认知心理学

认知心理学蒋洪波QQ:1344697763西南交通大学人对自己了解到什么程度，他对世界也就了解到什么程度。他所认识到的世界的深度，正是他自己和他自己的复杂性让他吃惊的程度。——弗里德里希·尼采定义、研究对象及范式认知心理学是研究人和动物如何处理外界信息并以此为基础采取适当行为所涉及的内部过程的学科。注意知觉思维推理问题解决语言记忆学习研究对象……定义、研究对象及范式认知研究的信息加工范式1.环境所提供的信息被一序列加工系统所加工。2.这些加工系统以各种系统性的方式转换或改变信息。3.研究的主要目的是确定作为认知操作基础的过程和结构。4.人的信息加工与计算机信息处理类似。自上而下VS.自下而上自下而上的加工是指由外部刺激开始的加工，通常是说先对叫小的知觉单元进行分析，然后再转向较大的知觉单元，经过一系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。由于信息流程是从较低水平的加工到较高水平的加工。自上而下VS.自下而上自上而下的加工是指由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉对象的假设，这种期望或假设制约这加工的所有的阶段或水平。由于是由一般知识引导知觉加工，较高水平的加工制约较低水平的加入，这种类型的加工因而称为自上而下加工。单向因果VS.互为因果单向因果：原因导致结果，包括信息加工范式的自下而上及自上而下。互为因果：原因和结果相互联系，相互转化。同时自下而上与自上而下。事件1事件2因果关系单向因果事件1事件2因果关系互为因果研究方法实验认知心理学：针对健康人群开展行为实验研究，是认知心理学的传统研究方法。认知神经心理学：通过研究脑损伤患者的认知损害模式来为正常人的认知研究提供有价值的信息。研究方法计算认知科学：通过开发各种计算模型来进一步理解人类认知。认知神经科学：通过运用各种脑成像技术来研究与认知相关的大脑功能和结构特点。实验认知心理学实验认知心理学是在实验室控制条件下进行研究工作以研究认知过程的心理学。控制无关变量操纵自变量观察因变量实验认知心理学的局限性生态效度不足只提供间接证据缺乏与其基质——脑的直接关联。解决方案：认知神经心理学、认知神经科学精确程度有限解决方案：计算认知科学忽视个体差异的存在缺乏普遍适用的理论构架认知神经心理学研究脑损伤患者的认知活动模式，通过对不正常认知的研究发现正常认知的规律。刺激反应脑/认知（功能模块）认知神经心理学的理论假设功能模块化：模块是认知系统的一个信息处理器，它在某种程度是独立运作的。认知系统由模块组成。解剖学模块化：认知的每一模块对应于大脑中一个特定的并可以检测出的区域。功能结构无个体差异：人的功能结构具有相似性。缩减性假设：脑损伤从系统中减少模块但不能增加模块。单一分离VS.双重分离甲完成X甲未完成YX与Y使用不同的加工模块单一分离甲完成X甲未完成YX与Y使用不同的加工模块乙完成Y乙未完成X双重分离认知神经心理学的局限性认知操作成绩并不完全是正常认知系统在损伤后的直接表现。损伤往往不是单一模块的。模块化范式的可靠性问题。个体差异的影响。对综合性的高级认知功能研究较少。计算认知科学计算建模：通过编写计算机程序来模拟人类认知功能的某些特征。模型世界真实世界观念世界认知形式化物理符号主义模型自西蒙于1959年国际信息处理大会发表《关于GPS的报告》，正式发布通用问题求解程序(GPS,generalproblem-solvingprogram)以来，物理符号主义在很长时间内成为了对心理机制进行计算机模拟的主流范式。物理符号主义模型纽威尔的《物理符号系统》中系统的概括了该假设：1.一个物理符号系统由一个符号集组成。2.符号是可以分辨的物理模式。一个符号结构由一些以某种物理方式相联系的符号标记(token)构成。3.