脑事件相关电位与知觉过程
脑事件相关电位与知觉过程
欣克(R．F．Hink，1977)首先报道脑事件相关电位(ERPs)中N1波，即潜伏期约100毫秒左右的负波，是知觉形成中注意参与水平的客观指标。全神贯注注意知觉刺激、分散注意和不注意条件下，N1波波幅依次下降。当知觉刺激长时呈现，注意力下降时，N1波幅也随之下降；当这一持续性刺激突然捎失或停止，则N1波幅值却迅速回跃。
80年代以来，更多的研究报道认为，潜伏期约200毫秒的负渡N2和潜伏期为250-500毫秒的P3波间的关系，对知觉过程是更灵敏的生理指征。当N2波幅值增大不伴有P3波改变时，将N2波称为不匹配负波(Mismatch negativity，MMN)，这时外部刺激的物理特性制约着MMN幅值，刺激的物理强度大，MMN的幅值则高。因此，把这种制约于外部刺激物理属性的ERPs成分，称为外源性ERPs成分，反映着知觉形成的自动加工过程。当N2波幅值伴随着P3波幅值的同时变化时，此时N2波称为加工负波(Processing negativiry)，是知觉在主体脑内形成的生理指标，这时人们才理解知觉刺激的含义。
因此，将与N2波同时变化的P3渡称为意义波或理解波，是制约于知觉主体对刺激产生知觉和理解的内源性ERPs成分。由此可见，根据N2渡和P3波变化的关系，可以了解知觉形成的阶段性和机制。里特(W. Ritter1983)明确提出，P3渡之前的N2波与人类对外部刺激的模式识别有关，P3波与刺激的理解和分类有关。奴特阿年(R．Naatanen)等(1983)对事件相关电位内源性成分的概念进一步发展，认为它应包括N2波与P3波，根据其在人类认知过程中信息处理的意义，又将N2波分为两个成分，较早出现的N2波被称为不匹配负波，与人类认知活动开始时，脑对外部事件的差异匹配有关，可能是脑的次级感觉皮层活动的结果。稍后出现的N2z成分称为N2b，它与P3波的前部分P3a形成一个两相综合波N2b-P3a。这种综台波才是真正的事件相关电位的内源成分，与人类对外部刺激的朝向反射有关。雷诺(B. Renault)也提出事件相关电位中的3种内源性成分；顶一枕区皮层N2波在知觉信息处理的时相内出现}中央区皮质的双相N2b-P3a综合波，与人类受试对外部刺激的主动性信息处理有关，代表脑内沿着N2波所指出的方向对外部刺激的认知决策过程；顶叶P3b波，代表认知过程的终结，往往在被试对刺激给出运动反应时出现此波。简言之，3种内源性事件相关电位反映了人脑对外部事件信息处理的完整过程，顶-枕区N2波代表信息处理开始时相;中央区N2b-P3a综合波代表信息处理的决策时相；顶
叶P3b波代表信息处理的终结源。平均诱发电位的内源性成分不仅对信息处理过程，而且对信息处理的结果也能成为有效的探测工具。拉迪尔(T．Radil)等，以速示器向被试呈现数字，并记录他们的视觉平均诱发电位，结果发现被试正确认知数字时，65％的次数是P3波幅增高；相反，不能正确认知数字时，只有10％的次数是P3波幅增高；另外25％的实验次数为平均诱发反应的P3波无显著差异。内源性成分除能反映人类对外部事件信息处理过程与结果外，尚可反映出在信息处理过程中，脑各部的机能关系。卡柯(A．Kak)等发现，人脑的平均诱发电位中有3种顺序出现的波与字母认知活动有关：首先潜伏期约200毫秒的N2波，随后是潜伏期约500毫秒的P3波；最后是广泛分布的正慢电位，其潜伏期约600-700毫秒。在左半球P3波和正慢电位的波幅总是大于右半球。N2波的波幅在字母呈现视野的对侧半球中总是大于视野同侧的半球中。他们认为N2波可能反映出视觉通路直接投射的传人纤维活动，而左侧半球优势的P3波和正慢波则反映出被试对字母意义的理解与注意。这一现象可能反映出，在文字材料的认知活动
中，与视野对侧半球的N2渡仅与感知刺激有关，无论发生在哪侧，最后总是转入左侧半球为优势的P3波和正慢波。换言之，文字的认知与理解主要是左半球的功能。洛夫里奇(D．Lorich)等对人类对字母的视觉感知及其向语音柯语意转换过程中，人脑平均诱发电位的动力过程进行了系统研究。他们发现，如果仅仅要求被试判定视野中是否有字母的呈现，则其平均诱发电位中没有N2波和P3波的显著变化。如果进一步要求被试认知字母，则发现其枕区为主的平均诱发电位P3波。进一步要求被试读出语音时，则P3波不仅出现在枕区，还出现在颞-顶区。
综上所述，平均诱发电位的内源性成分主要是P3波。也有些学者将它扩展为包括P3波之前的N2波和P3波之后的慢电位。它们在人类认知活动中的变化，不仅能反映出人类信息处理过程的阶段性与信息处理结果，还能反映出脑各部分之间的功能关系。因此，平均诱发电位的内源性成分是研究人类认知活动脑机制的有力工具。在平均诱发电位及其内源性成分的生理心理学研究领域中，至今仍存在许多同题，可望在90年代得到解决。大体可将这些问题归结为两类：平均诱发电位的各种成分，尤其是内源性成分，各种渡的确定心理学意义如何？各种渡发生的脑机制如何？为解决这两类问题，一方面妥在人类被试中设计出心理学意义更明确的实验方案；另一方面应该创造这些实验方案的动物模型，以便深入研究各种波在脑内形成的机制。勒斯勒(F．Rosler)等最近设计的双引发实验模式，正是为解决第一类问题所做的尝试。双引发技术就是在平均诱电位引出时，采用了前后关联的序列刺激法。在
“事件”之前就出现两个引发刺激，它们引导被试的心理状态及其变化的性质程度趋向一致，
以使事件诱发的内源性成分相当稳定。
脑与认知(自己总结)
