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.     

迁徙鸟类如何发现其迁移路线?

迁徙鸟类的导航是一个相当复杂的过程,涉及鸟类对环境的感受、神经生理反应、自由基对的化学反应等多种机制.鸟类之所以能准确地找到其迁徙路线,外界信号感受与神经处理机制的共同作用至关重要.外界信号感受是迁徙鸟类对信号因子(偏振光、气味、次声波、地磁场等)的识别过程.可能存在的信号感受有视觉感受、嗅觉感受、听觉感受、地磁感受.神经机制是迁徙鸟类感受到外界信号后,传递信息到大脑特定区域,进行整合分析,对迁徙方向做出准确判断的过程.已发现的神经机制有视觉神经机制、嗅觉神经机制、磁感受神经机制.尽管在外界信号感受与神经机制方面还有许多未解决的难题,新技术与模式动物的应用将有助于进一步揭示确切的机制.     

声誉损失风险下自我相关性对道德决策的影响:一项ERP研究

脑成像研究发现,风险情境下的道德决策可能与经济决策存在着相似的神经机制.然而,目前还不清楚人们在社会风险情境下完成道德决策时是如何权衡自我与他人的得失,尤其是其背后的神经机制.当前研究采用两难情境启动范式,通过ERP(event-related potential)技术考察了声誉损失风险下自我相关性对道德决策的行为和神经反应的影响.被试被要求在高或低的声誉损失风险情境下,选择是否牺牲自我利益去帮助困境中的主人公(朋友、熟人或陌生人),且决策时的帮助选择、决策时间、主观不愉悦感受和脑电数据会被记录,并对EEG(electroencephalograph)数据进行时域和频域分析.行为结果发现,低声誉损失风险下被试对朋友的帮助选择要显著高于对熟人的,且对熟人的也显著高于对陌生人的,表现出一种明显的"利己倾向";与朋友和陌生人相比,被试对熟人的帮助决策消耗了更长的时间,体验到了更强烈的不愉快感受,表现出一种有趣的"熟人效应".时域和频域分析结果同样表明低声誉损失风险下被试对熟人的决策诱发了更大波幅的与情绪反应有关的P260和N2成分,以及与认知推理有关的LPP(300～450 ms)成分,并相应引发了更大的δ频段(1～4 Hz, 200～300 ms)和α频段(8～13 Hz, 300～600 ms)能量活动.然而,这些指标上的差异在高声誉损失风险下均显著减弱或消失了.结果表明,指导人际间道德决策的道德原则可以被描述为一种"利己的利他倾向",人际关系中的不确定性会给决策带来情绪和认知的负荷,而声誉关注在抑制自私倾向和消除不确定性上起到了关键作用.     

编码和提取对项目+背景捆绑机制的影响

采用事件相关电位(ERP)技术考察了情景记忆编码和提取对语义表征和颜色背景“捆绑”神经机制的影响. 15名大学生被试参与实验, 以汉字为刺激材料, 采用学习-测验(背景回忆和背景再认任务)研究范式. 数据处理采用事件相关的EEG时频分析、相干分析和独立成分分析(ICA). 结果表明, 比较编码中项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于额区, 时程为600~800 ms; 独立成分分析得到的额区成分说明, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到前额、右顶和左顶-枕区电极的三角形相干结构, 2个条件的差异发生在800 ms. 比较提取过程的项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于中央顶区和顶枕区, 发生在400 ms; 独立成分分析得到顶枕部脑区成分, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到右半球前部和顶枕部脑区电极的相干成分, 2个条件的差异发生在1400 ms. 研究结果证实, 编码和提取对“捆绑”的影响不同, 这种影响体现在不同脑区参与认知神经活动的程度不同. 尤其证实了在提取过程中, 顶枕部脑区活动是“捆绑”的特异性活动; 额-顶枕部相干活动是情景记忆中“捆绑”过程普遍存在的大脑活动.     

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.     

