1、中國科技大學生命科學學院沈憲生教授第八講認知與腦功能，主要內(nèi)容：1 .認知神經(jīng)科學和心理學2。愿景3。選擇性注意和視覺忽視。學習和記憶。語言6。認知神經(jīng)科學的新時代1。認知神經(jīng)科學和心理學概念1。認知神經(jīng)科學是由神經(jīng)生物學、腦科學和心理學組成的一門新興交叉學科，其主體是心理學。心理學是一門研究人類行為的科學，主要研究大腦活動及其特征和規(guī)律。心理學涵蓋的范圍很廣，包括感覺、知覺、注意力、學習和記憶、語言、思維、推理、智力、動機、情感、個性、社會行為和異常心理。研究心理學的意義，理解人類的自我意識，無疑是最重要的認知功能，這與面孔的自我認知密切相關(guān)。醫(yī)療服務(wù)心理學研究將有助于開發(fā)監(jiān)測神經(jīng)系統(tǒng)和心理

2、功能、疾病診斷、治療和康復的新方法。從自然匹配原則到以人腦為中心的設(shè)計原則，為生物領(lǐng)域高科技的發(fā)展提供了一個很好的思路。(2)視覺(1)視覺感知的恒定性(1)在恒定性實驗中豎起大拇指。2.概念：當外部物體相對于人眼的距離、方向、角度和照明光改變時，其在視網(wǎng)膜上的圖像也會相應(yīng)地改變，然而，物體的視覺感知(即你所看到和感覺到的)是恒定的，即被感知物體的大小、顏色和形狀保持不變?；蛘邠Q句話說，人們對物體的視覺感知不僅僅是由視網(wǎng)膜成像決定的。依靠恒常性，人類的感知更真實地反映了外部物體的內(nèi)在特征。根據(jù)對視覺恒常性的破壞，人們有很強的提取不變性的能力。例如，不管他的臉朝向哪里，我們只要從一個背面就能正確

3、地判斷他是誰。然而，在某些情況下，知覺的恒定性被破壞了。通過對這些恒常性的破壞，我們可以更深刻地理解知覺的恒常性。請把這本書倒過來讀。如果你花更多的時間，你可以讀上面的句子。然而，要把連筆草書的詩倒著讀是非常困難的，甚至是不可能的。旋轉(zhuǎn)一個刺激會同時產(chǎn)生1、視網(wǎng)膜圖像；2、刺激與其周圍環(huán)境的相對方位(基于重力)。什么因素影響人們的感知？可以做一個實驗：在墻上貼一張正方形的紙，使它的下側(cè)與地面平行。觀察者以兩種方式觀察它：保持頭部直立或轉(zhuǎn)動45度。在這兩種情況下，視網(wǎng)膜圖像的方向是不同的，但它對正方形的感知沒有影響。這表明視網(wǎng)膜圖像的變化沒有影響。在實驗2中，貼在墻上的紙被旋轉(zhuǎn)45度，觀察者仍然

4、在兩個不同的位置觀察它，結(jié)果都是棱柱形的。這進一步表明，刺激對視網(wǎng)膜的方向沒有影響，但是它相對于環(huán)境的方向。(續(xù))，但在另一種情況下結(jié)果就不同了。當我們的腿分開時，我們的身體會向下彎曲180度，這樣我們的頭會完全低下，眼睛會向后看。在這種情況下，在相對環(huán)境中直立的書比倒立的書更難閱讀！在這個時候，書相對于視網(wǎng)膜的方向似乎起了主要作用?？傊?，環(huán)境取向和視網(wǎng)膜取向都在視覺中起作用。4.視覺圖像解讀。圖形分割對感知非常重要?；舴蚵屠聿槠澃l(fā)現(xiàn)，當任意形狀的兩個曲面隨機相交時，相交的邊界總是凹不連續(xù)的。這是一個客觀規(guī)律，一個數(shù)學規(guī)律，或者換句話說，兩個物體之間的邊界必須是凹的不連續(xù)?，F(xiàn)在用這個定律來理

