认知神经科学期末复习题及参考答案

《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？

BOLD-fMRI利用血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白的磁敏感性不同这一特点，对神经活动所引起的血氧变化进行成像；fNIRS利用血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白对近红外光的光吸收程度的不同，对神经活动所引起的血氧变化进行成像，EEG/ERP记录大脑神经活动所引起的电位变化进行数据采集。这三种非侵入的成像方式具有各自的优劣：fMRI具有较高的空间分辨率，可以对脑区进行相对准确的定位，同时具有相较于PET更高的时间分辨率，但秒级的时间分辨率相较fNIRS和EEG/ERP较低，与心跳、呼吸等生理噪声信号在频域上发生混叠，因此干扰对真实神经活动的检测；fNIRS具有百毫秒级的时间分辨率，以及较之EEG/ERP更高的空间分辨率，与fMRI的空间分辨率相近，但空间定位不甚准确，fNIRS进行数据采集相对便捷，实验准备较为简单，具有更高的易用性；EEG/ERP记录神经活动的电位变化情况，而非fMRI和fNIRS只能记录由神经活动引起的血氧变化情况，因此在研究神经活动时具有更高的可信度，并且EEG/ERP的间分辨率达到毫秒级，但空间分辨率很低，空间定位较差。

同步记录：

EEG/ERP与BOLD-fMRI：随着磁兼容EEG/ERP的出现，使得EEG/ERP与BOLD-fMRI同步采集成为可能，其利用EEG/ERP 直接对神经活动进行记录，再以fMRI对所研究的神经活动进行相对准确的空间定位，其利用EEG/ERP得到可靠的神经活动并辅以fMRI得到神经活动所产生的血液动力学响应，进一步提高研究结果的可信度。

EEG/ERP与fNIRS：EEG/ERP与fNIRS相结合，在实验准备上较为便捷，且被试可以进行动作较大、更为复杂的行为实验，这在fMRI采集中通常是不可能的，其利用fNIRS弥补EEG/ERP空间分辨率低这一不足，同时同步记录了电生理信号和血氧信号，对认知活动可以有更为全面的认识。

fNIRS与BOLD-fMRI：fNIRS利用玻璃或塑料光纤进行血氧信号的记录，其本身就是磁兼容的，因此在fMRI采集时同步记录fNIRS信号可以一定程度上提高神经活动所引起的血氧变化的时间分辨率，降低呼吸、心跳等生理噪声的干扰，两者在方法上互相验证，可以进一步提高研究结果的可信度。

三知觉

7眼睛的反射（弧）活动有哪些？

瞳孔反射也称光反射，在黑暗中瞳孔扩大，光照时瞳孔缩小的反应。

瞳孔皮肤反射，身体任何一部分的皮肤受到强刺激引起疼痛感，就会反射性地引起瞳孔扩大。

调节反射是一种较为复杂的反射活动，既包括不随意性自主神经反射活动，又包括眼外肌肉的随意性运动反应。视轴、晶体曲率和瞳孔同时变化的反射活动就是调节反射，是保证外界景物在视网膜上清晰成像的重要生理机制。

8简述随意性眼动与非随意性眼动的类型和情况。

随意型眼动是人们在观察客体时，有意识地使眼睛进行这些运动，以便使物像能最好地投射在视网膜上最灵敏的部位―中央窝上，得到最清楚的视觉。

主要方式有

（1）共轭运：当我们观察位于视野一侧的景物又不允许头动时，两眼共同转向一侧。两眼视轴发生同方向性运动，称为共轭运动。

（2）辐合：正前方的物体从远处移向眼前时，为使其在视网膜上成像，两眼视轴均向鼻侧靠近，称为辐合。

（3）分散：物体由眼前近处移向远处时，双眼视轴均向两颞侧分开，称为分散。

（4）辐辏运动：辐合与分散的共同特点是两眼视轴总是反方向运动，称辐辏运动。辐辏运动和共轭运动都是眼睛的随意运动。