应用动态因果模型研究阅读神经网络背、腹侧通路的协作机制

在神经网络的最新取向下, 探讨阅读脑机制中背侧和腹侧通路的协作机制, 是解决语言认知神经科学多个理论问题共同面临的焦点。本项目拟通过两个脑功能成像实验, 建构汉字阅读的动态因果模型, 系统地考察汉字阅读的神经网络, 以及阅读网络中背、腹侧通路的协作机制。实验一利用快速适应实验范式的优点, 识别和考察汉字阅读涉及的认知成分所对应的功能脑区, 以及脑区联结形成的神经回路, 并建构汉字阅读的动态因果模型; 实验二进一步考察在刺激属性(语音和语义信息)和任务要求下阅读脑区的动态激活及相互作用。通过不同任务下的模型对比, 重点探讨阅读网络的脑区联结模式变化, 尤其是背、腹侧通路受刺激和任务影响时的协作机制。研究结果将为揭示阅读的神经生理模型、解决语言特异性脑区激活的争论等理论问题提供直接的证据, 还能为语言教学、阅读障碍矫治、以及临床应用提供理论基础与指导。     

腹侧通路与背侧通路在词汇阅读中的作用

腹侧通路与背侧通路是视觉加工的两条通路。随着认知神经科学的发展,研究发现腹侧和背侧通路与词汇阅读有关。其中腹侧通路与词汇识别有关,背侧通路与阅读的关系比较复杂。本文简要回顾了两条通路在词汇阅读中的作用。     

视觉词汇加工的动态神经网络及其形成

揭示大脑加工的神经网络机制成为认知神经科学研究的最新取向.本研究以视觉词汇加工脑区(VWFA)的神经功能作为切入点,探讨视觉词汇加工神经网络的动态机制及其形成.研究一考察VWFA在刺激驱动和任务调节下的动态激活,及其与语音、语义脑区所组成神经网络的动态机制.研究二通过跨文化对比以及儿童阅读发展研究,阐明语言经验对视觉词汇加工网络的塑造作用.研究三对比功能网络、静息网络以及白质纤维束联结,探讨视觉词汇加工网络的动态联结及其形成.研究结果有助于建构视觉词汇加工的神经生理模型,为基于脑科学的阅读教学和阅读障碍矫治奠定理论基础,为认知神经科学研究提供了新的思路.     

汉字阅读的语义神经回路及其与语音回路的协作机制

从神经网络的角度研究词汇阅读的大脑神经机制, 需要揭示语义和语音神经回路的动态协作机制, 而语义加工神经回路是探讨该问题的一个亟待解决的瓶颈问题。利用汉字表义的独特性, 以形旁语义作用的神经机制为切入点, 计划开展的4个fMRI实验拟探讨汉字阅读的语义神经回路及其与语音回路的动态协作机制。实验1利用多参数相关分析技术, 识别与汉字语义和语音属性相关的功能脑区; 实验2和实验3集中考察形旁语义加工的大脑神经机制, 深入探讨形旁语义作用的实质, 揭示汉字阅读中语义加工的神经回路; 实验4通过建构汉字阅读的动态因果模型, 考察在刺激驱动和任务调节下, 阅读相关脑区联结模式的动态变化, 阐明语义和语音神经回路的相互协作机制。研究结果将从跨语言的角度, 阐明阅读神经网络的内部动态机制, 为联结主义理论提供神经生理方面的直接证据; 并为基于脑科学的教育教学和阅读障碍矫治等实践应用提供理论依据。     

大脑腹侧视觉通路知觉表征神经机制研究

大脑腹侧视觉通路知觉表征的神经机制是认知神经科学研究面临的基本问题。本文系统介绍了该问题研究中比较有影响力的理论模型,归纳分析了模型之间的分歧与各自的局限。文章分析指出大脑自上而下的调控机制是腹侧视觉通路神经表征机制问题研究的另一重要维度,如何有效整合知觉表征模型与大脑调控机制的相关研究是进一步深化知觉表征神经机制问题研究的关键。     

文字阅读学习的大脑塑造性机制

文字阅读学习如何塑造了人脑?这是当今语言认知神经科学的热点课题。研究表明,文字阅读学习不仅会增强早期视觉加工能力和重构腹侧视觉通路,还改变了口语脑网络的加工方式和词素-音素转换脑网络的结构。文字阅读学习通过在视觉皮层与口语系统之间创建一个高效自动运作的平台,改变人脑的功能与结构组织。今后的研究需要深入探究视觉词形区(VWFA)的功能特异性及其与语音和语义加工的动态交互作用、汉字阅读学习的大脑可塑性机制和文字识别与面孔加工的竞争性发育机制等重要问题。     

