第1章-认知心理学概述.ppt

1、自我介绍,主讲教师：郑航月 单位：教育系 电话675132 邮箱：,课程简介,课程类别：专业基础课 课程性质：必修课 学分：4 课时：72 考核方式：考试 成绩组成： 平时成绩：30% 期末成绩：70%,第一章 认知心理学概述,基本概念、历史发展、研究方法,第一节 认知心理学和认知科学,认知心理学 （一）什么是认知心理学 奈瑟尔对认知的定义：认知指的是对感觉输入加以转换、简化、细化、储存、恢复和利用所依赖的所有加工过程。,（一）什么是认知心理学,广义的认知心理学：指以认知为研究取向的心理学。 狭义的认知心理学：指以信息加工观点为核心的心理学，又可称为信息加工心理学。,

2、认知心理学的研究范式,符号操作系统范式 把计算机作为人脑功能的一种心理学模型。 联结主义范式 认为人的心理活动和大脑的神经活动方式一相似的。,符号操作系统范式,符号：泛指代表、表示或意指他物的一切东西。所谓符号就是模式，任何一个模式只要能和其他模式相区别，就是一个符号。,输入符号 存储符号 建立符号结构,条件性迁移 复制符号 输出符号,符号操作系统范式,符号操作系统的三点推论： 既然人具有智能，它就一定是一个完整的符号操作系统。 既然计算机是一个完整的符号操作系统，它就能够表现出智能。 既然人是一个完整的符号操作系统，计算机也是一个符号操作系统，那么久能够用计算机来模拟人的认知活动过程。,人的

3、认知活动和计算机类比,人类认知活动,计算机,人类认知的计算机模型,通用问题解决程序 初级知觉和记忆程序 人类联想记忆 思维的适应性控制,联结主义范式,联结主义理论模型的组成,一组单元：节点 激活状态 联结模式 节点激活规则 节点输出功能 学习规则,联结主义理论模型的特点,内在并行性 分布式处理 容错性 自适应性,（二）认知心理学研究什么,注意 知觉（模式识别） 记忆 知识的组织 推理 问题解决,分类、概念和类型 语言 元认知 认知发展 社会认知 认知神经科学,二、认知科学,认知科学是20世纪世界科学标志性的新兴研究门类，它作为探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科，已经引起了全世界科学家们的广

4、泛关注。 认知科学的六个领域：心理学、计算机科学、语言学、人类学、神经科学、哲学。,第二节、认知心理学的历史与发展,一、认知心理学的哲学基础 理性注意 经验主义,二、认知心理学的起源,早期对认知的探索 柏拉图 亚里士多德 通过科学实验对认知进行研究 对神经冲动的研究 对记忆的研究,三、认知心理学的创立,认知心理学诞生的内在条件 行为注意 格式塔学派,相关学科的推动,人因工程学 信息科学 计算机科学 语言学,2020/8/6,21,第三节 认知心理学研究方法,计算机模拟 流程图示研究 口语报告法 反应时测量法 眼动研究技术 认知神经科学技术,2020/8/6,22,一、计算机模拟方法,(一)、涵

5、义 计算机模拟方是指利用计算机来模拟、检验、发现人的认知活动及其行为表现的规律的研究方法。 (二)、基本程序 主要工具是计算机程序，用它来模拟人的某些心理活动过程。 将某些确定性推断用计算机程序描述，观察在输入相同的刺激信息条件下计算机的输出状态，并同人类被试的输出反应比较。 例如：初级知觉和记忆程序。,输入：A、H、V、Y,上部有凹状么,有横线么？,有竖线么？,A,H,V,Y,N,Y,Y,N,N,Y,2020/8/6,24,二、流程图式研究,（一）、涵义 是指以作业图或信息流程图的形式表示人的心理活动，并以此分析人的信息加工过程的研究方法。 （二）、信息加工流程模式 一般由一张作业图中的系列

6、方框构成，每一个方框表示信息加工的一个步骤，从一个方框指向另一个方框的箭头标出了信息流向的方位和先后次序。,感觉记忆,信息,短时记忆,长时记忆,提取,复述,信息丧失,信息丧失,2020/8/6,26,三、口语报告法,（一）涵义 被试在解决某项问题时“出声思考”（出声讲出）其思维内容，研究者记录后进行分析，从而揭示被试认知活动规律的研究方法。 最初是德国心理学家Duncker（1945）首先发展出来的，后来Newell和Simon在研究问题解决时（1972），把它当作一个重要的方法加以应用。,2020/8/6,27,（二）基本过程,利用这个方法进行研究之前，应对被试进行足够的训练。 给被试某个问