金鱼β-catenin以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1的表达

β-catenin基因是脊椎动物背部中轴结构形成的必需基因. 近年的研究发现, 在斑马鱼和爪蟾中, β-catenin还具有抑制神经外胚层形成的作用. 为深入了解β-catenin是如何抑制神经外胚层形成以及这种抑制在正常发育过程中的功能, 我们研究了金鱼胚胎发育过程中β-catenin对神经外胚层发育早期调节基因vsx1表达的抑制作用. 实验结果表明, 用反义morpholino oligonuc- leotides (MO)抑制内源β-catenin的功能可导致胚胎发育早期vsx1的广泛表达; β-catenin可抑制vsx1基因启动子所控制的绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的表达. 进一步的分析证明, β-catenin所直接启动的下游靶基因boz可以通过vsx1基因启动子中的特定结合位点抑制vsx1基因启动子所控制的GFP报告基因的表达. 这些结果表明, β-catenin在脊索中胚层前体细胞中启动与脊索中胚层发育调节相关基因表达的同时, 还能以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1在这些细胞中表达, 提示β-catenin在脊索中胚层前体细胞中抑制vsx1基因的异位表达与启动脊索中胚层调节基因的表达都是保障脊索正常发育所必需的     

视觉意识相关的ERP成分及研究简评

关于人类意识(尤其视觉意识)的研究越来越多,其中包括各种实验范式(如掩蔽、双眼竞争、注意瞬脱、变化视盲等)与研究方法(如行为实验、ERP以及fMRI).本文主要对使用ERP(事件相关电位)技术考察视觉意识的研究进行综述,并对视觉意识相关的ERP成分进行简要介绍.众多研究发现,主要有3个ERP成分与视觉意识相关,即P1,"视觉意识负波"(VAN,刺激呈现大约200ms之后出现的一个负波)和晚期正成分(LP)或者P3(刺激呈现大约300ms之后出现的正成分).在这3个成分上,意识到的刺激都比未意识到的刺激所诱发波形的波幅更大.本文简要介绍了一些相关研究,并从不同注意成分与意识的关系、C1成分与意识、高层次意识的ERP研究、影响视觉意识时间进程的因素等角度,对未来的研究方向提出了一些设想.     

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.     

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.     

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.     

上下视野不对称性的事件相关电位

利用事件相关电位(ERP)研究上下视野在电生理反应上和注意上的不对称性. 实验采用目标检测任务. ERP早期成分的结果显示, 与上视野刺激相比, 下视野刺激在枕顶区诱发出较小的P1和较大的N1; 而ERP晚期成分(N2和P3)则没有表现出上下视野的差异. 此外, P1成分的注意增强效应在上视野表现的比在下视野更大. 这些结果提示, 上下视野的功能差异不仅体现在早期的视觉信息处理上, 还体现在对早期视诱发的注意调控上.     

衰老对猕猴视觉反应潜伏期及反应变异性的影响

在个体老化过程中, 视觉系统会表现出功能性衰退[1]. 与这一衰退相关的神经机制正逐渐被揭示出来. 研究结果表明, 与年轻猴相比, 老年猴视网膜神经节细胞和丘脑外侧膝状体(LGN)并没有显著的结构或功能性改变[1,2]. 但在视觉皮层, 我们发现了细胞功能受到衰老过程影响的证据, 比如老年猴[2,3]和老年猫[4]的初级视皮层(V1)细胞, 都出现了方位、方向选择性的显著降低, 老年猴纹状外皮层(V2)也显示出相似的功能性衰退1). 最近, 我们还报道了老年猴V1和V2区细胞对视觉刺激的反应潜伏期显著延长[5]...................     

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.     

干扰项注意水平对选择性注意抑制过程的影响

使用负启动范式考察在选择性注意的抑制过程中干扰信息获得的注意水平对抑制强度的影响. 在基于客体的负启动任务和重复启动任务中, 通过操纵目标项与干扰项之间的空间重叠或分离来改变目标项与干扰项获得的注意资源, 进而考察干扰项注意水平的变化所引起的负启动效应的相应变化. 实验结果发现, 与空间分离条件相比, 在部分重叠条件下产生了更大的负启动效应, 说明增加对干扰项的注意水平, 会使其受到的抑制作用相应地增强, 这是由于注意水平的提高使得干扰项的早期激活强度增大, 从而引起了更强的抑制反馈. 这一结果与Houghton和Tipper的抑制模型是一致的. 研究中还发现, 正启动效应也随着对目标项注意水平的提高而显著增大, 进一步证明了本研究操纵注意水平的方法的有效性.     