第一章 1.智能科学与技术是由脑科学（brain science）、认知科学（cognition science）、人工智能（artificial intelligence）等学科组成的交叉学科。 2.NBIC会聚技术：纳米科技（Nano-technology）、生物科技（包括生物制药和基因工程）（biotechnology）、信息科技（包括先进计算机与通信）（informational technology）、认知科学（包括认知神经科学）（cognition science）。其简化英文的联式为（Nano-Bio-Info-Cogintion），缩写NBIC。NBIC会聚技术代表着研究与开发新的前沿领域，其发展将显著改善人类生命质量，提升和扩展人的技能。（名词解释） 3.脑科学是研究人脑的结构与功能的综合性学科。 4.现代脑科学的研究有两个大的潮流：一是从细胞乃至分子的水平入手，由基础向上，把功能与结构研究结合起来，即所谓的bottom-up，二是从整体入手，用系统的观点，在整体水平以及整体各部分之间的相互联系和相互作用中，逐渐向下深入，逼近脑研究的答案，称为top-bottom。（什么是自上而下驱动？什么是自下而上驱动？） 5.脑与认知科学的研究实验方法：（简答题） （1）脑电图与脑功能成像技术（EEG）通过在头皮表面记录大脑内部的电活动情况而获得脑电图（治疗脑血管） （2）功能性磁共振成像技术（FMRI）局部神经元兴奋将引进该区域的血流量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖，FMRI能检测到大脑的功能性氧的消耗变化情况，清晰地显示高活动量区域的三维图像（空间分辨率1mm、实时跟踪信号的改变、时间分辨率1s） （3）正电子发射断层摄影技术（PET）根据正电子的检测而获得有关大脑活动的信息的实验技术（肿瘤、冠心病） （4）脑磁图（MEG）运用一个超导量子干扰装置来测量闹电活动的磁场变化 （5）事件相关电位（ERP）是与实际刺激或预期刺激有固定时间关系的脑反应所形成的一系列脑电波，利用ERP的固定时间关系，经过计算机的叠加处理，提取ERP成分，在评估某些认知活动的时间特点上尤为有效。 6.认知科学对于认知现象的研究，按方法论大体可以归结为三种：认知内在主义方法，认知外在主义方法和认知语境主义方法。 第二章 1.脑和脊椎一样，是中枢神经系统的一部分，而脑又由端脑（大脑的基底神经节）、间脑、中脑、脑桥、延髓和小脑构成。脑干包括中脑、脑桥和延髓三部分。 2.人类大脑的三个组成部分：大脑皮层、大脑边缘系统、脑干。 3.左半脑主要具有语言、分析、计算、抽象、逻辑、对时间感觉等思维功能；右半脑具有表象、综合、直观、音乐、对空间知觉和理解等思维功能。在思考方式上，左半球是垂直的、连续的、因果式的；右半球是并行的、发散的、整体式的。（简答题） 4.神经系统是由中枢神经系统和周围神经系统两部分组成。脑和脊髓构成中枢神经系统，脑神经、脊神经和内脏系统（自主神经系统）组成周围神经系统。周围神经系统一端与脑或脊髓相连，另一端通过各种末梢与身体各器官、系统相联系。（名词解释） 5.事件相关脑电位技术（ERP）：凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤销刺激时，在脑区所引起的电位变化。这种电位变化是人类身体或心理活动与时间相关的脑活动，可在头皮表面记录到，并以信号过滤和叠加的方式从脑电图中分离出来。（名词解释）
事件相关电位(ERPs)简介
事件相关电位（ERPs）简介 对大脑高级心理活动如认知过程作出客观评价，我们很难将意识或思维单纯归于大脑某一部位组织、细胞或神经递质的改变，因为仅采用具体、微观的自然科学手段如神经分子生物学、神经生化学难以解决具体的心理活动。二十世纪六十年代，Sutton提出了事件相关电位的概念，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，因为事件相关电位与认知过程有密切关系，故被认为是“窥视”心理活动的“窗口”。神经电生理技术的发展，为研究大脑认知活动过程提供了新的方法和途径。 诱发电位(EvokedPotentials，EPs)，也称诱发反应(EvokedResponse)，是指给予神经系统(从感受器到大脑皮层)特定的刺激，或使大脑对刺激(正性或负性)的信息进行加工，在该系统和脑的相应部位产生的可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔(锁时关系)和特定位相的生物电反应。诱发电位应具备如下特征：1.必须在特定的部位才能检测出来；2.都有其特定的波形和电位分布；3.诱发电位的潜伏期与刺激之间有较严格的锁时关系，在给予刺激时几乎立即或在一定时
间内瞬时出现。 诱发电位的分类方法有多种，依据刺激通道分为听觉诱发电位、视觉诱发电位、体感诱发电位等；根据潜伏期长短分为早潜伏期诱发电位、中潜伏期诱发电位、晚(长)潜伏期诱发电位和慢波。临床上实用起见，将诱发电位分为两大类：与感觉或运动功能有关的外源性刺激相关电位和与认知功能有关的内源性事件相关电位(Event-RelatedPotentialS，ERPs) 内源性事件相关电位与外源性刺激相关电位有着明显的不同。ERPs是在注意的基础上，与识别、比较、判断、记忆、决断等心理活动有关，反映了认知过程的不同方面，是了解大脑认知功能活动的“窗口”。经典的ERPs成分包括P1、Nl、P2、N2、P3(P300)，其中P1、N1、P2为ERPs的外源性(生理性)成分，受刺激物理特性影响；N2、P3为ERPs的内源性(心理性)成分，不受刺激物理特性的影响，与被试的精神状态和注意力有关。现在ERPs的概念范围有扩大趋势，广义上讲，ERPs尚包括N4(N400)、失匹配阴性波(MismatchNegatiVity，MMN)、伴随负反应(ContigentNegatiVeVariaeion，CNV)等。但长期以来有人通常以P3 作为事件相关电位的代称，虽有失偏颇，但临床应用甚广。
脑与认知科学
脑与认知科学的区别 脑科学和认知科学都是智能科学与技术的重要组成部分。脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究自然智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质。认知科学是研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程的科学。 一．本质上的区别 脑科学是智能科学的本质基础。大脑是人类的核心，是人类高级于其他物种的本质所在，是人类智能的发源地。众所周知，人们的一切思维、行为都受到了脑的控制。在平时的生活中，我们需要使用大脑，让它来支配我们完成各种事务。脑科学的研究是为了赋予机器与人类相近的智能系统，所以要想让机器更好的服务于人类，我们必须要着手于大脑的探究。? 认知科学是智能科学与技术的中间体。诺贝尔奖的得主弗兰西斯?克里克在其著作《惊人的假说——灵魂的科学探索》中提出“人的精神活动完全由神经细胞、胶质细胞的行为和构成及影响它们的原子、离子和分子的性质所决定”。因此建立认知科学的激励的一个更深刻的原因是，人们要深入研究人自己的大脑和精神世界。顾名思义，认知科学是研究人认识和适应周围世界的过程以及与认知过程有关的神经系统及大脑的机理，人类感知和思维信息处理过程的科学。作为智能科学的中间体，它以脑科学研究为基础，同时也反作用于脑科学，并未智能科学的应用提供了重要的基础。 二．研究内容的区别
