左侧额下回在句子语义整合加工中的作用

语义整合帮助人们在阅读理解中将小信息块整合成一个完整、连贯的句子意义表达, 是阅读理解中非常重要的认知过程。通过对比40多篇句子加工相关的脑机制研究, 发现左侧额下回在fMRI研究中是参与语义整合加工激活概率最高的区域, 而颞叶及后部是MEG研究中激活概率最高的区域。另外, 左侧额下回是如何参与语义整合、它在内隐和外显语义整合中的机制是否相同、以及这种整合加工与一般的控制性加工、词汇启动的关系都是研究者广泛关注的问题。本文对上述问题进行了详细的综述和讨论。     

动词论元结构复杂性加工的认知神经机制

动词论元结构复杂性表现在论元数量、论元范畴选择模式、题元角色指派模式和映射方式四个方面。大部分实证研究表明, 更多的论元数量、选择性论元范畴、选择性题元角色指派以及非典型映射, 使动词论元结构加工的认知神经机制更复杂。多论元加工功能脑区主要涉及左侧额下回和外侧裂周后部; 选择性论元范畴加工功能脑区主要涉及左侧额下回、额叶中后部、颞上回和颞叶中后部; 选择性题元角色指派加工功能脑区主要涉及外侧裂周后部、左侧额叶中后部和额下回; 非典型映射加工功能脑区主要涉及左侧额下回、颞上回、颞中回和颞叶后部。左侧额下回可能涉及初始句法加工、动词次范畴确定、句法移位和非宾格动词语义加工, 左侧额叶中后部可能涉及初始句法加工和动词次范畴确定, 左侧颞上回和颞叶中后部可能涉及表层句法加工和表层论元句法-语义整合, 外侧裂周后部可能涉及论元语义表征。动词论元结构加工过程和动词词汇特征表明, 复杂性某些方面存在交互作用。动词论元结构复杂性与加工难易的对应关系、复杂性加工难度层级和交互作用的认知神经机制以及汉语动词论元结构复杂性加工认知神经机制等议题, 有待进一步探讨。     

情绪信息的多通道整合

自然环境中人类情绪信息的交流是依靠多个感觉通道实现的,多通道整合是情绪加工的基础。近年来的行为学、电生理学与神经成像的研究表明,情绪信息的加工具有跨通道自动整合的特点,它发生在认知加工的早期阶段,与颞上回、颞中回、海马旁回和丘脑等脑区密切相关。不同情绪的整合既有共同的神经基础,又有各自独特的加工区域。情绪信息的整合机制还可能与加工类型及注意资源有关。在未来研究中,实验的标准化、动态化、自然化有助于提高研究的准确性和研究间的可比性,而对特殊群体的研究,以及综合研究情绪加工与注意等其他认知过程则有助于我们进一步探索多通道整合的神经机制。     

新颖语义联结形成的右半球优势效应

新颖语义联结形成是创造性思维的重要加工过程。采用谜题型歇后语为材料,直接操控语义联结的新颖性,通过两个实验考察汉语新颖语义联结形成的神经机制。实验1采用fMRI记录谜题型歇后语阅读理解过程的神经活动,结果显示相对于寻常语义关联条件,新颖语义关联条件更强地激活了右侧颞上回,该脑区可能与新颖语义信息的激活有关。实验2采用ERP技术在语义关联性判断任务中考察新颖语义联结形成神经加工的时空特征,结果显示相对于寻常语义关联条件,新颖语义关联条件在右侧颞区和右侧额区诱发了更正的晚期正成分,可能分别反映了新颖语义信息的激活以及选择与整合。研究结果支持了新颖语义联结形成的右半球加工优势效应。     

类别表征与策略的脑科学研究及对思维教学的启示

脑科学研究表明,分类中对物体的知觉表征激活颞下叶皮层和颞中区等区域;语义表征激活前额皮层等。语义加工和知觉表征相互作用的脑机制表现为额区与视觉区域间信息的传递、提取。分类策略主要有规则策略和相似性策略两种。规则策略激活额区等广泛区域;相似性策略与视觉区域相关,包含着对个别样例的记忆过程。基于以上研究结果,本文从学习材料的表征和对材料进行表征时的策略两个方面为思维教学提出了一些建议。     

