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.     

对侧延迟活动:视觉工作记忆信息存储的ERP指标

视觉工作记忆与人的众多基本认知能力有密切关系,是当前认知心理学、认知神经科学等多个领域的研究焦点之一.运用事件相关电位技术获得的对侧延迟活动(contralateral delay activity,CDA),是目前已知唯一可实时追踪视觉工作记忆中存储的客体信息的神经指标,能有效反映视觉工作记忆存储的客体数目.近10年来,众多研究者运用CDA在揭示视觉工作记忆的机制与作用的研究中取得了丰硕成果.本文就CDA的来源、基本特性(幅值、时间进程、神经基础、产生机制)进行系统总结阐述,然后就CDA在研究、临床中的应用予以简要总结,最后对CDA研究中需进一步探明的一些关键问题进行了展望.     

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.     

情绪面孔搜索效率的脑形态学基础

人类对面孔加工的特异性和有效性已被许多研究所证实,快速感知他人的情绪表情对个体的社会行为有重要作用.前人研究表明,情绪面孔的加工显著快于中性面孔,神经影像学研究也表明杏仁核等脑区对情绪面孔表现出显著的激活.然而,多种情绪面孔加工的优势效应的共同的大脑结构基础还没有得到揭示.本研究使用视觉搜索范式,验证了情绪面孔搜索显著快于中性面孔搜索.通过计算搜索情绪面孔和搜索中性面孔的拟合直线的斜率之差,得到每个被试高兴和恐惧面孔搜索的效率,发现两种情绪面孔搜索效率呈现显著的正相关.在此基础上,结合核磁共振影像基于体素的形态学分析,研究情绪面孔加工搜索效率的个体差异的大脑结构基础.结果发现,高兴和恐惧的情绪面孔的搜索效率均与右侧后扣带和左侧顶上小叶区域的灰质体积呈显著的相关.这表明,个体对不同的情绪面孔表情的敏感性的个体差异可能有共同的脑结构基础.     

无意识的情绪面孔加工及其潜在神经机制

随着探索无意识信息加工实验技术的日渐精湛,越来越多的研究表明,无意识的视觉信息能够对人类的认知和行为产生影响.本文综述了由自下而上的视觉输入强度不足而非注意资源不足而导致的无意识情况下人们对恐惧面孔加工的实验研究.采用视觉掩蔽、双眼竞争、眼间抑制等范式的研究和对脑损伤病人的研究均互为印证发现,一些皮层下结构(如上丘、丘脑和杏仁核)以及它们之间的功能连接对无意识的恐惧面孔加工起到重要作用,从而可以推测人类对情绪面孔(尤其是带有威胁性的恐惧面孔)的加工可能得益于一条绕过初级视觉皮层的皮层下快速通路.但这条通路对无意识恐惧面孔加工的贡献还需要更多来自于揭示因果关系而非相关关系的实验研究的证据,并且这条高效的通路在意识上又会发挥何种作用亦有待于今后的研究考察.     

儿童工作记忆的事件相关电位

采用事件相关电位(ERPs)技术探讨了类似于Delayed-Matching-to-Sample任务范式下12~13岁儿童的工作记忆神经机制. 实验结果显示, 无论熟悉客体还是新客体, 工作记忆的ERPs均显示了潜伏期350 ms左右的一个晚正成分, 新客体的潜伏期比熟悉客体有所提前; 相比熟悉客体, 新客体的工作记忆在ERPs波形上表现出更正走向, 这种大脑活动主要发生在额区-中央区. 在分别追踪新靶和熟悉靶的工作记忆任务条件下, 靶与分心物的ERPs波形在150 ms后出现分离, 且靶刺激均比分心物更正; 新分心物、熟悉分心物显示出150~350 ms的额区新/旧效应以及350~550 ms的顶区新/旧效应; 靶的新/旧效应不同于分心物新/旧效应, 新靶更正, 且主要发生在250 ms之后; 与熟悉靶相比, 新靶出现P3a成分. 本研究结果揭示了儿童工作记忆神经机制的时空特征, 且某些特征不同于成人.     

工作记忆与选择性注意的交互作用

采用事件相关电位(ERP)技术研究了工作记忆与选择性注意的相互关系. 实验使用两个不相关的工作记忆任务和选择性注意任务, 要求被试同时完成. 结果显示, 选择性注意任务的一致和不一致刺激均诱发出N400成分, 并在500 ms处到达最大值. 不一致刺激的N400要比一致刺激的更为负走向, 即选择性注意任务中的一致与不一致刺激表现出语义N400的差异. 在顶区, 工作记忆负荷对选择性注意的N400有显著影响. 工作记忆提取的ERPs在中央区和顶区存在工作记忆负荷的主效应, 高负荷任务在刺激出现后350~550 ms比低负荷任务的ERPs更为正走向, 但是工作记忆信息的提取不会因选择性注意任务中刺激类型的不同而表现出差异. 结果表明, 虽然工作记忆对选择性注意中的分心物抑制不起决定性作用, 但工作记忆作为选择性注意的一种加工背景会对其产生影响; 选择性注意中目标和分心物的一致性程度不会影响工作记忆的提取.     

