汉语语义加工的相关脑区

利用无创伤的脑功能成像方法研究了正常中国人在进行汉语语义加工时所激活的脑区. 根据传统理论, 语义加工与语言的输入通路无关, 因此, 分别进行了视觉和听觉语义加工的脑功能成像研究, 通过寻找两条通路的公共激活区域来确定汉语的语义加工脑区. 结果显示, 左侧大脑半球的额下回、颞上回后部与缘上回的交界处、颞下回后部及梭状回; 右侧大脑半球的颞中回、颞上回后部及其相邻的缘上回; 双侧小脑和枕叶的腹外侧部等, 可能与汉语的语义加工有关. 研究结果为进一步研究各脑区在汉语语义加工中的作用提供了重要参考.     

场独立-场依存认知风格影响创造性思维的大脑功能基础

采用镶嵌图形测验、托兰斯创造性思维测验,探讨了场独立-场依存认知风格与创造性在大脑功能基础方面的联系.首先,采用功能磁共振技术(functional magnetic resonance imaging, f MRI)计算西南某高校414名大学生被试的度中心性(degree centrality, DC),然后与创造性思维进行回归计算,最后将得到的脑区与认知风格、创造性思维进行中介效应分析.结果发现,创造性思维与大脑静息态度中心性之间呈现正相关的脑区为右侧颞上回、右侧前扣带回、左侧颞上回、右侧额中回和左侧壳核,其中右侧前扣带回、右侧额中回的度中心性在认知风格和创造性思维上存在部分中介效应.前扣带回和右侧额中回是认知控制的关键脑区,因此本研究推测场独立-场依存认知风格有部分路径通过认知控制从而影响了创造性思维,即认知风格更偏向场独立的个体,认知控制能力可能会更好,更能够排除无关信息进而集中注意力,拥有更高的认知灵活性,从而能够在创造性思维的测验中获得更好的成绩.这些发现有助于从大脑功能基础的角度来加深对场独立-场依存认知风格和创造性之间复杂关系的理解.     

大脑是如何建立道德观念的:道德的认知神经机制研究进展与展望

道德认知神经科学研究为"大脑是如何建立道德观念的"(Science125个科学前沿问题的第93个问题)这一难题给出了初步回答.这些研究主要集中在3个方面,即道德判断的脑机制、道德情绪的脑机制和道德的整合性脑机制模型.道德判断的脑区涉及背外侧前额叶、颞叶前部和颞顶连接处等与认知加工相关的部位,以及腹内侧前额叶、眶前额叶、前扣带回和杏仁核等与情绪加工相关的部位.移情、内疚和钦佩等道德情绪能够激活腹内侧前额叶、前扣带回和前脑岛等部位.代表性的整合性脑机制模型有道德判断的双加工理论、事件-特征-情绪复合模型理论、三重脑理论,以及合作与利他惩罚的脑机制模型.未来的研究应整合已有研究成果,逐步提高生态效度,综合采用多种方法和丰富拓展研究视角.     

数字加和任务时的脑内负激活研究

近年来, 负激活逐渐成为脑功能成像研究中的热点, 但数字加工中负激活现象尚未见报道. 本研究运用功能磁共振成像技术研究了15名健康被试在数字加和判别实验中的全脑负激活现象. 结果显示, 后扣带回及临近的楔前叶区域、前扣带回和前额叶区域都出现了负激活, 特别是两侧脑岛也出现了显著负激活. 结合这些区域所参与的相关认知功能, 探讨了它们对于维持静息状态下人脑认知活动所起的重要作用, 并发现脑岛参与了静息状态下从外界获取声音信息的活动.     

智慧中创造性核心的神经基础

智慧系跨学科的研究热点,是人类追求美好生活、提升生命质量、增进文化与文明不可或缺的要素.创造性作为智慧的核心,对其研究进行阐述能很好地反映智慧的本质和揭示智慧活动的规律.已有创造性研究显示,假设检验主要激活了左侧前额叶、前扣带回、小脑和丘脑等区域;顿悟思维激活了双侧额叶、前扣带回、颞叶、顶下小叶和小脑等脑区;创新设计多与颞叶、前扣带回、前额叶和丘脑有关;定势和批判思维则主要与右侧前额叶、前扣带回和丘脑有关.基于创造性智力与智慧的内在关联,上述结果表明,智慧与双侧额叶、前扣带回、颞叶、顶下小叶以及丘脑等区域有密切关系.未来研究需联合多种高精度信号记录技术和实验范式,并在仔细分析智慧内涵的基础上来对整合了价值观的智慧的认知过程和脑机制进行深入探讨.     