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.     

华虻(Tabbanus mandarinus)复眼网膜和薄板的结构研究

对双翅目昆虫特别是蝇的神经重叠型复眼的研究已成为在光学、神经生理学、行为学以及控制论中越来越受重视的课题。但对虻复眼结构的研究还未见报道。前不久我们已报道了虻复眼感杆光导的模式与光适应状态的关系的研究结果。实验表明虻复眼是具有离散型感杆束的神经重叠型复眼。在复眼的网膜水平上,虻的视觉系统和蝇的视觉系统一样,可分为两个亚视觉系统:第一亚视觉系统由外周小网膜细胞RC_(1-6)组成,第二亚视觉系统是由中央小     

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。     

顶中区N200:一个中文视觉词汇识别特有的脑电反应

除中文外,世界上现今使用的几乎所有文字均为拼音字母文字(如英文),其词汇识别涉及分辨几十个字母或语音单位的一维线性组合.中文词汇包含数量众多的方块汉字,需要在部件、单字和多字层次上抽取复杂的形状和空间信息.两类文字视觉形态上的巨大差异,是否对应不同的大脑加工过程?对于这个心理学和脑科学的重大问题,过去30多年的实验研究并没有得出明确的结论.采用脑电技术和视觉词汇判断任务,让以汉语为母语的被试区分真词和假词,结果显示,中文双字词在其呈现后约200ms诱发了一个负走向的、以脑顶部和中央区域为中心、分布广泛的脑电反应,称为顶中区N200.此外,词汇重复呈现时,该N200出现一个罕见的、大幅度的增强效应.类似的效应在英文等字母文字的识别中并不存在,提示顶中区N200是一个中文特有的脑电反应.进一步的实验表明,该N200不反映感知觉加工,也不反映语音、语义加工,而反映词形加工,提示中文词汇在其识别过程的早期就完成了对个体词形的视觉分析,涉及相当广泛、高级的视觉加工脑区.作者最近提出的汉字拼义理论,把汉字同拼音文字并置为成熟的人类文字仅有的2个逻辑类型,指出相对于拼音文字,汉字是更为彻底的视觉文字,其脑机制应该更注重视觉加工.拼义理论与顶中区N200的发现相互支持,从理论和实验2个方面揭示了中文的独特性,强有力地论证了它与拼音文字的本质区别.     

蒙娜丽莎嘴边的阴影

达·芬奇的艺术杰作《蒙娜丽莎的微笑》,不仅价值连城,更是法国罗浮宫的镇馆之宝。百年来,不知有多少艺术家为之倾倒。美国哈佛大学神经生物学家MargaretLivingstone教授在这幅小肖像画中,发现了达·芬奇“巨匠慧心”的秘密,如果欣赏该画时,将视线完全集中在蒙娜丽莎的脸上,蒙娜丽莎的微笑会奇妙地消失。然而,若把视线转移到这肖像画的其他区域时,反而可以感觉到蒙娜丽莎的微笑。MargaretLivingstone教授指出,人的视觉可分为中央凹视觉(Fovealvision)与周边视觉。中央凹视觉又称直接视觉,适宜辨识影像与色彩信息的细节,却不适合辨识阴影。…     

BMP4对SVZa神经干细胞增殖和分化的调控

为了解BMPs在SVZa神经干细胞增殖和分化过程中的作用, 在使用不同浓度BMP4诱导SVZa神经干细胞增殖分化的基础上, 利用启动子活体荧光标记技术, 动态显示BMP4的表达. 结果表明, 低浓度(1~5 ng/mL)BMP4促进SVZa神经干细胞的增殖, 而高浓度BMP4 (10~100 ng/mL)抑制其增殖; BMP4在分化的早期(1~3 d)促进神经元的分化, 而在4 d以后抑制神经元的分化; 加入BMP4的拮抗剂Noggin可以阻断其作用. 在嗅球, BMP4的主要作用可能是促使神经元祖细胞退出细胞周期启动分化, 在RMS可能为促进其增殖并维持神经元祖细胞状态, 而在SVZa, BMP4则主要促进神经干细胞向星形胶质细胞分化.