视觉和听觉通道情绪知觉加工的神经机制及其异同

通过功能核磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术,采用情绪知觉的判断任务,探究了视觉与听觉情绪知觉加工的神经机制及其异同,进一步揭示跨通道情绪知觉加工的多重感觉皮层的脑区定位.我们选用含有恐惧、高兴或悲伤情绪的面孔和声音刺激作为实验材料,使用事件相关设计考察每种刺激诱发的激活.激活强度分析的结果显示:情绪类型主效应显著的区域主要体现在左侧额下回岛盖部,表明其作为视-听跨通道情绪知觉的皮层,是视觉和听觉情绪知觉的共同通路,且对于负性情绪,尤其是恐惧情绪刺激最为敏感.基于多体素模式分析(multi-voxel pattern analysis, MVPA)的结果发现:右侧颞上沟的激活模式能区分高兴、悲伤、恐惧的面孔,表明其对不同情绪效价的面孔知觉有重要作用;右侧梭状回面孔区的激活模式能够区分高兴和悲伤的面孔,表明其对于积极-消极情绪面孔知觉具有重要意义.本研究为深入理解人类不同通道情绪知觉的加工过程及跨通道情绪知觉的多感觉皮层提供了重要的证据和支持.     

知觉组织在人类视觉皮层的神经机制

利用事件相关电位(ERP)研究知觉组织在人类视觉皮层的神经基础. 使用的刺激图形是由局部元素均匀分布组成的正方形阵列(一致性刺激)和局部元素依据空间相邻性或颜色相似性形成行或列组织的正方形阵列(知觉组织刺激). 刺激图形随机呈现在视野中的一个象限, 被试做行或列组织的判断, 同时记录其ERPs. 实验发现, 一致性刺激与知觉组织刺激都能够诱发1个ERP早成分C1, 其幅度在刺激呈现后70 ms左右达到峰值, 并且其极性随刺激所处的上下视野变化. 基于真实脑边界元模型的偶极子分析结果表明, C1的源可定位于距状裂皮层, 其幅度受到相邻性知觉组织的调制. 这种知觉组织效应对于上视野刺激较强, 下视野刺激较弱. 这些结果为人类初级视皮层参与知觉组织的早期过程提供了ERP证据.     

神经经济学: 打开经济行为背后的“黑箱”

神经经济学是利用神经科学手段研究经济行为的心理及神经机制. 传统经济学注重对决策的行为描述, 无法揭示经济行为的内在认知机制, 对现实生活中的决策行为缺乏预测. 认知神经科学与经济学的结合使得我们有可能揭示经济决策过程的心理和生理机制. 本文归纳了有关效用计算神经机制的研究, 指出神经经济学可以从神经水平验证已有经济学理论的可靠性, 并对许多经济学现象提出新的解释; 探讨了后悔等情绪在经济决策中的重要作用及来自神经科学证据, 指出通过测量情绪相关脑区的活动, 神经经济学可以深入考察情绪影响决策的内在机制; 总结了合作、信任等社会行为的神经科学研究, 指出神经经济学的一大趋势是在实验室中模拟真实的社会情境, 以提高经济行为神经机制研究的生态学效度. 神经经济学研究不仅为已有的经济学理论, 如前景理论、后悔理论、博弈论等提供神经水平的实验证据, 而且促进了更完善的经济学理论模型的建立.     

刺激调制下的低频自发振荡信号时空分析

利用光学功能成像技术研究了刺激条件下SD大鼠体感区低频自发振荡信号的时空规律, 发现了左、右脑体感区的低频振荡信号在刺激后具有幅度增强、相位发生改变、趋于同步的现象, 并据此讨论了低频自发振荡的产生机理, 认为细小动脉的舒缩对绿光((546±10) nm)下皮层中的自发振荡贡献很大. 此外, 还研究了动脉、静脉与皮层三处的低频振荡信号的相对相位关系, 发现红光((605±10) nm)下静脉和皮层的低频振荡信号有明显的相位差别, 皮层领先静脉0.6~1.0 s; 绿光下, 动脉、静脉和皮层三处的相位差别不明显, 三者基本同步. 分析认为, 绿光下在血管处采集的振荡信号与皮层处采集的振荡信号的形成机理可能不同.     

