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.     

P300与创造性组块分解

创造性在人类发展中扮演重要角色,而顿悟问题解决则是创造性的关键方面.组块分解是通达创造性顿悟的一种机制.其假设认为组块分解的难度取决于被分解组块的紧密性:紧组块涉及移除无意义的知觉元素,而松组块涉及移除有意义的知觉元素,紧组块分解比松组块分解更难.考虑到组块分解也受其他因素如空间关系的影响,基于元素类型假设的相关研究并没有排除这些因素.本研究在控制了混淆因素后检验组块分解的认知神经机制,特别是在控制了空间关系这一混淆因素后,基于元素类型的组块分解是否能引发P300效应.被试在两种条件下从一个源汉字中移除笔画(紧组块条件)或者汉字(松组块条件)从而得到另外一个汉字.保持两组条件下源汉字中的被移除部件和剩余部件都是上下关系,同时记录这个过程产生的事件相关电位.行为结果显示,紧组块分解比松组块分解耗时更长.脑电结果显示,基于元素类型的组块分解引发了P300效应:紧组块条件比松组块条件引发了更大波幅的P300.研究提示,元素类型是组块分解的困难源之一并且组块分解可能涉及知觉转换过程中的表征更新.     

光照对昼夜节律与警觉度的影响

近年研究发现,光照可以显著影响人类健康.光敏感视网膜神经节细胞的发现将研究者的关注点从传统的视觉信息传导通路转移至非自觉视觉信息传导通路——即将光照信息传递到非形觉相关的大脑功能区,如下丘脑视交叉上核,进而调解昼夜节律、神经内分泌等生理功能.这条通路生理功能的发挥与光照强度、性质、时间等有着密切联系.年龄相关性因素对实际入眼光照产生各方面的影响.随着不断深入研究光照对下丘脑视交叉上核昼夜节律调节作用,学者开始关注光照对警觉度的影响.我们根据国内外最新研究进展及课题组的研究成果:(1)对比了传统的自觉视觉信息传导通路与非自觉视觉信息传导通路,总结了下丘脑视交叉上核在哺乳类动物生理及行为节律调控中的重要作用;(2)汇总了光照强度、作用时间、波段等因素对非自觉视觉信息传导通路功能的影响——调解昼夜节律、认知功能、警觉度;(3)分析了老龄化群体入眼光照减少的原因、产生的后果、以及白内障摘除手术的益处;(4)总结了脑电图技术作为一种评价警觉度的指标如何客观地反映光照对非自觉视觉信息传导通路的调解作用.     

自身运动中眼动补偿的神经机制

自身运动特指观察主体在外界环境中的运动状态,而判断自身运动方向的主要依据来自于视觉系统的光流信息输入.对这种信息的处理是由位于背侧通路的一系列脑区来完成的.由于自身运动过程中常常伴随着眼动和其他躯体运动,它们会严重扭曲来自于视网膜的图像,为自身运动认知造成困难.心理物理研究表明,眼动追踪等因素并未显著改变观察者的自身运动认知精度,预示神经系统必然存在一种补偿机制来矫正眼动和其他躯体运动带来的影响,这种补偿作用的具体神经机制尚未明晰.目前普遍认为,与自身运动认知行为关系最紧密的脑区是内上颞区和顶内沟腹侧.本文通过综述对这两个脑区的最新研究进展,对自身运动中眼动补偿的可能神经机制进行探讨,期望对进一步的实验研究有所助益.     

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.     

为盲人再造视觉

为已经完全丧失视觉的盲人再造视觉,在本世纪中叶已经有人进行探索。专家们注意到:绝大多数盲人,虽然不能接受外界景物的光刺激,但产生视觉的大脑视皮层仍是健康的。因此,他们便萌发了直接刺激大脑视觉中枢,让盲人(皮质盲人除外)产生视觉的设想。 40多年前,德国神经外科专家福斯特在病人局麻下施行枕骨板手术时,有意识地刺激了视皮层,结果病人感到有光点出现。当重复刺激同一区域的视皮层时,病人感到在他的视野中心有固定光点存在。后来,神经生理学家彼蒂尔德等的观     

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.     

鸟类"隧道专家"——翠鸟

鸟类中也有会挖地道的种类,翠鸟,就是杰出的"隧道专家". 世界上共有9种翠鸟,中国有3种,它们是普通翠鸟、斑头大翠乌和蓝耳翠鸟,其中以普通翠鸟分布最广,也最为常见.翠鸟的形态奇特而美丽,小巧的身体却有一张又尖又直的大嘴.它身体背侧的羽毛是艳丽的翠绿色,头顶上点缀着深蓝色的横纹,纯白的喉部衬托着油黑的长嘴巴,身体腹侧是鲜明的栗棕色,加上一双乖巧的红色小脚,十分逗人喜爱.     

