认知神经科学( 二 ) _生活百科

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认知神经科学虽然认知科学和神经科学的兴起只有20 多年的短暂历史,由于其高度跨学科性与高新技术发展的密切相关,两者又结合在一起,形成了新的交叉领域———认知神经科学。在世纪之交,可以预见这一领域的发展将会带动整个科学的发展,并能顺应发展教育事业的理论需求。下列研究已经形成或正在形成国际前沿。实验内容脑的认知功能包括知觉、注意、记忆、语言和思维以及智慧型和意识等心理功能。一百多年来,神经生理学家和解剖学家一直按机能定位的指导思想试图寻找各种认知功能的特异脑中枢。60 年代在治疗顽固癫痫的脑手术病人中,发现了大脑两半认知风格的差异和海马的记忆功能,曾极大地鼓舞了高级功能定位论的研究,认为海马是特异的记忆中枢,左半球负责抽象思维,右半球负责形象思维等。然而,即使这类研究的奠基人和大脑半分工说的创始人,也很快陷入迷惘之中。因为总是存在大量矛盾的科学事实。还在70 年代中期,我们就试图以“功能模组”的概念取代定位论或分工说。经过十多年的努力,神经病学家和心理学家们终于採用双分离方法学原则,发现了人脑功能模组性或多重功能系统,主要突破表现在多重记忆模组和複杂的认知功能系统。神经生理学家在猴等动物的实验研究中,也积累了大量科学事实,证明视觉功能存在着背、腹侧系统,至少是枕、顶、颞、额的30 多个脑皮层区动态活动。目前,物体真实运动和似动知觉之间、幻觉和真实知觉之间、外界引起和主动性选择注意之间的脑功能模组的异同是引起普遍关注的研究课题。

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认知神经科学

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认知神经科学意识与无意识的脑机制过去20 年间,运用双分离原则,已将记忆至少分离出意识和无意识两类多重记忆系统,在这些研究成果之上,近年涌现出意识的“全脑工作空间模型” 、“簇化模型”、複杂性模型”等,对意识与无意识过程进行了更为系统性的实验研究及对外界客体的真实知觉和想像之间的脑功能模组的对比研究等,这种对比性分离研究,将会对脑高级功能的认识更加深入。这类研究一方面在认知实验设计上巧夺天工,另一方面,又必须有适当的脑功能检测手段或者严格挑选的脑损伤病人为实验对象。此外,为了搞清所研究的脑功能系统,设计得当的灵长类或低等动物实验模型也是十分必要的。不同层次上的实验数据彼此支持是使这一领域深入发展的必由之路。这一领域的发展一方面直接涉及人类科学最大难题脑与意识的本质;另一方面又关係到智慧型化信息系统、智慧型化机器人等高新技术发展,将为人工智慧研究开创新的境界。研究历程研究发展在过去20 年间学习记忆的神经基础研究在各个层次上都取得了突破性进展。认知心理学和神经心理学研究发现,人类的学习、记忆,至少由五个以上的脑功能系统,实现着多种学习记忆功能,包括重複启动效应,知觉启动效应,语义系统,工作记忆和情景记忆的多重记忆,以及熟练技能学习、知觉学习、语义学习等多种学习模式。学习和记忆的性质不同,参与的脑结构也不同。神经生物学研究发现,不仅学习中刺激呈现时间,而且学习之间的间隔期也制约着学习效果和稳定长时记忆的形成,其原因在于从学习到记忆,必须有脑内记忆相关的基因调节蛋白的激活和基因表达。行为水平上所须的时间恰好与基因调节蛋白激活所需时间巧合。介于行为科学和分子水平研究之间的细胞学研究表明,脑的个体发育中,突触形成需要一定的神经化学环境,包括神经递质和神经生长因子。因此,作为学习记忆神经生物学基础而言,突触可塑性的研究,已成为近年教育相关脑科学所关注的研究课题,寻求脑发育和不同认知功能发展的关键期和可塑性是当代心理学与生理学共同热衷研究的领域。70～90 年代以海马三突触体迴路为先导的离体脑片实验标本,随后膜片箝技术所要求的离体细胞培养和脑片标本,乃至海兔、果蝇等实验模型,都极大推动了学习记忆的分子生物学基础研究。这些研究表明,不仅多种神经递质及其受体是必不可少的神经信息传递环节,而且膜的离子通道特性和细胞内信号转导系统,乃至细胞核内的基因调节蛋白,都是学习和记忆的重要分子生物学基础。90 年代以来,有採用基因敲出或转基因技术,培养出许多动物模型,对学习记忆的分子生物学基础提供了新的研究手段。因此,学习记忆的分子生物学研究已成为国际上最活跃的研究领域之一,出现了难以计数的研究课题,极大丰富了认知神经科学的学术空间。