局部元素的知觉组织调制整体知觉的神经机制

先前的行为研究表明, 局部元素组织成复合刺激的方式会影响复合刺激的整体知觉. 本文研究局部元素通过不同的知觉组织(相邻性和形状相似性)形成整体图形时, 加工复合刺激整体和局部性质的神经机制. 复合刺激分别呈现于黑背景(实验一)或由“+”字图形组成的背景(实验二)中, 要求被试判断整体图形或局部图形的封闭性, 同时使用fMRI测量与复合形状的整体/局部性质加工相关的神经活动. 在实验一中, 整体性质加工激活中央枕区皮层; 而在实验二中, 整体性质加工激活右侧下颞叶、上顶叶、下额叶以及左侧顶下回的皮层. 在实验一中与局部性质加工相关的神经活动主要在右侧颞上回, 在实验二中则观察到左侧后部顶下回的显著激活. fMRI结果提示, 局部元素按照不同方式进行知觉组织时, 整体知觉由不同的神经机制完成.     

欺骗的认知神经网络模型

欺骗是一种当事人有意试图让他人相信某种错误信念,从而为自己或他人获取利益或规避损失的心理过程.已有的研究为揭示欺骗的神经机制提供了启示,但欺骗这一复杂行为中大规模脑网络的整体性作用尚未得到足够的关注.本文总结了欺骗的相关理论和研究,以及欺骗行为涉及的认知和情感加工过程,并在此基础上提出了欺骗的认知神经网络模型.该模型中,欺骗行为产生于动力系统、情感系统、认知系统和执行系统之间的动态交互过程,而奖赏网络、突显网络、中央执行网络和默认网络的激活和相互作用是其背后的神经基础.模型建立了欺骗相关的研究和理论、心理过程、心理功能、脑区与神经网络之间的联系,并有望对欺骗行为及其神经机制作出更为整体性、系统化的解释.     

视觉分类的时间过程: 事件相关电位提供的电生理证据

视觉分类是来自视觉刺激的传入特征集与源自概念知识的预期特征集之间的相互作用过程, 包括匹配提取加工和冲突抑制加工. 本研究采用事件相关电位(ERP)探索视觉分类的时间过程. 结果表明, 预期特征集越大则N1波幅越大, 显示出预期特征集对注意的调节效应; 当预期特征集大于或等于2时, 引出了明显的N2成分, 显示出预期特征与传入特征不一致时的冲突效应; 类别判断在晚正成分(late positive component, LPC)成分上有明显反映, LPC对冲突刺激的抑制加工也相当敏感. 分析表明, 视觉分类加工的时间过程如下: 选择性注意、特征知觉、特征匹配/提取、类别判断/冲突抑制, 其中类别判断是分类的核心过程, 但前3个子过程构成了分类的基础. 本研究结果支持高水平分类加工主要反映在LPC上的结论.     

基于个体差异的大样本脑影像数据在心理学研究中的应用

心理学研究通常借助认知神经科学的技术手段,揭示人格、认知以及情绪等心理结构的脑机制.然而,以往的研究结果通常会受到被试样本量较小、实验设计和数据分析技术的制约.同时,个体在行为反应、认知或情绪加工中所表现出的个体差异也容易被忽视.人类的行为活动是基因、脑和环境相互融合、相互关联统一的有机过程.因此,调查个体成长的相关环境因素和生活经历,并收集相关的人格、情绪和认知等大样本化的行为、多模态脑影像数据,有利于从个体差异的角度探讨:(1)人格特质个体差异的神经基础;(2)情绪相关的个体差异的神经基础;(3)认知能力的神经基础;(4)建构环境-人格-大脑-行为反应相互关联的预测模型.本文选择性地阐述近期国内外一系列探讨大样本脑影像与行为之间关系的研究,从个体差异的角度探讨行为活动、人格、情绪以及认知能力的神经基础.     

神经法学:年轻的认知神经科学与古老的法学联姻

神经法学是新兴的交叉学科,它是用认知神经科学方法研究与法律有关心理与行为的神经机制,并探讨法律系统如何应对认知神经科学发展所带来的问题,主要包括:(1)如何检验当事人或证人是否说谎和是否存在错误记忆等;(2)探讨认知神经科学成果对刑事司法实践和刑事责任理论可能构成的影响;(3)对某些特殊个体未来行为的危险性作出预测,以便辅助司法实践;(4)认知操控药物与技术应用的法律管制问题.本文从上述4个方面对神经法学进行了详细介绍.神经法学的研究不仅加深了对法律行为背后心理和神经机制的理解,也对司法实践产生影响.但刚刚诞生的神经法学目前需处理好研究的中国化等问题.     