组块破解形态顿悟的脑认知机理

组块破解是把过去经验中形成的完整的认知组块分解成基本元素并加以重组和利用,它是一种能够获得顿悟的创造性思维过程.自从理论心理学家Ohlsson S.于20世纪80年代提出组块破解概念以来,关于组块破解的认知与神经机制研究已经开展了30余年.迄今,组块破解形态顿悟的脑认知机理已经基本被探索清楚,主要发现有:(1)组块破解具有"突发性"、"直指性"等典型的顿悟属性;(2)组块破解是在知觉水平上发生的特殊形态顿悟,初级视觉皮层和高级视觉皮层的活动存在"失协性",背侧视觉通路和腹侧视觉通路的活动具有"协同性";(3)阻碍组块破解形态顿悟发生的障碍有多重,多重障碍源还会产生"叠加放大效应",不仅增强了腹侧视觉通路和背侧视觉通路的调控连结,而且也增强了腹侧视觉通路终端到背侧视觉通路终端之间的调控连结;(4)组块破解形态顿悟是大脑左右半球协同作用的产物,"蔡格尼克效应"存在右半球偏侧性;(5)组块破解形态顿悟是意识与无意识的综合体,或许新颖性加工是无意识的、有效性加工是有意识的,又或许酝酿期是无意识的、而顿悟期和验证期是有意识的.     

字谜解决中的“啊哈”效应: 来自ERP研究的证据

通过学习-测试的两阶段实验范型, 采用事件相关电位(ERP)技术探讨了顿悟问题(字谜)解决中“啊哈”效应的脑内时程动态变化. 结果发现, 在300~350 ms内, “猜中”比“再认”字谜诱发出一个更加负性的ERP成分(N350), 主要激活了额中部脑区; 在600~700 ms内, “猜中”比“再认”字谜则诱发出一个更加正性的晚期ERP成分(late positive component, LPC), 主要激活了前额部. 对差异波(猜中-再认)进行偶极子溯源分析, 结果显示, N350可能起源于扣带后回(BA23)和额下回(BA47); 而随后的LPC则可能起源于右侧海马旁回(BA34).     

视觉工作记忆内容维持的大脑神经机制

视觉工作记忆指短暂维持不在视域内信息并进行活跃认知加工的过程,在人类高级认知活动中具有极其重要的作用.但是,目前关于人类大脑在视觉工作记忆维持阶段对多特征复杂客体(例如,面孔信息和房子信息)信息的认知加工机制还没有得到深入的研究.另外,对不同的客体信息进行维持是否对应不同的认知加工模式,以及视觉工作记忆维持阶段负荷效应的神经基础还没有得到广泛的研究.因此,本研究从面孔信息和房子信息的视觉工作记忆任务出发,采用行为实验和功能核磁共振技术探究视觉工作记忆维持阶段中对不同记忆内容的行为表现、大脑激活强度、视觉皮层解码机制及其负荷效应,为大脑功能方面对于视觉工作记忆内容的表征提供具有价值的影像学依据.研究结果表明,被试在对复杂客体的视觉工作记忆任务中表现出视觉工作记忆容量的有限性和负荷效应,可以通过双侧海马旁、双侧顶内沟的激活强度和V4、双侧梭状回、双侧颞上沟的信息解码正确率区分视觉工作记忆维持内容.另外,双侧壳核的激活强度则体现了视觉工作记忆负荷效应.     

负激活脑区相互作用的任务相关性

负激活是脑功能成像中非常普遍的现象, 由于其生理机制未知, 直到近来才成为系统研究的焦点. 目前对负激活的研究主要着重于确定脑血流出现减低的区域, 对于执行认知任务过程中, 这些脑区之间相互作用及协同工作的模式的研究相对较少. 本研究采用基于内部条件的脑区间协方差分析方法(within-condition inter-regional covariance analysis, WICA)分析了符号方向判别和数字大小比较两个不同认知任务的负激活情况. 结果表明, 虽然两个不同任务情况下出现负激活的脑区都集中在后扣带回、楔前叶、角回及额叶区域, 但各负激活脑区间的相互作用及活动规律却存在着差异, 初步推测可能与外在任务的不同或者与认知负荷或注意资源需求不同有关, 精确界定是哪种原因所致还需要进一步的深入研究.     

