第二章 认知心理学-认知神经科学

MRI
正电子发射断层扫描技术（Positron emission tomography ，PET）
依据的是特定种类的信息加工期间被激活的大脑区域
内所增加的葡萄糖消耗量。但其最大的缺陷是要注射具有
放射性的葡萄糖。
PET
二、脑结构
1、前脑
包括大脑皮层、基地神经节、边缘系统、丘脑和下丘脑。 大脑皮层：额叶、顶叶、颞叶和枕叶
第三节 什么是认知神经科学
认知神经科学的定义： 认知神经科学在分子、细胞、网络、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、 语言等——展开研究。简言之，它研究脑如何创造精神。
整体研究路线
认知任务、心理测 量与评估 EEG、ERP 行为表现（智力、感知觉、学习与记忆、个性等）
一、研究方法
1、尸体解剖研究
解剖通常是研究脑与行为之间的关系的途径。但主要 的限制是这种研究是在死后进行的脑解剖研究，所以在研 究结果的推论上将受到质疑。
2、动物研究
采用动物活体研究在一定程度上弥补尸体解剖的 缺陷，加深了对活体大脑的心理过程和机能的认识。
麻醉大鼠电生理记录
3、静态成像技术
MRI：具有较高的空间分辨率。
Brodmann 分区 ：在1909年，布鲁德曼曾根据皮层细胞的类型以及纤维
的疏密（细胞结构学）对大脑进行分区。
基地神经节
基地神经节：是指脑中的一系列皮质下神经组织的集合，位于侧脑室 前段下方。由三个重要部分组成：苍白球、尾状核和壳核。 基底神经节在运动控制中起到重要的作用。
边缘系统
边缘系统（limbic system）：扣带回、下丘脑、丘脑 以及海马共同构成了“经典”边缘叶。现在对边缘系 统结构的划分也包括杏仁核、眶额和基地神经节中的 部分区域。
突触
突触传递的特点
单向传递：神经从动只能从突触前神经元向突触后神经元
传递； 突触延搁：要经过电—化学—电的过程，会消耗时间；
突出传递的总和：一般单个突触小体的兴奋不足以引起下
一个神经元的兴奋，需要多个突触小体的总和；
突触疲劳：突触前末梢的神经递质释放速度超过合成速度
时，信息传递效率下降；
2、单胺类：多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺、肾上腺素 多巴胺（dopamine）与学习和注意相关，也与奖励和强化等动 机过程相关。此外精神分裂症患者脑内多巴胺水平出现异常； 帕金森患者多巴胺水平下降。 五羟色胺（5-HT）：又称血清素，具有广泛的生理作用，例如 学习记忆、摄食、攻击、精神活动等。其中抑郁症患者脑内的 5-HT含量较低，提示5-HT与抑郁症的发病相关；较高的5-HT水 平与较低的攻击性关联，提示5-HT可能抑制攻击性行为。 3、氨基酸类：兴奋性氨基酸（谷氨酸）；抑制性氨基酸（GABA， 甘氨酸）。
杏仁核：杏仁核是一个杏仁状的小结构，位于颞叶内 侧，与海
马前部相连。杏仁核是大脑情绪加工的研究重点。
杏仁核的主要功能：
1、情绪学习：恐惧性条件反射； 2、杏仁核参加恐惧面部表情加工，虽然杏仁核对于其他表情如 愤怒等也会反应，但对恐惧的反应明显比较强烈。
海马：在记忆的形成中具有重要的作用，海马受损或被切 除的病人仍然能回忆已有的记忆，而不能形成新的记忆 （程序性记忆可能除外）。 关于海马的很多知识都来源于对病人“H.M.”的研究。
第二章 认知神经科学
探索的问题：
神经元的基本结构是什么？ 大脑有哪些重要的结构，它们的功能又是什么？ 为什么强调认知神经科学？ 当前认知神经科学主流的研究手段和方法有哪些？
第一节 神经元和突触
1、神经元：
又称为神经细胞，是神经系统的结构及功能的基本单位。 神经元的结构：细胞体、轴突、树突
神经元
细胞体: 包含很多维持神经元新陈代谢的细胞器。
运用信息科学等学科的基本理论、方法和技术手 段，结合神经生理学、认知心理学有关知识，深入挖 掘神经影像数据所蕴涵的重要信息，从而进一步探讨 和揭示高级认知功能的神经机制；同时，建设相关高 质量神经影像数据采集和分析基础平台，给实验室的 整体研究提供不可缺少的技术支撑。
第四节、认知神经科学的研究技术
3. 通过扩散使其远离该突触或作用区域。
思考为什么神经元不是连接成一个整体而是由突 触进行连接？
第二节 脑的结构与功能
“如果人类能再不了解大脑本质的情况下了解认知的本质，
那将是一条捷径。可不幸的是，在缺乏神经神生物学证据
的情况下去建构认知理论，如果不是不可能也至少是很困 难的。”——Churchland，Sejnowski,1991.