注意引导绑定:冲突适应研究整合的路径

冲突适应反映了基于目标导向行为的适应性认知控制,对个体适应环境具有重要意义.研究者主要从注意调节与记忆学习两个视角来解释冲突适应.前者强调注意资源调整在冲突适应中的作用,认为注意资源在目标刺激和干扰刺激间的分配(干扰刺激相比于目标刺激得到更少的注意资源)导致冲突适应;后者则强调记忆学习导致冲突适应的实现,即刺激与反应之间的绑定与解绑触发冲突适应.然而,由于研究侧重点不同,前人主要对两种视角分别进行探讨,不利于考察和理解冲突适应的全貌.因此,本文将基于偏向竞争模型和平行分布加工模型整合上述两种视角,并提出冲突适应的适切路径——注意引导的绑定学习假设.具体来说,冲突适应既需要通过任务目标要求来引导注意资源的分配,又需要通过绑定学习来增强“刺激-反应”的记忆表征,最终促进个体冲突适应行为的实现.注意引导的绑定学习假设为深入理解冲突适应的内在机制提供了整合的参考框架,并且为改善个体的冲突适应能力提供了可探寻的新方向.     

音乐句法的加工

音乐句法是指将离散的音符元素结合成层级结构的原则.现有研究对句法加工机制产生了较多争议."认知主义"提出整合句法需要借助基于长时记忆的图式驱动,"物理主义"则认为加工句法更多只需借助基于短时记忆的知觉驱动.两者从理论模型、行为研究和认知神经层面论证了各自的观点.未来研究有必要进一步探讨大尺度层级句法结构的加工能力及加工机制、分离知觉驱动与图式驱动的机制效应、增强脑电和脑成像技术的应用以及关注句法结构与情绪的关系.对音乐句法加工的探索有助于揭示人类高级认知智慧的特性,同时,具有重要的临床意义.     

细胞怎样感知与响应微环境机械力学性能

近年来,随着细胞力学行为相关研究的深入发展,细胞与微环境的物理力学联系不断被揭示.细胞力学刺激与响应已被充分证明在微观的细胞铺展、迁移、增殖、分化等行为,以及宏观的胚胎发育、组织形成、疾病发展等至关重要的生物过程中扮演决定性角色.与细胞力刺激相关的刚度、形貌、配体分布等物理性能也因此成为生物材料设计的重要参数.然而,这些静态的物理参数怎样给予细胞力学刺激,细胞又是怎样感受微环境中的机械力学性能,这是一个有趣的话题.本文详细介绍了细胞的力学响应机制,突出了细胞内作用力在细胞力学响应过程中的决定性作用;从分子生物学角度阐述了细胞内力的传递与力学信号转导过程;借此助力生物材料领域学者对细胞与生物材料相互作用的理解,推动细胞与分子生物力学的发展以及新型生物材料的研究与开发.     

维生素C对Belousov-Zhabotinskii反应的影响

自从Belousov-Zhabotinskii反应(BZ反应)发现后,化学振荡反应日益为人们所重视。由于化学振荡与生化、生理等过程的密切关系,有维生素C(H_2A)参与的化学振荡反应也为人们所注目,其中有些是在与BZ反应相类似的条件下进行的。为开展化学振荡反应的研究,我们曾对以邻菲罗啉(Ph)亚铁离子为催化剂的BZ反应进行研究,本文则是对于H_2A存在下对该反应的化学振荡行为和机理进行探讨,结果表明其可能的机理是H_2A与BrO_3~-反应生成Br~-抑制了此反应的化学振荡。     

神经振荡在人类视觉工作记忆表征维持中的作用

人类的视觉系统可以同时接收外界环境中的多种视觉信息,并以记忆表征的形式暂时存储于工作记忆之中,以便指导后续的认知活动.但大脑只能维持有限数量的记忆表征,表现出工作记忆的容量有限性.同时,我们对视觉刺激的内部表征是充满噪音的,即对记忆表征的维持存在精确度的变化.本文从大脑神经活动的神经振荡特性角度出发,系统阐述了人类视觉工作记忆的表征维持阶段、记忆容量和记忆精确度的神经振荡特征,以及相关的理论建模,并对该研究领域的发展做了展望.     