一个物理符号系统在功能结构上由记忆(特定的符号结构和集合)、一组操作算子，控制结构、输入和输出构成。这表明一个物理符号系统是历时地产生一个不断演化的符号集的一台机器。物理符号主义模型4.物理符号系统能对表征进行指谓和解释。5.一个物理符号系统具有产生智能行为的充分必要条件。6.启发式搜索假说：对问题的解决被表征为符号结构；一个物理符号系统在问题解决中通过搜索产生其智能。联结主义模型联结主义的核心信念是“并行分布处理”，即认知或智能是从大量单一处理单元的相互作用中产生的。联结主义的模型由一组相互连接的节点构成及计算规则组成。∑010外形质地重量外形：圆形=1椭圆=-1质地：光滑=1粗糙=-1重量：较重=1较轻=-1输出输入：1-1-1输出：-1（桔子）输入：11-1输出：1（苹果）输入：-1-1-1输出：-1（桔子）联结主义模型的组成1.一组处理单元，通常被称为节点(nodes)。2.节点的激活状态。3.节点的激活规则，它规定了节点如何根据输入计算新的激活水平。4.节点的输出函数，它规定了如何将节点的激活水平映射到输出。5.联结模型，也称之为网络构架，规定了节点间的连接方式。6.学习规则，它规定了节点间的连接权重如何被改变以表征新的知识。计算认知科学的局限性模拟往往针对特定现象而非针对理论连结主义模型与大脑模型存在差异可调节的参数过多导致很多模型可解释任何现象难以与模型以外的影响因素协作未能建立统一的底层理论认知神经科学通过运用各种脑成像技术来研究与认知相关的大脑功能和结构特点。刺激反应大脑区块可测量的行为指标脑的基本构成额叶顶叶颞叶枕叶脑大脑间脑脑干小脑中脑脑桥延脑单细胞记录技术使用微电极插进动物大脑以记录细胞膜外电位的研究方法，当前已发展出多电极同步记录技术。优点：时空的定位精度极高。缺点：时空的定位精度极高。事件相关电位通过平均叠加技术从头颅表面记录大脑诱发电位来反映认知过程中大脑的神经电生理改变的记录技术。时间精度高，可提供认知处理过程中大脑活动的时间进程信息。空间精度较差，空间定位的解算模型可能存在多个可行解。较多用于基本认知过程。功能性磁共振成像利用磁振造影来测量神经元活动所引起的血氧浓度改变的技术。空间分辨：毫米级时间分辨：秒级仅能间接测量：氧减少-脑活动激活标准的确定有主观性经颅磁刺激利用靠近被试头部的线圈发射一个短暂强烈的电磁脉冲，以产生磁场抑制所影响区域的加工活动的技术。与前述技术不同，不再是广义的可测量的行为指标，而是类似认知神经心理学是自变量的改变。可报告某一特定脑区在认知任务中是否必要。可能存在安全隐患。空间和时间分辨率较差。认知神经科学研究技术其余技术还包括：正电子发射层析摄影术（PET），脑磁图（MEG）等。多种技术的共同使用：复合证据互补技术的共同使用认知神经科学的局限性在探索高级认知功能时可能存在局限性忽略个体差异的影响依赖于认知心理学的理论建构激活标准受主观性因素影响视觉相关脑区解剖图视觉通路及脑区示意图M型神经节细胞P型神经节细胞M型外侧膝状体P型外侧膝状体V1V1V2V2V3V4下颞皮质MTV5顶叶“什么”通路“哪里”通路视网膜膝状纹通路视网膜视神经视交叉外侧膝状体初级视觉皮质P（小细胞）通路：对颜色和精细特征敏感，信息多来自视锥细胞。M（大细胞）通路：对运动信息敏感，信息多来自视杆细胞。初级、次级皮层通路P通路M通路团状回团状间回大细胞通路厚纹状皮质薄纹状皮质厚薄相间纹状皮质颞叶通路顶叶通路颜色朝向运动视网膜膝状纹通路V1V2颜色和形状运动感受野神经兴奋性可由神经元放电频率描述。感受野：指视网膜上光刺激能够影响某一神经元兴奋性的区域。外侧膝状体细胞感受野简单细胞和复杂细胞简单细胞：感受野具有on/off区域，呈平行的长方形，对特定位置的直线刺激发生反应。复杂细胞：具有更大的感受野（对位置不再敏感），无明确的on/off区。侧抑制和视网膜拓扑图侧抑制：指某神经元的活动引起另一邻近神经元的兴奋性下降。初级视觉皮层的空间组织在拓扑上与视网膜的空间组织相似。