语义在人脑中的分布式表征：来自自然语言处理技术的证据

人脑如何表征语义信息一直以来是认知神经科学的核心问题。传统研究主要通过人为操纵刺激属性或任务要求等实验方法来定位语义表征脑区,这类方法虽然取得了诸多成果,但是依然存在难以详细量化语义信息和语境效应等问题。基于语义的分布式假设,自然语言处理(NLP)技术将离散的、难以客观量化的语义信息转变为统一的、可计算的向量形式,极大提高了语义信息的刻画精度,提供了有效量化语境和句法等信息的工具。运用NLP技术提取刺激语义信息,并通过表征相似性分析或线性回归建立语义向量与脑活动模式的映射关系,研究者发现表征语义信息的神经结构广泛分布在颞叶、额叶和枕叶等多个脑区。未来研究可引入知识图谱和多模态融合模型等更复杂的语义表示方法,将语言模型用于评估特殊人群语言能力,或利用认知神经科学实验来提高深度语言模型的可解释性。     

科学发明情境中问题提出的fMRI研究

本研究中, 以76个科学发明问题(36个带有相关的原型, 40个不带有相关的原型)为实验材料,使用功能性磁共振成像(fMRI)技术探讨了科学发明情境中的问题提出以及新近获得的语义对有价值的科学问题提出的启发效应的大脑机制。对有原型提出有价值的科学问题与无原型提出一般问题这两种情况下被试反应的数据进行记录和分析。结果表明两种情况下共同激活的脑区(科学发明情境中问题提出的脑区)为左侧梭状回、左侧内侧额叶、左侧豆状核、右小脑和左侧中央前回。这些共同激活的脑区表明：左侧梭状回也许与各个语句的语义表征有关; 左侧内侧额叶也许与所有语句的整体语义表征以及提出各个语义之间的“问题”有关(左侧豆状核和右小脑配合内侧额叶分别负责控制注意、眼动的指向和注意资源的分配); 左侧中央前回可能负责用语句表述出所提出的语义之间的“问题”。对有原型提出有价值的科学问题和无原型提出有价值的科学问题这两种情况下被试反应的数据进行记录和分析。结果表明有原型提出有价值的科学问题比无原型提出有价值的科学问题显著激活的脑区(科学发明情境中新近获得的语义对有价值的科学问题提出的启发效应的脑区)为左侧楔前叶、左侧额下回、左侧颞中回。这些显著激活的脑区表明：楔前叶与情境记忆的贮存和提取有关; 额中回与认知控制和注意资源的分配有关; 颞中回与新异性原型的成功激活有关。     

科学发明情境中问题提出的fMRI研究*

本研究中,以76个科学发明问题(36个带有相关的原型,40个不带有相关的原型)为实验材料,使用功能性磁共振成像(fMRI)技术探讨了科学发明情境中的问题提出以及新近获得的语义对有价值的科学问题提出的启发效应的大脑机制。对有原型提出有价值的科学问题与无原型提出一般问题这两种情况下被试反应的数据进行记录和分析。结果表明两种情况下共同激活的脑区(科学发明情境中问题提出的脑区)为左侧梭状回、左侧内侧额叶、左侧豆状核、右小脑和左侧中央前回。这些共同激活的脑区表明：左侧梭状回也许与各个语句的语义表征有关;左侧内侧额叶也许与所有语句的整体语义表征以及提出各个语义之间的―问题‖有关(左侧豆状核和右小脑配合内侧额叶分别负责控制注意、眼动的指向和注意资源的分配);左侧中央前回可能负责用语句表述出所提出的语义之间的―问题‖。对有原型提出有价值的科学问题和无原型提出有价值的科学问题这两种情况下被试反应的数据进行记录和分析。结果表明有原型提出有价值的科学问题比无原型提出有价值的科学问题显著激活的脑区(科学发明情境中新近获得的语义对有价值的科学问题提出的启发效应的脑区)为左侧楔前叶、左侧额下回、左侧颞中回。这些显著激活的脑区表明：楔前叶与情境记忆的贮存和提取有关;额中回与认知控制和注意资源的分配有关;颞中回与新异性原型的成功激活有关。     