社会比较的认知神经机制研究进展与展望

社会比较是指个体为了获得准确的自我认知,将自我与他人在某些方面进行比较的现象.本文通过总结近10年来采用功能磁共振成像和事件相关电位(event-related potential, ERP)技术进行的社会比较相关研究,从空间定位和时间进程两方面探讨了社会比较的认知神经机制.研究发现,与社会比较相关的脑区可分为与上行社会比较相关的背侧前扣带回、背外侧前额叶、前脑岛和杏仁核,以及与下行社会比较相关的腹侧纹状体和腹内侧前额叶皮层.此外,通过对各脑区功能的进一步整理认为,大脑的奖赏和疼痛回路、心智化网络以及共情网络可能参与社会比较过程,其中心智化网络参与社会比较的"选择"、"对比"、"评价"3个阶段,奖赏和疼痛回路参与"对比"和"评价"两个阶段,而共情网络则仅参与"评价"阶段.关于社会比较加工的时间进程, ERP研究表明, P2、FRN(feedback-related negativity)以及P300和LPC(late positive component)分别反映社会比较结果加工的早、中、晚期阶段.最后,对当前社会比较研究的局限及未来的研究方向进行了探讨,提出未来有必要进一步考察更加复杂情景下社会比较的认知神经机制,以及个体差异和社会因素影响社会比较的机制.     

顿悟中的蔡格尼克效应: 左右脑在解题失败与提示信息加工时的活动差异

蔡格尼克效应的存在说明人们对于那些未能完成的任务的记忆保持会更好, 而利用单侧视野呈现技术对顿悟的研究也表明: 人们在问题求解失败后, 如提示信息出现较晚, 则输入右脑的提示信息会比输入左脑的提示信息更能促成顿悟, 提示右脑在未解决问题的保持以及对相关提示信息的处理中发挥重要作用. 为了进一步验证上述结果, 本研究利用汉字组块破解任务和事件相关诱发电位(ERP)技术, 研究和比较了大脑左右两半球在问题求解失败以及关键提示信息呈现两个阶段的活动状况. 结果发现, 问题求解失败在右半球激发了更大的P150成分, 而成功的问题解决却表现出相反的趋势; 在提示信息呈现阶段对于P2成分波幅在问题类型(是否成功解决)和偏侧化的交互作用的分析表明, 左半球不受问题类型的影响, 而右半球的活动则是由不同的问题类型来调控的. 上述结果验证了先前的推测, 提示问题求解失败会引起右半球对相关问题信息的保持增强, 并最终导致右半球对相关提示信息更加敏感.     

身在何处——2014年诺贝尔生理学或医学奖介绍

首先简要介绍2014年诺贝尔生理学或医学奖三位获奖者(John M. O’Keefe,Edvard I. Moser 和 May-Britt Moser)的学术生涯。然后详细介绍他们获奖的主要成就：O’keefe教授在20世纪70年代发现鼠海马上神经细胞对动物所处的位置敏感,因此命名为位置细胞;而后Moser夫妇在鼠脑的内嗅皮质中发现栅格细胞,它的感受野呈现有规律的三角形网格覆盖整个环境,从而认为这些细胞组织成动物导航系统的神经机制具有可能性。最后指出,由于脑科学研究的复杂性,这些研究工作仅是动物导航行为探究中的重大突破,离开彻底解决这个问题尚有距离。     