文本阅读认知神经科学研究进展

功能磁共振成像等认知神经科学技术被广泛引入文本阅读的认知神经活动研究以来,其成果有力地促进了文本阅读信息加工过程研究的深入发展。本文系统总结了近二十余年关于文本阅读的认知神经科学研究进展,分别介绍文本阅读的一般过程的认知神经基础和理论模型建构、文本阅读过程的推理加工、情境模型建构与转换三个主要研究领域的研究成果,并对文本阅读的认知神经研究的现状及其存在的问题进行了总结。     

汉语声调认知加工的脑机制及语言经验的影响

汉语母语者对汉语声调的认知加工可分为亚词汇和词汇两种加工水平。亚词汇水平涉及对汉语声调的声学和语音加工,当无需主动注意参与时,现有研究在左右半球优势上尚未取得明确结论;当需要主动注意参与时,优势主要表现为左侧化,涉及左侧的布洛卡区、前运动区、前部脑岛、顶叶、顶枕联合区以及双侧听皮层附近脑区,这与语言加工双通路模型(HickokPoeppel,2007)中的背侧通路有很大重合。词汇水平涉及对汉语声调的识别,由双侧半球参与,顶叶、颞叶等部分脑区左侧优势更加明显,同时涉及颞中回等语言加工腹侧通路的核心区域。此外,个体对汉语声调认知加工的脑机制会受到语言经验的影响。     

有关运动的语言理解的知觉模拟

针对阅读理解是建构抽象命题网络的传统理论,知觉符号理论提出：阅读加工是建构语言所述事件的知觉模拟,并由此推论：有关运动的语言理解包括动态的知觉模拟。该动态模拟假设得到一些实证研究的支持。行为学上的研究证明了语言理解中动态知觉模拟的存在,还对这种模拟的机制进行了初步探讨。该假设也得到一些认知神经科学研究的支持。作为一种新兴的观点,动态模拟假设还需要深入的检验,以进一步充实知觉符号理论的语言理解模拟观     

视觉意识及其神经机制

视觉意识的神经机制是当前认知神经科学研究的热点问题之一。过去普遍认为视觉信息加工主要有两条通路:腹侧通路和背侧通路;而新近的研究表明还存在不经过初级视觉皮层(V1区)的第三条通路。高级视觉皮层、V1区和皮层下结构都对意识觉知的产生起到了相应的作用。已有的实验证据表明,意识的产生过程异常复杂,仍有很多问题值得继续深入讨论和研究。     

简评认知神经科学取向的智力观

随着认知神经科学与生物技术的发展,现当代智力理论的构建明显地受到其影响。这些智力理论被称之为认知神经科学取向的智力观,如Garlick的神经可塑性模型;Das等人根据Luria的神经模型提出的智力PASS模型;Kaufman提出的儿童评估成套测验（K-ABC）;Ceci的生物-生态学智力模型及Perkins的真智力理论等。这些智力观都直接将认知神经过程或神经生物学的某些研究成果融合于其理论模型之中。认知神经科学取向的智力观为智力研究提供了新的研究视角和思考维度,但同时也可能面临某种发展困境。第二代认知科学的具身认知思想可能是解决传统身-心争论的有效途径。     

大脑视觉词形区及其在阅读神经网络中的作用

大脑梭状回中部被认为是视觉词形加工区(Visual Word Form Area, VWFA)。近年来的研究对VWFA的功能提出了质疑, 研究者开始关注VWFA作为复杂阅读网络的一部分与其它脑区的动态联结机制, 主要集中在三个方面：一是梭状回中部对于视觉词形选择性敏感的本质; 二是它在词汇阅读的神经网络中的作用; 最后是语言经验对于VWFA认知神经功能的塑造作用。结合以上研究的最新进展, 文中指明从动态神经网络的角度揭示大脑功能成为今后认知神经科学研究的最新取向。     

语言转换的认知及其神经机制

语言转换是双语研究领域的焦点问题之一,抑制控制模型、语言特异性选择模型、任务设置惯性模型和序列难度效应模型从不同的角度解释了语言转换的认知机制。认知神经科学的一些研究发现,语言转换与任务转换具有类似的神经机制,说明语言转换代价与任务转换代价的本质可能是相同的。抑制控制和语言熟练程度如何影响语言的转换,语言转换代价与任务转换代价的本质是否相同,一般领域的抑制机制是否可以迁移到语言转换领域等问题是未来需要进一步研究的问题。     

音乐与语言的认知神经科学研究进展

回顾了近年来对音乐与语言的认知神经科学的研究结果.神经影像学研究表明音乐与语言可能拥有一些共同的神经机制;而对脑损伤病人的研究则表明两者可能同时拥有分离的、各自独立的神经基础.文章对这两类研究做了总结和比较,探讨了相关的理论模型,并对今后的研究趋势作出了展望.     

