脑
的诸多不可比性，计算机能够做到的，人脑做不到，反之亦然。如
人脑对信息的加工往往是并行的，不是信息加工理论所认为的是串
行的。
神经科学（脑科学）的发展
神经生物学的发展
∙17-18世纪
中枢和外周神经系统
神经解剖学：白质、灰质
皮质表面的脑沟、脑回
光学显微镜技术：神经元、突触
网状学说vs.神经元学说
大脑机能的整体论和定位论之争
∙20世纪
电子显微镜确立了神经元学说的地位
单个神经纤维上记录下电脉冲
小鼠迷宫学习
脑损伤患者
19世纪，意大利科学家Golgi使用银染技术，向人们展示了神经元的样子 Golgi 的网状学说：大脑是一个合胞体，中枢神经系统内的神经细胞几乎都是相互融合的
Cajal（西班牙科学家）的神经元学说：
●每个神经细胞是独立的单位，并有轴突和树突之分。网状学说和神经元学说
的争论持续到20世纪，直到20世纪50年代，电子显微镜问世后，才确
定了神经元学说的正确性
●Golgi和Cajal分享了1906年的诺贝尔生理学-医学奖
19世纪，意大利科学家Golgi使用银染技术，向人们展示了神经元的样子 Golgi 的网状学说：大脑是一个合胞体，中枢神经系统内的神经细胞几乎都是相互融合的
Cajal（西班牙科学家）的神经元学说：
●每个神经细胞是独立的单位，并有轴突和树突之分。网状学说和神经元学说
的争论持续到20世纪，直到20世纪50年代，电子显微镜问世后，才确
定了神经元学说的正确性
●Golgi和Cajal分享了1906年的诺贝尔生理学-医学奖
英国神经生理学家Sherrington首先使用突触（synapse）这一术语描述神经元之间的连接点。他认为神经元通过突触交换信息。
Adrain与1925年首次在单神经上记录到电脉冲
Sherrington和Adrian分享了1932年的诺贝尔生理学-医学奖
定位论vs. 整体论
●定位论：不同功能由不同的特殊脑区控制
●颅相学：德国医生Gall（1758-1828）及其学生Spurzheim（1776-1832）
●1861年，Broca区，“神经科学之父”——Broca
●1876年，Wernicke区
●功能上：英国神经病学家与生理学家Ferrier用电刺激狗和猴的皮层，观察
到15个与精细运动有关的脑区，切除这些位点，导致相应运动功能的丧失。
●解剖上：Brodmann分区：使用组织染色的方法，描述了52个不同脑区。
在很大程度上支持了功能定位的观点。如17和18区是人类初级视皮层。整体论：脑的各部分作为一个共同的整体控制所有的功能
●Flourens毁损动物脑，没有发现脑区与行为缺陷之间的对应关系
●Lashley的大鼠迷宫实验
Lashley的大鼠迷宫实验结果:损伤大脑皮质的面积越大，大鼠的学习和记忆能力就越差。大脑的所有皮质区域对学习和记忆都同样重要
两种观点的调和
●解决这场争论的关键是认识到诸如知觉、记忆、推理、运动等复杂功能都是
由脑的某一区域执行的许多潜在的过程实现的。实际上，各种功能都可以通
过许多不同的途径实现，每种途径涉及不同过程的组合……因此，任何一个
复杂的功能都不是由某个单一脑区实现的。所以在这个意义上，整体论者是
正确的。颅相学者提出的各种功能不是定位在单一脑区上的。但是实现这些
功能的简单过程却是定位在特定脑区的，从这个意义上说，定位主义者是正
确的。
-------- Kosslyn
认知科学和神经科学结合的原因
1）由于学科之间存在互补性，认知心理学、神经科学、以及临床医学的研究都需要相互从对方那里寻求依据和支持。
2）一系列脑成像技术的出现，如PET, ERP, fMRI等。
认知神经科学诞生的标志
1.1987-88欧洲认知科学界35位著名科学家组成的“科学技术发展预测和评估委员
会”建议出版“认知神经科学”作为认知科学五个领域研究指南之一。
2.1989年美国杂志“认知神经科学”。
3.1991年欧洲出版上述“认知神经科学”。
4.1992年美国专著“认知神经科学”。
认知神经科学的兴起
人类对脑的认识在过去5年内所取得的成就，超过了在此以前100年的成就
（Brandt,1998 ）。
●1990年，美国国会通过议案，并由美国总统签署“脑的十年”
●1991年，欧洲议会推出“欧洲脑的十年”
●1997年，日本提出“脑科学时代”，20年，欲投入200亿美元，把“认识脑”、
“保护脑”、“创造脑”作为研究目标
●1998年，国际神经信息学工作组推出人类脑计划，与人类基因组计划对应，
旨在世界范围内建立人类脑功能结构信息库
●美国国家科学基金会和美国商务部共同资助的一个重大计划将纳米技术、生
物技术、信息技术和认知科学看作21世纪4大前沿技术，并将认知科学视
为最优先发展领域。
日本国“脑科学时代”研究计划摘要
（1997--2016）
（一）前言——21世纪是脑科学的世纪（略）
（二）脑科学的现状及有关问题（略）
（三）计划内容
1、认识脑－阐明脑功能：认识脑的结构（硬件）、功能（软件）。重点阐明脑高级功能的机制，如感知、记忆、思维、语言、情感和意识等这些认识人之所以为人的关键问题。（1）阐明执行感知、情感和意识的脑区结构和功能
①阐明脑的组织原理（10年内）
②阐明执行感知、情感和意识的脑代表区（5年内）
③了解学习和记忆的脑机制（5年内）
④了解知觉和运动的脑机制（10年内）
⑤了解情感、行为和生物节律的脑机制（10年内）
⑥了解注意和思维的脑机制（15年内）
⑦了解自我意识和社会意识的脑机制（20年内）
（2）阐明脑的通讯功能
①阐明脑的语言代表区（5年内）
②阐明脑的文字信息代表区（10年内）
③认识语言在思维和智力中的作用（15年内）
2、保护脑－征服脑疾病：征服某些神经性与精神性疾病，如老年性痴呆、帕金森综合症、精神分裂症。
（1）控制脑的发育和衰老过程
①控制脑的发育过程（15年内）
②控制人脑的衰老过程（20年内）
③
（2）治疗和预防神经性和精神性疾病
①阐明神经性和精神性疾病的机制（15年内）【发展脑损伤的修复方
法】
②移植神经组织（10年内）发展脑疾病的基因疗法（15年内）
③发展人工神经和肌肉（20年内）【发展脑损伤的预防方法】
④预防外部因素引起的脑疾病（10年内）
⑤预防神经退行性疾病（15年内）
⑥预防精神性疾病（20年内）
3、创造脑－开发仿脑计算机：大脑优于任何智能体，复制其功能并开发具有认知、情感和意识能力的计算机和机器人。
（1）开发脑型器件和结构
①开发思维机制的神经结构（10年内）
②开发自组织联想记忆器件（10年内）
②
（2）设计和开发信息生成和处理的脑型系统
①开发自组织记忆系统（10年内）
②开发直觉思维与逻辑推理的整合（10年内）
③设计和开发创造性信息产生系统（15年内）
④开发与人类共生的个人神经计算机（20年内）
⑤开发协助人类智力活动的机器人系统（20年内）
认知神经科学在我国的发展
“21世纪，人类将在脑科学和认知神经科学研究的几个重大问题上取的突破性进展。”
脑与认知科学的研究已经被列为我国科技中长期发展规划中。
20世纪70年代起，纷纷建立相关研究机构。
过去近30年里，取得了许多重要研究成果
●视知觉拓扑结构和功能层次
●注意、记忆、思维的脑机制
●汉语认知加工
●衰老与脑疾病
●……
第二节认知的神经基础
一、神经系统的基本结构
（一）神经元
（二）神经胶质细胞
（三）神经、神经节
（四）突触
（五）神经递质
（六）神经冲动
（七）反射弧
（一）神经元
是神经系统的基本结构和功能单位
形态结构
●细胞体
尼氏体（Nissl bodies）染色显示，是粗面内质网和游离核糖体的
混合物，合成蛋白质。
●突起
树突：短而多分支，接受刺激的功能，传入纤维
轴突：长而少，传导神经冲动功能，传出纤维
髓鞘：成节排列，朗飞节。磷脂。绝缘并增进神经传导
（二）神经胶质细胞
胶质细胞没有传导功能，其角色主要为神经元提供支持、供给营养、维持环境恒定及提供绝缘
在哺乳类，与神经元的比例为10：1，对神经元的代谢和正常活动重要作用
少突胶质细胞：分支少，以其细胞膜包覆中枢神经系统中部分神经元的轴突，形成髓鞘构造。髓鞘可提供绝缘效果，使神经讯号传递得更快、更有效率。
星状胶质细胞：数目多，功能多。具许多凸出物，并以此固定住神经元，提供其血流供应。参与神经递质的代谢，中枢神经系统中离子平衡及神经系统的正常发育，记忆功能。胶质细胞退化或不正常时可出现神经功能上的疾病。
（三）神经和神经节
神经：多个神经元伸出的神经纤维所组成，由结缔组织包裹，外面再围以结缔组织的鞘。
●一个神经像一条电缆，可含有成百成千并行的神经纤维，外有髓鞘，高度绝
缘，传导信息彼此不受干扰
神经节：细胞体集中形成，多位于中枢神经系统
的灰质中。
（四）突触
突触
●轴突小支末端膨大成小球，和另一神经元的树突或细胞体的表膜相连处形成
电突触
●电突触：2nm，不需要化学递质，多见于腔肠动物、无脊椎动物。
●特点：突触前后两膜很接近，神经冲动可直接通过，速度快；传导没有方向
之分，任何一个发生冲动，即可以传导给另一个。
化学突触
●2个神经元之间有一个宽约20~50nm的缝隙
●突触前膜（突触囊泡）、突触间隙、突触后膜
●实现神经冲动传导机制：Ca、Ach
●兴奋性突触和抑制性突触
（五）神经递质
Ach（乙酰胆碱）
●外周神经系统中最主要的神经递质
●与记忆有关
NAD（去甲肾上腺素）
●脑中常见，兴奋作用
●与生气、愤怒、应激等生理反应有关
多巴胺、5-HT
●多巴胺，帕金森症与DA太少有关，有些精神分裂症与DA太多有关
Serotonin（复合胺）
●与梦、及抑郁有关
r-氨基丁酸（GAGB-）、甘氨酸
●与学习记忆有关
Neuropetides（神经肽）
（六）神经冲动的传导
神经传导是一个需能的代谢过程，不是一个简单的被动的传导。如电流、多米诺骨牌等
神经冲动（轴突传导）
●静息电位：神经未受刺激，处于静态时的电位，
-70mv
●动作电位：动作电位时细胞受到刺激时细胞膜产生的一次可逆的、可传导的
电位变化。
●与减轻疼痛有关
静息电位
静息电位的产生与细胞膜内外离子的分布和运动有关。正常时细胞内的K+浓度和有机负离子A-浓度比膜外高，而细胞外的Na+浓度和Cl-浓度比膜内高。在这种情况下，K+和A-有向膜外扩散的趋势，而Na+和Cl-有向膜内扩散的趋势。但细胞膜在安静时，对K+的通透性较大，对Na+和Cl-的通透性很小，而对A-几乎不通透。因此，K+顺着浓度梯度经膜扩散到膜外使膜外具有较多的正电荷，有机负离子A-由於不能透过膜而留在膜内使膜内具有较多的负电荷。这就造成了膜外正、膜内变负的极化状态。
