2025年大学认知科学与技术专业题库- 认知科学与技术的脑科学研究

2025年大学认知科学与技术专业题库——认知科学与技术的脑科学研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.下列哪种神经递质与学习记忆的形成密切相关，其水平变化会影响海马体的功能？A.肾上腺素B.乙酰胆碱C.多巴胺D.GABA2.能够直接反映神经冲动在线路上传播时间的脑电信号是？A.脑磁图（MEG）B.事件相关电位（ERP）C.功能性磁共振成像（fMRI）D.结构性磁共振成像（sMRI）3.在研究语言理解时，认知神经科学领域常使用的“血氧水平依赖（BOLD）信号”主要反映了什么？A.神经元放电频率的变化B.神经元同步振荡的活动C.大脑皮层局部血氧合水平的改变D.脑脊液的流动速度变化4.以下哪项技术属于非侵入性的脑刺激技术，可用于暂时改变特定脑区的兴奋性？A.经颅磁刺激（TMS）B.脑电图（EEG）C.脑磁图（MEG）D.经颅直流电刺激（tDCS）5.个体在意识清醒状态下，对环境刺激产生有意识感知的能力被称为？A.注意B.意识C.记忆D.运动控制6.以下哪项研究范式常用于探究内隐记忆的存在？A.成功-失败法B.再认测验C.词语联想学习D.潜伏学习7.关于神经元突触可塑性，长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）分别指的是？A.突触传递增强和减弱B.突触传递减弱和增强C.突触结构增大和减小D.突触结构减小和增大8.在执行需要规划、决策和抑制冲动任务时，前额叶皮层扮演着至关重要的角色，尤其是其哪个亚区？A.海马体B.杏仁核C.顶叶D.背外侧前额叶皮层（dlPFC）9.以下哪项发现支持了“特定脑区功能专业化”的理论？A.感觉统合现象B.布罗卡区损伤导致运动性失语症C.大脑可塑性极强的证据D.多感官整合能力10.脑机接口（BMI）技术旨在实现什么？A.通过药物调节大脑功能B.通过光遗传学操控特定神经元C.直接读取或向大脑传递信息D.增强大脑的天然神经递质释放二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）1.大脑皮层是高级认知功能的主要载体，其基本功能单位是________。2.根据信息加工理论，记忆可以分为瞬时记忆、短时记忆和________。3.某种脑成像技术能够提供关于大脑结构和组织信息的，通常是________成像。4.神经元之间传递信息的化学信使被称为________。5.情绪调节的中枢结构之一是________。6.注意资源理论认为，注意是一种________的认知资源。7.神经可塑性是指大脑结构和功能随经验而改变的能力，包括________和突触可塑性。8.ERP研究中的N200成分通常与________相关。9.视觉信息的初步处理主要发生在________皮质。10.认知神经科学领域研究伦理的重要议题包括知情同意、数据隐私以及________的风险。三、名词解释（每题5分，共25分。请给出简洁明了的定义）1.神经可塑性2.事件相关电位（ERP）3.脑机接口（BMI）4.工作记忆5.神经伦理学四、简答题（每题8分，共32分。请简要回答下列问题）1.简述感觉信息如何从感觉皮层传递到前额叶皮层进行高级整合的过程。2.比较fMRI和EEG这两种脑成像技术的原理、主要优点和局限性。3.简述长时程增强（LTP）的机制及其在学习和记忆中的作用。4.简述一项用于研究注意力的经典认知神经科学实验范式，并说明其核心发现。五、论述题（共18分。请就下列问题展开论述）结合脑科学的研究进展，论述神经可塑性在学习和记忆、大脑发育与康复中的重要性，并分析其在未来认知技术（如个性化教育、脑损伤康复）中可能的应用前景。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.A5.B6.D7.A8.D9.B10.C二、填空题1.神经元2.长时记忆3.结构性（或sMRI）4.神经递质5.杏仁核6.有限（或稀缺）7.结构性（或突触可塑性）8.违禁（或冲突）反应（或错误判断）9.背外侧10.脑部非医疗应用（或认知增强）三、名词解释1.神经可塑性：指大脑神经元及其连接（突触）在结构和功能上随着经验、学习、发育或损伤而发生改变的能力。2.事件相关电位（ERP）：通过记录大脑对特定外部事件或内部认知过程所引发的同步电活动变化，来研究大脑认知功能的无创脑电技术。3.脑机接口（BMI）：指在人或动物大脑与外部设备之间建立直接的、通用的神经信号转换接口，用于实现脑与外部设备之间的信息交换和控制。4.工作记忆：指个体在执行认知任务时，临时保持和操作信息的能力，是高级认知功能的基础。5.神经伦理学：探讨与脑科学和神经技术发展相关的伦理、法律和社会问题的跨学科领域，关注个体自主、社会公平和人类尊严等议题。四、简答题1.感觉信息从感觉皮层传递到前额叶皮层进行高级整合的过程：感觉信息（如视觉、听觉、体感等）首先在相应的感觉皮层（第一级）初步处理。然后，通过特定的神经通路（如丘脑的特异性核团）传递到感觉皮层的更高级区域（第二级和第三级）。高级感觉区域进一步整合来自不同感觉通道的信息（多感觉整合），并将处理后的信息传递至丘脑。丘脑再将信息路由到前额叶皮层（特别是负责决策、规划和注意的区域，如背外侧前额叶皮层）。