正念冥想对情绪的调节作用:理论与神经机制

正念冥想可调节个体的负性情绪、促进个体正性情绪,对于心身疾病具有显著的干预效用.正念冥想的再感知模型、正念应对模型、推动性上升螺旋模型以及正念情绪调节模型都强调了正念冥想对情绪的调节作用.认知神经科学的研究发现,正念冥想可促进左侧前额叶脑区激活增强,涉及的脑区主要包括背外侧前额叶皮层(DLPFC)和背内侧前额叶皮层(DMPFC).研究者进一步发现,正念特质是通过改善前额叶对边缘系统反应的调节来实现对情绪的调节作用.而且,这种调节作用还有可能体现为通过冥想训练分离联结在一起的两种自我参照神经机制,从而加强体验性神经机制.另外,研究者还发现,正念冥想训练还可以改变与情绪加工相关的大脑结构.进一步澄清冥想训练与大脑偏侧化的关系和不同类型被试之间的比较研究将成为该领域日后研究的重点.     

面孔加工的认知神经科学研究：回顾与展望

面孔加工的认知神经科学研究中的核心问题是,是否存在功能和神经机制上独立的面孔加工模块以及面孔加工系统的组织形式。使用电生理、脑成像以及对脑损伤病人进行神经心理学检查等手段,研究者已经找到选择性地对面孔反应的脑区,即梭状回面孔区（FFA）。文章从面孔加工系统的特异性与多成分性以及面孔识别模型等方面,系统回顾了该领域的主要研究成果。文章最后还简单展望了今后的研究方向。     

语言认知神经科学研究中的脑沟形态分析

语言是人类最重要的能力,神经影像学通过多种方式探讨其神经生理学基础。近年来,精神和神经疾病患者中报告了脑沟形态异常,启发研究者进一步探讨皮层表面精细形态特征与语言等认知能力的关系。我们总结了脑沟形态分析的主要方法,并探讨了其在语言认知神经科学中的应用现状及今后可能的研究方向。通过整合脑沟形态及多模态数据,能够帮助研究者全面理解语言认知能力和大脑结构的关系。     

人际互动中社会学习的计算神经机制

人类在社会互动中通过他人的行为对他人特质、意图及特定情境下的社会规范进行学习, 是优化决策、维护积极社会互动的重要条件。近年来, 越来越多的研究通过结合计算模型与神经影像技术对社会学习的认知计算机制及其神经基础进行了深入考察。已有研究发现, 人类的社会学习过程能够较好地被强化学习模型与贝叶斯模型刻画, 主要涉及的认知计算过程包括主观期望、预期误差和不确定性的表征以及信息整合的过程。大脑对这些计算过程的执行主要涉及奖惩加工相关脑区(如腹侧纹状体与腹内侧前额叶)、社会认知加工相关脑区(如背内侧前额叶和颞顶联合区)及认知控制相关脑区(如背外侧前额叶)。需要指出的是, 计算过程与大脑区域之间并不是一一映射的关系, 提示未来研究可借助多变量分析与脑网络分析等技术从系统神经科学的角度来考察大尺度脑网络如何执行不同计算过程。此外, 将来研究应注重生态效度, 利用超扫描技术考察真实互动下的社会学习过程, 并更多地关注内隐社会学习的计算与神经机制。     

双眼视差的神经机制与知觉学习效应

双眼瞳距使得空间某物体在左右眼视网膜的成像存在微小位置差异, 这种差异被称为双眼视差(binocular disparity), 是立体视知觉的重要信息来源。对双眼视差的心理物理学研究始于18世纪初, 迄今已有接近两百年的历史。近年来, 双眼视差研究主要集中在两方面。其一是用电生理、脑成像技术考察双眼视差在视觉背、腹侧通路的模块化表征, 其脑区表征反映出视觉系统的层级式、平行式加工规律。其二是应用知觉学习范式研究双眼视差的可塑性。未来研究应综合脑成像和神经调控技术考察双眼视差的神经机制及其学习效应, 包括双眼视差与多种深度线索间的信息整合和交互作用。应用方向上, 可结合虚拟现实等技术优化训练范式, 实现立体视力的康复和增强。     

他人知觉的个体构念动态交互模型

他人知觉的个体构念动态交互模型关注在感知他人时不同信息加工水平之间的互动模式,主张低阶加工(如对面孔、声音和肢体运动线索的加工)、类别化加工、刻板印象激活与高阶认知加工之间的交互作用所形成的动态系统对他人知觉起着调控作用。该动态系统包含提示水平、类别水平、刻板印象水平和高阶水平。由于各加工水平之间的交互作用,这一动态系统在神经网络、加工水平以及加工时间维度上形成了一个具有动态建构特征的循环联结网络,该网络对他人知觉产生动态交互效应。正是这种动态交互效应使得他人印象在个体构念中变得有意义、有秩序和可预测。未来研究应从社会文化与情境互动模式出发,利用内隐社会认知测量与认知神经科学方法,进一步探测个体构念动态交互效应的认知神经基础和社会动因,为他人知觉个体构念的动态建构提供更为坚实的理论与实证依据。