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1、脑科复习脑与认知科学期末复习重点1、脑与认知科学的起源、发展、基础和假设起源：1） 计算机的发明和“人工智能”的产生：Turing machine (1940); LIST语言及处理程序Artificial intelligence (H.A. Simon, H. Newell, 1955)；Dartmouth 人工智能研究计划（1956）；2） “功能主义”的心智哲学的产生：人的心理状态就是大脑的计算状态 （H. Putnam, 1960s）；心理之与大脑如同计算机软件之与硬件；3） 心理学和语言学反叛行为主义的“认知革命”：智能有机体是接收、存储和处理信息的“信息处理系统” 。行为不仅是“

2、刺激-反应”联结导致，而是经过了思维的机制和过程，具有其神经基础。发展：？基础：信息加工假设：人的大脑是一个接收、存储、提取、转化并传导信息的复杂系统。大脑作为一个信息加工装置：计算理论、编码和算法、神经生理学机制。假设：1） 认知加工能够分离成若干单独的加工过程而被孤立地研究（如语言能独立于记忆而单独研究）；2） 认知研究集中关注个体和他们的自然环境的作用，弱化文化和社会的影响；3） 假定认知加工过程能够独立于非认知能力而自动发生；4） 需要区别“正常”和“反常”的认知过程；5） 我们所研究的是“典型”的认知过程，普遍适用于所有人，因为成人在很大程度上是相似的；6） 对一些基本的、实证的问题

3、的回答都是基于信息加工的原理；7) 对基本和实证问题的回答能够用实验验证；8） 对基本和实证问题的回答必须有其神经科学的机制。2、神经元和神经信息传导过程神经元通讯：神经元的细胞膜内有几十mV的电位差（这是其产生和传递神经动作电位的能源）；神经动作电位/神经冲动（neural activation/impulse）；神经元通过神经冲动来传递和处理信息；神经冲动是通过频率的变化来编码的；神经冲动就是神经元传递信息的语言。神经元激活（冲动）的特征：1全或无：树突接受到的输入必须超过一定的阈值，才能使神经冲动发生，将信息传递到轴突；2是一种化学-电加工：细胞电极性发生变化（离子交换）；细胞化学成分浓

4、度发生变化（钠钾离子）；神经递质的扩散；静息膜电位/动作电位。3、神经系统结构4、大脑结构大脑皮层分层（见右图）：2000-2400 平方厘米，平均2.5毫米厚； 6个层次, F. Baillarger (1856)1 分子层；2 外颗粒层；3 外椎体层；4 内颗粒层；5 内椎体层；6 多形态层。人类大脑皮层的结构Brodmann功能分区（对应颜色对应功能区）初级运动皮层：自主运动；初级感觉皮层：触，痛，体表压力，体位，温度；运动联合皮层：协调复杂运动；感觉联合皮层：整合多通道感觉信息；前额区：计划，情绪，判断；言语中枢“Broca”区：言语产生和发音；Wernicke区：言语理解；初级听皮层

5、：声音信号加工；联合听觉皮层：复杂听觉加工；初级视皮层：低级视觉信号加工；联合视觉皮层：高级视觉信息加工。5、视觉信息加工/组织过程（不知如何区分此二过程）认知一个视觉场景：A、特征提取；提取粗糙的特征大脑中多种细胞 -特征检测器对某种特定因素反应颜色、方向、曲率、线的两端基本单元（对形状认知）B、场景分析物体从背景中被提取出来；认知分离把元素分组正确Figure and GroundC、把物体特征组合成单个物体；D、模式识别解答它是什么。如何认识客体：自下而上的加工：特征驱动自上而下的加工：知识驱动模式识别：一、特征驱动自下而上的加工模式识别1 分等级的顺序2低水平感受器激活引起中级感受器的

6、激活，继而激发更高级的感受器二、知识驱动自上而下的加工模式识别1 被个人专业信仰所影响2 对一个视觉影响的先验知识和附加的背景6、视网膜信息处理视网膜成像：成像在感光器上：1角膜折射的折射能不可变； 2晶状体折射的折射能可变 睫状肌。视网膜结构&功能：1、杆细胞 rods视网膜上的感受器：1、夜视的初级感知并感知运动； 2、对广泛的光谱长度敏感； 3、不能区分颜色； 4、感受亮度和灰度。2、锥细胞 cones 视网膜内颜色认知的感受器视网膜中央有很多锥细胞-因此有更高的分辨率边像由杆细胞控制-检测外围有威胁的运动关于它的颜色感知 PPT！视网膜被光敏感受器覆盖着rods；能激起一个神经中枢细胞

7、（ganglion cell）放电所需刺激的视网膜的区域称为这个细胞的感受野视网膜感受野很小。7、中枢视觉系统8、外周听觉结构耳的结构：外耳：构成和各部分功能；声音定位的双耳线索及三维空间定位； 耳廓：声音的收集，声音的定位，对高频率的声音更有效的引导到鼓膜； 双耳定位：ITD和ILD（耳间的时间差异，耳间的水平差异）三维空间定位：方位（左/右），正中矢状平面（前，上，后，下），距离 耳道：S型，增强在鼓膜处的声音压力（5-6dB，声音共振）； 鼓膜：外耳与中耳的分界处，振动，将声音的能量转换成机械能；中耳：构成和各部分功能； 三块小骨：杠杆原理，阻抗匹配； 锤骨，砧骨，蹬骨，蹬骨的踏板进入耳