人类从三个不同层面全面的研究大脑。第一个层面是生物学家和精神网络专家的战场，第二个层面是脑波技术专家和系统论专家的战场，第三个层面是哲学家和物理学家的战场。脑科学涉及的研究范围很广，主要有以下几方面。 1.脑科学研究的一个重要方面是对神经网络复杂构建中的单 个元件神经元以及神经元通信问题的研究。 2.脑科学对有关学习、记忆、语言、思维等高级神经活动的 机制的研究。 3.发育神经生物学的研究是脑研究的一个重要领域。 4.脑高级功能的研究。主要包括：感觉整合与认知的形成机 理；脑高级功能的功能定位及其动态变化过程与机理；大 脑神经网络功能连接属性及其动态分析等。 5.脑科学的研究是实现超极人工智能的必要前提。脑科学从 分子水平、细胞水平、行为水平和整体水平对脑功能和疾 病进行综合研究，并从脑的发育过程了解脑的构造和工作 原理。 认知科学研究目标旨在探索智力和智能本质，建立认知科学和新型智能系统的计算理论，解决对认知科学和信息科学具有重大意义的若干理论基础和智能系统实现的关键技术问题。 下面对认知科学的研究方面进行总结。 1.学习与记忆过程的信息处理 2.思维、语言认知问题
认知神经科学期末复习题及参考答案
《认知神经科学》期末复习 一、概论 1.什么是认知神经科学？ [ppt]认知神经科学是阐明认知活动的心理过程和脑机制的科学。其研究模式是将行为、认知过程、脑机制三者有机地结合起来 [书]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，在分子（基因）、细胞、网络（神经回路）、脑区、全脑、行为等各个水平上对人类的所有初级和高级的精神活动的心理过程和神经机制—包括感知觉、运动、注意、记忆、语言、思维、情绪、意识等—开展研究。简而言之，它是研究脑如何创造精神的。 二. 方法： 2. 结构磁共振成像的空间contrast与功能共振成像的时间contrast 的概念 结构像的空间contrast：结构像一般认为是比较固定的，在短时间内不会变化，所以空间contrast是被试间某个脑区volume大小的contrast； 功能像的时间contrast：功能像在时间维度上是变化的，使用block design/event related design时，可以在被试内做时间上的experimental condition vs. baseline的contrast，当然在这之后也可以做被试间的两个时间上的experimental condition vs. baseline的contrast的contrast。 3. fMRI研究中的多重比较校正的概念。为什么需要做多重比较？常用的矫正方法有哪些（列举3个左右）？（答案1：在我们进行voxel-by-voxel比较时，由于比较次数很多，那么犯I型错误的数量也随之增加，如果还以只进行一次比较的α值为犯I型错误的概率的话，就会出现假阳性的结果，所以理论上比较次数大于1次的分析都应该进行多重比较校正。 另外，在fMRI数据分析中，我们相信脑的活动应该在灰质的一定范围内，而不是仅在一个voxel内，所以通过多重比较校正我们可以把这些单个的假阳性voxel排除。fMRI数据分析中常用的多重比较校正有FDR（false discovery rate），FWE（family-wise error）和AFNI提供的校正方法。） 4. 在磁共振成像中的血液动力学响应函数指的是什么？ 血液动力学响应函数受区域性脑血流（rCBF）、血体积（rCBV）等的变化影响，是随着刺激出现从平稳状态先降低，再升高，再降低，最后恢复到平稳状态的一条函数曲线。 5. 什么是成像设备的空间分辨率与时间分辨率？ 这两个分辨率都应该指设备进行功能成像的描述。 空间分辨率（Spatial Resolution）是指成像设备在什么空间水平上反映大脑活动的信号，也就是能在什么样的空间水平上分辨出不同的信号的变化，可以反映为突触级，神经元级，voxel级，脑回级等空间分辨率。 时间分辨率（Temporal Resolution）是指成像设备在脑活动后多长时间内能记录下活动信号，可以反映为毫秒（ms）级，秒（m）级，分钟（min）级，小时（h）级等时间分辨率； 空间分辨率：单细胞记录 > 颅内ERPs > 颅外ERPs、fMRI、PET。 时间分辨率：MEG、颅外ERPs > fMRI、TMS、PET。 6. BOLD-fMRI, NIRS, EEG/ERP这三种成像各自的特点是什么？哪两个之间可以同时记录，好处在哪里？
“事件相关电位”名词中英对照表
关于“事件相关电位”名词中英对照表（欢迎修改和补充） 自发电位electroencephalogram(EEG) 自然状态下发生的脑电 事件相关电位event-related potentials(ERP) 诱发电位evoked potentials(EP) 垂直眼电vertical electrooculogram(VEOG) 水平眼电horizontal electrooculogram(HEOG) 输入阻抗input impendance 输出阻抗output impendance 共模抑制比common mode rejection ratio(CMRR) 高通high-pass 低通low-pass 模数转换analog to digital converter(A/D) 波幅分辨率amplitude resolution（AR） 陷波notch-filter 主成分分析法principal component