动作电位
产生的机制：简单的说，Na+大量流入和K+大量流出，使膜内外发生极性的变化
①阈刺激或阈上刺激使膜对Na+的通透性增加，Na+顺浓度梯度及电位差内流，使
膜去极化，形成动作电位的上升支。②Na+通道失活，而K+通道开放，K+外流，复极化形成动作电位的下降支。③钠泵的作用，将进入膜内的Na+泵出膜外，同时将膜外多余的K+泵入膜内，恢复兴奋前离子分布的浓度。
动作电位沿神经纤维的顺序发生
●传导过程：去极化、复极化、超极化
●跳跃式传导
●传导速度与轴突的大小有关
最小的轴突：每秒钟0.5米
最大的轴突：每秒钟120米
动作电位沿神经纤维的顺序发生
●传导过程：去极化、复极化、超极化
●跳跃式传导
●传导速度与轴突的大小有关
最小的轴突：每秒钟0.5米
最大的轴突：每秒钟120米
人的大脑包括左、右两个半球及连接两个半球的部分。
大脑两半球间由巨束纤维（胼胝体）相连。
脑主要包括大脑、间脑、小脑、中脑、脑桥及延髓等六个部分。
大脑半球
•在进化过程中发生较晚
•由灰质和白质组成
••灰质区：也称作皮质区，位于大脑表面，包括脑叶、脑沟及脑回。白质区：也称作髓质区，包含神经纤维外，另有基底神经节。
•褶皱（沟回）使大脑皮层面积扩大3倍，总面积约2300cm2
分为左、右两个半球，每个半球包含5个脑叶
•中央沟、外侧沟、顶枕沟
•枕叶：视觉加工
•颞叶：听觉加工和声源定位、语言理解（Wernicke区）
•顶叶：躯体感觉、综合分析各种感觉信息、方位知觉
•额叶：逻辑推理、决策、计划、控制情绪、注意、运动、语言产生（Broca区）•岛叶：味觉加工，情绪等
大脑半球机能的不对称性
功能左半球右半球
（理性思维、语言）（图像、空间、音乐）
视觉概念、单词识别复杂图形及脸孔识别
听觉言语性声音环境声音及音乐
运动复杂随意运动运动模式的空间组织
语言听说读写 R.W.Sperry 1981年诺贝尔奖
空间数学能力数学能力几何学、方向感觉和心理旋转
边缘系统
进化过程中发生较早
埋藏于大脑深部，位于脑桥前部、大脑和丘脑的边缘部分
有“情绪脑”之称
Papez（1937）认为边缘系统是情绪表达和体验的神经基础。情绪起源于海马的神经通路经乳头体,丘脑前核和扣带回的中继,返回海马构成一封闭
环路——Papez环。
扣带回（Cingulate gyrus）：判断、顿悟、情绪控制等加工相关。 杏仁核（amygdala）：基底神经节的一个组成部分，位于颞叶深部，与情绪加工有关，是恐惧情绪加工的核心结构 海马（hippocampus）：学习和记忆、参与短时记忆向长时记忆的转化丘脑（thalamus）：感觉传入大脑皮层的中继站，粗浅感觉的分析
下丘脑（hypothalamus）：调节内脏活动
神经垂体：神经内分泌的功能
扣带回（Cingulate gyrus）：判断、顿悟、情绪控制等加工相关。 杏仁核（amygdala）：基底神经节的一个组成部分，位于颞叶深部，与情绪加工有关，是恐惧情绪加工的核心结构 海马（hippocampus）：学习和记忆、参与短时记忆向长时记忆的转化丘脑（thalamus）：感觉传入大脑皮层的中继站，粗浅感觉的分析
下丘脑（hypothalamus）：调节内脏活动
神经垂体：神经内分泌的功能
小脑和脑干
脑干：进化过程中发生最早。位于边缘系统下方，负责呼吸、心跳等重要的生命功能
●中脑：网状激活系统，内脏调节
●脑桥：联系和整合的环节，呼吸中枢
●延髓：活命中枢，呼吸、心搏、吞咽、咳嗽、喷嚏、呕吐
小脑的功能
小脑：控制平衡、姿势、运动协调；在一定程度上参与注意、记忆、学习等功能
按形态结构分为：
●绒球小结叶——前庭小脑
●小脑前叶——脊髓小脑
●小脑后叶——大脑小脑
前庭小脑（绒球小结叶）：调整肌紧张，维持身体平衡。
脊髓小脑（小脑前叶）：控制肌肉的张力和协调。
大脑小脑（小脑后叶）：影响运动的起始、计划和协调，包括确定运动的力量、方向和范围。
三、认知神经科学的研究方法
运用现代技术手段研究大脑功能
脑电图EEG →事件相关电位ERP
●正电子发射层析摄影术PET
●磁共振成像MRI & fMRI
●脑磁图MEG
时间分辨率（time resolution ）：数据连续记录的时间间隔
空间分辨率（space resolution）：是指成像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率。
脑电图EEG
脑电的形成原理：主要由大脑皮质锥体细胞顶树突的突触后电位变化的总和形成。
β波，当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，或当人从睡梦中惊醒时。
α波，它是正常人脑电波的基本节律。人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显。
θ波，成年人在意愿受到挫折和抑郁时以及精神病患者这种波极为显著。但此波为少年（10－17岁）的脑电图中的主要成分。
δ波，当人在婴儿期或智力发育不成熟、成年人在极度疲劳和昏睡状态下，可出现这种波段。
棘波，癫痫特异性脑波
事件相关电位（Event-Related Potentials，ERP）的定义：当外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，以及某种心理因素出现时，在脑区所产生的电位变化。
特性
●淹没，约2-10微伏
●两个恒定：潜伏期、波幅
实验方法
●多次刺激：事件刺激→EEG
ERP叠加基本原理
●随着叠加次数的增加，ERP信号的波幅增强，为原来的n倍（n为叠加次
数），而噪音的增强仅为原来的根号n倍
例如
叠加前信号强度为2微伏，噪音强度为10微伏
信噪比为2/10=0.2
叠加100次后，信号强度为200微伏，而噪音强度为100微伏
信噪比为200/100=2
电极的导联方法
国际10-20系统
•双耳孔间依10%与20%定出5个点；
•鼻根与枕骨粗隆间经Cz依20%定出2个新点；
•双侧T3与T4、前后距鼻根与枕骨粗隆10%处，共4点连线成一周，
按20%定出8个新点；
•空间等距距离地定出4个点，有效电极共19个点。
•再加两个耳垂参考电极，共21个点。
ERP 数据提取过程
ERP的研究分类
●按感觉通路：AEP、VEP、SEP
●按潜伏期：早（0-10ms）、中（10-50）、晚成分（50-500）、慢波（500ms
后）。
●命名法：正P负N潜伏期。如P300, N400, N170。
●向上为负。
主要ERP成分及经典研究
ERP的先驱研究者经过四十多年的积累，发现了一些经典的ERP成分，在发现这些成分时所使用的一些研究方法对于后来者有启发。
其中与心理学研究密切相关的成分主要包括CNV、P300、MMN、和N400等。
1、CNV
CNV（Contingent Negative Variation）关联负变。实验中，告知被试，他将得到两个信号（声音或闪光等），他的任务是在第一个信号出现后开始准备反应，但并不反应，当出现第二个信号之后则要尽快做出反应；两个信号之间的时间并不固定。
结果发现，在两个信号之间，被试的脑电出现了负向偏转（或负向变化，负变），这个脑电负向变化形成的类似高原的波形就是CNV，在被试完成按键反应后CNV 就消失了。
这个结果是1964年由Walter等发现的，当年发表在Nature（203，380－384）上。
Walter等发现CNV在Cz点最大。但由于早期的头皮记录点较少，一般只有几个，所以无法解决CNV的源定位问题。
CNV被认为主要与心理因素有关。比如期待、意动、朝向反应、觉醒、注意、动机等，可以认为它基本上是一个综合的心理准备状态的反映，处于紧张或应急状态的反映。
2、P300及Oddball范式
P300是Sutton于1965年发现，发表在当年的Science（150，1187－1188）上。
按照ERP的成分划分方法，根据潜伏期的差异，10ms内为早成分，10－50ms 为中成分，50－500ms为晚成分，500ms以后则称为慢波。P300显然属于晚成分。
Oddball范式
在发现P300时使用了一个称为Oddball的经典ERP实验范式。Oddball实验范式的要点是，对同一感觉通道施加两种刺激，一种刺激出现概率很大，如85%，另
一种刺激出现的概率很小，如15%。
两种刺激以随机顺序出现，这样，对于被试来说，小概率刺激的出现具有偶然性，因为它很少才出现一次，感觉有点怪（Odd）。但实验任务却要求被试关注小概率
刺激，只要小概率刺激一出现就尽快做出反应。可见这里的靶刺激是小概率刺激。在这种条件下，实验记录到在小概率刺激出现之后300ms时观察到一个正波，称为P300，这个波在Pz点附近最高。研究发现P300的波幅与所投入的心理资源量成正相关，其潜伏期随任务难度增加而变长。
P300与任务难度
P300潜伏期随任务难度的增加而延长
实线：具体人名
虚线：人名性别
断线：出现的词中挑出“刺”的反义词
P300反映的认知过程，一种解释认为，P300代表知觉任务的结束，即对所期盼的靶刺激或目标刺激做出有意识加工时，相关顶叶或内侧颞叶部位受到激活，产生负电位，当加工结束时这些部位又受到抑制，于是出现了P300。
而Donchin（1981）认为，P300的潜伏期反映的是对刺激物的评价或分类所需的时间，而P300波幅反映的是工作记忆中表征的更新。后一种观点得到支持更
多，这意味着P300也许可成为研究高级认知过程，比如工作记忆的脑机制，特别
是过程机制问题。
另外，P300也普遍存在于哺乳动物中，如老鼠、猫、猴等，这说明P300可能代表着神经系统的某种基本活动。
近年来精确脑定位手段，如fMRI，发现P300的脑内源不只一个，因而P300不是一个单纯的成分，与多种认知加工有关。现在，P300的概念发生了变化，许
多潜伏期很不相同的波形也称为P300，这样就成了一个家族，称为晚正复合体（late positive complex）。
ERP技术的优缺点
优点：时间分辨率高，无创；便于与反应时配合进行认知过程的研究；设备简单，环境要求不高。
缺点：空间分辨率较低，不能提供关于脑功能定位的精确信息
磁共振成像MRI
MRI
