认知地图及其内在机制

空间导航对于人和动物的生存而言都十分重要,有效的空间表征或认知地图是空间导航的基础。认知地图的典型属性包括选择性、灵活性以及层级性,海马、场景选择区域以及前额叶等多个脑区都参与认知地图的构建。认知地图的表征形式存在欧式地图和拓扑图两种理论,但各自单独都不能全面解释实际导航中的行为表现,因此有研究者提出了标签图等理论试图调和二者间的矛盾。未来研究还需要关注在认知地图构建过程中层级性的变化,空间范畴的扩展,以及认知地图假说的局限。     

自我中心与非自我中心空间参考系转换的神经机制

生物利用自我中心和非自我中心两种参考系表征空间信息, 二者的相互转换是认知地图的形成与应用的关键。前人研究提出顶叶−压后皮质−内侧颞叶环路支持空间参考系的转换, 但其具体作用机制尚不清楚。本研究以计算模型为指导, 拟采用颅内脑电记录技术, 从以下三方面探究空间参考系转换的神经机制: 1)顶叶−压后皮质−内侧颞叶对自我、非自我中心空间信息的动态表征; 2)压后皮质对联合自我−非自我中心空间信息的表征机制; 3)顶叶、压后皮质以及内侧颞叶脑区在参考系转换过程中的信息交互。在此基础上, 本研究拟利用深部电刺激技术, 在安全范围内对压后皮质施加电刺激, 探索参考系转换的因果机制。本研究不仅有助于丰富空间导航相关理论框架, 也可为空间认知老化的干预提供指导。     

空间导航能力个体差异的多层次形成机制

空间导航活动时刻在我们的生活中发生,导航能力在人群中表现出显著的个体差异,其衰退也是阿尔兹海默症等认知障碍脑疾病的重要早期行为学表现。以往研究考察了空间导航能力个体差异的认知行为特征和相关神经基础,但关于个体差异的成因尚不明确。本研究通过综述近10年的研究进展,从二因素论的视角出发,总结了空间导航个体差异的关键遗传和环境因素及其作用机制,初步建立了空间导航的遗传/环境-大脑网络-认知和行为的通路模型,并对未来发展方向提出展望。该通路模型的完善有助于我们理解空间导航的形成与发展规律,为相关因果机制研究提供理论基础和全面视角,同时对进一步探索空间导航在认知障碍等脑疾病中的潜在临床应用具有重要的应用价值。     

小学生数学应用题解题水平影响因素的研究——视空间能力、认知方式及表征方式的影响

研究采用3(年级)×2(场认知方式)×2(视空间能力水平)×3(问题表征方式)四因素混合实验设计,探讨了这四种因素对小学生数学应用题解题水平的影响。结果表明:年级、认知方式、空间能力以及问题表征方式均是影响小学生应用题解决水平的关键因素;问题表征方式、认知方式、空间能力以及年级四个因素对小学生解题水平存在交互作用,其中图形提示有利于场依存性学生解题水平的提高,低空间-场依存型的学生更适合图形提示;高空间-场依存型的学生随年级升高解题能力发展较快,而低空间-场依存型的学生解题水平提高较慢;随着年级的升高,图式表征对小学生问题解决的促进作用增强。     

视觉线索受限环境导航中认知地图的动态加工机制

视觉线索受限环境中, 视觉线索模糊和视野狭窄等因素会降低个体导航效能。认知地图凭借其灵活性和预览性的特点为导航提供支持, 保证导航过程的连续性和准确性。研究分析了认知地图的构成要素及相关理论基础, 提出了认知地图的构建和更新−校正两阶段动态加工机制及其对视觉线索受限环境中空间导航行为的影响。在构建阶段, 个体通过多感官通道获取并整合空间信息形成认知地图; 在更新−校正阶段, 个体更新并校正空间心智模型和空间定向以实现空间导航, 并全程受到元认知监控的调节。认知地图的动态加工机制厘清了推理、语言、元认知等认知加工过程如何支持视觉线索受限等环境中的空间导航行为, 为未来探索空间导航能力训练、人机协同导航智能化等方面提供理论基础。     