音乐知觉的神经基础：脑成像研究的元分析

本研究根据音乐加工的层级结构, 对现有的脑成像研究进行了元分析, 探讨了音乐知觉的神经基础。具体而言, 对特异于音乐知觉加工的两个层级, 音程分析和结构分析的神经基础进行了分析, 并在此基础上对比了参与两个层级加工的脑区。结果发现, 音程分析主要的激活分布在双侧颞上回和右侧额下回, 在中央前回、角回和脑岛等脑区也有分布。音程分析在颞上回激活最多, 可能表明颞上回为音程分析的核心区域。结构分析激活分布较广, 主要激活颞上回、颞横回和前额叶区域, 此外, 还激活了下顶叶、缘上回和舌回等顶枕区域。结构分析在前额叶激活最多, 可能表明前额叶为结构分析的核心区域。最后, 对比两层级激活的脑区发现, 二者仅在后侧颞上回存在着重合, 而在绝大部分脑区则表现出分离, 这暗示了音程分析和结构分析通过颞上回进行交流, 并负责音乐不同层面的加工。     

多媒体学习中图文加工的认知神经机制

多媒体学习的认知理论和图文理解整合模型指出, 多媒体学习中图片和文字在早期阶段的加工遵循双通道假设, 在晚期不同表征的信息进行整合完成知识建构。理论上的探讨得到了神经科学实证研究的支持。脑成像研究发现, 图、文加工在早期的前语义阶段存在差异, 但晚期的信息整合阶段共享了同一语义系统。事件相关电位研究也发现在早期图片诱发了独特的N300成分, 而晚期图、文均诱发了N400效应。尽管现有研究已经明确了图、文共享同一语义系统, 但是信息是如何在这一系统中进行整合的还需要进一步的研究。     

双侧梭状回面孔区在面孔加工中的功能分工与协作

梭状回面孔区(fusiform face area,FFA)是视觉皮层上专门加工面孔的区域。然而,双侧FFA在面孔加工中的功能分工与协作还存在争议。在特异性刺激的加工上,右侧FFA主要负责人类面孔类别的知觉,而左侧FFA的功能与面孔精细特征的感知有关;在皮层可塑性上,右侧FFA主要参与青少年的社会适应学习,而左侧FFA负责成年人的知觉学习;在面孔网络中,二者与不同区域的连接用以适应不同的认知需求;他们之间的有向协作具有任务特定性。未来研究需要回答三个问题:左侧FFA的可塑性程度及这一可塑性是否是认知特定的、左侧FFA及其形成的网络连接的认知意义,双侧FFA在面孔网络中的连接有向性等问题。     

句子理解的关键——对句法和语义关系的再探讨

对于句子理解中句法和语义的关系,传统的模块化观点认为,句法信息优先于语义信息,句法加工支配着句子的理解过程。近期,这种强调句法优先的理论受到了一系列ERP（Event-related potentials）研究结果的挑战,这些研究从不同角度论证了语义信息对句法加工及句子整合加工的重要作用。基于这些研究发现,研究者提出句子理解过程中句法和语义的关系并非一成不变：一些情况下可能是句法支配语义加工,而另一些情况下则可能是语义引导句法加工     

语义信息在大小数量表征中的作用

本研究采用注意瞬脱实验范式探讨了语义信息在数量表征中的作用。结果发现：（1）在双任务方式中,字母辨认任务对大数（5及以上）的辨认产生干扰,但不影响小数（4及以下）的辨认绩效;（2）数量表征在视野上出现差异性,表现为在小数辨认时,左侧视野呈现绩效高于右侧;大数辨认正好相反,即右侧视野呈现高于左侧。结果表明,语义信息在表征小数和大数中的作用不同：小数的表征无需语言参与;而大数则更多地涉及语义信息,可能需语音回路中无声复述机制的参与。     

语义知识神经表征的fMRI研究：通道特异性或类别特异性？

在同一实验中同时考虑类别与通道二个因素,并采用典型的语义提取任务应用功能磁共振成像技术探讨了语义知识的神经基础,结果发现不同类型的语义知识的脑激活模式（含左梭形回的激活）无论在范围还是强度上存在很大的相似性;而且,在严格的统计阈值下,不存在通道或是类别特异性激活的脑区。结果提示语义知识的神经表征分布于整个大脑皮层;在提取物体语义知识时都会同时激活该物体的视觉表象。另外,研究观察到的语义提取过程中BA9区的激活进一步证实并扩展了关于“汉语和表音文字在皮层组织上存在重要差异的观点”。     

