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中科院心理所考博复习内容认知神经科学1.什么是认知神经科学答：认知神经科学是在传统的心理学、生物学、信息科学、计算机科学、生物医学工程，以及物理学、数学、哲学等学科交叉的层面上发展起来的一门新兴学科，旨在阐明自我意识、思维想像和语言等人类高级精神活动的神经机制。答（百科）：认知神经科学认知神经科学的研究旨在阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。2．认知神经科学研究技术答：①脑电图与事件相关电位的发展：20世纪50年代末随着计算机在生物学中的应用导致事件相关电位（ERP）问世。②脑磁图的发展：第一套有屏蔽室的脑磁图系统（MEG）设在麻省理工学院的FrancisBitterMagnetic实验室。③正电子断层扫描技术：20世纪70年代中期发展起来的核医学成像技术。④功能磁共振成像的发展：20世纪90年代脑研究领域发展最迅速的一种非侵入性活体脑功能检测技术。⑤光学成像技术：时间和空间分辨率已达约5μm的物方元和每秒25帧以上的视频速度。3.神经解剖方法一、单个神经元1．Golgi法（1）Golgi于1873年开始使用。（2）适用于染年轻的脑细胞。2．细胞内染色法（1）细胞内注射示踪剂技术。（2）用于对靶神经元进行电位记录3．电子显微镜用于观察细胞及亚细胞的微细结构二、神经元群1．尼氏染色法（1）1894年Nissl发明。（2）用于划分皮层下核团及皮层区的界限，以及测定细胞数量和密度。2．免疫细胞化学（1）用于揭示神经细胞亚群的新方法。（2）对靶细胞标记相应的抗体。3．组织化学使用成色剂沉淀为酶反应的最终产物，从而揭示细胞和突起对某些物质起正反应的一种技术。4．细胞色素氧化酶标记细胞色素氧化酶呈现为特殊的斑块形状。三、连接1．Nauto法（1）1954年，Nauto改进的银染色法（2）用于对长距离的连接。2．顺行和逆行示踪剂（1）顺行示踪剂：示踪剂被胞体和树突摄入，并沿轴突被动运送至末梢。（2）逆行示踪剂：示踪剂被末梢摄入，并沿轴突被动运送至胞体和树突。3．新型顺行和逆行示踪剂BDA；FR有更高分辨率，更精细显示Golgi样的整个轴突及其神经末梢形态四、微环路脑组织切片上结合进行解剖和生理上的研究，以便在微环路水平研究结构和功能的特性。五、功能网1．14C-2-脱氧核糖核酸放射自显影法：根据成熟神经元不能储存糖原，因而它们对能量的需求完全依赖于血液葡萄糖的供给的原理建立。在系统引入2-DG后，对神经元群的不同刺激导致2-DG的不同积累程度。可提供较高的分辨率。2．早早期基因：这些基因能被特定刺激“启动”，对这些特定刺激反应的神经元能通过对mRNA的原位杂交而显示出来。六、现代技术1．激光扫描共焦显微镜：通过位于显微镜轴上的小针孔，从一个置于聚焦照明的扫描平面上的组织切片上获得信号。2．双光子激光扫描显微镜：依靠脉冲与生物样本中的特殊分子的相互作用引起荧光的发射，光线可深入生物组织，且毒性很小。3．原位杂交：从组织学上探测神经组织中的功能分子和组成分子基因的表达。4．基因操作和病毒载体：用于引入外源基因。4.人体神经解剖方法①损伤一蜕变方法②Golgi染色法③细胞色素氧化酶④免疫细胞化学⑤电镜⑥受体放射自显影术⑦神经成像技术（DTI）5.脑皮层连接一、丘脑皮层连接二、皮层内部连接三、皮层-皮层连接（即前馈连接、反馈连接和侧连接）皮皮层区等级顺序的构成规则是：一个区在某一给定的“水平”接受从较低水平区来的前馈连接，发出反馈连接到这些同样的较低水平的区，并与处在同样水平的区交换侧连接。交互的前馈和反馈连接是建立脑区的等级顺序的重要线索。（但不能完全遵照）6.前额叶功能注意力调控、学习与记忆、行为抑制、计划和策略、思维与推理（1）注意：当前额叶皮层向颞下回或后顶叶发出“自上而下的反馈调控时，这些区域的神经元对视觉目标的反应出现高度的注意选择性。