树突：负责接收来自其它神经元的信息；轴突：负 责将信息传递给其它神经元。两者反映了功能两极 分化的基本原理。
VS
Camillo,Golgi
Cajal
银染法染出的神经细胞
神经元的类型：单极、双极、假单极和多极。
胶质细胞
神经系统内的另一种细胞是胶质细胞，数量大概是神经元的10倍左右。
中枢神 经系统 内主要 有星型、 少突和 小胶质 细胞。
2、中脑
由上丘、下丘、网状激活系统、红核、黑质等结构组 成。其中需要注意的是网状激活系统，
感觉输入的两种系统
特异传导系统
外周神经系统传入的感觉信息经过丘脑的中转特异的 到达大脑相应皮质。这种特异性传导系统可以引起明确的 特定感觉，感觉不为一般与大脑皮质间具有点对点的相应 关系。 非特异传导系统 一部分感觉信息会经由网状系统到达丘脑非特异性核 团，然后弥散地投射到大脑皮质广大区域。投射不具有点 对点的关系，但是可以改变大脑皮质的兴奋状态，使机体 处于觉醒状态。
对内外环境的敏感性：在反射活动中，是最易受内外环境
变化影响的环节。
神经递质(neurotransmitter)
在化学突触传递中担当信使的特定化学物质。 1. 乙酰胆碱（Ach）：乙酰胆碱在外周具有兴奋 骨骼肌和抑制心肌的作用。乙酰胆碱作为中枢 神经递质，分布较为广泛，其作用多数为兴奋 性，中枢胆碱能系统阻滞可引起学习记忆的减 退。
1. 功能磁共振 2. 光学成像技术（近红外成像） 3. 动物电生理 4. 透颅磁刺激 5. 分子遗传学研究
磁共振成型（MRI）
知情同意、安全检测
安检
主试操作区: 给被试呈现指导语、任务中的刺激
实验员操作区:
2、动物电生理
微电极阵列
手术台
近红外光学成像技术（NIRS）
4、心理发展与脑发育研究
这个研究领域以基因-脑-行为的整合思路研究个体心 理发展、大脑发育规律及其相互关系，以儿童青少年脑发 育、认知与学习的神经机制和遗传基础、个体认知老化的 神经机制等为研究主题。
1. 儿童青少年认知与学习发展的脑机制研究；
2. 个体认知老化的神经机制。
5、认知神经科学的方法学研究
脑电活动
fMRI
认知神经环路或脑区
生化研究 微阵列分析 测定表达水 平 基因型分析
蛋白质的结构与功能（递质、受体、酶等）
mRNA
基因型（DNA片段）
具体的研究内容
1、基本认知过程的研究
覆盖了视觉研究的一系列前沿问题，包括复杂客体（比
如面孔）识别的脑机制、知觉组织规律所对应的神经基础、 注意等高级认知功能对视觉信息加工过程进行动态调节的机 理、知觉学习的神经机制和视觉系统的可塑性，以及视觉皮 层的功能构筑和神经回路等。
4、肽类：内啡肽、脑啡肽等。具有镇痛作用。例如针灸麻醉的原理。
5、其它递质：一氧化氮（NO）。
神经递质的共存：每一个神经元能合成一中或多种 神经递质，并根据刺激条件而单独或共同释放。例 如，不同频率的刺激能引起同一个1. 突触前膜的主动再摄取； 2. 突触间隙内的酶降解；
2、高级认知过程的研究
认知神经科学还研究诸如语言、数学认知、决策
这些高级的认知加工过程。例如，认知心理学领域已 经有一些博弈或赌博类的研究。
3、情绪与认知的相互作用的研究
人是社会性动物，社会认知及社会行为对个体生存与 发展具有重要意义，但人类对于社会认知与行为的神经基 础了解甚少。试图在分子、细胞、组织、器官和系统等多 个水平上揭示社会行为的潜在机制。本研究方向从情绪、 动机与认知的相互作用关系，情绪调节的过程与策略，焦 虑、抑郁等情绪障碍，自我意识与人际互动等课题入手， 试图揭示情绪和社会认知过程中大脑的特异性与非特异性 工作机制，描绘一个“社会脑”(social brain)。
胶质细胞
星型胶质细胞：血脑屏障（blood-brain barrier） 少突胶质细胞：髓鞘（myelin）
2、神经元间的连接——突触（synapse）
突触是一个神经元与另一个神经元相接触的部位，是神经元之间在 功能上发生联系的部位，也是信息传递的关键部位。
突触的结构：突触前膜、突触间隙和突触后膜