7、题，要求他们在解决问题时出声思考，同时录下全部口述。 如被试在出声思考中发生停顿，实验者可以问他现在想什么。一般不应提问。 研究者整理由录音机录下的被试的口头报告序列，逐字逐句整理成文字材料。 经整理分析后绘出图例，称为问题解决行为图。,2020/8/6,28,问题行为图,由两部分组成：1）被试所具有的知识状态，即人在某一具体时刻所知的关于该问题或作业的全部信息。2）被试的内部操作过程，即每次用来改变其知识状态的手段。,2020/8/6,29,四、反应时测量法,（一）涵义 反应时是刺激作用于有机体后到其作出明显反应所需要的时间，即刺激与反应之间的时间间隔。 它作为个体成绩指标或内部加工信息过程

8、的复杂程度的指标。,（二）反应时研究简史,反应时研究的开端-天文学的研究 贝塞尔德人差方程 ：B-A=K(1923年) （二）反应时在心理学中的研究历史 1850年，赫尔姆霍茨实施了第一个反应时实验：测定蛙的运动神经传导速度。 荷兰生理学家唐德斯提出的反应时ABC 冯特和其学生的研究 1969年，美国心理学家斯滕伯格提出了加因素法。,（三）唐得斯的反应时三成分说（减法反应时原理）,人的反应可分为三类: 第一类称为A反应，只有一个刺激，一个反应，其反应时为简单反应时，又称基线反应时; 第二类反应为B反应，有多个刺激，需进行多个反应，其反应时包括简单反应时、辨别反应时和选择反应时； 第三类反应为C

9、反应，有多个刺激，只需做一种反应，其反应时包括简单反应时和辨别反应时。基于此，可得出如下算式：辨别反应时=C-A； 选择反应时=B-C。,唐德斯反应时（Donders ABC of reaction time),二、相加因素法,（一）含义： 认为完成一个作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间的总和。如果发现可以影响完成作业所需时间的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因素进行实验，判断这些因素是否与特定的信息加工阶段相联系。该法的关键不在于区分每个加工阶段的时间，而是辨认加工的顺序并证实不同阶段的存在。,（二）相加因素法的逻辑： 如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素的效应可以改

10、变另一个因素的效应，那么这两个因素只作用于同一个信息加工阶段；如果两个因素的效应是分别独立的，即可以相加，那么这两个因素各自作用于不同的加工阶段。 （三）在认知心理研究中的应用： 斯腾伯格有关短时记忆提取过程的研究。先发现影响因素，然后推断信息加工阶段，再验证信息加工过程阶段。,2020/8/6,35,短时记忆信息提取过程,2020/8/6,36,开窗实验,如果能直接测量每个加工阶段的时间，明显的看出这些加工阶段，那就好像打开窗户一览无余了。这种技术即称作“开窗”（open window）实验。 以“KENC4”为例，4个刺激字母相继呈现，被试自己按一下键就可以看见第一个字母K并同时开始计时，

11、接着被试作出声的转换，即说出LMNO，然后再按键来看第二个字母（E），再作转换，直至4个字母全部呈现完毕并作出回答。,2020/8/6,37,开窗实验,2020/8/6,38,五、眼动研究技术,1、基本概念 眼跳，我们看东西时，不断发动一些眼动以使我们的注视点由一个位置变换到另一个位置，这个过程就叫眼跳。 潜伏期，发动一个眼跳需要一定的时间，这段时间就是眼跳的潜伏期。 在眼跳的过程中我们视觉输入的敏感性会降低，这个现象叫眼跳抑制。 在注视一个目标时，我们的眼睛不会真正静止下来，而是有一种持续的颤动叫做眼球震颤。 回跳，与视觉运动方向相反的眼跳运动。 回扫，注视点从一行的末尾跳到另一行的开始。,

12、2020/8/6,39,2、研究动态,利用眼动技术可记录多种指标，包括注视和凝视时间，眼跳时间和位置、回跳时间等。 可用来研究阅读、视觉搜索和场景浏览等问题。 目前，研究者正试图改进技术，使视觉场景与真实接近。比较流行的眼动仪是用摄像机对眼球运动进行跟踪的头盔式眼动仪。,2020/8/6,40,六、认知神经科学,认知神经科学是一门新兴的交叉学科，其研究任务在于阐明认知活动的脑机制。现有的脑认知功能研究技术大致可以分为两类： 一类是通过改变（损伤或刺激）脑组织和脑活动并观察行为上相应的变化来研究脑与行为之间的关系。属于生理心理学的范畴。 eg:脑损伤，电刺激，透颅磁刺激。 另一类是在人们完成认知