●Magnetic Resonance Imaging
原理
●利用磁场来激励大脑中的原子兴奋
●脑区所导致的磁场变化通过环绕患者的超重磁体检测并转化为精准的三维
图象
●可以检测非常细小的肿瘤
问题
●只能发现大脑的结构特征，无法处理功能问题
功能磁共振成像fMRI
fMRI：functional MRI
原理
●局部神经元兴奋→局部血流量增加，其中富含氧和葡萄糖→血红蛋白所携
带的氧的含量影响了血红蛋白的磁场特性。从而fMRI可以清晰地显示高活
动量区域的三维图象
实验方法
●减法逻辑
fMRI特点
优点
●空间分辨率高
1~2mm
●安全
缺点
●间接测量
血红蛋白的变化== 神经活动水平？
●时间分辨率不够高
数秒钟
正电子发射断层扫描PET
PET：Positron Emission Tomography
工作原理
●根据对正电子的检测来获得有关大脑活动的信息
●正电子：某些放射物质释放的微粒子
●将带有放射性标记的液体注射到被试体内
●皮质区域兴奋时，放射性液体聚集于此
●扫描装置测量放射性液体产生的正电子的数量
●正电子数量→皮质区域兴奋水平
实验方法：减法逻辑
●首先获取基线条件下的大脑兴奋水平PET
●然后获取实验条件下的大脑兴奋水平PET
●二者相减即可
PET特点
优点
●空间分辨率高：3~4毫米
缺点
●时间分辨率低
60秒或者更长一段时间内的脑活动量
●间接测量
脑血流量== 兴奋水平？
●侵入性技术
放射性液体注射
TMS（透颅磁刺激系统）
透颅磁刺激（TMS）是一种在体外刺激脑特定部位的技术。
其操作原理是，把一绝缘线圈放在特定部位的头皮上，当线圈中有强烈的电流通过时，就会有磁场产生，后者无衰减地透过头皮和颅骨，进入皮质表层数毫米处并产
生感应电流，从而改变神经细胞的兴奋性。
当前应用
●临床治疗
●科学研究
脑磁图MEG
MEG：Magneto-encephalography
原理
●使用超导量子干扰装置来测量脑电活动导致的磁场变化
脑磁仪是探测核潜艇技术在认知神经科学上的移植，西方曾控制向中国出口。价格昂贵，亚洲仅我国和日本有此仪器。欧美和日本已在认知神经科学领域广泛应用
优点
●直接测量：神经活动的变化
●脑颅和脑组织不会对磁场有干扰
●时间分辨率高
●毫秒级
缺点
●无关磁场
●脑电磁强度仅为地磁的一亿分之一，电导线磁场的百万分之一
●不能提供结构或者解剖信息，一般可以和MRI结合使用，二者进行严格的
校准后，可以得到脑功能解剖图像
●价格较贵，现约350~400万$。
MEG典型应用
MEG与MRI配合发现了视觉皮质V5区的工作特点（Anderson,1996）
●该区的主要功能是将运动目标从背景中迅速检测出来
●V5区在V1区（初级视觉皮层）兴奋之后20毫秒后才兴奋（存在时间顺序）知觉
第一节知觉概述
第二节知觉的加工模型
第三节知觉的神经基础
感觉和知觉的关系
知觉（perception）是个体认识世界的第一步，是对事物各方面感觉特性的整体的、综合的反映。它回答的问题是，个体正在关注的对象是什么？
●觉察（detection）：是指发现事物的存在，而不知道它是什么。
●分辨（discrimination）：是把一个事物或其属性与另一个事物或其属性区
别开来。
●确认（identification）：是指人们利用已有的知识经验和当前获得的信息，
确定知觉的对象是什么，给它命名，并把它纳入一定的范畴。
感觉（sensation）是由刺激物直接作用于某种感官引起的，是人脑对事物的个别属性的认识。
●一个红苹果
红：苹果表面反射的一定波长的光波作用于眼睛引起的；
圆：苹果的外围轮廓线条作用于眼睛引起的。
甜：苹果内部的某些化学物质作用于舌头引起的；
重：苹果压迫皮肤表面引起的；
知觉的分类
根据知觉时，起主导作用的感官来分：
●视知觉
●听知觉
●触知觉
●嗅知觉
●味知觉
根据脑所反映的事物的特性来分：
●空间知觉
●时间知觉
●运动知觉
根据知觉的对象是人还是物体：
●社会知觉
●物体知觉
知觉的特性
知觉的整体性：知觉的选择性人的知觉系统具有把个别属性、个别部分综合成整体的能力。知觉活动中，整体与部分互相依存。
格式塔心理学格式塔心理学：于20世纪初期兴起，是一种反对元素分析而强调整体组织的心理学体系
依据格式塔心理学，要想最好的解释心理现象，就得把心理现象看作有组织的、有结构的整体，而不是把他们分开来解释
研究主要局限在知觉领域，认为知觉的过程不是识别各个孤立特征所能完成的，而是将事物作为一个“完形”来认识的。
“整体大于部分之和”
格式塔组织原则主要遵循以下原则：
●接近性（proximity）
●相似性（similarity）
●良好连续（good continuation）
●共同命运（common fate）
●闭合性（closure
主观轮廓/错觉轮廓根据闭合性原则，生成主观轮廓，也称错觉轮廓，因为轮廓根本不存在。主观轮廓会受遮挡线索影响，当图案的周边有一些表明遮挡关系的线索时，人们就会推测图案中央有一个“透明”的物体位于最前面。如果没有明显的遮挡线索时，人们就不会形成主观轮廓。而当遮挡线索逐渐增加时，主观轮廓也就越来越明显。
整体加工vs. 局部加工
“整体优先”“局部优先”
整体水平的加工先于局部水平的加工。
局部水平的加工先于整体水平的加工。
知觉加工过程涉及一个重要的问题，这就是整体和部分的知觉问题：对于一个客体，是局部优先，还是整体优先？
内温（Navon，1977、1981）进行了一系列实验，提出了整体加工优先的观点。
整体和局部加工的半球不对称性
缺损位置: 左半球右半球
(Delis et al., 1986)
右半球是整体加工优势半球；左半球是局部加工优势
知觉的选择性：知觉的选择性就是知觉时将少数知觉对象从其他对象中分离（或选择）出来的特性。
知觉的恒常性知觉的客观条件在一定范围内改变时，知觉到的映象在相当程度上却保持着它的稳定性。
大小恒常性
形状恒常性
颜色恒常性
明度恒常性
声音恒常性
错觉庞佐错觉
缪勒-莱尔错觉
知觉定势发生在前面的知觉直接影响到后来的知觉，产生了对后继知觉的准备状态，这种现象叫知觉定势。
知觉的理解性：人在知觉过程中，要在过去的知识经验的基础上，对知觉对象做出某种解释，使它具有一定的意义，就是知觉的理解性。
两个方向的加工：自下而上和自上而下
自下而上的加工（bottom-up processing）
●将从外界获得的零碎的信息结合成大的组件
自上而下的加工（ top-down processing ）
●由知觉者对于刺激的期望和理论所
每个人都要靠知觉认识客观世界。我们在头脑中建构或解释现实世界的方式有两种：自下而上的加工和自上而下的加工。
知觉中的自下而上的加工指的是，知觉的产生是基于大量的感觉信息。例如，当你打开收音机，调到你爱听的音乐台，你经常能听到一些音符或一段有特色的音乐，把它们综合在一起，你就能知道是哪首歌。
知觉也包含自上而下的加工过程。大脑中的观念和期望会影响哪些刺激会被注意，如何将刺激组织起来，大脑如何解释它们。大脑中的印象或观念能对刺激的解释有引导作用。例如，假设你坐在公园的长椅上等朋友，你不必把每个走过来的人的身高、体重、年龄、眼睛形状、头发颜色、下巴、鞋子大小与你的朋友的特征相比较，相反，你头脑中有一个你朋友的整体形象，你只要寻找与你头脑中的那个整体形象相匹配的人。一旦某个走过来的人符合那个整体形象，你会在近处看清细节，以便确定这个人是不是你的朋友。
有时，我们知觉过程中既运用自下而上的加工，也运用自上而下的加工。例如，当你努力想听清某个人说话，你既运用了自下而上的加工──努力辨别每个词语，也运用了自上而下的加工──努力把你听到的内容与你了解的某个话题进行匹配。
自下而上的知觉加工
知觉时，从刺激特征出发，将信息综合起来做出知觉的过程。又称数据驱动加工。
模板匹配说
模式识别：识别当前的一个知觉对象究竟是一个什么事物的过程
该理论认为，在个体的头脑中存在着许多不同事物对应的模板，当个体面对着一个未知的刺激模式时，他就将这个刺激模式与头脑中的模板一一比较，找出匹配程度最高的那个模板，完成模式识别。
模式：指的是一组刺激或刺激特征组成的一个有空间和（或）时间结构的整体。
模板说虽然可以解释人的某些模式识别，但它存在着明显的局限。依照模板说的观点，人必须事先存贮相应的模板，才能识别一个模式。即使附加了预加工过程，这些模板的数量仍然是巨大的。这不仅给记忆带来沉重的负担，而且也使模式识别缺少灵活性，显得十分呆板。
原型匹配说
这个假说可看作是针对模板说的不足而提出来的。
认为在记忆中贮存的不是与外部模式有一对一关系的模板，而是原型（Prototype）。
原型不是某一个特定模式的内部复本。它被看作一类客体的内部表征，即一个类型或范畴的所有个体的概括表征。这种原型反映一类客体具有的基本特征。
实验证据
错误！未指定书签。
Solso & McCarthy的一项关于虚假记忆的研究也为原型的存在提供了实验证据。
结果发现，在测试阶段，被试会错误地将没见过的原型反应为学习过的，并且其反应的信心度超过那些学过的画像，产生迁移效应。
特征分析说
该理论认为，人的头脑中，各种模式是以它们分解后得到的一系列特征的形式来表征的；模式识别的过程就是抽取当前刺激的各方面的特征，然后与记忆中的各种模式的特征进行比较，找到最佳的（或最满意的）匹配。
简单的说，知觉者首先认出的是形状或物体的各个特征或组成部分，然后将它们结合起来产生一个综合的解释。
实验证据：检测QZ
EIMVWX CDGORU
XMZWVI RDQOCG
VIEXWM GRDCOU
WVXQIE DCURZG
证据：特征检测器
皮层中不同的神经元具有不同的感受域，这种分工使得个体能够区分不同的模式的特征
证据：静止网膜像
Selfridge的“鬼城”模型
视觉拓扑理论
此理论认为，视觉处理的早期阶段检测的是图形大范围的、整体的拓扑性质，以后才出来图形的局部特征。
典型的拓扑性质包括连通性（connectedness）、封闭性（closeness）、洞（hole）等，而大小、角度、平行性等几何特性在拓扑变换下会发生变化，因而不是拓扑特
征
两种图形成对出现，只有5ms，被试将圆环和圆盘报告为不同的最多（64.5%），而报告正方形和圆盘不同的比较少（43.5%），报告三角形和圆盘不同的最少（38.5%）。这说明被试判断异同的标准倾向于拓扑性质是否等价。