前额叶皮层利用这些整合后的感觉信息进行更高级的认知加工，如目标导向行为、决策制定和情景理解。2.比较fMRI和EEG这两种脑成像技术的原理、主要优点和局限性：*原理：fMRI基于血氧水平依赖（BOLD）效应，即神经元活动增加时，局部脑血流量和血氧含量发生变化，导致BOLD信号改变，从而反映神经活动；EEG基于神经元的同步电活动，通过放置在头皮上的电极记录大脑整体的电信号变化。*优点（fMRI）：活动空间分辨率高；无创；对运动伪影相对不敏感；可同时测量多个脑区的活动；能够提供大脑的解剖结构信息。*局限性（fMRI）：时间分辨率较低（秒级）；空间精度受血脑屏障和脑血流动力学反应的限制；信号相对微弱，易受生理噪声影响。*优点（EEG）：时间分辨率极高（毫秒级）；无创；技术成本相对较低；能够捕捉到皮层内非常精细的神经振荡活动。*局限性（EEG）：空间分辨率低，定位精度差；易受头部运动和外界电干扰影响；记录的是大量神经元同步活动的总和。3.长时程增强（LTP）的机制及其在学习和记忆中的作用：LTP是一种在突触后神经元持续存在、导致突触传递强度增大的长时程变化。其经典机制涉及NMDA受体（需Ca²⁺内流）和AMPA受体的协同作用：当突触前神经元以足够强的频率放电，使突触后神经元兴奋性达到阈值时，诱发Ca²⁺内流，激活Ca²⁺依赖性信号通路（如CaMKII），促进AMPA受体的插入到突触后膜，并可能上调AMPA受体的表达或增加其敏感性。这使得该突触对后续的刺激反应更加强烈。LTP被认为是神经元之间建立和巩固突触联系的关键机制，与学习新知识和记忆形成密切相关。4.一项用于研究注意力的经典认知神经科学实验范式及其核心发现：范式：领取-维持注意力任务（AttentionNetworkTest,ANT）或类似的视觉搜索任务，如Eriksenflanker任务。过程：实验通常要求被试在众多刺激中识别目标刺激（如特定方向的光标），同时忽略干扰刺激（flankers）。干扰刺激可能与目标同向（促进效应）或反向（抑制效应）。*ANT范式：通常包含三种条件：①基线（无干扰）；②注意网络分离（目标在中央，干扰在侧方，评估反应抑制能力）；③注意网络整合（目标与干扰同向，评估冲突监控能力）。*核心发现（Eriksenflanker任务）：当干扰刺激与目标刺激同向时（促进条件），被试的反应速度加快；当干扰刺激与目标刺激反向时（抑制条件），被试的反应速度显著变慢，甚至出现反应时延长。这表明侧面的干扰信息会主动争夺注意资源，并影响对中央目标刺激的处理，证明了注意力的资源竞争特性和反应抑制功能。ERP研究也发现，在干扰条件下，与冲突监控相关的负侧化波（NegativityBias,N250）等成分会表现出更大的amplitude。核心发现（ANT）：在分离条件下观察到与反应抑制相关的负波（如ANT-N），在整合条件下观察到与冲突监控相关的正波（如ANT-P3b）。这揭示了人类大脑存在分离的注意网络，分别负责反应抑制和冲突监控。五、论述题结合脑科学的研究进展，论述神经可塑性在学习和记忆、大脑发育与康复中的重要性，并分析其在未来认知技术（如个性化教育、脑损伤康复）中可能的应用前景。神经可塑性，即大脑结构和功能随经验、学习或损伤而发生改变的能力，是认知科学与脑科学领域的核心概念，对理解人类的学习、记忆、适应和发展至关重要。其重要性体现在多个层面：首先，在学习与记忆中，神经可塑性是基础。突触可塑性，特别是长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD），被认为是信息在突触层面得以巩固和存储的分子与细胞机制。当个体学习新知识或技能时，相关脑区神经元会反复放电，激活这些突触，导致突触连接的强度和效率发生持久的改变。这种改变使得神经元之间的信息传递更加高效，形成了记忆的神经基础。例如，海马体在形成新的长期记忆中起着关键作用，其神经可塑性（如齿状回颗粒细胞的树突棘生长和突触重塑）对于记忆的编码和巩固至关重要。此外，神经可塑性也支持记忆的提取和遗忘，通过突触强度的动态调整，大脑能够根据需要更新或删除信息。其次，神经可塑性在大脑发育中扮演着关键角色。婴儿和儿童时期，大脑经历着快速的神经元生成、迁移、连接形成和修剪。这个过程受到遗传因素和环境经验的共同调控。神经可塑性使得大脑能够根据个体与环境的互动来优化连接模式，形成适合其特定经验和需求的神经网络结构。例如，“用进废退”原则在感觉系统发育中得到体现，未被充分使用的神经连接可能会被修剪掉，而经常被使用的连接则得到加强。这种经验依赖性的可塑性确保了大脑功能的成熟和个体化。再者，神经可塑性为脑损伤后的功能康复提供了希望。当大脑因中风、创伤性脑损伤或神经退行性疾病受损时，健康的脑区或未受损的神经网络可以通过神经可塑性发生代偿性重塑，部分恢复受损功能。例如，中风后，大脑非受损侧的初级运动皮层可能会发生功能重组，接管部分受损区域的运动控制功能。康复训练正是利用这一原理，通过提供特定的、有针对性的活动来刺激大脑产生积极的神经可塑性变化，促进神经功能恢复。神经调控技术（如经颅磁刺激TMS、经颅直流电刺激tDCS）也常被用于利用或增强神经可塑性来改善认知功能或缓解症状。展望未来，对神经可塑性的深入理解将极大地推动认知技术的发展。在个性化教育领域，可以根据个体大脑神经可塑性的特点和学习偏好，设计定制化的教学方案和干预措施，优化学习效率。例如，通过脑机接口监测学习过程中的神经活动模式，识