《认知与记忆》PPT课件.ppt

1、中国科技大学生命科学学院沈宪生教授第八讲认知与脑功能，主要内容：1 .认知神经科学和心理学2。愿景3。选择性注意和视觉忽视。学习和记忆。语言6。认知神经科学的新时代1。认知神经科学和心理学概念1。认知神经科学是由神经生物学、脑科学和心理学组成的一门新兴交叉学科，其主体是心理学。心理学是一门研究人类行为的科学，主要研究大脑活动及其特征和规律。心理学涵盖的范围很广，包括感觉、知觉、注意力、学习和记忆、语言、思维、推理、智力、动机、情感、个性、社会行为和异常心理。研究心理学的意义，理解人类的自我意识，无疑是最重要的认知功能，这与面孔的自我认知密切相关。医疗服务心理学研究将有助于开发监测神经系统和心理

2、功能、疾病诊断、治疗和康复的新方法。从自然匹配原则到以人脑为中心的设计原则，为生物领域高科技的发展提供了一个很好的思路。(2)视觉(1)视觉感知的恒定性(1)在恒定性实验中竖起大拇指。2.概念：当外部物体相对于人眼的距离、方向、角度和照明光改变时，其在视网膜上的图像也会相应地改变，然而，物体的视觉感知(即你所看到和感觉到的)是恒定的，即被感知物体的大小、颜色和形状保持不变。或者换句话说，人们对物体的视觉感知不仅仅是由视网膜成像决定的。依靠恒常性，人类的感知更真实地反映了外部物体的内在特征。根据对视觉恒常性的破坏，人们有很强的提取不变性的能力。例如，不管他的脸朝向哪里，我们只要从一个背面就能正确

3、地判断他是谁。然而，在某些情况下，知觉的恒定性被破坏了。通过对这些恒常性的破坏，我们可以更深刻地理解知觉的恒常性。请把这本书倒过来读。如果你花更多的时间，你可以读上面的句子。然而，要把连笔草书的诗倒着读是非常困难的，甚至是不可能的。旋转一个刺激会同时产生1、视网膜图像；2、刺激与其周围环境的相对方位(基于重力)。什么因素影响人们的感知？可以做一个实验：在墙上贴一张正方形的纸，使它的下侧与地面平行。观察者以两种方式观察它：保持头部直立或转动45度。在这两种情况下，视网膜图像的方向是不同的，但它对正方形的感知没有影响。这表明视网膜图像的变化没有影响。在实验2中，贴在墙上的纸被旋转45度，观察者仍然

4、在两个不同的位置观察它，结果都是棱柱形的。这进一步表明，刺激对视网膜的方向没有影响，但是它相对于环境的方向。(续)，但在另一种情况下结果就不同了。当我们的腿分开时，我们的身体会向下弯曲180度，这样我们的头会完全低下，眼睛会向后看。在这种情况下，在相对环境中直立的书比倒立的书更难阅读！在这个时候，书相对于视网膜的方向似乎起了主要作用。总之，环境取向和视网膜取向都在视觉中起作用。4.视觉图像解读。图形分割对感知非常重要。霍夫曼和理查兹发现，当任意形状的两个曲面随机相交时，相交的边界总是凹不连续的。这是一个客观规律，一个数学规律，或者换句话说，两个物体之间的边界必须是凹的不连续。现在用这个定律来理

5、解分割的变化。当观察它时，两个阴影面之间的交线AB在凸的位置，所以这条线将不可避免地分开两边；反线段AB变成凹不连续线，将两边分开。(2)三种视觉识别模型。1.模板模型在内存中存储了大量已经标记和命名的可视化表示模板。识别是将内部表示与模板匹配的过程。模型简单明了。然而，它并不完美，它的主要缺点是，为了在目标识别中实现不变提取，不仅每个目标需要一个模板，而且这个目标对于每个不同的距离和方向也需要一个不同的模板。因此，需要大量甚至无限数量的模板。2.原型模型中，几个相关刺激之间的相似性在识别中起着基本的作用。刺激总是一种刺激的一个成员，原型被定义为一种刺激的平均值。特定的刺激既有其所属刺激类型的

6、共性，又有其自身与原型即人格的区别。主要的缺点是缺乏对外部刺激如何被抽象以建立内部表征和原型结构的清晰和具体的描述。3.特征模型，在大脑中，刺激被表征为一系列特征。识别经历四个阶段，每个阶段都有相应的精灵，即形象精灵、特征精灵、认知精灵和决策精灵。图像精灵将网膜图像转换成主要的内部表示。要素向导搜索初步制图表达中包含的要素。认知精灵寻找特定的特征。决策向导比较认知向导的活动水平，并据此做出最终决定。该特征检测模型灵活、有效，不占用过多的存储空间，对识别过程的描述更清晰。这也得到一些生理和心理实验的支持。然而，它也有缺陷。主要问题是实验中发现的选择性反应池不完全符合检测器的理论标准。它不能解释内