考察连通性和封闭性在早期视觉信息加工中的作用。
目标呈现50ms，当目标线段单独出现时，被试报告其方位的正确率只有55%；而当目标线段作为封闭、连通的图形的组成部分时，报告正确率却高达86%。
简评
特征分析模型是目前最受注意的一个模型。按照该模型的观点，模式的储存更节约内存，减少记忆表征负担；使模式识别过程更多地带有学习色彩；更符合平行分布加工（PDP）的原理，而且它在机器的模式识别中也得到应用。与其他的模式识别模型相比较，它确实具有更加灵活的特点。
但它只是自下而上加工模型，缺少自上而下加工。对有同样问题的原型匹配模型也是如此。新出现的拓扑说，它强调模式识别要首先提取刺激的总体特征或拓扑特征，并且也得到一些实验研究结果的支持。拓扑说是对特征说的最大的挑战，两者的对立构成当前模式识别理论争议的一个焦点，同时也是关于一般知觉过程争论的核心问题之一。
自上而下的知觉加工
自上而下的知觉加工模式将知觉者的期望整合到关于如何解释感觉信息的模型中去。又称作概念驱动加工。
变化盲
个体检测不到事物的变化的情况，或对事物的渐进变化熟视无睹。
变化盲现象说明，人的知觉不像摄影那样一览无余。细微特征的某些变化只要不影响事物的意义，可能就不会引起我们的注意。
●西蒙斯&勒温（1997）“问路”实验。
可见，变化盲与自上而下的加工有密切联系
知觉学习
知觉学习就是知觉成绩随着训练逐步提高的过程。这种训练经常不需要反馈，其成果往往不被意识到，很少迁移，可以保持较长时间。
知觉学习的神经生理学证据（1）
Gauthier等人使用一种新异的非面孔刺激，称作“Greebles”
知觉学习的神经生理学证据（2）
∙小猫出生后就放在黑暗的环境中，每天5小时在直线条的直筒中—原本应该水平方位反应的神经元无法发展。
●观察到行为上的对应变化——对于水平方位线条不敏感
第二节知觉的神经基础
视传导通路
视网膜◊视交叉◊外侧膝状体（LGN）◊视觉初级皮层
视觉皮层功能通路
利文斯通·休伯&万·埃森等人对猕猴脑皮层的17区（也叫V1区）和18区（也叫V2区）进行了一系列深入的研究，在皮层上存在处理不同信息的功能柱，即形状、颜色、运动和深度等视觉信息在V1、V2区即初级视皮层区内进行串并行加工的神经机制模型。
视知觉在脑皮层内形成了两条通路，分离加工相同刺激的不同方面——背侧通路和腹侧通路。
●Where通路（背侧通路）：则从枕叶向顶叶上行，主要负责位置和运动信
息的加工。这样，为了识别外界环境中的物体和所发生的事件，特征信息至
少要输送到两个不同的系统。
●What通路（腹侧通路）：从枕叶中的初级视皮层向颞叶下行，主要负责
加工视觉刺激的颜色、形状和特性（即刺激的身份或刺激是什么）
有关依据：
猴脑损伤行为实验：实验环境中放置两只盖盖的食盆，只有一只有食物，令猴子从中取食。一项实验的有食盆盖形状与无食盆不同（物体信息），另一项实验的有食
盆旁放一个小标志塔（空间信息）。结果颞下皮质切除的猴子第一项实验的成绩劣
于第二项，顶叶皮质切除的猴子第二项实验的成绩劣于第一项。
人类临床证据: 当大脑的颞叶和顶叶分别损伤时，将产生不同的高级视觉功能障碍：颞叶皮质损伤导致视觉识别障碍；顶叶皮质损伤导致空间关系与空间运动障碍。
顶叶与空间知觉：顶叶皮层7区则主要参与视觉空间信息的整合。
顶叶皮层缺损：左侧顶叶受损，左手能正确到达，右手出现方向/指向错误。
半侧空间忽视（hemispatial neglect）
颞叶与客体识别
颞下回20区和21区参与对图形和物体的特征识别与分辨
21区和颞上沟底部（FFA）参与面孔认知。
失认症
失认症（agnosia），是一类神经心理障碍，患者意识清晰，注意力适度，感觉系统与简单感受功能正常无恙，但却不能通过该感觉系统识别或再认物体，对该物体不能形成正常知觉。
Agnosia源于希腊语，a- 表示“缺少”，gnosis意为“知识”。
视觉失认症、听觉失认症、躯体失认症
统合失认
病人能认识事物的各个局部，但不能认识事物的全貌。这种失认症大多是右侧后部颞-顶皮层间联系受损。
联想失认
看却没看见
患者可对复杂物体的各种属性分别得到感觉信息，也可将这些信息综合认知，很好完成复杂物体间的匹配任务，也能将物体的形状、颜色等正确地描述在纸上；但患
者却不知物体的意义、用途，无法称呼物体的名称。
这类患者大多数是由于双侧颞下回或枕－颞间联系受损而致。
这是视觉及其记忆功能和语言功能之间的功能、解体所造成的。
面孔失认
颞枕皮层腹内侧区域的损伤，这些区域包括舌回、梭状回和海马旁回以及颞叶的前大部分。
尸检发现双侧损伤的病例相对来说要少些，CT和fMRI结果提示存在相当比例的右侧大脑半球受损的病例，并且正常人的功能呈像研究结果也强调面孔识别过程中右
侧大脑半球的重要性。
正常人的功能成像研究已证实了这些区在面孔知觉过程中的重要性。
听觉失认症
患者大脑初级听皮层（颞横回的41区）、内侧膝状体、听觉通路、听神经和耳的结构与功能无异常，
但却不能根据语音形成语词知觉或不能分辨乐音的音调，也有患者不能区别说话人的嗓音。
患者大多数左颞叶22区或42区次级听觉受损所致。
体觉失认症
顶叶皮层的中央后回（3－1－2区）躯体感觉区结构与功能基本正常，但此区与记忆功能和语言功能的脑结构间联系受损，引起皮层性触觉失认症，实体觉失认症等多种类型的体觉失认症。
患者无法说出身体各部位的名字；左右失向，无法分清身体的左、右边；
患者无法透过触觉来辨认形状和物体；
触觉失认症通常损伤位置为——顶叶皮层5区。
从上述多种类型的失认症中，可得出这样一种印象，失认症是知觉障碍，不是因该感觉系统的损伤，而是由高层次脑中枢间的联络障碍所致。从而证明知觉是许多脑结构和多种脑中枢共同活动的结果。即使是以其中一种感觉系统为主的知觉，无论是视知觉、听知觉还是躯体知觉，也是这些感觉系统与注意、记忆、语言中枢共同活动的产物。
其他感知觉通路
嗅觉系统嗅上皮——前穿质——嗅觉皮层（海马回钩、杏仁核内侧等）
味觉系统味蕾——腹后内侧核——味觉皮层（中央后回与前岛叶）
体感觉系统皮肤、关节、肌肉和肌腱——丘脑的腹后外侧核与腹后核——躯体感觉区
（大脑皮层中央后回）
注意
第一节注意概述
注意与非注意
注意（attention）：是心理活动对一定事物的指向与集中。
●指向性：指心理活动或意识在哪个方向上进行活动。是有意识的只对某种信
息进行加工而阻止其他无用信息进入意识加工的能力。指向性不同，人们从
外界接受的信息也不同。
●集中性：指当心理活动或意识指向某个对象的时候，它们会在这个对象上集
中起来，即全神贯注起来。是注意的保持能力，是保证意识加工不被中断的
功能
非注意（inattention）：缺乏注意的过程或状态。
注意/非注意vs. 靶/非靶
●二者易于混淆。
例如，令被试从屏幕呈现的16个不同字母中挑出W，有人可能会
认为W是注意对象，其他字母是非注意对象。其实，在这项任务中
被试必须对这16个字母全部注意辨认，才能从中挑出W，这里不
存在非注意的字母，只不过W是靶，其他字母是非靶罢了。
双耳分听任务
注意和意识
意识（consciousness）是一种复杂的生物现象，哲学家、医学家、心理学家对意识的概念各不相同，迄今尚无定论。
●就心理状态而言，意识意味着清醒、警觉、注意集中等；
●就心理内容而言，意识包括可用言语报告的一些东西；
●在行为水平上，意识意味着受意愿支配的动作或活动。
无意识（unconsciousness）：相对意识而言，个体不曾觉察到的心理活动和过程注意和意识密不可分
当人们处于注意状态时，意识内容比较清晰。
●睡眠
●觉醒
●注意
人的注意所指向的内容，一般处于意识活动的中心。
在注意条件下，意识与心理活动指向并集中于特定的对象，从而使意识内容或对象清晰明确，意识过程紧张有序，并使个体的行为活动受到意识的控制，但是进入注意的具体过程则可能是无意识的，即有时包含了无意识过程。
意识下的刺激可以引起注意
注意研究常用范式：提示－靶刺激任务
注意与意志
有意注意v.s. 无意注意
●有意注意/随意注意，是有预定目的的，是经过意识努力发生的注意，注意
是它的简称
●无意注意/不随意注意，事先没有目的、也不需要意志努力的注意。非随意
注意可以在两种情况下产生。
一是原本注意某一件事，只因突然出现了未预料到的具有足够强度
的刺激，注意才不由自主的转换过来，这是典型的朝向反应。这种
突然出现的、未预料到的、具有足够强度的刺激称为新异刺激。
另一种情况是被动的突然发现，即客观事物未变，而主观上突然发
现了它。如一边走路一边低头思考问题，突然撞到了电线杆上，于
是不由自主地抬头探究，将注意被动地转向了电线杆。
●可见，非随意注意是一种自下而上的被动注意，而随意注意是自上而下的主
动注意。
思考：设计实验区别有意注意与无意注意？
Oddball实验模式：对同一感觉通路的一系列刺激由两种刺激组成，一种刺激出现的概率很大（如85%），称为标准刺激；另一种刺激出现的概率很小（如15%），称为偏差刺激。两种刺激出现的顺序是随机的。这样，对被试者来说偏差刺激具有偶然性。令被试者发现偏差刺激后尽快按键。对偏差刺激的注意就是有意注意。
实验中，插入非常小概率的被试事前不知道的新异刺激（入狗叫声），对新异刺激的注意就是无意注意。
用ERP来监测此任务发现：
●偏差刺激后约300 ms观察到一个正波，此即P300（P3b），最大波幅位
于Pz。
●新异刺激后约300ms同样观察到一个正波，称作P3a，最大波幅位于Fz。
注意的功能
选择性注意
选择性注意（selective attention）：个体在同时呈现的两种或两种以上的刺激
中选择一种进行注意，而忽略另外的刺激。
研究问题
●揭示人们如何有效地选择一类刺激而忽略另一类刺激
●选择的具体过程
研究选择性注意常用的方法
●双耳分听实验
持续性注意
持续性注意（sustained attention）：指注意能在一定时间内保持在某个认识的客体或活动上。也叫注意的稳定性。
注意的持续性是衡量注意品质的一个重要指标。
研究持续性注意常用的方法
●警戒法：如钟表实验
人高度的持续行注意的时间是多少？一般为20-35分钟。出现分散，再集中。
分配性注意
分配性注意(divided attention) ：个体在同一时间内，对两种和两种以上的刺激进行注意，或将注意分配到不同的活动中。
注意的分配是完成复杂工作的重要条件
研究分配性注意的方法
