B1《认知心理学及其启示》D1认知的科学

什么是认知心理学

认知心理学( cognitive psychology )是一门探讨心理是如何被组织而产生智能思维,以及心理是如何在脑中实现的科学。在一定意义上,认知心理学可以与物理学相比较。物理学采用实证的方法研究物质世界最基本的物质运动规律;认知心理学采用实证的方法研究精神世界的最基本的物质运动规律一一人类思维(包括感知)的信息加工过程。认知心理学就是试图用实证的方法(而不是抽象的思辨),通过逐步认识人脑的具体信息加工过程去揭开这个迷底,去逐步理解人为什么能够理解世界和怎样理解世界。


为什么要研究认知心理学

动机

知性的好奇:研究认知心理学的一个动力是求知欲,当我们仔细考察人类智慧时,我们发现它涉及的是基本的认知过程,这些基本的认知过程以复杂的方式一起运作从而产生出灿烂的成果。

对其他领域的启示

支配人类思维的基本机制对于理解其他社会科学所研究的行为类型是非常重要的,认知心理学是所有其他社会科学的基础,就如同物理学是其他自然科学的基础。

实际应用:司法界、计算机系统设计、教学、脑功能理解等。


认知心理学的历史

早期史:柏拉图和亚里士多德,经验主义和先验主义等;认识到人类的认知可以是科学研究而不只是科学思辨的对象还不到150年。

德国心理学:聚焦于内省观察

内省法:1879年,威廉·冯特,莱比锡大学,第一个心理学实验室。

美国心理学:聚焦于行为

实用主义和机能主义哲学信条下的一种可实际应用的“行动导向”的心理学。

爱德华·桑代克,行为主义(约翰·华生等),格式塔心理学

认知革命:人工智能、信息论和语言学

正如今天人们所知道的,认知心理学形成于20世纪50-70年代的二十年间。在此期间,认知革命推翻了行为主义。三个主要的影响导致了认知心理学的现代发展。第一个方面是在第二次世界大战期间急剧增长的人类工效的研究。第二个方面是与信息处理方法密切相关的计算机科学的发展,尤其是试图使得计算机有智能化行为的人工智能的发展。第三个影响认知心理学的是研究语言结构的语言学( linguistics )。20世纪70年代,出现了一个被称为认知科学的新的相关领域。它试图融合心理学、哲学、语言学、神经科学和人工智能的研究成果。

信息加工分析

信息加工法:斯滕伯格范式,信息加工分析将一个认知任务分解成一系列抽象的信息加工步骤。

认知神经科学

认知神经科学致力于研究认知功能在人脑中的实现,认知神经科学正在发展能使我们理解认知的神经基础的方法。正在发展中的认知神经科学和信息加工分析之间相互促进,神经科学的数据能用来鉴别信息加工模型,而信息加工模型则能用来整理神经科学的数据。


信息加工互通讯息的神经元

按信息加工的观点,神经系统最重要的成分是神经元。神经元( neuron )是一种聚积和传导电活动的细胞。人脑大约有1000亿个神经元,其中每个神经元都具有差不多相当于一台小型计算机的处理能力。1000亿个神经元中有相当大的部分同步活动,大量信息加工是通过彼此交互作用实现的。

神经元

神经元的形状和大小是多种多样的,这取決于它们所处的确切位置和功能。但是,神经元有着一个被普遍认可的典型形态,单个神经元或多或少与它相似。神经元的主体叫做胞体,胞体上的短分枝被称为树突,而从胞体延伸出的是被称为轴突的长管。

轴突为神经元提供了彼此之间通讯的固定通道。一个神经元的轴突伸向其他神经元的树突。轴突与树突之间的紧密接触被称为突触,神经元间通讯的典型方式是位于突触一侧的轴突末端释放出叫做神经递质( neurotransmitters )的化学物质,神经递质作用于树突受体的细胞膜,改变其极性或电位。

电位的改变在细胞体上逐渐积累,当达到阈值时会形成动作电位沿轴突下传。该脉冲进而导致神经递质从轴突末梢传送至另一个神经元并引起它的细胞膜的电位的改变。智能就是从这种简单的交互作用系统中产生的。

简而言之,神经元的通讯是通过突触一侧的轴突末端释放神经递质实现的,这些神经递质作用于树突受体的细胞膜来改变其电位。

信息的神经表征

有两个数值对脑中的信息表征特别重要。第一个是细胞膜的电位,它可以是或大或小的负值。第二个是一个轴突每秒传递神经脉冲的数量,这个量叫做轴突的放电频率,它是可以改变的。全部神经信息加工都是以某种兴奋效应和抑制效应的方式发生的,它们构成了人类认知的基础。

记忆通过神经元间突触连接的变化进行编码。有证据表明,在学习过程中突触连接确实会发生变化,包括神经递质释放的增加和树突受体敏感性的增加。总之,我们知道,信息是通过众多神经元的活动模式以及使得这些模式得以重新生成的神经元之间的突触连接来表征的。


脑的结构

延髓、下丘脑、小脑、丘脑、大脑皮层(脑回、脑沟)。

大脑皮层四个脑叶:额叶、顶叶、枕叶、颞叶。

边缘系统:海马、基底神经节、杏仁核等。

功能定位

左脑半球:语言与分析,布洛卡区和威尔尼克区。右脑半球:知觉和空间。

拓扑组织

如同在初级运动皮层或初级视觉皮层中那样,空间中相邻的部分在脑中表达在相邻的部位。拓扑图的存在使加工相似区域的神经能够彼此间相互作用。皮层中相邻的细胞倾向于处理来自身体临近区域的刺激。


认知神经科学的方法

神经成像方面的进展:无创伤脑功能成像。

脑电图、脑磁图、PET、fMRI、近红外检测技术、TMS等。其中fMRI能使研究者追踪一项复杂任务的不同信息加工成分的脑活动。

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