5、解分割的變化。當觀察它時，兩個陰影面之間的交線AB在凸的位置，所以這條線將不可避免地分開兩邊；反線段AB變成凹不連續(xù)線，將兩邊分開。(2)三種視覺識別模型。1.模板模型在內(nèi)存中存儲了大量已經(jīng)標記和命名的可視化表示模板。識別是將內(nèi)部表示與模板匹配的過程。模型簡單明了。然而，它并不完美，它的主要缺點是，為了在目標識別中實現(xiàn)不變提取，不僅每個目標需要一個模板，而且這個目標對于每個不同的距離和方向也需要一個不同的模板。因此，需要大量甚至無限數(shù)量的模板。2.原型模型中，幾個相關(guān)刺激之間的相似性在識別中起著基本的作用。刺激總是一種刺激的一個成員，原型被定義為一種刺激的平均值。特定的刺激既有其所屬刺激類型的

6、共性，又有其自身與原型即人格的區(qū)別。主要的缺點是缺乏對外部刺激如何被抽象以建立內(nèi)部表征和原型結(jié)構(gòu)的清晰和具體的描述。3.特征模型，在大腦中，刺激被表征為一系列特征。識別經(jīng)歷四個階段，每個階段都有相應(yīng)的精靈，即形象精靈、特征精靈、認知精靈和決策精靈。圖像精靈將網(wǎng)膜圖像轉(zhuǎn)換成主要的內(nèi)部表示。要素向?qū)阉鞒醪街茍D表達中包含的要素。認知精靈尋找特定的特征。決策向?qū)П容^認知向?qū)У幕顒铀?，并?jù)此做出最終決定。該特征檢測模型靈活、有效，不占用過多的存儲空間，對識別過程的描述更清晰。這也得到一些生理和心理實驗的支持。然而，它也有缺陷。主要問題是實驗中發(fā)現(xiàn)的選擇性反應(yīng)池不完全符合檢測器的理論標準。它不能解釋內(nèi)

7、容優(yōu)勢效應(yīng)。(3)視覺刺激的分類反應(yīng)，高等動物的大多數(shù)分類功能都是通過學習建立的。猴子可以學會區(qū)分動物和非動物、食物和非食物、樹和非樹等等。這些知覺分類的神經(jīng)機制可能在信息技術(shù)和功能性行為分類中，因為這兩個大腦區(qū)域中的神經(jīng)元對圖形敏感，并在許多視覺引導行為中發(fā)揮重要作用。在分類反應(yīng)實驗中，以三種貓和三種狗為原型，通過計算機三維系統(tǒng)，對這些原型進行了所有可能的線性合成。通過組合不同數(shù)量的“貓”和“狗”，原型可以不斷變化，物種的界限可以明確界定。這樣，就獲得了100%、80%和60%的“貓”和“狗”。這里，60%的貓和60%的狗非常相似，因為80%的貓(40%的貓和40%的狗)是一樣的。然而，60

8、%的狗和100%的狗只有60%相似。(但其中60%是“狗”。經(jīng)過訓練，兩只猴子可以很快完成貓和狗的分類任務(wù)。在訓練之前，兩只猴子沒有接觸或看到貓和狗，所以它們的分類能力可能是通過訓練和學習獲得的。選擇性注意和視覺忽略(1)選擇性注意(1)注意大腦對不同信息的選擇性處理，這是注意的主要功能。它的特點是經(jīng)濟高效。2.注意研究中的困難。人們的心理注意中心一般與視網(wǎng)膜中央凹一致。很難區(qū)分注意力對實驗結(jié)果的影響和視網(wǎng)膜中央凹的影響。3.波斯納的方法如下：視覺刺激是一種短暫的閃光，它隨機出現(xiàn)在視野左側(cè)或右側(cè)的不同位置。受試者被要求將眼睛固定在視野中心的注視點上，并在看到閃光后迅速做出反應(yīng)，而不管它的位置如

9、何。關(guān)鍵是刺激前有一個提示信號，提示信號有三種類型：有效，如指向左邊的箭頭，表示刺激會以一定的概率呈現(xiàn)在左邊；無效，如箭頭指向左邊，但隨后的刺激出現(xiàn)在右邊；中立，如雙箭頭。4.注意研究中的發(fā)現(xiàn)。實驗結(jié)果表明，有效提示的響應(yīng)時間最短，無效提示最長，中性提示居中。在這三種情況下，刺激是相同的，它們都作用于相同的視網(wǎng)膜區(qū)域。因此，t研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性線索和外源性線索之間存在差異。所謂的內(nèi)源性線索是出現(xiàn)在視野中心的一個符號。不同的符號表示目標刺激將出現(xiàn)在不同的位置，如上面的箭頭。外生線索也稱為周邊線索，它通過線索本身的位置來指示目標出現(xiàn)的位置。關(guān)注空間分布結(jié)構(gòu)是另一個重要問題。斯特羅普效應(yīng)，美國斯特羅普