●双任务工作，即让被试同时完成两种作业，看成绩。
双任务工作
自动加工与控制加工
自动加工的获得——练习
自动化的可能神经机制
Raichle et al. (1994)：看图说话
●group1 经常练习的组& group2 不练习的组
●结果：group1反应比group2 快，group1 大脑激活快于group2；练
习后，group2大脑激活变快
●推论：两组大脑区域不同，group1自动化，group2非自动化
发现：某行为自动化后，大脑皮层控制该行为的相关区域激活减小
区域变小，能排除不需要的干扰，更快的找到相应的结点(nod)，激活得更快，反应更快，更有效
第二节注意的认知模型
注意的认知模型
从20世纪60年代以来，心理学家对注意的选择功能进行了大量的研究，提出了一系列理论模型。
理论关注（试图解释）的问题：
●注意的选择作用是如何实现的
●人脑对信息的选择究竟发生在信息加工的哪个阶段上
内容
●注意的选择功能
●注意的认知资源分配
选择性注意模型
过滤器模型
衰减器模型
后期选择模型
多阶段选择模型
过滤器理论（filter theory）
提出者：英国心理学家布罗德班特（Broadbent,1958）
●同一时间可以被注意到的信息量是有限的；
●如果信息量超过限度，注意过滤器（或称闸门）就将选择让一些信息通过，
并将另一些信息排斥在注意之外。
根据：彻里及他自己的一系列双耳分听实验结果
二种刺激呈现方式：
通常方式接受刺激（左耳=右耳=743215）
分听方式（左耳=743，右耳=215）
●被试分三组：
通常方式+任意顺序再现：正确率93%；
分听方式+以耳朵为单位再现（743 215）：正确率降低到65%；
分听方式+时间顺序成对再现（72 41 35）：正确率降低到约20%。要点
●选择发生在认知加工早期，即感觉加工阶段
●采取“全或无”的方式
●通过的信息完全通过；
●没有通过的信息就完全丧失了。
不能解释的现象：鸡尾酒会效应
衰减器模型（attenuation theory）
提出者：特瑞斯曼（Treisman,1964）
认知神经科学和认知心理学是两个互相依存的学科，它们探究的都是人类思维和行为的神秘过程。但是两个学科的研究方法和角度不同，各有所长。本文将会从不同角度对这两个学科进行探讨。 1. 认知神经科学的研究方法 认知神经科学是一门研究人类认知和行为的综合性学科，它是从大脑解剖和功能连通方面探究人类认知的现代科学。研究方法主要包括脑成像技术、计算神经科学和分子细胞神经科学等。其中，脑成像技术包括功能性核磁共振成像（fMRI）、脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）等。这些技术通过记录大脑在不同任务下的活动水平，可以研究人们认知处理的神经机制。 例如，通过脑成像技术可以研究大脑何时开始处理信息，以及各个脑区之间的相互作用是如何影响思维和行为的。在临床医学领域，脑成像技术还可以帮助医生诊断神经疾病，并指导手术治疗。 2. 认知心理学的研究方法
认知心理学是研究人类思维过程的科学，主要探讨人类如何感知、思考和记忆信息。研究方法主要包括实验研究和计算模型等。其中，实验研究是认知心理学的重要方法之一，研究人员设计实 验来观察被试者的行为反应，以此来推断人脑的认知处理规律。 例如，在实验研究中，研究人员可以通过给被试者呈现不同的 刺激信息（如文字、图像等），来探究人们对信息的感知和理解。他们可以测量被试者的反应时间、错误率等因素，用以观察被试 者处理信息的规律。 3. 的共同点与差异 认知神经科学与认知心理学都是研究人类思维和行为的学科， 但两者还是有所区别的。首先，认知神经科学更侧重于研究大脑 结构和功能，而认知心理学更侧重于人的行为和心理现象。其次，认知神经科学更注重对脑成像技术的运用，而认知心理学对实验 研究的使用更多一些。
认知神经科学知识点总结 1、认知科学——是研究智能实体与其环境相互作用园里的科学。 2、智能实体——是人类、动物和智能机的泛称。 3、研究人类智能的科学有心理学、心里语言学；研究动物智能的有动物心理学和比 较心理学；研究机器智能的科学有计算机科学，特别是人工智能学以及人工神经网络的研究。 4、神经科学是一大类学科的总称，这些学科均以“分析神经系统的结构和功能， 揭示各种神经活动的基本规律，在各个水平上阐明其机制，以及预防、诊治神经和精神疾病患”为自己的基本研究内容，包括神经生理学、神经解剖学、神经胚胎学。。P2。。。等。这些学科彼此渗透，互相支持，新技术、新概念层出不穷，日新月异，构成当代生物医学发展的前沿学科之一。 5、《人治神经科学》一书的主要思想就是阐明组成脑的分子和细胞如何以其可塑性 参与脑结构与功能系统的形成，进而通过结构与功能系统映射的进化，逐渐出现了人类的意识和多层次的精神活动。 6、人治神经科学的基本理论： （1）物理符号论、信息加工学说和特征检测理论 （2）联结理论、并行分布处理和群编码理论 （3）模块论或动功能系统论 （4）基于环境的生态现实理论：认知科学家们一直把认知过程堪称是发生在每个人头脑或智能系统内部的信息加工过程。而环境作用的观点则认为认 知决定于环境，发生在个体与环境交互作用之中，而不是简单发生在每个 人的头脑之中。 （5）机能定位论：试图为每一种高级功能在脑内找到一个中枢，
或一种特意的细胞。到20世纪80 年代前后，曾以半讽刺的方式，否定了祖母细胞是 识别熟悉面孔的特意细胞。 7、认知神经科学方法包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知） 成像技术；另一类是清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种；后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维（阵列）电极记录法和其他生理心理学方法（手术法、冷却法、药物法等）。 8、无创性脑功能成像技术，其中脑代谢功能成像包括正电子发射断层扫描技术 （PET对区域性脑代谢率、脑血流和葡萄糖吸收率的测定）、单光子发射断层扫描技术（SPECT对脑血流测定），功能性磁共振（fMRI，通过氧合血红蛋白测定血氧水平相关的信号，BOLD。这些脑代谢功能成像技术的共建分辨率和时间分辨率各不同。fMRI 无论就其空间分辨率还是时间分辨率均优于PET.。脑代谢功能成像对于快速认知活动无法做到实时成像或快速跟踪。第二类生理功能成像是在自发脑电活动（EEG、诱发脑点活动（EF）和脑磁 （MEG场变化的基础上，结合计算机控制的断层扫描技术（CT而实现的。 它的时间分辨率极为理想，可实时跟踪认知活动的脑功能变化。但其空间分辨率很不理想。 9、神经元——由细胞体、轴突和树突组成的。 10、突触——是神经元之间发生联系的细微结构，由突触前膜）轴突末梢）、突 触后膜（下一个神经元的树突或胞体）和突触间隙（前、后膜之间的缝隙）三个部分组成。 11、神经解剖学将神经系统分为两大部分：中枢神经系统（CNS 和外周神经系统（PNS。 12、中枢神经系统由颅腔里的脑和椎管内的脊髓组成。颅腔里的
认知神经科学 授课计划 第一章概论 第二章知觉 第三章注意 第四章记忆 第五章语言 第六章情绪 第一章概论 第一节认知神经科学的兴起与发展 第二节认知的神经基础 第三节认知神经科学的研究方法 认知神经科学的概念 认知神经科学 = 认知科学（主要是认知心理学） + 神经科学 ●认知科学（Cognitive Science）：是研究人、动物和机器的智能的本质和 规律的科学。认知心理学和人工智能是认知科学的核心学科（Wiles & Dartnall, 1999）。 ●神经科学（Neuroscience）：研究人与动物神经系统（主要是脑）的结构 和功能，在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统 特别是脑的活动规律（韩济生，1999）。 ●认知神经科学（Cognitive Neuroscience）：一门研究人脑高级功能的学 科。认知神经科学的研究目的在于阐明认知活动的脑机制（Gazzaniga， 2000）。 认知心理学的发展 认知心理学 ●心理学的一个重要分支 ●是认知科学的一个重要组成部分 ●它研究人的内在心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、 思维和语言等。 认知心理学的发展 哲学基础——理性主义与经验主义之争 ●理性主义认为，通往真理的唯一道路是理性思考 ●经验主义认为，通往真理的唯一道路是细心观察 ●古希腊：柏拉图v.s. 亚里士多德 ●17世纪：笛卡尔v.s. 洛克 笛卡尔：寻求真理的过程中，内省与反思优于经验 洛克：白板论（tabula rasa） ●洛克的理论是一种真正的心理学，是心理学发展的里程碑， 因为他试图理解人类心理的操作过程，认为心灵和身体是同 一的。还提出语言是人类的物种特征，只有人类才有语言， 用它表达思维。这对认知心理学的发展有重大的影响。 心理学基础 ●1879年冯特在莱比锡创建了世界上第一个心理实验室，使心理学转变为 一门以实验为基础的学科。这一事件标志着心理学的诞生，冯特因此被称为
认知科学和神经科学 是两个重要的交叉领域，它们通过不同的角度和方法研究人类认知和神经机制，帮助我们更好地理解人类思维和行为的本质。本文将从以下几个方面介绍这两个学科的概念、研究方法、应用现状以及未来发展趋势。 一、认知科学概念与研究方法 认知科学是一门跨学科的研究领域，旨在研究人类认知（cognition）的本质和机制。认知包括知觉、思考、语言、学习、记忆等多个方面，是人类行为的核心和根源。认知科学家们通过实验和理论构建来研究认知，常用的实验手段包括行为实验和神经影像技术。同时，还有许多理论模型被提出来解释不同的认知现象，其中最著名的包括计算模型、连接主义模型以及符号主义模型等。 二、神经科学概念与研究方法 神经科学是一门研究神经系统结构和功能的科学，旨在揭示大脑如何控制行为和意识。神经科学不仅包括神经生物学和神经解
