创造性思维模型的神经生理基础

万.埃森认为有三 种不一样串并存加 工：第一个是每条 加工通路完全分离， 这相当于普通串并
a 行加工情况（图 ）；
第二种是一条加工 通路与另一条加工 通路之间有交互作
用（图b）；第三种
是各条加工通路之 间可能出现会聚与 分散，从而引发一 些加工通路合并或
分裂（图c）。
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象。诚然，这两种思维所用材料也包括事物其它表象，不过 主要（甚至在绝大多数情况下）都是空间视觉表象，所以， 在下面论证中，咱们对于“串并存线性加工”神经生理基础 问题，能够就用视觉通道为代表进行分析。
1．串并存加工含义 2．串并存加工神经机制
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一．“串并存线性加工”神经生理基础
1．串并存加工含义
因为猴、猿和人同属灵长目，所以当前大多 以猕猴或恒河猴作为神经生理测量或解剖对象。 这些测量或解剖结果表明，灵长目标视觉加工 包括到皮层下几个中枢以及几十个不一样大脑 皮层区。这些结构按层次排列，在各层次之间 存在着“串并存加工”通路。
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一．“串并存线性加工”神经生理基础
大，并有较粗厚轴突，因而使信号传递速度快；同时M细 胞还有较大感受器，对光强分布中微细差异敏感，故能有 效处理很低对比度，但在高对比度时其发放率则轻易到达 饱和，且空间分辨率低，对颜色也没有感觉。P细胞则相 反，它能有效地处理高对比度，其输出与输入关系靠近线 性，并有高空间分辨率，对颜色也敏感，但信号传递速度 较慢，其数量则比M细胞多得多。
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创造性思维模型神经生理基础
咱们已经说明，若从加工机制考虑，非随意创造思维模型 （CD模型）主要是建立在双轨加工理论基础之上，而双轨加工 是指“串并存线性加工”和“环形非线交互作用加工”在非随意 创造思维过程中同时共存。下面咱们尽可能依据二十世纪九十年 代在脑神经科学方面取得最新进展，分别对这两种加工神经生理 基础作出论证。
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由上图可见，最低层次是指由视网膜外侧膝状核（简称LGN，也称“侧膝体”）传送来小细胞（P）和大细胞
（M），它们经过第2和第3层次皮层加工时， 展现出选择性细胞发放模式。在上图较高层次上，连线显示这些通
路怎样参加中间视觉任务，然后再见聚到皮层下颞下回区和顶叶后部所表征两个不一样视知觉任务（上图清楚地表
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(2)视知觉串并存加工神经机制
① 最低层次加工神经机制
由M细胞和P细胞组成神经
节细胞,经过轴突将由光量子
转换成电脉冲信号传送到丘脑
侧膝体（LGN），再由LGN
传输到大脑皮层。灵长目标侧
膝体共6层，如右图所表示。
其中1 、2两层由M 细胞组成，
分别接收右眼或左眼输入，且
一．“串并存线性加工”神经生理基础
在第二和第三种情况下，各加工
通路之间即使有相互作用，不过各
通路中信息流仍保持同一方向，即
各层次之间仍保持“串行”特点。
c 图 是比较经典串并存加工情况，
而普通所说“串并行加工” 则可
看作是串并存加工一个特例。除了
上述三种情况以外，还有一个更复
杂情况：不但存在加工通路之间交
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③ 中、高级视皮层加工神经机制
前面咱们只讨论了由初级视皮层V1、V2区向更高级视皮层区（如 V3、V4、V5）“前向投射”（或“正向投射”），是否也存在更高级视 皮层区向V1、V2“反向投射”呢？依据万·埃森等人对猕猴大脑所进行 大量神经生理试验表明，这种反向投射不但存在，而且几乎都是往返， 即反向投射几乎和正向投射一样多。
互作用（横向交互作用），还存在
不一样层次之间交互作用（纵向交
d 互作用），如图 中虚线所表示。
这种纵向交互含义是：不一样层次
之间连线不但表示有低层向高层投
射上行信号（正向投射），还表示
有高层向低层投射下行信号（反向
投射），即“双向交互投射”。
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一．“串并存线性加工”神经生理基础