应用功能核磁共振成像法进行计算时脑区的定位

研究目的是标定大陆在进行计算时其相应功能区域的解剖位置,并比较和探讨在招待连续默算减法和重复默读乘法表过程中,大脑中的激活模式。14个右手习惯志愿者参与实验,在进行两种计算时,脑区反应模式截然不同,表明大脑在处理这两种地采用了不同的处理途径。连续默算减法的（P＜0.01,T=5.41)功能定位在额叶上,中回后部和顶叶后部小叶部,提示在计算和工作记忆操作中,这些功能区域起着重要的作用。 同时,视觉皮层的激活表面大脑即使在进行心算处理时也需要借助于视觉及视空间联想。     

面孔吸引力对经济决策的影响机制

面孔吸引力影响人类的经济决策,人们对高吸引力和低吸引力博弈对象的决策不同.大量研究报告美貌溢价效应,另一些研究则发现美貌惩罚效应.前人提出经济学、社会心理学和进化心理学3个取向来解释面孔吸引力影响决策的原因.经济学取向和社会心理学取向都只提供了描述性解释,忽略了性别的作用.进化心理学取向则提出更深层次的解释,认为人类对高吸引力面孔的偏好主要受到择偶动机的驱使,且人们更偏爱高吸引力的异性.虽然这3个理论体系的解释层级不同,但并不互斥,它们在预测不存在性别差异的美貌溢价现象时有共同的解释力.电生理研究进一步从决策过程中面孔吸引力的认知加工和对公平以及风险的感知的影响方面揭示面孔吸引力影响经济决策的神经生物学机制,发现高吸引力面孔在决策过程中能诱发较大的晚期正成分,并激活伏隔核、眶额叶皮层、腹侧纹状体等与奖赏加工有关的脑区.未来研究应探究真实经济决策情境中,面孔与嗓音、气味等多通道吸引力的交互作用,建立不同面孔吸引力水平的动态连续变化模型,并将电生理研究与现有理论体系整合,全面阐释吸引力影响经济决策的神经机制,并充分挖掘面孔吸引力影响决策的中介变量和调节变量,为控制招聘等活动中的外貌偏见提供...     

书面语言中情绪信息的加工

语言不仅能够表达概念信息,也能承载情绪信息.研究语言中蕴含的情绪信息加工,对情感神经科学和语言理解的研究都具有重要意义.行为学、脑电和磁共振成像的研究表明,在不同加工阶段,情绪词中情绪信息的加工既表现出自动化加工又表现出控制性加工;情绪词语加工具有优先性和优势性,词汇加工的网络受到了情绪加工网络的影响.当情绪词出现在句子中时,情绪凸显性使情绪词语的加工优先于句子水平上的语义加工.另外,句子水平上情绪信息加工的研究发现,情绪性句子可以激活情绪加工相关的脑区,并且相比中性句子可以更强地激活语言加工相关的脑区.因此,语言网络与情绪网络有着复杂的联系.     

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.     

长期记忆存储的神经编码与调控

人类根据自身以及后天学习获得的经验与知识,也就是记忆,适应并改造了自然界,从而创造了现代文明.建立在大脑神经元的物质基础之上,记忆承载了外界纷繁复杂的信息,整合了时间与空间等不同维度上的多感知信息,为大脑作出正确判断和操作提供支撑.通过对大脑记忆机制的研究不仅仅可以揭示脑高级功能的生物学基础,更加重要的是,可以提供一条由亿万年进化史选择的解决高级认知运算与高效信息处理的途径.近年来,对记忆机制的认知从突触、分子等生物层面渐渐深入到细胞编码、解码与整合等信息层面,依赖对大脑中信息编码直接相关的记忆印迹(engram)的深入研究则揭示了神经环路的记忆存储与调控机制.本文围绕记忆印迹细胞的分子、细胞、环路与信息处理机制的运用,回顾了近期记忆机制的研究进展,探索了记忆编码机制研究对生物大脑运作原理及类脑智能的深远影响.     

注意对面孔识别中年龄偏差的调节

人们对同龄面孔的知觉和记忆绩效要优于他龄面孔,这被称为面孔识别的年龄偏差.本研究通过操纵注意条件来考察注意资源是否会影响年龄偏差,并进一步探讨其机制.实验1采用听觉和视觉分心任务,考察成人被试在不同注意条件下对成人面孔和儿童面孔的再认绩效差异.结果发现,被试在完全注意条件下,出现了年龄偏差;而在分配性注意条件下,年龄偏差消失.实验2引入组合面孔任务检验了注意资源对于面孔整体加工水平的影响.结果发现在完全注意条件下,被试仅对同龄的面孔进行整体加工;而分配性注意条件下,被试对同龄及他龄面孔都无法进行整体加工.研究结果提示,相比他龄面孔,人们对同龄面孔能更有效地利用注意资源,这种利用表现在对同龄面孔的整体加工上.     

