2025年大学认知科学与技术专业题库- 认知神经科学与脑机接口技术

2025年大学认知科学与技术专业题库——认知神经科学与脑机接口技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.认知神经科学2.事件相关电位(ERP)3.脑磁图(MEG)4.脑机接口(BCI)5.侵入式脑机接口二、填空题（每空2分，共20分）1.认知神经科学主要运用________、________和________等方法研究心理现象的神经基础。2.fMRI技术主要基于神经活动引起的________变化来成像大脑活动。3.简单感觉运动皮层的定位遵循________定律。4.脑机接口系统中，信号采集环节常用的非侵入式方法包括________和________。5.目前应用最广泛的BCI范式之一是利用被试意图控制________的分类任务。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述认知神经科学与心理学、神经科学、人工智能学科的主要区别与联系。2.列举三种常用的神经影像技术，并简述其基本原理和主要优缺点。3.简述脑机接口技术中信号解码的主要方法和挑战。4.指出脑机接口技术应用于康复领域的几个主要方向。四、论述题（每题10分，共30分）1.论述感觉信息如何在大脑中逐步整合并产生知觉体验的过程。2.谈谈你对脑机接口技术发展所面临的伦理挑战的看法。3.结合具体实例，论述脑机接口技术在认知增强方面的潜力和局限性。试卷答案一、名词解释1.认知神经科学：是一门研究心理现象或认知过程的神经基础的科学，它整合了认知科学和神经科学的研究方法与理论。**解析思路：*考察对认知神经科学基本定义的理解，要求学生掌握其核心概念，即连接心理/认知与大脑/神经活动的桥梁。2.事件相关电位(ERP)：是在特定外部刺激或内部思维活动中，大脑自发产生的、与认知加工过程相关的电位变化。**解析思路：*考察对ERP技术基本概念的掌握，强调其与刺激相关、源于自发脑电活动的特点。3.脑磁图(MEG)：是基于神经电流产生的磁场，使用超导量子干涉仪(SQUID)或原子磁力计等设备进行无创测量大脑磁场的技术。**解析思路：*考察对MEG技术原理和特点的理解，包括其无创性、高时间分辨率以及基于磁场测量的特点。4.脑机接口(BCI)：是直接连接大脑与外部设备（或系统）的通路，允许大脑与设备之间进行信息交换或控制。**解析思路：*考察对BCI核心定义的掌握，强调其直接连接、实现大脑与外部交互的本质。5.侵入式脑机接口：指通过手术方式将电极或其他装置植入大脑皮层或脑区的脑机接口技术。**解析思路：*考察对BCI分类的理解，区分侵入式与非侵入式的主要标准（电极植入位置）。二、填空题1.________神经活动__________功能变化__________行为反应**解析思路：*考察认知神经科学常用研究方法的掌握，即通过测量神经活动（EEG、fMRI等）、功能变化（认知任务表现）和行为反应来研究心理。2.________血氧水平依赖(BOLD)________氧合血红蛋白**解析思路：*考察fMRI的基本原理，即利用大脑活动引起的血氧水平依赖性变化来间接反映神经活动区域。3.________巴宾斯基**解析思路：*考察经典的神经解剖学定律，即身体感觉在皮层运动区呈对侧、倒置的分布规律。4.________脑电图(EEG)________近红外光谱(NIRS)**解析思路：*考察常用的非侵入式神经信号采集技术，EEG记录电位，NIRS记录血氧变化。5.________光标移动/虚拟键盘**解析思路：*考察一种经典的BCI应用范式，即通过意图控制光标在屏幕上移动或选择屏幕上的字母/图标。三、简答题1.简述认知神经科学与心理学、神经科学、人工智能学科的主要区别与联系。**解析思路：*要求学生比较四个相关学科的研究对象、方法和目标。认知神经科学区别于纯心理学（偏行为/现象）、纯神经科学（偏结构/生理机制）、纯人工智能（偏模拟/计算）。联系在于：认知神经科学借鉴心理学提出的研究问题和假设，借鉴神经科学揭示其神经机制，并利用人工智能发展研究方法和计算模型。2.列举三种常用的神经影像技术，并简述其基本原理和主要优缺点。**解析思路：*要求学生了解至少三种主流神经影像技术。fMRI（原理：BOLD信号，优点：全脑覆盖、高空间分辨率，缺点：时间分辨率相对较低、有创性干扰等）；EEG（原理：记录电位，优点：极高时间分辨率，缺点：空间分辨率较低、易受干扰）；PET（原理：放射性示踪剂，优点：可研究代谢/生化过程，缺点：低时间/空间分辨率、有放射性）。（其他如MEG、TMS等也可，关键是原理、优缺点对应）。3.简述脑机接口技术中信号解码的主要方法和挑战。**解析思路：*要求学生了解BCI信号处理的核心环节。方法：常用模式识别方法（如SVM、PCA），也包括人工神经网络等。挑战：信号质量差（噪声大、伪影多）、高维度数据降维困难、个体差异大导致模型泛化难、实时性要求高、解码精度和鲁棒性有待提高。4.指出脑机接口技术应用于康复领域的几个主要方向。**解析思路：*要求学生掌握BCI在临床康复中的应用前景。主要方向：帮助瘫痪病人恢复运动能力（如控制假肢、轮椅）、恢复沟通能力（如意念控制发声或打字）、改善感觉反馈（如给假肢提供触觉）、辅助认知障碍（如注意力、记忆）等。四、论述题1.论述感觉信息如何在大脑中逐步整合并产生知觉体验的过程。**解析思路：*要求学生系统阐述感觉信息处理的层级模型和整合机制。可以从初级感觉皮层接收特定模态信息开始，讲到丘脑等中继核团的作用，再到高级感觉皮层（如顶叶、颞叶、额叶）进行跨通道信息的整合（如视-动整合、听-视整合），最终形成具有意义和结构的知觉体验，并可能涉及意识层面的参与。2.谈谈你对脑机接口技术发展所面临的伦理挑战的看法。**解析思路：*要求学生从伦理角度思考BCI发展带来的问题。可以论述隐私安全（脑信息泄露）、公平性（资源分配、能力增强带来的不平等）、自主性（被试意愿、控制权）、社会影响（就业、犯罪界定）以及长期植入的风险和未知影响等方面，并表达自己的观点和思考。3.结合具体实例，论述脑机接口技术在认知增强方面的潜力和局限性。**解析思路：*要求学生分析BCI用于提升认知功能的可能性和现实障碍。潜力：可以辅助