剖学这类基础学科，还涉及神经药理学、神经影像学、神经工程学等多个领域。现代神经科学主要依靠神经影像技术和电生理技术来研究神经系统的功能和结构，例如fMRI、MEG、EEG等。 三、的交叉研究 的交叉研究是两个领域相互促进和发展的过程。很多经典的认知现象都可以通过神经影像技术加以解释，例如工作记忆、视觉加工等。神经科学的研究也受益于认知科学的理论模型，例如连接主义模型在解释神经网络活动方面具有很大作用。同时，也有一些疾病或症状在两个领域中都有研究，例如阿尔茨海默病、精神分裂症等。 四、应用现状 的研究对人类社会的各个方面都有着广泛的应用，下面介绍几个具有代表性的领域。
1、教育：应用认知科学的理论和方法来改善教学效果，例如基于认知负荷理论设计教学内容。神经影像技术也可以用于评估教育干预的效果，例如神经反馈训练。 2、医疗：神经科学技术可以用于病理诊断和治疗，例如fMRI 可以用于帮助诊断脑损伤等。同时，也有很多神经科学的研究成果被应用于药物研究和开发中。 3、人工智能：认知科学的理论和神经科学的研究成果都被广泛应用于人工智能领域。例如人工智能中的“深度学习”模型就受到了连接主义模型的启发，而神经网络模型也借鉴了神经科学的结构和机制。 五、未来发展趋势 随着科技的不断进步和的不断深入，未来两个领域的发展趋势也更加明显。 1、双向结合：的交叉研究将越来越频繁，双方的研究内容和方法也会越来越紧密结合起来。
一、学科简介。 认知神经科学，研究阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。 传统神经科学的某些分支,例如神经心理学、心理生理学、生理心理学、神经生物学和行为药理学等,吸收了认知科学的理论和神经科学的新技术,逐渐形成了认知神经心理学、认知心理生理学、认知生理心理学、认知神经生物学和计算神经科学等认知神经科学的各个分支。 二、理论基础。 近年来多种脑成像综合应用已成一大发展趋势。一方面,取高分辨率脑电或脑磁成像的理想时间分辨率,另一方面,看重功能性磁共振(fMRI) 或正电子发射层描术( PET)的准确空间分辨率,将两类图像的配准、融合共同投射到结构图像上,已成为这一研究领域重大的技术路线。然而两类成像技术的生物学基础并不相同,前者是脑细胞生理活动的反映,后者是脑细胞活动伴随的能量代谢的变化(包括脑血流、血氧和葡萄糖代谢率的变化) 。两类过程时间尺度之差异(从数毫秒至数分钟) 却为图像配准和融合技术所抹杀。因此,在细胞和分子水平上解决多种脑成像技术综合应用的理论基础已引起很大重视。离体脑片研究发现脑细胞活动的能量供应主要依靠通过胶质细胞进行的谷氨酸/ 谷氨酰胺循环,但也有证据支持是葡萄糖有氧代谢的结果。脑细胞生理活动及其伴随的能量代谢过程的动态规律已成为这一领域的重大理论基础课题,它的突破将会对多种无创性脑研究发生重大影响。 三、参考书 1、认知神经科学教程，由北京师范大学教授罗跃嘉博士等编写，北京大学出版社。 2、行为和认知神经科学，（美）斯奎尔等著，科学出版社 四、真题模拟题。 认知神经科学——中国科学院心理研究所2008年招收攻读博士学位研究生入学统一考试试卷 考生须知：本试卷满分为100分，全部考试时间总计180分钟。 一、简答题(每题5分，共40分) 1. 简述知觉启动效应（perceptual priming）的实验设计与结果. 2. 什么是皮层-皮层连接，其分类是哪些？ 3. 与认知相关的候选基因有哪些？ 4. 简述几种认知神经科学对于人类情绪的研究方法. 5. 简要列举数项认知神经科学的重要研究进展. 6. 结合实验设计简述推理的脑认知机制. 7. 事件相关fMRI的要点、常用方法和意义 8. 损伤后应激障碍（PTSD） 二、论述题(每题15分，共60分) 1. 描述并评论当代认知神经科学对于意识研究的主要实验思路.（15分） 2. 系统阐述内侧颞叶与多重记忆系统之间的关系.（15分） 3. 论述标志性意义的ERP成分.（15分）
人工智能中的认知科学与神经科学在当今科技飞速发展的时代，人工智能（Artificial Intelligence，AI）已经成为了一个重要的热点话题。作为一种能够模仿人类智 能的技术，人工智能在各个领域都有着广泛的应用，比如语音识别、自然语言处理、图像识别等。而人工智能的核心理论和技术 之一便是认知科学和神经科学。 一、认知科学和神经科学在人工智能中的作用 认知科学是一门研究人类思维和知识获取的学科，它涵盖了心 理学、哲学、人类学等多个领域。神经科学则是研究神经系统和 神经细胞的科学，在大脑的结构和功能方面有很大贡献。认知科 学和神经科学在人工智能中的作用是十分关键的。因为它们提供 了深入理解和模拟人类思考和行为的方法和途径。 在人工智能的研究中，科学家们通过研究人脑的工作方式和人 类认知过程，开发出了各种基于神经网络的学习算法和模型。这 些算法和模型能够运用人脑神经元的特性来模拟出人类在逻辑推理、决策过程等方面的思考过程。这些算法包括了监督学习、无 监督学习、强化学习等等，这也是人工智能技术能够如此快速发 展的重要原因。
二、认知科学和神经科学在人工智能中的应用案例 1. 人工智能影像诊断 在现代医疗领域中，人工智能影像诊断作为其中的一种应用， 极大地提高了诊断的准确性和效率。人工智能利用神经网络学习 算法来分析X光、CT和MRI扫描图像等等医学影像。神经网络 能够识别和分析医学图像中有意义的信息，进而辅助医生进行诊断。这种应用技术特别适用于癌症等重疾的诊断中。 2. 语音识别 语音识别是另一个人工智能应用领域，它也是一种基于神经网 络的技术。人工智能利用声音波形分析，来识别人们的语言模式，从而将人所说的话转化为机器能够理解的指令。语音识别技术已 经被广泛应用于智能家居、智能助手等领域，其准确度正在不断 提高。 3. 图像识别
1.什么是认知神经科学 答：认知神经科学是在传统的心理学、生物学、信息科学、计算机科学、生物医学工程，以及物理学、数学、哲学等学科交叉的层面上发展起来的一门新兴学科，旨在阐明自我意识、思维想像和语言等人类高级精神活动的神经机制。 答（百科）：认知神经科学认知神经科学的研究旨在阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。 2．认知神经科学研究技术 答：①脑电图与事件相关电位的发展：20 世纪50 年代末随着计算机在生物学中的应用导致事件相关电位（ERP）问世。 ②脑磁图的发展：第一套有屏蔽室的脑磁图系统（MEG）设在麻省理工学院的Francis Bitter Magnetic 实验室。 ③正电子断层扫描技术：20 世纪70 年代中期发展起来的核医学成像技术。 ④功能磁共振成像的发展：20 世纪90 年代脑研究领域发展最迅速的一种非侵入性活体脑功能检测技术。 ⑤光学成像技术：时间和空间分辨率已达约5μm 的物方元和每秒25 帧以上的视频速度。 3.神经解剖方法 一、单个神经元 1．Golgi 法 （1）Golgi 于1873 年开始使用。（2）适用于染年轻的脑细胞。 2．细胞内染色法 （1）细胞内注射示踪剂技术。（2）用于对靶神经元进行电位记录 3．电子显微镜 用于观察细胞及亚细胞的微细结构 二、神经元群 1．尼氏染色法 （1）1894 年Nissl 发明。（2）用于划分皮层下核团及皮层区的界限，以及测定细胞数量和密度。 2．免疫细胞化学 （1）用于揭示神经细胞亚群的新方法。（2）对靶细胞标记相应的抗体。 3．组织化学 使用成色剂沉淀为酶反应的最终产物，从而揭示细胞和突起对某些物质起正反应的一种技术。 4．细胞色素氧化酶 标记细胞色素氧化酶呈现为特殊的斑块形状。
《认知神经心理学》教学大纲 一、课程概述 课程名称（中文）：认知神经科学 （英文）： 课程编号： 课程学分：2 课程总学时：32 课程性质：专业任选课 二、课程内容简介 认知神经科学，研究阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。传统神经科学的某些分支,例如神经心理学、心理生理学、生理心理学、神经生物学和行为药理学等,吸收了认知科学的理论和神经科学的新技术,逐渐形成了认知神经心理学、认知心理生理学、认知生理心理学、认知神经生物学和计算神经科学等认知神经科学的各个分支。 三、教学目标与要求 本课程在人才培养方案中是专业任选课程，主要培养学生对认知神经科学的了解及其与心理学结合的知识。 通过本课程的学习，学生应该能够系统了解认知神经科学在心理学研究中的意义重大：认知神经科学的诞生使各个学科和层次的有机
融合进入新层面。认知神经科学将传统的生理心理学、心理生理学、神经心理学、认知心理学成功地整合在一个新的研究范式下。认知神经科学的特点是强调多学科、多层次、多水平的交叉，研究的层次包括分子、突触、神经元、网络、脑区、系统、全脑及整体行为乃至环境、社会等。目前心理学基本上还处于整合前的分裂状态，从这个意义上，认知神经科学将对心理学的整合提供一个建设性的平台，从而作出自己的贡献。 四、教学内容与学时安排 第一章概论（5课时） 1.教学目的与要求： 掌握认知神经科学的概念，认知神经科学的兴起与发展，了解认知的神经基础。 2.教学重点与难点：脑电图EEG、磁共振成像MRI、正电子发射断层扫描PET TMS（透颅磁刺激系统）、脑磁图MEG 第一节认知神经科学的兴起与发展（3课时） 一、认知神经科学的概念 认知神经科学 = 认知科学（主要是认知心理学） + 神经科学 二、认知心理学的发展 三、认知心理学的诞生和两个重要时期 第二节认知的神经基础（2课时） 一、神经系统的基本结构
神经科学中的认知神经科学神经科学是现代科学领域里一个广泛而且深入的学科，它涉及人类和其他的生物的神经系统和它们的功能，这些功能包括了感知、思考、记忆、语言等等方面。而认知神经科学通常被定义为研究认知的神经基础，从而更好的理解人类的心理活动、思维和行为。这个领域的科学家着眼于人类大脑中的神经活动并通过这样的方式来研究人类的认知过程。在下面的文章中，我将详细介绍神经科学中的认知神经科学，探讨人类的认知过程并解释研究认知的神经生物学机制，从而更好地理解神经科学中的认知神经科学。 一、基础概念 认知神经科学是研究人类认知过程的科学，其中包括记忆、注意、决策、执行等方面的过程。对于这个领域的研究来说，大家一般会就人脑的结构和功能进行研究，而且经常会使用非侵入性的神经成像技术来研究大脑的正常和疾病状态。 二、认知神经科学的研究领域