权力概念加工对视觉空间注意定向的影响：一个ERP证据

概念表征是认知心理学研究的一个重要领域。具身认知理论认为, 在概念加工过程中, 个体会以具身模拟的形式对概念所暗含的空间方位信息进行理解。本研究采用事件相关电位技术, 考察抽象权力概念加工时的激活特点。实验首先要求被试对出现在屏幕中央的词进行权力高/低判断, 接着在屏幕的上方或者下方呈现一个字母(“m”或“n”), 要求被试对目标物进行按键反应。结果发现, 当权力词隐喻的空间特性与目标物出现的位置一致时诱发了一个更大的N1波幅, 不一致时诱发了一个更大的P3波幅。该结果提示, 抽象权力概念加工时会产生自动激活空间上-下意向图示, 对权力词的加工影响了随后字母位置的判断, 并将空间注意指向了与意向图示相一致的位置, 从时间加工进程看, 起始于早期的知觉识别并一直持续到晚期的高级认知加工阶段, 权力概念加工具有内隐性。     

空间导航的脑网络基础和调控机制

空间导航在生活中时刻发生,空间能力衰退是阿尔兹海默症的重要早期表现。早期关于空间导航神经机制的研究主要关注单个脑区的特异性功能,但这些脑区如何交互以整合不同模态的信息支持复杂导航行为尚不清楚。脑成像技术、脑网络建模方法和神经调控手段的发展,为在脑网络水平理解人类空间导航的认知神经机制提供了重要研究手段。本研究试图融合空间导航认知神经机制研究的最新进展,借助脑网络建模、大数据分析、微电流刺激等前沿研究手段,研究空间导航脑网络的关键拓扑属性特征(如模块化、核心节点等),探寻该功能特异性神经网络的重要影响因素和调控机制,并构建空间导航的脑网络理论模型。研究成果将有利于理解人类复杂导航行为的脑网络基础,为阿尔兹海默症等相关认知障碍脑疾病的筛查和诊断提供重要参考。     

代数应用题视觉化表征的理论模型及影响因素

视觉化表征是代数应用题表征的一大类型, 在问题解决过程中起着重要作用。视觉化表征的理论主要有视觉-逻辑二维模型、理解-转换模型、表象表征理论和图式-图像表征论, 四种理论模型各有其特殊的方法学意义。代数应用题的视觉化表征主要受到题目视觉化程度和认知负载等刺激因素以及自我效能感等认知因素的影响, 最后, 本文指出了在代数应用题视觉化表征理论、研究方法和影响因素探索中的进步以及发展空间。     

时间性前瞻记忆的影响因素及机制

时间性前瞻记忆是指个体记得在未来的某一时间或间隔一段时间以后做某事。与事件性前瞻记忆相比, 时间性前瞻记忆需要更多自我启动的注意资源, 并主要受到任务重要性、年龄、进行中任务的性质、时间间隔等因素的影响。时间性前瞻记忆主要与额叶有关, 对于其内部认知机制解释的理论模型主要有测试-等待-测试-退出模型以及注意阀门模型。但是时间性前瞻记忆的影响因素以及机制, 尤其是神经机制方面尚需要进一步的研究。     

压后皮质在空间导航的作用：认知地图与环境的映射

压后皮质在大脑中紧邻胼胝体压部,在空间导航中起到重要作用,但其具体功能尚未明确。目前存在空间更新、地标领航和参照系转换三种观点。本文通过梳理上述观点,认为压后皮质的功能为对认知地图与环境布局进行映射,这种映射功能有助于解释压后皮质在基于认知地图进行导航过程中的激活。未来研究应该关注对压后皮质的功能分区,也要关注压后皮质与不同脑区的连接,这将对进一步理解其功能有重要的意义。     

Human Allocentric Heading Orientation and Ability

ABSTRACT— Since the discovery of head-direction cells in nonhuman mammals, we have learned a great deal about how an internal compass-like system functions in the mammalian brain. In contrast, we know very little about how this system operates in humans—or, for that matter, whether humans even have an internal compass for computing body heading. This article reviews a recent line of inquiry that uses animal models of head-direction-system functioning to motivate behavioral research on human sense of direction.     