analysis ( PCA) 独立成分分析法independent component analysis (ICA) 源成分分析法source component analysis 分析时间epoch 参考电极转换reference electrode conversion 总平均grand average 数字滤波digital filter 平滑化smooth 听觉诱发电位auditory evoked potential (AEP) 视觉诱发电位visual evoked potential (VEP) 体觉诱发电位somatosensory evoked potential (SEP) 脑干听觉诱发电位brain-stem auditory evoked potential (BAEP) 正慢波positive slow wave (PSW) 负慢波negative slow wave (NSW) 失匹配负波mismatch negativity (MMN) 加工负波processing negativity (PN) 预备电位readiness potential (RP) 外源性成分exogenous component 内源性成分endogenous component 中源性成分mesogenous compenent 伴随性负波contingent negative variation (CNV) 朝向波orientation wave 期待波expectance wave 解脱波extrication of mental load (EML) 运动相关电位movement-related potential 运动预备电位bereitschafts potential (BSP) Cz 点上记录的电位 运动电位moto potential (MP) 即N2 运动后电位post-movement wave 即P2 内侧前额叶mesial prefrontal cortex 辅助运动区supplementary motor area (SMA) 初级运动区primary motor cortex 偏侧预备电位lateralized readiness potential (LRP) 晚正复合体late positive complex
事件相关电位技术在注意研究几大问题中的应用
第25卷第1期 中南民族大学学报(自然科学版) V o l.25N o.1 2006年3月 Journal of South2Central U niversity fo r N ati onalities(N at.Sci.Editi on) M ar.2006 α事件相关电位技术在注意研究几大问题中的应用 谢 莺 (中南民族大学认知科学实验室,武汉430074) 摘 要 指出了事件相关电位(ER P)是从人类被试头皮无损记录的认知相关电位,其高的时间分辨率使得它在人类认知功能的研究中发挥了重要作用.介绍了注意研究中长期存在争论的4大基本问题,分析了ER P在解决这些问题中发挥的关键作用,并展望了今后的应用前景. 关键词 事件相关电位;注意;电生理 中图分类号 B841 文献标识码 A 文章编号 167224321(2006)0120043204 Appl ica tion of Even t-Rela ted Poten ti a l Technology i n A tten tion Stud ies X ie Y ing Abstract Event2related po tentials(ER P s)are reco rded non2invasively from hum an scalp,w ho se h igh tempo ral reso luti on has enable them to p lay mo re and mo re i m po rtant ro le in our understanding of hum an cogniti on.In th is paper w e introduced four basic issues about attenti on w h ich is long controversial and the critical ro le ER P p layed in so lving these p roblem s,and p ropo sed future study directi on to study hum an cogniti on. Keywords event2related po tential;attenti on;electrophysi o logy X ie Y i ng L ect,Cognitive Science L ab,B i om edical Engineering Institute,SCU FN,W uhan430074,Ch ina 在当今认知科学研究中,各种认知成像技术正发挥越来越重要的作用.其中尤其值得关注的是ER P技术.ER P技术是一种从人类被试头皮上无损记录脑电位来提取人类认知相关信号的功能性认知成像技术.相对于其他的脑代谢 脑血流信号,ER P 信号具有很高的时间分辨率,因而使ER P技术在众多认知研究获得广泛的应用[1]. ER P在注意研究领域的应用最为引人注目.自上世纪50年代以来,注意一直是认知研究的热点.在过去的几十年中,众多学者采用各种手段设计多种实验范式,对注意的各个方面进行了广泛的探索,取得了令人瞩目的成果,但围绕某些基本问题长期存在激烈争论.ER P中的许多成分与特定的认知加工阶段相联系,并能够随着注意状态变化而变化,因而在阐明这些问题中发挥了关键作用.本文将介绍注意研究中面临的4个基本而又重大的问题,以及是如何应用ER P来解决这些问题的. 1 选择部位:早期还是晚期 注意在信息加工的哪一阶段发挥作用,即注意选择早晚的问题是注意研究面临的一个最为基本的问题,也是认知心理学中一个长期存在争论的问题.早期选择观点认为,人的知觉加工能力是有限的,而人类面临的信息往往是大量的,因此注意的作用在于选择一部分刺激进入知觉加工;相反,晚期选择观点认为,人的知觉加工能力是无限的,因而无论注意刺激还是非注意刺激都得到了充分的知觉加工,注意的作用仅仅在于选择相关的反应.两种观点都得到大量实验结果的支持,自提出之日起即始终存在激烈争论. 限于方法学上的缺陷,传统行为学实验始终未能就这一问题做出明确回答.ER P的高时间分辨率 α收稿日期 2005212202 作者简介 谢 莺(19722),女,讲师,研究方向:认知脑研究,E2m ail:yingxie@https://www.wendangku.net/doc/3c6183983.html, 基金项目 国家自然科学基金资助项目(39670213)