认知神经科学的一个主要研究领域涉及如何将信息转化为神经信号并对其进行处理。例如，如果你在街上看到了一条狗，狗的图像将被传递到你大脑的视觉皮层，并转化为神经信号。这些神经信号经过处理和解释之后，你就可以认为你看到了一条狗。 另一个重要的研究领域涉及感觉运动协调。人类的运动可以操纵和改变外部环境，而感觉系统可以感知外部区域的信息，这意味着感觉和运动是紧密相关的两个过程。 最后，认知神经科学研究还包括了包括注意、决策、控制和执行等高层神经过程，例如注意力如何解释来自环境的信息，决策如何由环境和经验决定，以及控制和执行如何规划行为并调节外部刺激。 三、认知神经科学的研究方法 由于人类的大脑是非常复杂的器官，并且由许多不同的神经元组成，因此，神经科学家使用许多不同的方法来研究它的结构和功能。一些常见的方法包括：
1.认知神经科学是认知科学和神经科学交叉的产物，是一门研究心理活动的神经机制的学科。核心问题——脑与认知的关系。 2.额叶:从大脑前端的额极到中央沟，下部经外侧裂与颞叶分开，面积为大脑半球的1/3。初级运动皮层和运动性语言中枢，负责规划、控制和动作执行功能。它对躯体运动的调节支配是交叉性的：一侧皮质主要支配对侧躯体运动。 3.顶叶:从中央沟向后与颞叶和枕叶接壤。初级躯体感觉皮层以及感觉性语言中枢。感觉冲动的皮质投射呈左右交叉性：左（右）侧的感觉冲动投射到右（左）侧的大脑皮质相应区域；投射区域的空间是倒置的：下肢感觉区在皮质的顶部，上肢感觉区在中间，头面部感觉区在底部。 4.颞叶:颞叶位于大脑两侧、耳朵的上方，在枕叶和额叶之间。外侧裂的下方，范围从大脑侧端的颞极到顶枕连线.听觉初级皮层。人类多数的语言中枢在左侧颞叶，只有5%左右的人的语言中枢在右侧颞叶。 5.枕叶:较小，侧面呈三角形，位于脑后中心部位的下方，是视觉皮层。人类眼睛接受的视觉信息都在这里进行加工处理。 6.岛叶:又称为脑岛，被周围皮质埋在外侧裂内（看不见），主要与内脏活动等功能相关。 7.联合区:感觉皮质和运动皮质只占大脑皮质的很小部分，75%都属于联合区，它的功能是连接感觉皮质和运动皮质，完成高层次的语言、记忆、认知、加工等更复杂的活动。8.脑电图（EEG）:活的人脑细胞一刻不停的进行自发性、节律性、综合性的电活动。将这种电活动的电位为纵轴，时间特征为横轴，记录下来的电位与时间关系的平面图即为脑电图（EEG）。 9.事件相关电位（ERP）:指凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，在脑区引起的电位变化
认知神经科学的实验方法及进展认知神经科学是对人类认知过程的研究，包括知觉、注意力、记忆、学习、语言、决策、情感等方面。它主要依赖实验方法来探究这些认知过程的神经基础。本文将介绍认知神经科学的实验方法及进展。 一、神经成像技术 神经成像技术是现代认知神经科学中最重要的实验方法之一。它通过测量脑部活动及其变化来探究认知过程的神经机制。神经成像技术包括： 1. 功能磁共振成像（fMRI） fMRI是一种以血流变化为基础的脑成像技术。通过观察血液供应区域的变化，可以推断出神经元活动。fMRI的分辨率很高，对大脑各个区域进行非侵入性测量，因此被广泛应用于认知神经科学研究。 2. 电生理学技术
电生理学技术包括脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）以及单个 神经元的电生理技术。EEG和MEG能测量脑电信号的时间序列，对于研究大脑的时空动态变化非常有用。而单个神经元的电生理 技术主要用于研究神经元单元活动及其信息传递机制，如膜电位、动作电位、兴奋性及抑制性等。 二、神经干预技术 神经干预技术是通过对大脑进行物理干预来破坏或增强特定的 大脑神经回路，从而探究它们对认知过程的贡献。神经干预技术 包括： 1. 经颅磁刺激（TMS） TMS通过向人类头皮上传递磁场脉冲，使相应区域产生短暂的 神经元兴奋或抑制，从而判断这些区域与认知过程之间的关系。 2. 经皮电刺激（tDCS）
tDCS是通过在头皮上放置电极，传递低强度直流电刺激来刺 激或抑制特定脑区的活动。tDCS在治疗抑郁、焦虑和癫痫等方面 表现出很好的效果。 三、心理学范例 心理学范例通常是认知神经科学中最早的实验方法之一。这些 实验方法将认知过程分解为一系列基本的任务，并测量被试参与 这些任务时的反应时间和正确性。一些重要的心理学范例包括： 1. 反应时间实验 反应时间实验通常用于研究认知控制、注意和隐喻等认知过程。在这些实验中，被试需要在接收到信息后尽快做出反应。反应时 间的长短反映了被试对信息处理的速度和准确性。 2. 阅读实验
大脑认知与神经科学的研究进展随着现代科技的发展和神经科学的兴起，大脑认知和神经科学 的研究也越来越受到关注。大脑作为人类最重要的器官之一，一 直是人类探索的热点。而神经科学则是通过研究神经系统的构成、功能和发展等方面内容，探索大脑的工作原理和机理。本文将介 绍大脑认知与神经科学的研究进展。 一、大脑认知的基本概念 大脑认知范畴主要包括：<知觉、动机、情绪和智力等方面>。 知觉是指我们通过感官获得关于世界的信息，是所有认知活动的 起点；动机是指我们的行为和意识因何种原因而活跃，这与我们 对外界的认知紧密相关；情绪则是大脑对生理和心理上激动性事 件的反应，与认知的其他方面直接相连；智力是指人类思考和决 策的能力，这也是大脑认知的高级阶段。 二、大脑认知与神经科学的联系
大脑认知和神经科学相辅相成，彼此之间有着密切的关系。不 仅在科学研究中需要进行交叉结合，在人类生命过程中也是两者 共同发挥作用。 神经科学通过研究脑部解剖学、生理学、生物化学和神经生物 学等方式来揭示大脑功能与结构之间的关系和本质。而大脑认知 则是致力于研究人类思维、认知、意识、情感、及语言能力等内容，通过行为学、认知心理学等方法研究大脑认知的原理和规律。 三、大脑认知与神经科学的研究进展 随着科技的进步和研究方法的不断更新，大脑认知与神经科学 也在不断发展和完善。以下是近年来主要的研究进展： 1、认知神经科学的发展 认知神经科学是研究人类思维和行为的脑过程的一种跨学科领域，它集成了神经科学、认知心理学和计算机科学等学科。最近 的研究发现，大脑中的许多区域不仅特定于某些认知处理，而且
在人类中是相当共通的。这些研究成果不仅有助于发现哪些区域被长期使用，而且也为神经可塑性的研究提供了重要的线索。 2、基于大脑成像技术的研究 大脑成像技术如fMRI、PET以及MEG等技术的发展，使得科学家可以实时研究大脑活动，并能够有效地对其进行图像和视频记录。这些技术不仅提高了研究的准确性和信度，而且还允许科学家们在实验室内对人类大脑进行观察。 3、神经元可塑性的研究 神经元可塑性是神经科学研究的一种关键点，指的是大脑神经元之间的连结和神经活动能够随着体验而改变的特性。最新的研究表明，神经元可塑性会对一些脑部操作产生影响，这些操作包括学习、记忆和适应新环境。这些发现为神经结构和效能之间的关系提供了更多的证据。 4、白质和灰质的关系研究
认知神经科学考试重点+笔记整理2023 重点内容： 1. 认知神经科学的基本概念 - 了解认知神经科学的研究对象和研究方法 - 了解认知神经科学与其他学科的关系，如心理学、神经科学和计算机科学等 2. 认知神经科学的大脑结构和功能 - 理解大脑的基本解剖结构，如大脑皮层、海马体和杏仁核等- 了解大脑的主要功能区域，如感觉区、运动区和语言区等 3. 认知神经科学中的研究和记忆 - 掌握研究和记忆的基本原理，如长期记忆和工作记忆等 - 理解记忆的形成过程，如编码、存储和提取等 4. 认知神经科学中的感知和注意力 - 了解感知的基本原理，如感知的阈值和感知的过程等 - 掌握注意力的机制和调节，如选择性注意和分配注意等
5. 认知神经科学中的言语和语言 - 理解言语和语言的产生和理解过程，如语音识别和句法分析等 - 掌握语言的大脑基础，如布洛卡区和温克尔斯区等 6. 认知神经科学的临床应用 - 了解认知神经科学在临床诊断和治疗中的应用，如认知障碍和记忆障碍等 - 掌握常用的认知神经科学评估工具和治疗方法，如脑电图和认知训练等 笔记整理： - 认知神经科学研究了人类思维、研究、记忆和感知等认知过程，与其他学科如心理学、神经科学和计算机科学有着密切关系。 - 大脑是认知神经科学的主要研究对象，其基本解剖结构包括大脑皮层、海马体和杏仁核等，而功能区域则包括感觉区、运动区和语言区等。
- 研究和记忆是认知神经科学的重要内容，包括长期记忆和工 作记忆等方面，记忆的形成过程包括编码、存储和提取等。 - 感知和注意力也是认知神经科学的重要研究领域，了解感知 的基本原理和注意力的机制，如选择性注意和分配注意等。 - 言语和语言是人类认知过程中的重要组成部分，包括语音识别、句法分析等方面，大脑中的布洛卡区和温克尔斯区与语言有关。 - 认知神经科学在临床诊断和治疗中有重要应用，如认知障碍 和记忆障碍的评估和治疗，工具包括脑电图和认知训练等。 以上为认知神经科学考试的重点内容和笔记整理，希望对您有 所帮助。祝您考试顺利！
《认知神经科学》教学大纲 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（《认知神经科学》教学大纲）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为《认知神经科学》教学大纲的全部内容。
《认知神经心理学》教学大纲 一、课程概述 课程名称（中文)：认知神经科学 （英文)： 课程编号： 课程学分：2 课程总学时：32 课程性质：专业任选课 二、课程内容简介 认知神经科学，研究阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。传统神经科学的某些分支,例如神经心理学、心理生理学、生理心理学、神经生物学和行为药理学等,吸收了认知科学的理论和神经科学的新技术，逐渐形成了认知神经心理学、认知心理生理学、认知生理心理学、认知神经生物学和计算神经科学等认知神经科学的各个分支。 三、教学目标与要求 本课程在人才培养方案中是专业任选课程，主要培养学生对认知神经科学的了解及其与心理学结合的知识。 通过本课程的学习，学生应该能够系统了解认知神经科学在心理学研究中的意义重大：认知神经科学的诞生使各个学科和层次的有机融合进入新层面.认知神经科学将传统的生理心理学、心理生理学、神经心理学、认知心理学成功地整合在一个新的研究范式下。认知神经科学的特点是强