婴儿社会和情绪脑机制的早期发展

能够快速扫描并锁定周围环境中可能存在的危险刺激并给予优先反应对人类生存至关重要.大脑中可能存在功能特异性的神经网络模块加工此类刺激.行为研究表明,该神经网络可能早在1岁前就开始形成和发展.近年随着认知神经科学研究技术的成熟,研究者利用EEG,fNIRS和fMRI等方法,直接研究社会和情绪脑机制的早期发展(0~1岁).本文从面孔表情、情绪性语音和早期社会交往3个方面系统总结了婴儿社会性和情绪发展的研究,并描述了相应社会-情绪神经网络的发展进程.在此基础上,采用经验-期待性机制和经验-依赖性机制讨论了早期社会经验对社会与情绪脑机制的影响,认为社会-情绪的神经网络不是先天形成、独立于社会经验的加工模块.虽然在个体发展的早期阶段(0~3个月),社会和情绪脑的核心结构已经形成,但出生后5~7个月,经验-期待性机制将会重塑社会和情绪脑,通过知觉窄化过程,该神经网络开始功能特异化,而只对特定的社会刺激敏感.在此期间的社会剥夺则会对社会-情绪神经网络的发展产生不可逆的影响.出生7个月以后,该神经网络通过经验-依赖性机制的调节逐渐趋于完善,并形成较稳定的个体差异.     

动物行为研究新进展（三）：动物行为的神经生物学基础

近年来动物行为学家从神经生物学的角度研究了普通田鼠的空间学习能力和定向能力,发现雄性田鼠的巢域比雌鼠大,因而比雌鼠有更强的空间定向和导航能力,而且发现多配偶制田鼠雄性个体的脑海马比雌性个体大,而单配偶制田鼠两性个体的脑海马大小没有差异。此外,大脑的颅内皮质和前额皮质对田鼠的空间学习过程也起着重要作用。 睡眠是动物行为的一种表现,绿头鸭在睡眠时是睁一只眼闭一只眼,实际上是半个脑在睡眠,半个脑保持清醒状态。这种单半球的睡眠方式能使动物在睡眠中对捕食者作出快速反应。对于一些海洋哺乳动物来说,这种睡眠方式则能使动物在睡眠时游到水面进行呼吸换气。动物行为学家已经能够利用脑电图和测脑温技术对动物在睡眠期间的脑动态进行分析,这不仅对动物行为本身的研究开辟了新的前景,而且也揭示了前所未知的大脑活动。     

实时功能磁共振成像及其应用

实时功能磁共振成像通过技术手段将数据分析所需的时间缩短到可与数据采集时间相比拟的程度,从而能在实验进程中将大脑皮层活动情况即刻反馈给受试者,构成一个闭合的神经反馈回路.近年来随着数据采集技术与图像重建算法的改进以及计算机运算能力的提高,实时功能磁共振成像技术日趋成熟并在诸多方面得到应用.凭借实时功能磁共振成像提供的神经反馈,受试者能够自主调节相关脑区的激活水平,与被调节脑区相关的认知过程或行为也会随之变化,这为认知神经科学提供了一种新的研究范式.实时功能磁共振成像还可以用作具备优良空间分辨率和全脑覆盖性的脑机接口,通过对大脑皮层激活模式的分析对脑状态进行判断和分类,从而实现仅依赖大脑活动的交互方式.另外,实时功能磁共振成像在临床上的潜在应用也得到了广泛关注,它为神经系统或精神类疾病的治疗与康复提供了新的途径,患者有望通过神经反馈调控异常的大脑激活状况从而缓解相应症状.本文旨在对实时功能磁共振成像的概念、关键技术及相关应用进行详细的介绍,并对其面临的问题和发展的前景进行讨论.     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

决策后的反事实思维过程: 来自ERP研究的证据

反事实思维指在心理上对过去已经发生的事情进行否定, 进而构建一种可能性假设的思维活动, 是“实际结果”和“假设结果”比较的假设思维过程. 反事实思维根据比较方向的不同, 分为上行、下行反事实思维. 本研究利用事件相关电位技术(ERP)高度精确的时间分辨率, 通过决策情境的简单赌博任务, 操纵部分反馈和全部反馈, 考察了反事实思维过程的神经电生理证据. 结果表明, 上行反事实思维在FRN和P300成分得到反映, 下行反事实思维仅影响FRN; 对上行、下行反事实思维的溯源分析结果表明定位在前扣带回(ACC). 因此我们认为, FRN和P300是对反事实思维敏感的ERP成分, 且ACC可能是调节反事实思维的重要神经结构.     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

痒觉神经机制的研究进展

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生，由外周神经元传入脊髓，经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比，痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展，解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步，一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉，尤其是化学痒，从外周到大脑的研究进展。     

痒觉神经机制的研究进展

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生,由外周神经元传入脊髓,经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比,痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展,解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步,一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉,尤其是化学痒,从外周到大脑的研究进展。