功能特化理论功能特化理论认为，皮质的各个部分分别负责不同的视觉功能，颜色、形状和运动信息是由视觉皮质中一些在解剖学上不同的结构来处理。颜色加工V4区被认为是颜色加工的主要区域。皮质性色盲患者：V4区的严重损伤和V2、V3区不同程度的损伤。部分患者可以内隐的加工信息。不能外显得利用颜色信息，丧失颜色经验。形状加工和运动加工V3、V4和IT区被认为是形状加工的主要区域。IT区前部检测复杂物体特征。IT区后部和V4区对中等复杂性作出反应。V5(MT)区主要参与运动信息加工。运动盲：可正常知觉静止物体，而不能看见运动的物体，常为V5区损伤导致。MST、V2也被认为参与运动信息加工。功能特化理论的局限性皮质并非完全特对功能特化。近期研究表明V1、V2进行的早期视觉加工比本模型建议的更为广泛和深入。绑定问题：将视野中有关物体的运动、颜色和形状信息组合起来形成一个物体的整体信息就叫绑定。不同的观点：层级模型视觉加工按层级的方式进行组织。随层级的上升，加工会变得越来越深入和抽象。V1V2V3/VPV3AV4MT•V1/V2区的巨大尺寸•V1/V2/V4的密切联系•后期加工区的缩小•MT独立于其外层级模型的优缺点有利一面：V1/V2对朝向、长度、颜色的选择性反应。绑定问题。不利一面：缺乏直接证据，推理色彩较浓。区域大小与通常认为的工作量不成正比。背侧通路：whereVS.how颞叶猴子完成空间信息任务颞叶猴子未完成物体信息任务物体信息加工与空间信息加工使用不同的加工模块顶叶猴子完成物体信息任务顶叶猴子未完成空间信息任务双重分离投射到顶叶的背侧通路处理位置信息投射到颞叶的腹侧通路处理知觉信息不同的观点：知觉-行动模型针对知觉的视觉针对行动的视觉腹侧通路背侧通路“那个物体是什么”“我如何与它交互”独立于观察点的表征依赖于观察点的表征两者都同时利用物体信息和空间信息知觉-行动模型：证据视觉共济失调者完成知觉任务视觉共济失调者未完成动作任务针对知觉的视觉与针对行为的视觉使用不同的加工模块失认症患者完成动作任务失认症患者未完成知觉任务双重分离投射到顶叶的背侧通路处理针对行为的视觉信息投射到颞叶的腹侧通路处理针对知觉的视觉信息知觉-行动模型：证据来自错觉的证据：匹配任务使用腹侧通路，错觉较明显抓握任务使用背侧通路，错觉不明显反面的证据：有效的抓握和合适的抓握知觉-行动模型的评论有利一面：新的思路：针对行为而不是内部表征的知觉。通过自我报告和行为测量来评估的视知觉的准确性存在差异。不利一面：模型可能过于简化。错觉上的差异只能做为间接证据。行动会受到关于物体的知识和腹侧通路的影响。未对腹侧、背侧的交互作用作出解释。有证据表明背侧加工更为多样化。知觉-行动模型的后续：双加工范式因素腹侧系统背侧系统功能识别/辨认视觉指导的运动敏感性高空间频率：细节高时间频率：运动记忆依赖记忆中的表征只使用短时记忆速度相对较慢相对较快意识相对较高相对较低参照系空间坐标系自我参照系视觉输入中间凹/旁中间凹整个视网膜单眼视觉较小效应较大效应背侧通路：折中的观点顶叶同时处理位置和行动信息：上顶叶主要加工以自我为参照系的针对行动准备的“如何”信息。下顶叶主要负责涉及多个参照系的更为整体的“哪里”信息的加工。颜色知觉自学思考光波颜色760nm400nm？？物理的量的精神的质的？无意识知觉：什么叫看见盲视：对盲区刺激不能进行意识知觉但又还存在某种视觉能力的现象。存在对负后像的意识性知觉但意识不到原刺激。不产生任何意识性视觉经验的光线可能受到了足够的加工以至于干扰到正常的知觉任务。盲视：大脑加工区盲视的大脑加工区的三种可能：初级视觉皮质可能存在残存的视觉功能：患者在初级皮质中可能保留了一些功能完好的“小岛”。盲视可能依赖于皮质下视觉系统：半球完全切除患者显示出盲视现象。盲视可能依赖于皮质的其它视觉系统：外侧膝状体有直接向V4、V5等区域的投射。阈下知觉两种阈限：主观阈限：指个体恰好不能有意识地察觉到一