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② 初级视皮层加工神经机制
再依次侧投膝射体到（4LGBN层）细大胞细，胞即层形神成经“元视直网接膜投M射细到胞V（1区在皮上层图4中CαM层细内胞，用然黑后
圆点表示）层→4Cα→4B”通路；另首先，LGN小细胞层神经元则直接投射 到→LGN大细胞V1区4Cβ层内，然后再由4Cβ出发，分别投射到第2、3层 内由细胞色素氧化酶染出斑点和斑点间隙空间，即分成了两条通路：另一 条是“视网膜P细胞（在图5.7中P细胞用小圆圈表示）→LGN小细胞层 →方4向C选β→择斑性点。间可隙见区，”经。过VV11区加4工B产层生无了颜两色个选分择离性细，胞但群有：方一位群选对择方性位和无运选动 择性但有显著颜色编码（即有显著颜色选择性），另一群无显著颜色选择 性但对方位有选择性。
一．“串并存线性加工”神经生理基础
二．“环形非线性交互作用加工”神经
生理基础
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一．“串并存线性加工”神经生理基础
“串并存线性加工”是指在非随意创造思维过程中，环 B或环C中采取加工机制。因为非随意创造思维是经过显意 识时间逻辑思维与潜意识创造想象思维（环B）或复杂直觉 思维（环C）交互作用而实现，而环B中创造想象是形象思维 高级阶段，环C中复杂直觉思维则是直觉思维高级阶段。而 形象思维和直觉思维所用思维材料主要都是事物空间视觉表
其中一个形状子系统是以V4区为基础，它与颜色相关联。其输入通路是 “从视网膜P细胞→LGN小细胞层→V1区4Cβ→2+3层斑点间细胞→V2亮 带区→V4”。
另一个形状子系统是以V3区（19区）为基础，它侧重动态形状，即运动中
物体形状。其输入通路是“从M细胞→LGN大细胞层→V1区4Cα→4B”， 然后由4B再直接（或间接地经由V2深色宽条纹区）投射到V3。
明创造，性颞思维下模回型是的神生经成生理“基客础体表象”主要区域，顶叶后部则是生成“关系表象”主要区域）。
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(2)视知觉串并存加工神经机制
下面咱们对上图中各个加工层次上 神经机制加以说明。
① 最低层次加工神经机制 ② 初级视皮层加工神经机制 ③ 中、高级视皮层加工神经机制
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② 初级视皮层加工神经机制
利文斯通和休伯 使用电生理结合细 胞色素氧化酶染色 技术，对猕猴脑皮 层17区（也叫V1 区）和18区（也叫 V2区）进行了一系 列深入研究，在此 基础上提出了形状、 颜色、运动和深度 等视觉信息在V1、 V2区即初级视皮层 区内进行串并存加 工神经机制模型， 如右图所表示。
颜色
形状
深度
运动
光谱成份
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方位
双眼视差
速度
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2．串并存加工神经机制
（1）低层次感觉信息与视知觉形成
这种简单映射方式意味着，视知觉是按独立并存通路加工。不过神经生理 学试验证据表明，每一个低层次感觉信息都要参加各种知觉形成。比如，速 度信息不但参加运动知觉形成，而且还利用运动加工形成结构参加形状知觉 和深度知觉形成（如图a所表示）；类似地，双眼视差既参加深度知觉形成， 也参加形状及运动知觉形成（如图b）；方位信息除了直接参加形状及深度知 觉形成以外，还间接参加运动知觉形成（如图c中虚线所表示）；光谱成份则 除了直接参加颜色知觉形成以外，还间接参加运动、形状及深度知觉形成 （如图d中虚线所表示）。下列图表明，在不一样加工通路之间并非彼此独立、 互不相关，而是存在交互作用，换言之，知觉是经过并存加工而形成。
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② 初级视皮层加工神经机制
最上面是第1层，这层只有极少细胞体，主要是由以下 各层中锥体细胞向上延伸形成树突末梢以及末梢之间相互连 接轴突组成。在它下面是第2、3层，在这两层中有许多锥体 细胞。以上三层通常统称为皮层“上层”。第4层由许多兴 奋型多棘星状细胞组成，而几乎没有锥体细胞；第4层包含 4A、4B、4C等三个亚层，4C中还可深入划分为α和β两个 子层。第5、6层统称为大脑皮层“下层”，它包含许多锥体 细胞，其中一些细胞树突末梢可一直伸展到最上面第1层。