10、發(fā)現(xiàn)于1935年：當命名用于書寫顏色詞“綠色”的紅色色塊并直接使用綠色色塊時，前者比后者花費的時間長得多。這個實驗發(fā)現(xiàn)顏色和詞義相互干擾。結(jié)果：注意是選擇性的，人們對顏色和詞匯的注意是不對稱的。規(guī)律性：文字對色彩有很大的干擾；然而，顏色對文字的干擾較小。(2)視覺忽視，即大腦后頂葉，尤其是右頂葉的損傷，常導致一種稱為單側(cè)空間忽視的疾病。在學習的過程中，這樣的病人也會遇到困難。他們似乎只能看到書右邊的單詞，甚至讀錯了單詞，例如，把CAGE讀成AGE。但是更多的錯誤是替代錯誤，比如把“peace”發(fā)音為“BEACH”。(3)注意的控制和神經(jīng)機制；1)“雞尾酒會”現(xiàn)象與聚會上的注意力有關(guān)。聚會上總是

11、有很多人，他們兩人有一個三三兩兩的談話，非常生動。在這種嘈雜的環(huán)境中(干擾很大)，你仍然可以和一兩個朋友交談，也就是說，你可以專注于此刻和朋友的談話，而你似乎聽不到別人在說話。然而，如果有人說你的名字，你可能會聽到，并把你的注意力轉(zhuǎn)向談?wù)撃愕姆较?。這反映了注意力控制的兩個基本方面：(1)人們可以關(guān)注與當前任務(wù)或目的相關(guān)的信息，排除其他干擾。(2)當有其他與自己密切相關(guān)的信號，特別是那些提示危險的信號時，人們的注意力可以及時從當前的任務(wù)中抽離出來，并迅速轉(zhuǎn)向可能具有重要意義的新信號。請注意，它由兩個相對獨立的神經(jīng)系統(tǒng)控制。自上而下的控制系統(tǒng)包括頂葉背側(cè)和額葉背側(cè)的部分皮層，其也隨著刺激的檢測而調(diào)

12、整。該系統(tǒng)自下而上，包括皮層和腹側(cè)前額葉在顳頂連接，主要位于右半球。(4)注意功能系統(tǒng)的局限性。1.神經(jīng)系統(tǒng)的處理能力是有限的，這限制了注意到的事物和位置的數(shù)量。被選中的事物被強化，這是注意力的光明面。然而，關(guān)注一個地方是有代價的，也就是說，會有“功能性失明”，也就是說，關(guān)注的“陰暗面”或局限性。2.注意力不集中導致的知覺喪失：其中三種是最常見的現(xiàn)象：(1)注意力不集中失明(2)變化失明(3)注意力眨眼(續(xù))，(1)注意力不集中失明發(fā)生在受試者不注意次要事物時。例如，當一個受試者在做某項視覺任務(wù)時，他不會注意到屏幕上的另一個閃爍點。(2)變化盲不注意事物的變化，如事物特征或位置的變化。同樣，當

13、受試者不期望變化時，變化盲也很容易發(fā)生。例如，這種變化是在短暫的中斷中發(fā)生的，例如，工人們肩扛著門在兩個對話者之間走動，超過一半的對話者沒有注意到與他們交談的人的特征發(fā)生了變化。(3)注意眨眼當受試者的注意力負擔增加到極限時，受試者的注意力就會“盲目”，即注意眨眼。(1)學習是人類智力最重要的組成部分，是適應(yīng)不斷變化的環(huán)境的基本能力。操作性條件反射是一種不同于經(jīng)典條件反射的學習。它必須要求被實驗的人或動物對刺激做出某種反應(yīng)，只有當實驗者做出所需的反應(yīng)時，才會產(chǎn)生某種結(jié)果。在雜技團，動物是通過操作條件反射來訓練的。(2)記憶是過去經(jīng)驗在人腦中的反映。在“記住”之前加上“記住”。從信息處理的角度來

