认知神经科学( 三 ) _生活百科

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认知神经科学研究结果在认知神经科学的基本理论和方法学上，都取得了不少进展，同时也存在不少问题。在理论方面，智慧型的本质和意识的起源是认知神经科学的基本重大理论问题。认知科学理论发展的历程，经历了三个不同的阶段，出现了四种大的理论体系：物理符号论、联结理论、模组理论和生态现实理论。这四个理论分别与认知神经科学中的检测器与功能柱理论、群编码理论、多功能系统理论和基于环境的脑认知功能理论相对应。认知神经科学的这些理论，有些可以分别用于分析不同层次机制中，它们之间并无根本对立或排他性；但有些理论观点则很难相容，例如，神经元理论中特化细胞与群编码观点就各自有自己的实验事实依据。

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认知神经科学在方法学上，认知神经科学包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知）成像技术，另一类清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种；后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维（阵列）电极记录法和其他生理心理学方法（手术法、冷却法、药物法等）。儘管这些方法为人类科学增添了许多光彩，但远未满足认知神经科学研究的要求。例如，脑认知成像技术可以为我们对认知过程的脑功能形成直观的图像，然而这种图像仅可提供结构或区域性功能关係，对于细胞水平的机制显得过分粗糙。由上述可见，作为当代心理学研究热点的认知神经科学，是否能够继续闪现光辉，有待于进一步的历史验证。两大基础科学基础迄今为止,由于认知神经科学形成的历史短暂,对作为全人类共性的脑高级功能多重系统的研究,刚刚拉开序幕。因此,尚未来得及系统研究脑高级功能的个体差异。然而,随着21 世纪社会经济和科学技术的高度发展,对每个公民而言,那个领域能够最好发挥自己的聪明才智,是其面临的重大抉择;对教育而言,虽然因材施教是理想的原则,但怎样评定教育对象的心理素质和才气,至今仍是教育家们的经验之谈,缺乏系统的科学基础。虽然在认知心理学诞生之前,一些学者曾试图寻求脑高级功能的个体差异,如巴甫洛夫的高级神经活动类型和艾森克的人格维度理论;但都缺乏对人类心理过程深层机制进行系统实验研究的科学基础。过去40 年间,认知心理学对人类信息加工过程进行精细的实验研究,概括出许多心理过程的基本特性,提供了理解心理过程个体差异的科学基础。外显的意识过程和内隐的无意识心理过程的特性,控制加式与自动加工过程的特性及其相互转化的规律,心理容量分配的基本特性和规律,複杂心理过程的时序性和决策水平的特性等,这些心理过程的深层机制,不但可以进行实验操作的客观研究, 而且还可找到与之并存的许多相应脑功能参数,如脑细胞或不同脑区神经信息处理和能量代谢水平的差异,同一心理过程脑激活区大小、多少和激活水平的差异等。将认知心理学和神经科学的当代新成果用于人脑认知功能的个体差异研究,已具备了较好的科学基础。因此,21 世纪将个体差异的心理学研究纳入认知神经科学轨道,将会出现突破性发展。理论基础近年来多种脑成像综合套用已成一大发展趋势。一方面,取高解析度脑电或脑磁成像的理想时间解析度,另一方面,看重功能性磁共振(fMRI) 或正电子发射层描术( PET)的準确空间解析度,将两类图像的配準、融合共同投射到结构图像上,已成为这一研究领域重大的技术路线。然而两类成像技术的生物学基础并不相同,前者是脑细胞生理活动的反映,后者是脑细胞活动伴随的能量代谢的变化(包括脑血流、血氧和葡萄糖代谢率的变化)。两类过程时间尺度之差异(从数毫秒至数分钟) 却为图像配準和融合技术所抹杀。因此,在细胞和分子水平上解决多种脑成像技术综合套用的理论基础已引起很大重视。离体脑片研究发现脑细胞活动的能量供应主要依靠通过胶质细胞进行的谷氨酸/ 谷氨醯胺循环,但也有证据支持是葡萄糖有氧代谢的结果。脑细胞生理活动及其伴随的能量代谢过程的动态规律已成为这一领域的重大理论基础课题,它的突破将会对多种无创性脑研究发生重大影响。虽然认知神经科学刚刚诞生不足十年,但其实验基地形成之迅速,理论着作问世之集中,都反映了该研究领域的重大意义和巨大的生命力。在比较各国发展的势态时,令我们震动的是这几年经济发展并不景气的英国和德国,竟能拿出大笔资金分别建设了世界上非常先进的认知神经科学基础实验基地。在伦敦一个只有40 人编制的研究所,竟在一座小楼内具有专门研究用的PET 和fMRI 设备。在德国,1997年投资5000 万马克兴建的猴实验室内同时具有专用fMRI和一百多套脑细胞电活动记录的仪器。这种加强基础研究的勇气和明智的选择已预示德国有可能在认知神经科学发展中迅速做出突破性进展。面对这一新领域的发展势态,我国科学界将取何种举措是值得深思的问题。研究机构神经科学认知神经科学与学习国家重点实验室，依託单位为北京师範大学脑与认知科学研究院，其总体定位为以高级认知功能发展变化为主线，以“学习与脑的可塑性”为核心科学问题，围绕学习的一般规律和机制以及特殊领域学习的认知与脑机制开展认知神经科学研究。为我国基于脑科学的教育质量提升、认知障碍矫治和人力资源开发等提供依据，促进我国亿万儿童青少年的智力和心理的健康发展，提升我国人口素质和综合国力。脑与认知科学脑与认知科学国家重点实验室，依託单位为中国科学院生物物理研究所，实验室立足于脑与认知科学的基础研究，同时开展相关领域的多学科交叉研究，以“围绕研究方向形成共同的研究计画、建设共同的实验环境平台、创立新的原则并着力将研究成果服务于相关套用领域”为主要目标；以视知觉和注意的基本表达、感知觉信息加工的脑机制、高级认知过程及其脑机制、脑与认知功能异常及其机制为主要研究方向。