《脑与认知科学概论》教材编写体会
《脑与认知科学概论》教材编写体会 摘要：脑与认知科学是智能科学与技术本科专业的核心课程之一，针对本课程的教材建设是支持该核心课程建设的重要内容。但至今为止还没有系统的综述脑与认知科学的配套教材基于此，作者编写了《脑与认知科学概论》一书，弥补了教材的空缺。本文总结编写该教材的心得体会，分享教材编写经验。 关键词：脑与认知科学；教材编写；智能科学与技术；脑科学；认知科学 脑与认知科学(Brain and Cognitive Sciences)作为最具挑战性和最活跃的科学前沿之一，已成为全球性的研究热点。认识大脑从而认识人类自身是摆在各国科学家面前的首要科学使命。美国、澳大利亚、加拿大、法国、德国等多国合作的国际人类前沿科学计划(Human Frontier Science Program)项目[1]将对人类认知的研究作为这一计划的重点内容；美国将1990-2000年命名为“脑的十年”计划[2]；欧洲于1991年开始实施“EC脑十年计划”；日本在1996年推出的“脑科学时代”计划；我国政府在《国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020年)》中，将“脑与认知科学”被列为我国基础研究中的重大科学前沿问题[3]，国家科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等机构也先后部署了脑与认知科学领域的科研项目，使脑科学与认知科学在中国得到了前所未有的重视。 自2003年北京大学在国内率先开设“智能科学与技术”本科专业以来，至今已经有北京科技大学、北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学、厦门大学、湖南大学等数十所高校经教育部批准设立智能科学与技术本科专业。“脑与认知科学”是智能科学与技术本科专业的核心课程之一，但至今为止都没有前例将脑科学和认知科学同时统一到一部教材中进行综合性地论述，作为合适的课程配套教材供教师和学生选用[4]。作者自2008年开始在北京科技大学讲授“脑与认知科学”课程，经过多年的教学，作者对脑与认知科学的知识进行了系统地梳理，形成一套较为完整的知识体系，最终形成《脑与认知科学概论》一书。 1教材编写构思 《脑与认知科学概论》将脑科学和认知科学作为同等的知识主体进行论述。其中，脑科学是研究人脑的结构与功能的综合性学科，它从分子水平、细胞水平、行为水平研究人脑智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质[5]。在教材中我们将脑科学描述为“智能科学与技术”的生物学基础。认知科学是研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程的科学，它探索人类的智力如何由物质产生和人脑信息处理的过程，包括从感觉的输入到复杂问题求解，从人类个体到人类社会的智能活动，以及人类智能和机器智能的性质[6]。在教材中，认知科学被描述为“智能科学与技术”的中间件，即从自然智能到机器智能之间的桥梁。
脑事件相关电位与知觉过程
脑事件相关电位与知觉过程 欣克(R．F．Hink，1977)首先报道脑事件相关电位(ERPs)中N1波，即潜伏期约100毫秒左右的负波，是知觉形成中注意参与水平的客观指标。全神贯注注意知觉刺激、分散注意和不注意条件下，N1波波幅依次下降。当知觉刺激长时呈现，注意力下降时，N1波幅也随之下降；当这一持续性刺激突然捎失或停止，则N1波幅值却迅速回跃。 80年代以来，更多的研究报道认为，潜伏期约200毫秒的负渡N2和潜伏期为250-500毫秒的P3波间的关系，对知觉过程是更灵敏的生理指征。当N2波幅值增大不伴有P3波改变时，将N2波称为不匹配负波(Mismatch negativity，MMN)，这时外部刺激的物理特性制约着MMN幅值，刺激的物理强度大，MMN的幅值则高。因此，把这种制约于外部刺激物理属性的ERPs成分，称为外源性ERPs成分，反映着知觉形成的自动加工过程。当N2波幅值伴随着P3波幅值的同时变化时，此时N2波称为加工负波(Processing negativiry)，是知觉在主体脑内形成的生理指标，这时人们才理解知觉刺激的含义。 因此，将与N2波同时变化的P3渡称为意义波或理解波，是制约于知觉主体对刺激产生知觉和理解的内源性ERPs成分。由此可见，根据N2渡和P3波变化的关系，可以了解知觉形成的阶段性和机制。里特(W. Ritter1983)明确提出，P3渡之前的N2波与人类对外部刺激的模式识别有关，P3波与刺激的理解和分类有关。奴特阿年(R．Naatanen)等(1983)对事件相关电位内源性成分的概念进一步发展，认为它应包括N2波与P3波，根据其在人类认知过程中信息处理的意义，又将N2波分为两个成分，较早出现的N2波被称为不匹配负波，与人类认知活动开始时，脑对外部事件的差异匹配有关，可能是脑的次级感觉皮层活动的结果。稍后出现的N2z成分称为N2b，它与P3波的前部分P3a形成一个两相综合波N2b-P3a。这种综台波才是真正的事件相关电位的内源成分，与人类对外部刺激的朝向反射有关。雷诺(B. Renault)也提出事件相关电位中的3种内源性成分；顶一枕区皮层N2波在知觉信息处理的时相内出现}中央区皮质的双相N2b-P3a综合波，与人类受试对外部刺激的主动性信息处理有关，代表脑内沿着N2波所指出的方向对外部刺激的认知决策过程；顶叶P3b波，代表认知过程的终结，往往在被试对刺激给出运动反应时出现此波。简言之，3种内源性事件相关电位反映了人脑对外部事件信息处理的完整过程，顶-枕区N2波代表信息处理开始时相;中央区N2b-P3a综合波代表信息处理的决策时相；顶