第2、3层细胞仅与其它皮层区相联络，尽管它们中一些神 经元可经过胼胝体与大脑另二分之一球皮层区相连接，但它 们投射并未超出皮层区。第6层中有一些神经元经过侧向轴 突能够与第4层连接，但该层中主要神经元是反向投射到丘 脑或屏状核。第5层是比较特殊层次，只有这层神经元完全 投射到皮层以外地方，从某种意义上能够说，第5层把在皮 层中处理完信息传送到大脑其它个别和脊髓。
V2区深色窄条纹皮层细胞接收V1区2+3层斑点内细胞投射，它们没有方 位选择性，约二分之一以上细胞是颜色编码。V2区深色宽条纹内细胞接收 V1区4B层细胞投射，它们没有颜色选择性，但绝大多数展现方位选择性； 它们最主要性质是立体深度选择性，即对单眼刺激反应很弱，而对双眼同 时刺激反应很强；对刺激在双眼水平位置上改变（视网膜视差）非常敏感。 在V2区亮带内皮层细胞接收V1区2+3层斑点间细胞投射，它们含有方位选 择性，但没有方向选择性。
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(2)视知觉串并存加工神经机制
① 最低层次加工神经机制
晶状体
瞳孔受器（视杆细胞和视锥细胞）
神经节细胞（将输入眼睛信号传 送到大脑皮层）
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(2)视知觉串并存加工神经机制
① 最低层次加工神经机制
对灵长目来说，神经节细胞有两个主要分类： M细 胞和P细胞。在视网膜中任意一点，M细胞都要比P细胞
由以上分析可见，在初级视皮层V1、V2区内，经过串并存加
工，颜色、形状、深度等不一样视觉信息已经开始分离，下面
会看到在V2以上中高级视皮层，这种分离倾向会更为显著。
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③ 中、高级视皮层加工神经机制
依据利文斯通、休伯和万·埃森等人研究结果，灵长目标中 级视皮层加工神经机制可用四个相对独立子系统来说明：一个 包括运动，一个包括颜色，两个包括形状（参看上图）。
运动 形状 深度 运动 形状 深度 运动 形状 深度 颜色 运动 形状 深度
速度 (a)
（间接参加）
双眼视差 方位
(b)
(c)
（间接参加）
光谱成份 (d)
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2．串并存加工神经机制
（2）视知觉串并存加工神经机制
经过万.埃森（Van Essen）等人多年研究发觉，从视 网膜上取得最低层次感觉信息，到最终完成视知觉过程， 即形成空间视觉表象---包含反应事物属性、可用于识别 客观事物“属性表象”(也称“客体表象”)，和反应事物 之间空间结构关系“关系表象”，中间要经过若干层次、 伴随有信息会聚与分散串并存加工。详细经历加工层次及 过程以下列图所表示：
运动子系统在初级视皮层以外中枢为V5区（也称MT区），其输入通路是 “从视网膜M细胞→LGN大细胞层→V1区4Cα→4B”，然后由4B再直接 （或间接地经V2神色宽条纹区）投射到V5区。
颜色子系统在初级视皮层以外中枢为V4区，其输入通路是“从视网膜P细 胞→LGN小细胞层→V1区4Cβ→2+3层斑点内细胞”，然后再直接（或间 接地经V2深色窄条纹区）投射到V4区。
输入主要来自视网膜M细胞。
视网膜上P 细胞则投射到其余
4层上。试验表明：LGN中小
细胞层神经元携带相关颜色、
纹理、形状、视差等信息，大
细胞层神经元则携带与运动及
闪烁目标相关信息。 创造性思维模型的神经生理基础
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(2)视知觉串并存加工神经机制
② 初级视皮层加工神经机制
大脑皮层结构也是分层，普通也是把它分成6层，实际上在一 些层中还包含几个亚层，以下列图所表示。
2．串并存加工神经机制
（1）低层次感觉信息与视知觉形成 （2）视知觉串并存加工神经机制
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2．串并存加工神经机制
（1）低层次感觉信息与视知觉形成
人类对客体视知觉是由低层次各种感觉信息（包含光谱成份、双眼 视差、速度、方位等）经过多层次加工逐步形成。低层次感觉信息是指 从视网膜上提取信息--对应于视知觉早期加工。每种感觉信息都对视知 觉有贡献：光谱成份参加颜色知觉形成，方位信息参加形状知觉形成， 双眼视差参加深度知觉形成，速度信息则参加运动知觉形成，以下列图 所表示。