前额叶损失病人注意力调控能力低下，很难把注意力集中到被特别暗示的事物上，容易受无关刺激的干扰。如完成stroop任务差。（2）学习与记忆规则学习是前额叶皮层（前额叶腹侧部，调控）的一个关键功能，前额叶皮层神经元的活动反映通过学习获得的联合关系。情景记忆则是对生活中所发生事件的自传性记忆，它储存着关于事件发生的特定时间和地点的时间和空间“标签”。（语义记忆是关于外部世界有组织的知识/相对稳定的关于世界的一般知识和事实的认识）情景记忆则需要内侧颞叶、大脑皮层记忆储存区以及前额叶皮层的共同工作。情景记忆本质是源记忆，关于事件在何处何地发生的记忆，依赖与前额叶皮层，1）源头记忆错误在小孩和老人中很常见，是因为前额叶皮层在个体发育中成熟较慢，在正常老化过程中遭受一定程度的损害。2）前额叶皮层受损伤的病人倾向于混淆在何时、何处学得他们所知道的事情。工作记忆：短时记忆指脑内暂时保留信息的过程，包括瞬时记忆和工作记忆，工作记忆是指在执行认知任务过程中，用于信息的暂时储存与加工的资源有限的系统。Baddeley&Hitch工作记忆系统由3个部分组成：（1）中央执行机构(为注意调控系统，负责对视觉空间模板、语音环路的操作和检索)，（2）视觉空间速写板（辅助系统），（3）语音回路（辅助系统）。前额叶主沟区（46区）是空间工作记忆的关键区，Goldman-Rakic采用眼动延缓反应任务（ODR任务），确定主沟区为空间工作记忆区；腹侧部管理客体工作记忆（前额叶腹侧部与颞下回交互纤维，颞下回——视觉信息“腹侧通路”），空间工作记忆和客体工作记忆分别由前额叶主沟区和腹侧部来管理，这与主沟区和腹侧部分别接受来自“背侧通路”和“腹侧通路”的投射输入一致。此外，前额叶前端主管与语言信息相关的工作记忆。——Goldman-Rakic前额叶皮层工作记忆模块假说。（3）行为抑制由于前额叶皮层的抑制性功能，使得我们知道不该做的事情不能去做，而前额叶病人在社会及情感行为方面表现出多个方面的异常。前额叶病人常常不能根据暗示信号调整自己的行为，很难抑制最初建立的行为模式。ADHD,前额叶皮层神经元的神经纤维的髓鞘化要到13-15岁才能完成,髓鞘化一方面使神经纤维与神经纤维之间相互绝缘，也使神经脉冲在神经纤维上的传导加速。ADHD主要由于前额叶皮层发育尚不成熟，他们常常会表现出注意力分散，无意义动作过多，这种情况发展到极端，就会出现注意力缺损多动症。脑功能成像研究表明，ADHD儿童的前额叶皮层活动要显著地低于同龄正常儿童。（4）行为计划与策略前额叶病人日常行为活动通常是杂乱无章的，缺乏有条不紊的计划。我们通常玩的一些智力游戏本质上是测试前额叶皮层功能的行为任务：Hanoi塔智力游戏、威斯康星卡片分类测试（要求被试具有较好的排除干扰能力，能快速变换分类策略，注意力在不同分类策略之间快速切换）等。（5）思维能力发散性思维是比较低层次的一种思维能力，指脑内枚举具有相同或类似特征的事物的能力，它反映了一个人知识的开阔度。与正常人相比较，前额叶病人的发散性思维能力显著地低下，他们很难在规定的时间内尽可能多地写出具有相同特征的单词。——词汇流畅测试）7.海马与记忆BrendaMilner对HM（因癫痫切除内侧颞叶，不能形成新的情节记忆）进行系统研究，发现了海马在内的内侧颞叶（medialtemporallobe，MTL）与记忆之间的关系。MTL包括海马（齿状回、安蒙氏角（CA区）和下托）、海马周边（内嗅皮质、嗅缘皮质、构成大部分海马旁回的皮质）——解剖发现来自额、颞、顶、枕诸皮质的信息最终汇聚于MTL，MTL是一个具有高级信息整合功能的重要脑神经结构。McClelland等提出“补充性记忆系统理论”——人脑中存在一快一慢两个记忆系统，慢系统依赖于大脑新皮质之间形成的直接联系，快系统则以MTL为中介。两个系统解决了人脑灵活性和稳定性的问题。LarrySquire提出MTL损伤造成的记忆障碍特点：1．MTL损伤所造成的记忆障碍是多通道的。2．MTL的损伤并不会造成短时记忆的障碍。