14、看，記憶是對輸入信息進行編碼和存儲，然后在一定條件下將其提取出來的過程。記憶根據(jù)保留時間可分為三類：感覺記憶、短時記憶和長時記憶。短期記憶、短期記憶和感覺記憶是非常不同的。人們不僅可以清楚地意識到短時記憶的內(nèi)容，還可以通過不斷重復來長時間保持它們。短時記憶接受感覺記憶的輸入，也可以調(diào)用長時記憶中的信息來完成各種信息處理任務(wù)。因此，有人稱之為工作記憶。它的功能是同時記憶和處理信息，因此它與其他認知功能(如閱讀、學習和推理)密切相關(guān)。一種與記憶相關(guān)的蛋白質(zhì)，人們經(jīng)常會想：人腦使用了多少？美國科學家最近的一項研究發(fā)現(xiàn)了大腦分配細胞進行編碼和記憶儲存的一種關(guān)鍵機制，這種蛋白質(zhì)叫做CREB。在這種蛋白質(zhì)

15、的影響下，人類中腦中只有20%的神經(jīng)細胞被用來形成記憶。研究結(jié)果為治療阿爾茨海默病等腦部疾病開辟了一條新途徑。相關(guān)論文發(fā)表在2007年4月20日的科學雜志上。(阿爾茨海默病是一種進行性阿爾茨海默病，主要由大腦中潛在的神經(jīng)病變和神經(jīng)化學變化引起，導致認知功能逐漸退化，記憶力、學習能力、注意力和判斷力下降，時間和空間問題，溝通困難，個人衛(wèi)生和自理能力下降，不適當?shù)纳鐣袨楹腿烁窀淖儭?，斯珀林效應(yīng)，根據(jù)記憶的保留時間，記憶可分為長期記憶、短期記憶和感覺記憶。感覺記憶為記憶的進一步加工提供了額外的時間和可能性。包括圖像存儲器和聲音圖像存儲器。實驗：3行，每行3個字母，共9個字母，測試50毫秒，結(jié)果平

16、均能報告4.3個字母。問題：它是無止境的嗎？還是跟不上記憶？斯珀林效應(yīng)(續(xù))，斯珀林實驗：有三行字母，每一行字母匹配不同的高、中、低音。提前告訴參與者匹配規(guī)則，讓他們看完卡片后根據(jù)匹配的聲音報告相應(yīng)的字母。結(jié)果：受試者報告的字母數(shù)量增加，平均為6.5，即使每行4個字母。結(jié)論：斯珀林實驗表明感覺記憶存在，其容量大，但記憶保持時間短。失憶失憶是腦損傷后最常見的癥狀，最著名的病人是HM。HM接受雙側(cè)顳中葉切除術(shù)治療難治性癲癇。手術(shù)后，HM的癲癇停止了，他的智商提高到了116。(正常人的平均智商是100)，性格沒有變化。他對童年的記憶仍然清晰、完整、永恒。然而，這次手術(shù)給他留下了永久和嚴重的順行性健忘

17、癥。他日復一日地玩著同樣的游戲，一遍又一遍地讀著同樣的雜志，但沒有發(fā)現(xiàn)它的內(nèi)容已經(jīng)被讀過了。每次我看到相處了幾年或更久的教授、醫(yī)生和護士，我似乎從來沒有見過一些白勝人。(4)遺忘和主動遺忘，記憶的反面是遺忘。這意味著記憶在質(zhì)量和數(shù)量上都有顯著變化。根據(jù)信息處理的觀點，遺忘意味著信息不能被提取或者提取了錯誤的信息。遺忘的原因是什么？有兩種不同的理論：1 .自我回歸。隨著時間的推移，獲得知識的神經(jīng)痕跡會逐漸消失。所以間隔越長，你忘記的就越多。2.干擾。遺忘來自干擾，先前儲存的信息被新信息的加入削弱了。許多實驗表明，干擾是遺忘的主要原因。主動遺忘通過執(zhí)行控制來抑制不想要的記憶。弗洛伊德提出，不需要的記憶可以通過扔進無意識中而被遺忘。這個過程叫做抑制。一個多世紀以來，鎮(zhèn)壓的存在一直備受爭議。遺忘可以分為暫時遺忘和永久遺忘。艾賓浩斯在1885年發(fā)表的實驗結(jié)果“遺忘曲線”為記憶和遺忘的研究打開了大門。(用8-16個音節(jié)組成單詞)時間間隔：20分鐘，1小時，8小時