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.     

强迫性用药行为的神经生物学机制研究进展

药物成瘾行为的核心特征是强迫性用药,即成瘾者对药物的寻求和摄取失控.药物成瘾行为的形成过程是由最初的目标导向性模式(A-O)向习惯化模式(S-R)的过渡,并最终发展为强迫性觅药和用药.成瘾行为形成过程的演变伴随腹侧纹状体(VS)到背侧纹状体(DS)多巴胺(DA)系统控制的转移;在DS中,中外侧纹状体(MLS)与长时程训练的觅药过程有关,而背外侧纹状体(DLS)则选择性参与强迫性觅药的调控.最新的研究还发现,长期用药导致的前额叶(PFC)功能的损害与强迫性行为的产生直接相关,且PFC不同亚区到纹状体的谷氨酸能投射对于觅药行为的调控存在竞争关系.此外,除了DA系统,五羟色胺(5-HT)系统对强迫性用药行为的形成也具有重要作用.本文将重点讨论成瘾相关的脑环路在强迫性觅药或用药过程中发挥的调控作用及其功能转换的潜在分子机制.     

从信息处理的观点谈视觉研究

一、视觉研究的主要目的和途径眼睛是人类最重要的感觉器官。由眼和脑组成的视觉系统所处理的信息约占人的全部感觉信息的90％。研究人类视觉的目的,简单地说,就是要理解人是怎样通过观看完成认知任务的,从而为解释大脑究竟是怎样工作的这个最吸引人的神经科学问题提供一个正确的答案,为制造具有人的视觉功能的新型机器提供必要的生物学依据。在神经生理学和神经解剖学方面,人们建立了神经网络的“侧抑制”概念,建立了视网膜神经节细胞、外侧膝状体细胞、初级视皮层神经元的“感受野”     

非意识视觉运动知觉启动的脑机制

记录正常青年人在运动知觉实验中的事件相关电位（ERPs)与功能性磁共振成像（fMRI)。结果发现某一特定方向的视觉运动知觉可以无意识地诱导其后的运动知觉偏向于同一方向;ERP早期（100ms)与晚期（350ms)成分的波幅增大;fmRI显示该早期效应反映外纹状皮层的神经调节机制,内侧颞叶（MT／MST）和顶叶内皮质的高级视觉加工区域也被激活。该结果提供了运动知觉启动效应的机制,是运动知觉刺激的方向选择性神经响应相互作用观点的直接证据,支持基于计算模型的对立的运动知觉启动理论,不支持神经反应不应期假说。     

次级运动区参与外源性触发的利手和非利手单指运动

次级运动区是否参与简单随意运动是一个颇有争议的问题, 而利手和非利手运动脑结构基础的差异至今未阐明. 用功能磁共振成像(fMRI)方法, 观察了6名健康右利手受试者在进行视觉信号提示的利手和非利手食指单次按键运动时, 初级运动皮层(M1)以及辅助运动区(SMA)和前运动皮层(PMC)等次级运动区的局部血氧代谢. 结果显示, 在上述外源性触发的简单随意运动中M1, SMA和PMC均有明显激活, 但利手运动主要激活对侧脑区, 而非利手运动则进一步激活了同侧SMA和PMC. 这些结果不但为次级运动区参与外源性触发的简单随意运动的假说提供了可靠的实验证据, 而且进一步说明, 利手运动主要依赖于对侧次级运动区, 而非利手运动则需要双侧次级运动区的参与.     

科学信息

1.对"猴视"的认知经过20多年的努力,神经生物学有关猴的视觉皮层功能性结构的研究取得了令人振奋的成就。由于基础研究的发展,X线断层照相术的应用以及人脑刺激相关的新陈代谢活性影像点的获得,使人们对“猴视”的认知更进了一步。 2.痛觉的反应已知受破坏的大脑皮层保存着对痛的刺激阈,与此形成对照的是,丘脑受损病人的痛阈和痛感仍有大幅度的变化。这种观察是否意味着:既支持痛觉在丘脑这一广泛采用的观点,又提出了高级哺乳动物中枢     

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.     

miR156介导的高等植物年龄途径研究进展

自然界生命体的生长发育和形态建成都与"年龄"密不可分."年龄"是一个不可逆的过程,所有生物都将经历幼年期到成年期,最终走向衰老和死亡.在植物体内,一个小分子RNA,miR156控制了幼年期到成年期的转化,它是目前唯一已知的年龄分子标记.miR156的表达量随着年龄的增长而逐渐减少,调控了植物生长发育和环境应答等多个过程.本文综述了植物体内miR156介导的年龄途径的最新研究进展,以及年龄调控miR156表达的分子机制.     