7、容优势效应。(3)视觉刺激的分类反应，高等动物的大多数分类功能都是通过学习建立的。猴子可以学会区分动物和非动物、食物和非食物、树和非树等等。这些知觉分类的神经机制可能在信息技术和功能性行为分类中，因为这两个大脑区域中的神经元对图形敏感，并在许多视觉引导行为中发挥重要作用。在分类反应实验中，以三种猫和三种狗为原型，通过计算机三维系统，对这些原型进行了所有可能的线性合成。通过组合不同数量的“猫”和“狗”，原型可以不断变化，物种的界限可以明确界定。这样，就获得了100%、80%和60%的“猫”和“狗”。这里，60%的猫和60%的狗非常相似，因为80%的猫(40%的猫和40%的狗)是一样的。然而，60

8、%的狗和100%的狗只有60%相似。(但其中60%是“狗”。经过训练，两只猴子可以很快完成猫和狗的分类任务。在训练之前，两只猴子没有接触或看到猫和狗，所以它们的分类能力可能是通过训练和学习获得的。选择性注意和视觉忽略(1)选择性注意(1)注意大脑对不同信息的选择性处理，这是注意的主要功能。它的特点是经济高效。2.注意研究中的困难。人们的心理注意中心一般与视网膜中央凹一致。很难区分注意力对实验结果的影响和视网膜中央凹的影响。3.波斯纳的方法如下：视觉刺激是一种短暂的闪光，它随机出现在视野左侧或右侧的不同位置。受试者被要求将眼睛固定在视野中心的注视点上，并在看到闪光后迅速做出反应，而不管它的位置如

9、何。关键是刺激前有一个提示信号，提示信号有三种类型：有效，如指向左边的箭头，表示刺激会以一定的概率呈现在左边；无效，如箭头指向左边，但随后的刺激出现在右边；中立，如双箭头。4.注意研究中的发现。实验结果表明，有效提示的响应时间最短，无效提示最长，中性提示居中。在这三种情况下，刺激是相同的，它们都作用于相同的视网膜区域。因此，t研究发现，内源性线索和外源性线索之间存在差异。所谓的内源性线索是出现在视野中心的一个符号。不同的符号表示目标刺激将出现在不同的位置，如上面的箭头。外生线索也称为周边线索，它通过线索本身的位置来指示目标出现的位置。关注空间分布结构是另一个重要问题。斯特罗普效应，美国斯特罗普

10、发现于1935年：当命名用于书写颜色词“绿色”的红色色块并直接使用绿色色块时，前者比后者花费的时间长得多。这个实验发现颜色和词义相互干扰。结果：注意是选择性的，人们对颜色和词汇的注意是不对称的。规律性：文字对色彩有很大的干扰；然而，颜色对文字的干扰较小。(2)视觉忽视，即大脑后顶叶，尤其是右顶叶的损伤，常导致一种称为单侧空间忽视的疾病。在学习的过程中，这样的病人也会遇到困难。他们似乎只能看到书右边的单词，甚至读错了单词，例如，把CAGE读成AGE。但是更多的错误是替代错误，比如把“peace”发音为“BEACH”。(3)注意的控制和神经机制；1)“鸡尾酒会”现象与聚会上的注意力有关。聚会上总是

11、有很多人，他们两人有一个三三两两的谈话，非常生动。在这种嘈杂的环境中(干扰很大)，你仍然可以和一两个朋友交谈，也就是说，你可以专注于此刻和朋友的谈话，而你似乎听不到别人在说话。然而，如果有人说你的名字，你可能会听到，并把你的注意力转向谈论你的方向。这反映了注意力控制的两个基本方面：(1)人们可以关注与当前任务或目的相关的信息，排除其他干扰。(2)当有其他与自己密切相关的信号，特别是那些提示危险的信号时，人们的注意力可以及时从当前的任务中抽离出来，并迅速转向可能具有重要意义的新信号。请注意，它由两个相对独立的神经系统控制。自上而下的控制系统包括顶叶背侧和额叶背侧的部分皮层，其也随着刺激的检测而调

12、整。该系统自下而上，包括皮层和腹侧前额叶在颞顶连接，主要位于右半球。(4)注意功能系统的局限性。1.神经系统的处理能力是有限的，这限制了注意到的事物和位置的数量。被选中的事物被强化，这是注意力的光明面。然而，关注一个地方是有代价的，也就是说，会有“功能性失明”，也就是说，关注的“阴暗面”或局限性。2.注意力不集中导致的知觉丧失：其中三种是最常见的现象：(1)注意力不集中失明(2)变化失明(3)注意力眨眼(续)，(1)注意力不集中失明发生在受试者不注意次要事物时。例如，当一个受试者在做某项视觉任务时，他不会注意到屏幕上的另一个闪烁点。(2)变化盲不注意事物的变化，如事物特征或位置的变化。同样，当