Beyond What Develops When

ABSTRACT— There is no single methodology that can fully explain the nature of human development and learning. Yet, headway is being made on how cognitive milestones are achieved during development with the use of magnetic resonance imaging (MRI) technology. With this methodology, it is possible to assess changes in brain structure, function, and connectivity. Recent findings suggest that both progressive and regressive processes—as opposed to simple linear patterns of change—underlie changes in cognitive abilities. Functional MRI studies suggest that both biological maturation and learning correspond to a fine-tuning of neural systems with enhanced recruitment of task-relevant regions. This fine-tuning of cortical systems corresponds with their enhanced connectivity with cortical and subcortical circuitry. In sum, imaging has helped to move the field of cognitive development beyond questions of what develops and when, to how these changes may occur.     

Partner Orientation and Speaker's Knowledge as Conflicting Parameters in Language Production

Two parameters of language production, the partner model and the mentally represented knowledge about a spatial constellation, are investigated with respect to their influence on spatial reference. At issue is whether the verbally expressed point of view in route directions is primarily influenced by the needs of the partner or by the underlying mental representation of the speaker stemming from his or her own experience with an object. Two experiments in which participants (N = 90) were asked to produce a set of route directions are reported. The experimental situation was such that the point of view of the speaker did not correspond to the point of view of the partner. The results show that more participants localize from their own point of view than from the point of view of the partner. Discussion centers on the fact that speakers do not always behave in a truly partner-oriented manner.     

内隐时间表征的实验研究

用两个实验五种作业,探讨内隐时间表征存在的可能性及其特点。结果表明：在表征动量中,（1）无论诱导图形内隐运动方向向左还是向右,测试图形与识记图形之间位置偏移的错误率在与诱导图形内隐运动方向一致的条件下比不一致的条件下大;（2）诱导图形内隐运动的一致性时间顺序消失之后,表征动量不存在;（3）在100ms的时间范围内,识记图形、测试图形之间的保持时距与记忆位置偏移呈线性相关;（4）在水平方向和垂直方向上,客体的概念和背景知识对表征动量无影响,研究结果肯定了表征动量中内隐时间表征的存在并具有方向性、顺序性、连续性和认知不可渗透性的特点。     

动态和静态条件下内隐时间的存在和特征

采用2×2×2混合实验设计,使用具体和抽象两种不同性质的图形材料对动态和静态两种条件下内隐时间的存在及其特征进行了考察,结果表明：（1）动态条件下被试对抽象图形的位置偏移判断更为准确;（2）测试图形与识记图形之间位置偏移判断的错误率在测试图形与诱导图形内隐运动方向一致的条件下比不一致条件下大;（3）无论实验材料为具体图形还是抽象图形,被试对测试图形和识记图形的位置偏移判断错误率之间不存在差异。研究结果证明了内隐时间的存在,进一步探明了内隐时间具有方向性和认知不可渗透性的特点,并证明了运动范式为研究内隐时间及其特点的有效方法。     

3~5岁儿童理解和使用空间表征的特点

以96名3~5儿童为被试,采用自编的儿童空间表征实验任务,在语言表征、模型表征和图画表征三种空间表征形式上,考察了儿童理解和使用空间表征的发展特点。结果表明:(1)总体上,3~5岁儿童理解空间表征的发展水平均显著高于使用空间表征的发展水平。(2)3~5岁儿童理解和使用空间表征的发展表现出显著的年龄效应。(3)从不同的空间表证形式来看,3岁儿童理解语言表征的能力与理解模型表征的能力之间差异显著,4岁儿童使用语言表征的能力与使用模型表征的能力之间的差异、使用语言表征的能力与使用图画表征的能力之间的差异、以及使用模型表征的能力与使用图画表征的能力之间的差异都显著,其余形式的空间表征理解之间的差异或空间表征使用之间的差异在各年龄段中均不显著。     

数形联觉——数字空间表征研究“新”取向

数字空间表征是人类对数字进行表征的重要方式。数形联觉（number-form synesthesia）是一种数字可以有意识地引起空间知觉的独特现象,与此类似的是非联觉者中广泛存在的无意识的心理数字线（mental number line）现象。两者在行为和脑机制上存在着很多重叠,也存在着值得思考的差异。数形联觉的研究能够提供实质性的行为和脑机制数据,用以解决数字空间表征研究中出现的问题,加强对于数字空间表征的理解;也为更加全面深入地开展进一步研究提供了新的启示,成为数字空间表征研究中值得推崇的新取向。