认知科学的几个基础理论问题-智能科学与人工智能
认知科学的几个基础假设 刘晓力 一、认知科学概况 认知科学是以研究人类认知过程、智能和智能系统、大脑和心灵内在运行机制的一门学科。20世纪70年代(50年代？)兴起，是心理学、语言学、神经生理学、计算机科学、哲学和人类学的交叉学科。 认知科学不同的研究进路 认知科学依据不同的问题领域和研究方法划分为不同的研究进路 心理学进路 语言学进路 生物物理学进路 神经生理学进路 人工智能进路 广义进化论进路 复杂性科学进路 认知科学的起源 认知科学起源于不同学科领域，特别是： 图灵机概念的产生 人工智能研究的兴起 心灵哲学中以普特南（H.Putnam）和福多（J.Fodor）为代表的“功能主义”理论的确立 心理学和语言学乔姆斯基（A.N.Chomsky）等反对激进行为主义的“认知革命” . 认知科学所引发的一些基础问题成为20-21世纪之交涉及领域广泛、争论最为激烈的世界性的科学和哲学的热点问题。认知科学不同的研究进路，决定了关于它的哲学观上的巨大分歧和各种研究范式的激烈竞争。 二、认知科学的几个基础假设 D.Kirsh （1991）提出认知科学（人工智能）的五大问题 1）知识和概念化是人工智能的核心吗？ 2）认知能力及其所预设的知识能否脱离其有机体进行研究？ 3）认知的知识形态或信息形态的轨迹是否可用类自然语言描述？ 4）学习能否与认知相分离加以研究？ 5）是否有对于所有认知的统一结构？ 这些问题最重要的是我们对于心灵哲学中的三个方面问题的困惑和困难 1、意向性问题 2、意识问题 3. 心灵是否是涉身的？ Mark Johnson总结30年来认知科学的成就对传统哲学的挑战时说，认知科学的三大发现是：心灵本质上是涉身的； 思想大部分是无意识的；
脑与认知科学课堂笔记由林萍萍整理921计算机模拟人记忆一些
脑与认知科学课堂笔记 由林萍萍整理9.21 计算机模拟：人记忆一些单词，最后正确率80%，让计算机也完成相同任务，最后正确率也是80%。则认为计算机的记忆过程就是人的记忆过程。 与人工智能的区别：人工智能不是模仿人。有时超过人。比如深蓝。 第二章知觉： 概念： 1.登记到达我们眼睛和耳朵的信息。 2.对这些信息进行一些解释。 知觉系统：知识+刺激的作用。 知识的作用：自上而下；刺激的作用：自下而上。（规定如此） 认知心理学强调过去经验和现实刺激都是产生知觉所必需的，因此它认为知觉过程包含相互联系的两种加工：自下而上（Bottom-up）加工和自上而下（Top-down）加工。 1）自下而上加工是指由外部刺激开始的加工，通常是说先对较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，这种类型的加工因而称为自下而上加工。如根据图形的直线、曲线、边角等信息知觉图形。 2）自上而下加工是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着加工的所有的阶段或水平，从调整特征觉察器直到引导对细节的注意等。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工，这种类型的加工因而称为自上而下加工。 Sensation, Perception & Cognition: 三者的区别： 先知道连续体的概念for example，无意识——意识（非二分，不是说非1即0，界限不明显），是连续体。 感觉——知觉——认知，也是连续体。（感觉：focus on 对比度知觉：focus on identity(what color)，pattern(形状，结构)，movement，form 认知：further goal）如：连续体的“体”，注意与“连续”二字的对比，则处于感觉阶段。注意是左右 结构，则处于知觉阶段。知道读音，则进入认知阶段。 有时候我们不容易察觉实际上存在的东西。有时候我们能够察觉不存在的东西。（知觉的组织原则，即格式塔原则） 视觉识别模式： 模板匹配模型：条码、支票 原型模型：（highly representation of a pattern, does not need precise, identical match; minor variations are allowed） 区别性特征模型：最先识别特征以及特征是怎样组合在一起的 特征理论的生理学和神经学证据：细胞是分工的→特征觉察器 判断Same or different: PR GM前者用时长 混战场模型：Image demons, Feature demons, cognitive demons, Decision demons（demon 实质上是神经细胞）
大会议程安排-脑与认知科学国家重点实验室
第二届全国脑与认知科学学术研讨会日程安排 11月28日上午主会场8:00 – 8:20 开幕式主持人：傅小兰 8:00开幕致辞 陈霖院士、广西师范大学领导等 8:20 – 12:05大会报告主持人：陈霖 8:20 基于神经科学的儿童科学教育研究 1 韦钰 2 9:05 从特征折叠衍生蛋白质多样化结构与功能：蝎神经毒素生物活性的分子基础 王大成 9:50 休息 3 10:10 Natriuretic Peptides Modulate the Activity of Retinal Neurons Xiong-Li Yang 10:55 基因、脑与行为 4 刘力 10 11:40 显微脑功能成像(fBMI)展望 陈惟昌陈志华王自强赵天德李红艳 11月28日下午第一分会场14:00 – 16:00 专题报告主持人：钟宁、牟炜民 19 14:00 大脑信息处理的时-空模式研究 王宏刘冲胡振凯王铁柱赵微王志宇 14:15 基于脑电信号的意识任务分析与识别 20 赵海滨王宏 21 14:30 人工神经系统中多模式运动意识信息研究 明东程龙龙周仲兴綦宏志万柏坤 14:45 想象动作中动态脑电的信息熵研究 22 万柏坤綦宏志陈龙龙赵翔 15:00 数字型归纳推理过程的时间分离特性：ERP证据 23 梁佩鹏吴景龙钟宁吕胜富刘际明姚一豫 15:15 记忆过程海马神经元的脉冲耦合神经网络编码研究 24 刘婷田心