情绪反应习惯化的正性优势:行为与电生理证据

情绪反应习惯化对个体的生存和适应具有重要的作用.为了研究大脑对不同情绪强度的正性和负性刺激的情绪习惯化,本研究设计2个实验条件,对极端正性(HP)、中等正性(MP)和中性图片以及极端负性(HN)、中等负性(MN)和中性图片的事件相关电位进行记录.使用双选择oddball范式,要求被试按不同的键做标准刺激和偏差刺激的分类任务.结果显示,重复呈现图片时,被试对HP刺激的唤醒度评定显著降低;在正性条件下,当重复呈现情绪刺激时N1潜伏期缩短;HP和MP刺激诱发的P3波幅随正性刺激的重复呈现显著降低,且下降的程度相似.与此相反,负性条件下,在上述所有指标上均未观察到显著的情绪习惯化效应.这提示,在自动化加工阶段和受控加工阶段,无论强度如何,正性刺激诱发的情绪反应都出现了显著的习惯化效应,而各种强度的负性刺激诱发的情绪反应均未出现习惯化效应;刺激的情绪强度对该习惯化效应无显著影响.     

提取意向对未再认词提取过程的影响

当人们不能提取先前学习过的项目信息(项目记忆)或者学习情境的信息(来源记忆)时, 会表现出外显记忆错误. 为了探讨提取意向对项目信息和来源信息的影响, 采用电生理记录研究方法, 对再认测验中出现的提取错误进行了测量, 结果发现, 再认错误诱发的大脑电活动与再认正确激发的大脑电活动有显著差异. 与项目记忆错误相比, 来源记忆错误诱发的大脑电活动起始更早, 分布更偏向于大脑前部. 提取意向调节认知神经加工, 并导致提取成功与提取失败神经机制的不同.     

面孔可信度评价的跨维度同化效应:社会经济地位调节下的内群体偏好不对称性

同维度背景对面孔社会评价的同化效应很常见.近期研究发现,面孔可信度评价会受被评价面孔的社会经济地位(socioeconomic status, SES)背景信息的影响而产生跨维度的同化效应.但同化效应相关研究通常未考虑被评价者和评价者之间的关系,因而尚不清楚这种跨维度的同化效应是否会受到评价者自身SES的影响.因此,本研究考察被评价面孔SES和评价者SES对面孔可信度评价的共同影响.结果表明,被评价面孔的高、低SES背景信息均对面孔可信度评价产生跨维度同化效应,且这种同化效应会受评价者自身SES的调节,表现为高、低SES评价者的内群体偏好存在不对称性,即只有低SES评价者表现出内群体偏好.这些结果启示,社会评价本质上也可能依赖于社会关系,其同化效应研究应该考虑评价者和被评价者的关系.     

同族和异族面孔的不对称认知神经表征

研究了对相同和不同民族面孔的认知神经加工是否存在差异. 记录了在知觉任务中被正性或负性情感启动的同族和异族面孔所诱发的事件相关电位(event-related potentials, ERPs). 研究发现, 情感联结启动不会影响异族面孔所诱发的ERPs. 但是, 对于同族面孔所诱发的ERPs, 相对于正性情感启动, 负性情感启动使得前额叶负波N100和N2的幅度增大, 但使得晚正成分LPP的幅度减小, 并且N100的幅值与被试对同族成员的负性态度评价得分相关. 这些结果表明, 多层次的神经机制参与了对同族面孔个体化的加工.     

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.     

正念干预改善抑郁个体执行功能及其神经机制

抑郁症为危害大众身心健康的主要心理疾病.抑郁个体存在执行功能缺陷,而正念干预能有效改善抑郁个体的执行功能,缓解抑郁症状.根据抑郁认知理论、抑郁易感双重加工理论,本文认为抑郁个体的执行功能子成分工作记忆、认知灵活性、反应抑制能力存在缺陷,且保持与抑郁心境一致的认知加工偏差,导致增加负性自动化思维,削弱反思性加工;根据积极情绪构建扩展理论、正念的意义构建理论和监控接纳理论,认为正念干预能有效改善抑郁个体执行功能,减少执行功能缺陷导致的消极认知偏向.前额叶皮层、前扣带皮层、杏仁核、默认模式网络和额叶边缘系统的内在功能连接是正念干预抑郁个体执行功能缺陷的重要神经机制,影响抑郁个体对消极刺激的反应抑制、注意偏向和负性自动化思维.未来的研究应该着眼于深入探讨不同程度、不同类型的抑郁个体执行功能缺陷的差异性,阐明正念干预抑郁个体执行功能的内在机制,通过正念干预结合认知训练(例如工作记忆训练、记忆疗法或者认知控制训练)治疗抑郁.     

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.