视觉双稳态知觉的神经机制

在面对外界各种歧义物理刺激时,大脑会在相互排斥的主观知觉间交替切换,做出有意义的认知解释.双稳态知觉是研究人类意识转换的重要手段.本文首先系统地回顾了视觉双稳态知觉的现象及相关研究,包括运动产生的结构、两可图形、四方点运动、双眼竞争等,接着讨论了间断模式下的知觉稳定性,然后综合讨论了视觉双稳态知觉的理论模型,强调越来越多的证据支持自上而下加工模型,最后指出视觉双稳态知觉的研究意义,并对未来的研究方向进行了展望.     

CSTR中氢氧反应的多重定态和振荡起燃

对CSTR(Continuous-flow Stirred Tank Reactor)中的简单自催化体系基本形态的研究揭示了这些反应的定态的多重性及其起燃的振荡特征。这些结果是与人们熟知的自催化现象符合的。然而,理论上研究具体的化学反应却很难引出多重稳态和振荡起燃等结果。这是由于控制动力过程的基础实验数据不够完备与精确,且更因为解动力方程组有数学上的困难。事实上,常常是采用的近似过度粗略,使这些新奇的特性不能推导出来。     

空间低频滤波对人类整体和局部知觉的影响

利用功能磁共振(fMRI)测量血液动力学反应, 研究空间低频滤波对周边视觉加工刺激整体和局部性质的神经机制的影响. 实验中使用的复合字母具有宽带空间频率成分(宽带刺激)或通过反差平衡技术滤除其空间低频成分(CB刺激), 随机呈现在左或右视野. 被试分别辨别复合字母的整体和局部形状. 实验发现, 与注意局部性质相比, 注意宽带或CB刺激的整体性质在中央枕区皮层引起更强的激活. 注意整体性质还在右侧颞顶联合区(宽带刺激)和右侧梭状回(CB刺激)引起更强的激活. 注意CB刺激的局部性质激活中央额区、双侧额下回和双侧颞上回. 根据这些结果讨论了整体和局部性质加工的相互竞争对参与整体和局部加工的脑区的影响.     

谷氨酸BZ体系的寡振荡反应

在金属离子(指常见的ce~(3+)、Mn~(2+)及Fe(phen)_3~(2+),phen表示邻菲罗啉)的催化下,酸性溴酸盐氧化一些有机物时会发生化学振荡反应,而在某氧化过程中,有的中间物(如Br~-)的浓度,可出现2至3次极大值,振荡次数较少,被称为寡振荡反应。这类反应与生物钟现象类似,因此研究这类反应,尤其是氨基酸的寡振荡反应,可解释生命体内普遍存在的振荡现象。本文简要报道研究谷氨酸(以Gla表示)-KBrO_3-Mn~(2+)-Fe(phen)_3~(2+)-H_2SO_4体系的寡振荡反应的实验。     

左侧颞下叶在面孔信息加工中的作用:一项ECoG案例研究

功能核磁共振成像(f MRI)的研究已经发现,人类梭状回包含专门加工面孔的区域,通常被称为梭状回面孔区(FFA).然而,仅依靠f MRI技术本身不能直接说明FFA与面孔加工间存在因果关系.结合f MRI、颅内电极记录、电刺激技术可直接为二者的因果关系提供重要的证据.本研究借助一例难得的颅内置入电极恰好与左侧FFA重叠的癫痫病例系统地考察了左侧FFA的功能属性.当前研究结果显示,左侧FFA的血氧水平依赖反应和电生理反应都表现出较强的面孔选择性;电刺激与左侧FFA重叠的电极不影响真人面孔知觉;电刺激左侧FFA引起面孔形状感知变化.本研究揭示了左侧FFA在面孔精细特征的加工中起着重要的作用,它在功能上可能区别于右侧对应区域.     

刺激图形对外膝体细胞图形适应的影响

分别以条形光栅和环形光栅作为刺激, 研究了猫外膝体细胞对运动正弦光栅刺激产生的图形适应. 结果表明, 用两种光栅刺激时, 外膝体细胞均产生了明显的图形适应现象, 但用环形光栅刺激时, 外膝体细胞的发放和图形适应程度均明显高于条形光栅的相应结果. 环形光栅和条形光栅在空间频率、时间频率和对比度等参数上均相同, 但外膝体细胞对它们的反应和适应程度却不同. 这一结果与心理学对上述两种运动光栅的适应现象和后效应相一致, 可能反映了这一心理学现象的皮层下神经机制.