15:30 基于几何图形的视觉诱发电位的特征分析 25 李洁张丽清赵启斌张智林 15:45基于PSO-SVM的左右手指运动前准备电位的识别 26 金晶王行愚陈岚兰张秀 16:00 休息 16:15 – 18:30专题报告主持人：钟宁、牟炜民 27 16:15 组合概念解释过程中基于领域的推理 刘烨傅小兰 16:30 中文理解中句法和语义加工的脑功能成像研究 28 朱祖德王穗苹陈烜之肖壮伟向华东张学新 16:45 代词加工中性别信息的获得：ERP研究 29 吴岩王穗苹陈烜之 17:00 汉语情绪信息加工的ERP研究 30 李雪松成敏敏 31 17:15 Layout Geometry Affects the Selection of Intrinsic Frames of Reference in Spatial Memory Wei-Min Mou, Min-Tao Zhao, T. P. McNamara 32 17:30 内隐记忆和外显记忆ERP新旧效应的比较 孟迎芳 33 17:45 言语工作记忆与视觉工作记忆关系的研究 吴文春金志成 18:00 心智认知脑机制的元分析 34 王益文刘岩白云姚志鹏陆祖宏 35 18:15 中学生认知策略发展研究 王恩国 11月28日下午第二分会场14:00 – 16:00 专题报告主持人：胡新天、刘缨 36 14:00 青蛙在噪声环境下的声通讯 余祖林徐智敏沈钧贤 37 14:15 在体斑胸草雀HVC-RA通路不同模式刺激及传递效能比较 廖素群刘文晓肖鹏李东风 14:30 Sodium Channel-Mediated Intrinsic Mechanisms Navigate the 38 Programming of Sequential Spikes Na Chen, Jin-Hui Wang
事件相关电位
事件相关电位 事件相关电位，是指对大脑高级心理活动如认知过程作出客观评价，我们很难将意识或思维单纯归于大脑某一部位组织、细胞或神经递质的改变，因为仅采用具体、微观的自然科学手段如神经分子生物学、神经生化学难以解决具体的心理活动。 目录 ?1事件相关电位的基本概念 ?2诱发电位的特征 ?3事件相关电位的测试方法 ?4影响事件相关电位的因素 事件相关电位 - 事件相关电位的基本概念 对大脑高级心理活动如认知过程作出客观评价，我们很难将意识或思维单纯归于大脑某一部位组织、细胞或神经递质的改变，因为仅采用具体、微观的自然科学手段如神经分子生物学、神经生化学难以解决具体的心理活动。二十世纪六十年代，Sutton提出了事件相关电位的概念，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，因为事件相关电位与认知过程有密切关系，故被认为是“窥视”心理活动的“窗口”。神经电生理技术的发展，为研究大脑认知活动过程提供了新的方法和途径。 事件相关电位（ERP）是一种特殊的脑诱发电位，通过有意地赋予刺激仪特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑的电位。它反映了认知过程中大脑的神经点生理的变化，也被称为认知电位，也就是指当人们对某课题进行认知加工时，从头颅表面记录到的脑点位。经典的ERP主要成分包括P1、N1、P2、N2、P3，其中前三种称为外源性称为，而后两种称为内源性成分。这几种成分的主要特点是：首先不仅仅是大脑单纯生理活动的体现，而且反映了心理活动的某些方面；其次，它们的引出必须要有特殊的刺激安排，而且是两个以上的刺激或者是刺激的变化。其中P3是ERP中最受关注和研究的一种内源性成分，也是用于测谎的最主要指标。因此，在某种程度上，P3就成了ERP的代名词。
脑功能与认知科学重点实验室简介
脑功能与认知科学重点实验室简介 一、实验室的研究方向、主要研究内容 本实验室是以研究脑的高级机能结构为核心，在神经生物学、认知心理学、信息科学、认知语言学、教育学等多学科相互渗透的基础上进行跨学科的研究脑功能的发育、认知发展及全脑功能开发为主要内容的实验室。本实验室主要有五个研究方向： 研究方向一、大脑的高级机能结构与认知神经科学 研究内容 本研究方向主要以动物及人的脑为研究对象，应用神经生理学、神经组织解剖学、神经心理学、脑影像学等脑功能研究方法，全面进行大脑的高级结构功能及认知神经科学机制的研究。重点研究脑的系统神经机能结构，主要对学习、记忆、注意、思考等高级机能活动进行脑皮质领域定位。并基于大脑生理学机制及脑科学研究的最新成果探索知觉、注意、记忆、动作、语言、推理、思维、意识乃至情感在内的各个层面的认知活动及脑的高级机能在人的生涯中的发生、发展规律；全面开发脑的潜能，进行全脑功能、全脑教育、创新思维的理论与实践研究。创造开发培育脑、提高脑的记忆力、创造力。对音读、速读、速听的大脑生理学原理进行深入研究，开发增强学习记忆力的辅助器具，全面进行认识脑、保护脑、创造脑、培育脑的跨学科的脑科学研究。 研究方向二、认知神经心理与认知发展 研究内容 本研究方向主要研究0—18岁儿童和青少年及成年阶段脑功能开发与认知发展规律、发展特点、影响因素、预防方法与对策等理论与实践研究。重点研究：1、儿童大脑潜能与儿童认知发展特点的研究。2、儿童早期脑开发与言语开发的实验研究。3、儿童智力结构的多元智力因素的脑科学研究。4、儿童创造力培养与脑机能的发展规律的研究。5、儿童游戏对儿童脑功能的开发与促进的研究。6、科学用脑与预防脑疲劳的实验研究。7、未成年人心理健康与心理咨询理论与技术的研究。8、大学生心理危机与心理支持系统的研究。9、开发儿童右脑，建构认知新模式的研究。 研究方向三、神经网络与人工智能 研究内容 本研究方向主要以计算机为研究手段，模拟神经系统的结构与功能，建立人工的神经网络模型，
ERP事件相关电位基础知识介绍