13、任务的同时，观察他们的脑活动变化。这属于心理生理学的范畴。 eg：单细胞记录，脑电，脑磁，PET，fMRI,2020/8/6,41,1、脑电（EEG/ERP）,脑电图（ electroencephalography，简称EEG），通过头皮表面电极记录得到脑电活动变化，一般认为这种电活动反映了电极下神经元群活动时产生的突触后电位总和。 除了记录电极以外，还在头皮表面放置参考电极，实际记录下来的信号是记录电极和参考电极之间的电位差。 脑电信号微弱，电极引出的电位变化通过高倍放大器后才能被计算机记录下来。,2020/8/6,42,ERP技术,由特定认知任务所引起的脑电活动比较微弱，被淹没在整体的EE

14、G中难以观察，事件相关电位（ERPs, event-related potential）技术可以将其抽提出来，其核心是叠加平均技术。 通过叠加平均，只有那些与刺激相关（时间锁定、振幅锁定）的脑电成分保留下来，而与刺激无关的成分衰减了。所提取出来的信号就是ERP，它是由刺激事件（包括物理刺激和心理事件）所引起的脑电波，也称诱发电位（evoked potentials，EP）。,2020/8/6,43,技术特点,1）无损。可以在人体上重复多次使用。 2）脑电信号直接反映了神经元电活动变化。 3）时间分辨率非常高，可以达到1ms以下。 4）空间分辨率较低。电极个数和脑内兴奋源推测。 5）费用低廉。1

15、28导，100万左右。,2020/8/6,44,研究动态,研究者可以通过记录分析人们在执行各种认知任务时的ERP信号，动态地观察大脑在认知过程中的活动变化，进而探索这些认知功能的神经机制。 ERP技术被广泛应用于知觉、注意、学习、记忆、语言等多种认知过程的研究中，并取得了非常丰富的研究成果。,2020/8/6,45,例子1,2020/8/6,46,例子2,2020/8/6,47,EEG Measurement,2020/8/6,48,2、脑磁（MEG/ERF）,当神经元兴奋时，除了产生与突触活动相关的电流之外，还会产生磁场。与脑电相似，可以通过特殊的技术手段将头皮表面很小的磁场检测出来。 脑磁

16、图（magneto encephalography , MEG），就是一种在头皮表面测量脑神经活动产生的微弱磁场的技术。 与ERP相似，研究者也可以通过叠加平均技术在MEG中抽取事件相关磁场（event-related fields，ERFs）。,2020/8/6,49,3、正电子发射断层扫描（PET）,神经元需要从血液中获取氧和葡萄糖作为其营养和活动能源。在脑组织兴奋时其附近的血管血流量会增多以满足神经活动的需要。 正电子发射断层扫描（PET, positron emission tomography）技术，就是利用正电子放射性同位素来标记血流量在脑内的分布，通过测量与某个认知过程有关的局部

17、脑血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）变化，来推测在这个认知过程中伴随着哪些脑区域的活动。,2020/8/6,50,技术特点,1）扫描时要给人体注射一定剂量的放射性物质，短期内最好不要接受多次PET扫描。 2）并不是直接测量脑神经活动，只是通过测量脑血流量来间接推测脑活动。脑血流量和神经活动之间的关系复杂。 3）空间分辨率高。目前最高可达5-10mm3。 4）时间分辨率非常差。需要几十秒。 5）设备昂贵。回旋加速器和同位素。,2020/8/6,51,PET,2020/8/6,52,4、功能磁共振成像（fMRI）,功能磁共振成像（fMRI, functio

18、nal magnetic resonance imaging），测量的是“血氧水平依赖”（blood oxygenation level dependent，BOLD）信号。 大脑活动时，其血氧含量中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的比率发生变化，引起脑部组织的磁化率变化，测量其引起的信号改变，以此反映相关的大脑活动功能变化。 与PET相比，fMRI成像时间可以短于100ms，空间分辨率可以达到1mm，可以无创性的多次实验。,2020/8/6,53,研究动态,fMRI涉及的脑结构大都在皮质区域水平。时间和空间分辨率都还有较大的局限性。并且，fMRI信号的变化与神经元的兴奋和抑制之间的确切关系是什么，还是一个没有完全解决的问题。 fMRI的一个发展