调多学科、多层次、多水平的交叉，研究的层次包括分子、突触、神经元、网络、脑区、系统、全脑及整体行为乃至环境、社会等。目前心理学基本上还处于整合前的分裂状态，从这个意义上,认知神经科学将对心理学的整合提供一个建设性的平台，从而作出自己的贡献. 四、教学内容与学时安排 第一章概论（5课时) 1.教学目的与要求： 掌握认知神经科学的概念，认知神经科学的兴起与发展，了解认知的神经基础。 2。教学重点与难点：脑电图 EEG、磁共振成像MRI、正电子发射断层扫描PET TMS（透颅磁刺激系统）、脑磁图MEG 第一节认知神经科学的兴起与发展 (3课时） 一、认知神经科学的概念 认知神经科学 = 认知科学（主要是认知心理学） + 神经科学 二、认知心理学的发展 三、认知心理学的诞生和两个重要时期 第二节认知的神经基础 (2课时) 一、神经系统的基本结构 （一）神经元 （二）神经胶质细胞 (三）神经和神经节 （四)突触
认知神经科学常用技术及原理_北京师范大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年 1.是正常人脑电波的一个基本的特征，与注意、警觉以及很多认知过程相 关。相比于睁眼，闭眼显著增加。 答案: alpha波 2.在单细胞转录组测序技术中，获得单细胞的方法之一——显微操作挑选法的 特点是： 答案: 能够看见并准确控制单个细胞的吸取与释放，但通量低，对操作人员的技术要求高 3.以下关于ERP的说法错误的是： 答案: 叠加平均之前的波看起来更加平滑 4.第一个发现大脑信号有振荡特性的，是。 答案:
Hans Berger 5.以下关于TMS说法正确的是： 答案: 单脉冲TMS最主要的功能用于神经功能诊断 6.弥散加权图像的磁敏感系数b值越大，信号衰减量，即弥散加权图像的灰 度值。 答案: 越多，越低 7.关于脑磁图测量设备，下列说法错误的是： 答案: SQUID与OPM相比更有生态效应 8.EEG和都是直接反映神经的电信号，可以在时间上达到神经电活动的毫秒 级别。 答案:
MEG 9.在弥散张量成像中，基于所估计出来的弥散张量模型，科学家们提出了一些 弥散参数指标，其中AD值是： 答案: 反映轴向弥散程度的轴向弥散系数 10.以下关于神经振荡，说法正确的是： 答案: 振荡与睡眠的不同阶段有很强的相关 11.以下哪个不是对BOLD-fMRI进行预处理分析的目的： 答案: 检测脑功能活动的局部差异 12.经颅磁刺激在大脑中产生的电流主要于大脑皮层表面，神经元细胞膜与感 应电流方向时，磁场刺激作用更明显。 答案:
平行，垂直 13.脑电帽主要有： 答案: 另外3项全部正确 14.应用单细胞转录组可以进行哪方面的工作： 答案: 另外3项全部正确 15.在进行fNIRS数据分析时，个体水平分析的主要目的是： 答案: 从fNIRS数据中计算出个体对不同类型刺激的血液动力学响应指标
人类认知的神经科学基础 人类的认知活动可以理解为人脑对外界信息的处理和解析过程。它涉及到感知、思维、记忆、决策等多个方面，这些方面在人脑 中都有其对应的神经机制。研究这些神经机制是我们认识人类思 维和行为的基础，也是神经科学的一大研究领域。 神经元与神经网络 人类认知的基础在于神经元，它是组成人脑神经系统的基本单位。神经元之间的连接形成神经网络，是信息传递和处理的基础。神经元可以接收来自其他神经元的信号，也可以将信号传递给其 他神经元。神经元之间的连接组成了神经网络。 神经网络可以通过神经可塑性（Neuronal Plasticity）进行改变 和调整，这种可塑性是学习和记忆的基础。神经可塑性是指神经 网络发生结构和功能变化的过程。当神经元接收到一些信号，并 且这些信号的强度达到某个阈值，神经元就会发生放电，信号会 被传递到其它神经元。神经元之间的联系会因此发生改变。越是 频繁使用的神经元之间的联系就越为强化，从而影响人们的记忆。
感知 人类的感知活动基于视网膜、耳蜗等感官器官。这些感官器官接收到来自外界的物理信号，然后将信号转化为神经信号并传递到大脑。在大脑中，这些神经信号被进一步处理，形成了对外界刺激的认知。感知的过程中需要我们对感官器官中的信息进行解码和解析。 视觉感知是我们最重要的感知方式之一。视觉感知的过程包括物体辨别、物体跟踪、形状识别和颜色识别。这些感知过程涉及到视觉皮层的多个区域，每个区域都有其对应的神经机制，这些机制协同工作，产生准确的视觉认知。 思维 人类的思维是指对事物、事件或概念等进行思考、判断、推理等活动的过程。人类的思维活动基于丰富的知识库和经验。这些知识与经验储存在人脑的大脑皮层中，是形成思维的基础。人类的思维过程分为两个阶段，一个是生成思维模式（Thinking Mode Generation），另一个是思维模式的评估与选择（Thinking Mode Evaluation and Selection）。
_ 认知神经科学课程详细信息 ____________________ 课程号01630140 学分 2 英文名称Cognitive Neuroscience 先修课程普通心理学、实验心理学（或认知心理学） 认知神经科学是近年在国际学术领域中正在迅速发展起来的新兴边缘学科， 是认知科学和神经科学两大类科学之间的交叉。要将认知科学的基木理论概 念，包括物理符号论、符号论、生态现象论、模块论与当代脑研究的技术成 果和理论进展结合起来,对人脑智能活动的规律与脑机制进行高 中文简介度跨学科的研究。木课程对认知科学和神经科学两大类学科体系进行概括讨论后，着重讲授，认知心理生理学、认知神经心理学、认知生理心理学、认 知神经生物学和认知计算神经科学等各认知神经科学分支的原理，研究方法， 主要成果与存在问题。这一课程可使学生对当代高科技理论和技术问题中生 物脑和智能基础新研究进展有较新的认识。 Cognitive neuroscience is a booming, interdisciplinary field, integrating knowledge and methods from psychology, cognitive 英文简介sciences and neuroscience. Cognitive neuroscience focuses on the neural substrates underlying human cognitive processes, m the attempt to revealing the biology of mind. 教材认知神经科学,Gazzaniga等，周晓林高定国等译，中国轻1：业出版 社，2011, 1,9787501978564； 使学生r解认知神经科学发展的过程及当前研窕现状，激发学生对认知神经科学的兴趣，对认知神经科学家当前所做的研究有基本r解。 引言和课程介绍 神经解剖与发展 认知神经科学研究方法 感觉与知觉 教学大纲 客体识别 动作控制 学习与记忆 情绪 语言 注意与意识
《认知神经科学》期末复习 一、概论 1.什么是认知神经科学？ [ppt]认知神经科学是阐明认知活动的心理过程和脑机制的科学。其研究模式是将行为、认知过程、脑机制三者有机地结合起来 [书]认知神经科学是在传统的心理学、生物学、信息科学、计算机科学、生物医学工程，以及物理学、数学、哲学等学科交叉的层面上发展起来的一门新兴学科，在分子（基因）、细胞、网络（神经回路）、脑区、全脑、行为等各个水平上对人类的所有初级和高级的精神活动的心理过程和神经机制—包括感知觉、运动、注意、记忆、语言、思维、情绪、意识等—开展研究。简而言之，它是研究脑如何创造精神的。 二. 方法： 2. 结构磁共振成像的空间contrast与功能共振成像的时间contrast 的概念 结构像的空间contrast：结构像一般认为是比较固定的，在短时间内不会变化，所以空间contrast是被试间某个脑区volume大小的contrast； 功能像的时间contrast：功能像在时间维度上是变化的，使用block design/event related design时，可以在被试内做时间上的experimental condition vs. baseline的contrast，当然在这之后也可以做被试间的两个时间上的experimental condition vs. baseline的contrast的contrast。 3. fMRI研究中的多重比较校正的概念。为什么需要做多重比较？常用的矫正方法有哪些（列举3个左右）？（答案1：在我们进行voxel-by-voxel比较时，由于比较次数很多，那么犯I型错误的数量也随之增加，如果还以只进行一次比较的α值为犯I型错误的概率的话，就会出现假阳性的结果，所以理论上比较次数大于1次的分析都应该进行多重比较校正。 另外，在fMRI数据分析中，我们相信脑的活动应该在灰质的一定范围内，而不是仅在一个voxel内，所以通过多重比较校正我们可以把这些单个的假阳性voxel排除。fMRI数据分析中常用的多重比较校正有FDR（false discovery rate），FWE（family-wise error）和AFNI提供的校正方法。） 4. 在磁共振成像中的血液动力学响应函数指的是什么？ 血液动力学响应函数受区域性脑血流（rCBF）、血体积（rCBV）等的变化影响，是随着刺激出现从平稳状态先降低，再升高，再降低，最后恢复到平稳状态的一条函数曲线。 5. 什么是成像设备的空间分辨率与时间分辨率？ 这两个分辨率都应该指设备进行功能成像的描述。 空间分辨率（Spatial Resolution）是指成像设备在什么空间水平上反映大脑活动的信号，也就是能在什么样的空间水平上分辨出不同的信号的变化，可以反映为突触级，神经元级，voxel级，脑回级等空间分辨率。 时间分辨率（Temporal Resolution）是指成像设备在脑活动后多长时间内能记录下活动信号，可以反映为毫秒（ms）级，秒（m）级，分钟（min）级，小时（h）级等时间分辨率； 空间分辨率：单细胞记录 > 颅内ERPs > 颅外ERPs、fMRI、PET。 时间分辨率：MEG、颅外ERPs > fMRI、TMS、PET。 6. BOLD-fMRI, NIRS, EEG/ERP这三种成像各自的特点是什么？哪两个之间可以同时记录，好处在哪里？