3．MTL的损伤会影响记忆，但却对智力的其他方面没有明显的影响。4．MTL的损伤并不会影响稳固的长时记忆。5．MTL的损伤并不会影响程序性记忆和内隐记忆的形成和保持。6．MTL的损伤虽然会影响记忆，但这并不意味着MTL就是记忆的“储藏柜”，事实上，特定的感知觉记忆信息并不直接存储在MTL之内。如长时的视觉信息存储在枕叶视觉TE区，而MTL功能是将各部分视觉信息联结（相当于一个中继站/中介机构）起来，形成一个统一的情节记忆表征。Naya的研究（2001）猴子延时学习任务，选出曾经学习过的图形配对，发现线索呈现是，TE激活→MTL激活，延时阶段，MTL激活→TE激活，表明MTL的作用在于联结表征于感知区域的各个特定记忆信息，形成和维持长时记忆。Henke的研究（1999）与Luo和Niki的研究（2002）：1．Henke的研究：联结加工条件（如判断两个词的意义是否匹配）相对于深度加工条件（判断是否喜欢这两个词的意义，即独立加工）而言，伴随有明显的MTL的活动，这就证明了MTL参与的是新异联结的形成，而并非深度的语义信息加工。Luo&Niki仍用词义匹配法（要求判断下面2个词中哪个词与上面一个词语语义上匹配，结果发现“0关系”均不匹配＜“1关系”＜“2关系”，认为MTL在于激活旧有联系，而非形成新异联结）——3．解释：MTL的活动与完成一项认知任务所需调动的信息加工的量（如“2关系”）有关系。Luo和Niki（2004）还发现海马参与不连续事件的联结（如先后呈现而非同时呈现的词在语义上匹配），工作记忆保持被打断，如记忆项目时要求分心任务（算术），然后测查再认成绩，表明被打断（不连续时）再认激活更多MTL。Squire提出的多重记忆系统的模型——陈述记忆（表征性）vs.非陈述性记忆（操作性）程序性记忆是一种通过反复训练而达到自动化水平的动作或认知的技能或习惯，启动是一种学习经历可以易化或增加其后的某种行为产生的倾向，条件反射是条件刺激与非条件刺激之间形成联结，非联结性学习将一个特定事件和一个特定刺激联结起来（习惯化/去习惯化）多重记忆系统中：MTL——陈述性记忆（情节记忆）1)程序性记忆——基底节中纹状体（striatum）2）启动效应和知觉学习：新皮层3）简单条件反射：情绪性反应-杏仁核；动作反应—小脑4）非联结性学习：反射通路MTL在多重记忆系统中的功能十分有限，它只和陈述性记忆有关，不负责陈述性记忆中语义记忆信息的保持；它只是在情节记忆中起作用，负责从即时的工作记忆缓存向永久的语义记忆保持的过度而已。实验支持：1）Poldrack等的研究（2001），设计两种学习条件，程序性和陈述性，成功分离出负责程序性记忆的纹状体和情节记忆的MTL，并提示MTL和纹状体的功能之间可能存在一种相互竞争的关系。2）Hartley等的研究（2003），参照托尔曼研究思路（老鼠认知地图的迷津实验，寻找食物时是依照程序性记忆“向右转”还是按照形成的认知地图“向左转”），涉及“找新路”和“走旧路”实验，揭示找路能力好的被试存在着纹状体与MTL分离，在走老路时纹状体兴奋，找新路时MTL兴奋。MTL可能补偿纹状体损伤Tulving提出R反应和K反应R反应：再认伴随有丰富的回忆性经验的再认被称为R反应。K反应：再认不伴随有任何的回忆性经验，基于感知熟悉性的再认被称为K反应。其中R反应的实现必须借助于MTL的功能，因为它不仅仅包含了对刺激物本身的确认，而且还包含了对于刺激物出现的场景的回忆，是一种丰富的、完整的、在自我意识水平上实现整合的记忆表征。Henson(1999)采用脑成像进行研究，未发现R反应激活MTL，后来一些研究者发现MTL支持回忆性记忆。MTL在长时的陈述性记忆中的作用的理论假设：Squire1．长时的陈述性记忆的形成、保持和提取的关键，在于一种在参与特定信息加工的相互分离的新皮质神经元与MTL神经元之间的互动。2．在新皮质与MTI．之间存在双向的信息交流，具体的连接方式是新皮质与内嗅皮质，嗅缘皮质和海马旁回进行双向的信息沟通