爱情的神经生理机制

爱情是一种跨文化普遍存在的现象.从20世纪90年代以来,爱情已经成为神经生物学、认知神经科学、心理学等多学科的新研究焦点.对爱情及其相关行为的脑功能成像研究发现,爱情主要激活奖赏环路,尤其是腹侧被盖区和尾状核;抑制与社会判断、负性情绪有关的脑区活动,如外侧前额叶皮层、后扣带皮层、杏仁核等.这提示爱情并不是一种单一情绪,而是一种类似于金钱奖赏的激励动机;同时爱情会降低人们对所爱对象的社会判断力.爱情所激活和抑制的脑区既有跨文化的一致性,也有差异性.另一方面,爱情也会导致人体内多种激素和神经递质的变化,包括皮质醇、多巴胺、五羟色胺、后叶催产素和加压素、神经生长因子等.最后,我们从爱情的测量方法、研究手段以及爱情对行为决策的可能影响等方面,讨论了爱情领域未来研究的可能方向.     

“小分子机器”量子结构的构造及其物性

低维量子结构的构筑及调控是物理学向小尺度研究方向延伸的核心问题之一.本文重点围绕高鸿钧及合作者在"小分子机器"量子结构的构造及其物性方面开展的研究,系统地介绍了他们在单原子层次上设计、构造和调控的若干小分子机器量子结构.代表性工作有:(1)构筑了四叔丁基酞菁锌((t-Bu)4-Zn Pc)分子在Au(111)表面上"抛锚"的、带有固定偏心轴的单分子转子及其有序阵列,证实了转动行为的可调控性;(2)实现了单个小分子极限尺度(0.6 nm)的可逆电导转变,进而实现了稳定、重复、可逆的超高密度信息存储中的原理性应用;(3)首次直接证实代表性的"分子机器"轮烷(Rotaxane)分子的构型及其电导的可逆转变,澄清了当时化学界的一个争论热点,该热点也是2016年诺贝尔化学奖的主要成果;(4)通过单个H原子的吸脱附实现了酞菁锰(Mn Pc)分子在Au(111)表面Kondo效应的调控,这种单个自旋量子态的可逆控制,实现了极高密度信息存储(40 TB/cm~2)的原理性应用;(5)在通过"原子手术"Mn Pc分子所创制的一种新"功能体系"上发现了朗德g因子在原子尺度上具有的空间分布不均匀性,这是长期以来一直未解决的问题.这些系统工作为单分子发电机/无线电辐射器及纳米电子器件等的构造组装与应用奠定了基础.     

紫菜丝状体阶段叶绿体的形态

在植物界的进化中,尤其在藻类的进化中,叶绿体的形态经历了长期的演变过程。藻类的叶绿体有星状、杯状、网状、带状和盘状等多种形状;每个细胞中的数目有一个、少数几个或许多个;在细胞里的位置有轴生或侧生。一般认为,总的进化趋势是从被认为是最原始类型的单个轴生的星状叶绿体——这种存在于较为低等的藻类的细胞里,演变到高等藻类和其他高等植物(包括苔藓植物和维管植物)所共有的多数侧生的盘状叶绿体,后者被认为是最先进的。因此,在研究藻类分类和进化时,叶绿体的形态是一个重要的根据。     

页岩气储层水平井与压裂工程基础问题探讨

水平井钻井和压裂改造是页岩气高效开发的关键技术,我国页岩气储层水平井与压裂工程面临诸多工程与地质挑战:(1)钻头适应性差,破岩效率低,"一趟钻"难突破;(2)层理裂隙发育,井眼垮塌和井漏问题突出,坍塌周期明显;(3)压裂缝网形成机制仍需深入认识,复杂裂缝系统的压裂设计理论有待完善.指出页岩气储层岩石破碎机理与高效破岩、长水平段井壁失稳机理与控制、复杂缝网形成机制与调控等是亟需解决的关键基础问题.探索工作流体(钻井、完井、压裂流体)与页岩之间的多重耦合作用机理,建立流体-固体、力学-化学耦合的理论模型将是未来研究的重点和难点,具体包括:(1)考虑页岩自发渗吸、水膜润滑裂缝面、岩石脆性等条件下的页岩破碎机理;(2)考虑水岩反应、力学-化学耦合作用的页岩长水平段井壁失稳机理;(3)压裂液作用下的流体压力分配与多裂缝竞争开裂机制.针对关键基础问题综述了研究进展和发展趋势,对促进我国页岩气储层水平井与压裂工程的科学发展有一定借鉴作用.