8、蜗的卵圆窗 两块肌肉：保护； 蹬骨肌，鼓室张肌 耳咽管：平衡气压； 有黏膜，将中耳与鼻咽相连，平时关闭，当打哈欠或咽东西 时打开，不是听觉处理的部分。内耳：构成和各部分功能（声音信号的能量转换）；耳蜗的结构；基底膜毛细胞的频率表达特性；锁相：声音的有规律的波形而引起的神经系统有规律的活动； 耳蜗：将声音转换成神经刺激，编码声音信号 前庭：平衡耳蜗的结构：卵圆窗：中耳中的蹬骨的机械运动引起卵圆窗膜的内外移动，从而带动耳蜗内的液体和基底膜的震动圆窗：为耳蜗内液体流动起缓冲作用耳蜗被基底膜和前庭膜分成三个部分：鼓阶、蜗管、前庭阶（如图所示）9、听觉中枢频率拓扑图耳蜗&听觉神经耳蜗核上橄榄复合体10、

9、听觉信息的加工耳的声音传递特性：声音是如何在耳中进行传播的声音的能量，以声波的形式，通过耳廓的收集进入耳道，引起鼓膜的振动，从而将其转换成机械能的形式；与鼓膜相连的锤骨开始运动（中耳的结构机械的扩大了声音）。蹬骨不断的进出耳蜗的卵圆窗，引起了其中液体的运动，而由于液体的运动，螺旋器中的膜使得毛细胞偏倒，从而产生了电信号，并且通过听觉神经传送到大脑，引起听觉。双耳定位：ITD和ILD（耳间的时间差异，耳间的水平差异）PPT 374111、多感觉通道整合多感觉通道整合规则：1、 空间规则：空间一致性如果外界的刺激来自同一个方位，则多感觉通道的整合功能将得到增强；反之，下降；2、 时间规则：时间契合

10、多感觉通道的整合仅会在不同的感觉信号到达神经的时间差先后不超过150ms时发生；3、 逆向效果整合强度与每一个独立信号的作用效果强度呈反比单独信号的刺激越弱，多感觉的回应效果越强（e.g.？）多感觉通道整合的信息加工过程：PPT 912、学习、记忆相关机制学习：学习类型：1、 联结学习：经典条件化学习：两种刺激的交替发生会改变人对其中一种刺激的反映。操作条件化学习：利用奖惩使人对特定的刺激产生反应。2、 非联结学习：适应：对同样的重复的一个刺激,反映会逐渐变弱。易化：在一个强度刺激后,物体会对一个中等的刺激反映加强。学习机制：祖母细胞说：一个细胞负责一个刺激.问题：对已有的每个体会都需要一个神

11、经元当我们变老时脑细胞会死亡突触可塑化：突触间的连接效应会增加. PPT！长时程增强LTP ：一个反映的增强是因为在某一时间,几个轴突同时向一个神经元发送的刺激数明显增加；长时程减弱LTD：如果一个刺激发生的频率和另一个同时发生刺激相比很低,那么会造成对这个刺激的响应持续降低。记忆：记忆的类型：短时记忆：暂时的,容量有限 需要演练；长时记忆：永久的,大容量记忆 无需持续的演练；感觉记忆：转瞬即逝的,无意识。外显记忆（呈述性记忆）：一些事实和经历，是我们可以表达的记忆；内隐记忆（程序性记忆）：和有意识的记忆无关。内容包括怎么去做一些事情。记忆的核团：在长期记忆中储存知识海马体（Hippocamp

12、us）的功能：海马体的功能是显式记忆。脑损伤和记忆：切除海马体会导致倒退失忆症(在脑受损前的部分记忆丢失)，即短时记忆完好无损但是显式记忆部分丢失，隐式记忆保存完好隐式记忆保存比显式记忆强。The Atkinson-Shiffrin记忆模型：记忆的存储：持续时间、容量、遗忘 （以Atkinson-Shiffrin记忆模型为例说明）13、情绪如何影响认知图片识别实验：两两一组/三三一组放出两类图片，一类为令人害怕的图片，另一类为中立的图片；结论：识别令人害怕图片的时间平均短于识别中立图片的时间。情绪斯特鲁普效应：实验者在识别带有明显情绪的词汇颜色时较识别中立词汇时明显慢很多。情绪与记忆“情绪关联性回忆”；情绪对认知功能的有益&有害作用好情绪增强记忆，坏情绪分散注意力；情绪依靠提升记忆相关区域的脑活动来增强记忆。影响与判断&感知焦虑的情绪会使机体把不明的刺激预先当作惊吓的刺激对待；对未来结果的情绪偏向评估/对控制力等级的估计；积极影响与失去厌恶感；积极影响引向全球性的关注（森林）-消极影响引向地区性的关注（树木）。（不懂）强迫行为与表现效果延迟决策的制定；削弱记起最近活动记忆的能力；在区分现实&幻想事件时失去信心。