13、受试者不期望变化时，变化盲也很容易发生。例如，这种变化是在短暂的中断中发生的，例如，工人们肩扛着门在两个对话者之间走动，超过一半的对话者没有注意到与他们交谈的人的特征发生了变化。(3)注意眨眼当受试者的注意力负担增加到极限时，受试者的注意力就会“盲目”，即注意眨眼。(1)学习是人类智力最重要的组成部分，是适应不断变化的环境的基本能力。操作性条件反射是一种不同于经典条件反射的学习。它必须要求被实验的人或动物对刺激做出某种反应，只有当实验者做出所需的反应时，才会产生某种结果。在杂技团，动物是通过操作条件反射来训练的。(2)记忆是过去经验在人脑中的反映。在“记住”之前加上“记住”。从信息处理的角度来

14、看，记忆是对输入信息进行编码和存储，然后在一定条件下将其提取出来的过程。记忆根据保留时间可分为三类：感觉记忆、短时记忆和长时记忆。短期记忆、短期记忆和感觉记忆是非常不同的。人们不仅可以清楚地意识到短时记忆的内容，还可以通过不断重复来长时间保持它们。短时记忆接受感觉记忆的输入，也可以调用长时记忆中的信息来完成各种信息处理任务。因此，有人称之为工作记忆。它的功能是同时记忆和处理信息，因此它与其他认知功能(如阅读、学习和推理)密切相关。一种与记忆相关的蛋白质，人们经常会想：人脑使用了多少？美国科学家最近的一项研究发现了大脑分配细胞进行编码和记忆储存的一种关键机制，这种蛋白质叫做CREB。在这种蛋白质

15、的影响下，人类中脑中只有20%的神经细胞被用来形成记忆。研究结果为治疗阿尔茨海默病等脑部疾病开辟了一条新途径。相关论文发表在2007年4月20日的科学杂志上。(阿尔茨海默病是一种进行性阿尔茨海默病，主要由大脑中潜在的神经病变和神经化学变化引起，导致认知功能逐渐退化，记忆力、学习能力、注意力和判断力下降，时间和空间问题，沟通困难，个人卫生和自理能力下降，不适当的社会行为和人格改变。)，斯珀林效应，根据记忆的保留时间，记忆可分为长期记忆、短期记忆和感觉记忆。感觉记忆为记忆的进一步加工提供了额外的时间和可能性。包括图像存储器和声音图像存储器。实验：3行，每行3个字母，共9个字母，测试50毫秒，结果平

16、均能报告4.3个字母。问题：它是无止境的吗？还是跟不上记忆？斯珀林效应(续)，斯珀林实验：有三行字母，每一行字母匹配不同的高、中、低音。提前告诉参与者匹配规则，让他们看完卡片后根据匹配的声音报告相应的字母。结果：受试者报告的字母数量增加，平均为6.5，即使每行4个字母。结论：斯珀林实验表明感觉记忆存在，其容量大，但记忆保持时间短。失忆失忆是脑损伤后最常见的症状，最著名的病人是HM。HM接受双侧颞中叶切除术治疗难治性癫痫。手术后，HM的癫痫停止了，他的智商提高到了116。(正常人的平均智商是100)，性格没有变化。他对童年的记忆仍然清晰、完整、永恒。然而，这次手术给他留下了永久和严重的顺行性健忘

17、症。他日复一日地玩着同样的游戏，一遍又一遍地读着同样的杂志，但没有发现它的内容已经被读过了。每次我看到相处了几年或更久的教授、医生和护士，我似乎从来没有见过一些白胜人。(4)遗忘和主动遗忘，记忆的反面是遗忘。这意味着记忆在质量和数量上都有显著变化。根据信息处理的观点，遗忘意味着信息不能被提取或者提取了错误的信息。遗忘的原因是什么？有两种不同的理论：1 .自我回归。随着时间的推移，获得知识的神经痕迹会逐渐消失。所以间隔越长，你忘记的就越多。2.干扰。遗忘来自干扰，先前储存的信息被新信息的加入削弱了。许多实验表明，干扰是遗忘的主要原因。主动遗忘通过执行控制来抑制不想要的记忆。弗洛伊德提出，不需要的记忆可以通过扔进无意识中而被遗忘。这个过程叫做抑制。一个多世纪以来，镇压的存在一直备受争议。遗忘可以分为暂时遗忘和永久遗忘。艾宾浩斯在1885年发表的实验结果“遗忘曲线”为记忆和遗忘的研究打开了大门。(用8-16个音节组成单词)时间间隔：20分钟，1小时，8小时