（一）事件相关电位的基本概念 对大脑高级心理活动如认知过程作出客观评价，我们很难将意识或思维单纯归于大脑某一部位组织、细胞或神经递质的改变，因为仅采用具体、微观的自然科学手段如神经分子生物学、神经生化学难以解决具体的心理活动。二十世纪六十年代，Sutton提出了事件相关电位的概念，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，因为事件相关电位与认知过程有密切关系，故被认为是“窥视”心理活动的“窗口”。神经电生理技术的发展，为研究大脑认知活动过程提供了新的方法和途径。 事件相关电位（ERP）是一种特殊的脑诱发电位，通过有意地赋予刺激仪特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑的电位。它反映了认知过程中大脑的神经点生理的变化，也被称为认知电位，也就是指当人们对某课题进行认知加工时，从头颅表面记录到的脑点位。 ERPs不像普通诱发电位记录神经系统对刺激本身产生的反应，而是大脑对刺激带来的信息引起的反应。是在注意的基础上，与识别、比较、判断、记忆、决断等心理活动有关，反映了认知过程中大脑的神经电生理改变，是了解大脑认知功能活动的“窗口”。ERPs成分除受刺激物理特性影响的“外源性(生理性)成分”，还包括不受刺激物理特性的影响“内源性(心理性)成分”，与被试的精神状态和注意力有关。 经典的ERP主要成分包括： 外源性（生理性）成分：P1、N1、P2受刺激物理特性影响 内源性成分（心理性）：N2、P3不受刺激物理特性影响，与被试的精神状态和注意力有关。 这几种成分的主要特点是：首先不仅仅是大脑单纯生理活动的体现，而且反映了心理活动的某些方面；其次，它们的引出必须要有特殊的刺激安排，而且是两个以上的刺激或者是刺激的变化。其中P3是ERP中最受关注和研究的一种内源性成分，也是用于测谎的最主要指标。因此，在某种程度上，P3就成了ERP 的代名词。 注：事件相关电位基本原理 1.EEG对ERPs的淹没 一次刺激诱发的ERP的波幅约2～10mV，比自发电位（EEG）小得多，淹没在EEG中，两者构成小信号与大噪音的关系，因此无法测量，无法研究。
事件相关电位与在面部表情强度的认知
事件相关电位与在面部表情强度的认知 摘要：大家可以从日常生活经验得知，情感的面部表情的强度差异很大，如轻微的愤怒、愤怒，或不安和轻度恐惧、焦虑和恐慌。然而，不同强度的情感面部表情事件相关电位尚未得到研究。因此，我们请了16名健康的参与者参与了性别决定任务，通过男性和女性的面 孔来显示愤怒，厌恶和恐惧表情及强度变化（50％，100％，150％）。ERP数据的分析显示强度在N170的振幅显著增加，但不是由情感类型决定。在电极P9和P10中200到600毫秒之间消极变化所致的力度最为显着。对于这个时间段，强度和负偏斜度之间有着明确的线性关系。对下颞枕叶中的两个对称位置放置电极并利用差分波形（150％减去50％的强度）偶极子源定位解释强度影响。进一步发现在颞极位置（FT 7和FT8）对于厌恶情绪的具体影响约为350-400毫秒。结果总结为情绪识别的两阶段模型，表明对进入的显着的面部信息编码存在初始监测过程。在第二步骤中，对脸的特定情绪内容进行解码是在情感特异性识别系统中。?2006爱思唯尔有限公司保留所有权利。 关键词：ERP;面部表情;基本情绪;恐惧;厌恶;愤怒;强度; N170;镜像神经元 1.简介： 人脸是社会信号的一个重要来源。它揭示了个人的身份和表情，以及不加以人为控制的我们另一方面的内心感受。面部信号在引导人际行为方面的重要性体现在心理过程的复杂功能架构中，它基于一个广泛分布的神经网络，专门用于解码这些信息 一个表情处理最有影响力的模型（布鲁斯＆杨，1986）显示的初始结构的编码处理，是 用于随后处理身份和情绪的表情可分离通路。同时，这种模式中，身份处理被高度阐述并分馏成不同的子过程，表情的情感识别只是作为一个单一的和未分化的过程。 在过去十年的神经心理学研究中，已经大体上增进了对心理过程及潜在面部情感识别神经机制的理解。 道夫斯，Tranel，达马西奥和达马西奥等人（1994）首次阐述在杏仁核被损坏后会缺乏对恐惧面部表情的认识的研究。这些初步的研究结果，如今已重复应用在了无数的神经心理学研究中以调查人们病变或功能缺陷的杏仁核（Broks等，1998;考尔德等人，1996; Meletti 等人，2003; Sato等，2002;Sprengelmeyer等人，1999）。功能成像研究可以进一步表明，该识别恐惧的面孔是基于在空间上分布的神经网络，包括上丘，丘脑中继核，具条纹和纹外的区域，以及杏仁核（例如布莱特等人，1996; Fischer等人，2003; Morris等人，1996）。 在这个网络机构中，一条指向杏仁核和慢丘脑—皮质加工路径的快速分皮质处理线路被提出。快速处理路线形成一个进化旧系统的一部分，该系统能够快速地响应，自动地，和无意识地知觉到威胁，危险的信号。人体的快速路线也可以从个案和功能成像研究中得到验证证据（德盖尔德，VROOMEN，Pourtois，与Weiskrantz，1999）（Morris等人，1998;莫里斯，德盖尔德，Weiskrantz，与刀郎，2001年）。 在亨廷顿氏病人的面部表情识别的临床研究中可以得到一个不同的模型（杨，巴克，柯蒂斯＆吉布森，1997; Hennenlotter等人，2004; Sprengelmeyer等人，1996; Sprengelmeyer，施罗德，年轻和Epplen，2006; Sprengelmeyer等人，1997;王Hoosain，杨萌，与王，2003）。患有这种疾病的参加者在对厌恶表情的识别方面受损。其他如帕金森氏病（Sprengelmeyer 等人，2003），抽动秽语综合征，强迫性障碍（Sprengelmeyer等人，1997年），和威尔森 氏病（Wang等人，2003）等疾病也与面部厌恶识别缺陷相关联。此外，功能成像研究（Hennenlotter等人，2004; Phillips等人，1997; Sprengelmeyer，劳施，Eysel，与Przuntek，1998）表明基底节和脑岛与认识厌恶表情有关。但对于恐惧，没有证据表明快速处理的路 线与厌恶有关。 在杏仁核和岛屿- 纹状体区域和恐惧、厌恶认知之间的关联的众多研究中，只有一项研