自我面孔识别的神经机制：基于fMRI研究的ALE元分析

自我面孔识别反映了个体通过自我与他人的区分识别出自我面孔的过程。本文采用ALE元分析的方法, 对自我面孔识别的fMRI研究进行系统的定量分析, 探究自我面孔识别的神经基础。结果显示, 自我面孔识别的关键脑区包括顶上小叶、额中回、额下回、脑岛、梭状回、楔前叶和枕叶皮层。另外, 自我面孔识别可能包括两个层面的加工过程：知觉层面的加工整合过程以及由知觉引发的评价和情绪反应过程。知觉加工整合涵盖了自我面孔识别的各个加工阶段, 主要涉及枕叶、梭状回和楔前叶的功能; 而评价加工及情绪反应过程则发生在自我面孔识别的中晚期, 主要涉及顶上小叶、额中回、额下回及脑岛的功能。未来研究可结合时间和空间数据并关注脑区间的协同功能, 考察与内感受的神经关联, 开展临床研究并探索威胁信息的影响机制。     

汉语复合词语素意义与整词语义整合加工的时间进程

研究表明语素意义会自动激活并影响整词语义加工。但是,汉语复合词识别中语素意义何时被激活以及如何参与并影响复合词语义整合的时间进程还缺乏清晰的认识。研究采用事件相关电位(ERP)技术,构建了三类双字词材料:语素意义与词义相关的透明复合词(如炽热)、语素意义与词义不相关的不透明复合词(如风流)、以及作为控制条件的单语素词汇(如伶俐),对比考察双字词的首词素和尾词素语义参与复合词语义加工的时间进程。结果发现,首字加工的早期(300～400ms)和晚期(460～700ms)都表现出语素效应,即两类复合词要比单语素词诱发更负的波幅。在尾字加工的早期阶段(260～420 ms)不仅发现了语素效应,还发现了语义透明度效应,即不透明复合词比透明复合词诱发了更负的波幅。而在尾字加工的晚期(480～700 ms),出现了反转的语素效应,即两类复合词比单语素词诱发更正的波幅。结果表明了语素作为独立表征单元,在早期加工阶段就得到了自动激活;语义透明度在复合词早期加工过程发挥了重要作用,透明复合词语素整合加工能够顺利获取整词语义,而不透明复合词语素整合加工则会阻碍整词语义获取。     

人类嗓音加工的神经机制——来自正常视力者和盲人的脑神经证据

人类嗓音作为听觉环境的重要组成部分, 包含了大量副语言信息以帮助识别个体身份, 尤其对于盲人而言, 视觉面孔经验的缺乏使得嗓音信息成为其感知对方个体特征的主要来源。通过结合正常视力者和盲人在嗓音选择性加工和嗓音身份加工方面的研究, 尝试揭示普遍的人类嗓音加工模式以及盲人特异的嗓音加工机制。此外, 与视觉面孔加工相关的梭状回脑区也参与并卷入了两类人群的嗓音加工任务, 以此为基础梳理的视听整合模型和基于去掩蔽效应的跨模态重组假说, 为这两类人群嗓音加工神经基础的差异性提供了相应的解释机制, 未来研究希望可以进一步探究盲人的嗓音加工策略, 以及考察左侧颞上沟/回脑区在嗓音加工中的作用。     

基于语义网络的创造性认知机制研究现状与展望

语义网络是主要的知识表征方式之一,对创造性研究具有重要意义。近年来不断发展的网络科学方法为相关研究提供了强大的方法论框架及量化工具,研究者得以分别从语义网络结构及语义相关认知操作的角度探讨语义网络与创造性的内在联系。已有证据表明语义网络中所储存的概念越丰富、概念间的连接通路越多元化或越灵活,则个体创造性水平越高;而个体创造性水平亦受制于个体对概念的检索、抑制、选择、整合及扩展等认知能力。在此方向上,未来研究工作应当更多地思考如何在一个相对整合的认知框架中深入探讨语义网络结构及相关认知过程对创造性的交互作用,并结合神经影像等技术手段,将语义网络之于创造性的认知机制嵌套于神经科学体系中进行解释。     

音乐表演训练对神经可塑性的影响:元分析研究

音乐表演是人类最复杂和精细的技能之一。通过激活似然性评估元分析,对音乐表演训练所诱发的神经可塑性进行探究。结果发现,音乐表演者与非音乐家在左侧小脑、双侧中央前回、双侧颞上回、左侧额下回、双侧顶下小叶以及右侧脑岛等脑区存在差异。这些脑区与听觉、运动以及多通道信息整合等加工有关。未来研究应从不同音乐表演训练诱发的神经适应性出发,进一步探究音乐表演训练与大脑可塑性之间的关联。     

视听整合加工及其神经机制

通常人们接收到来自不同感觉通道的信息时, 首先在大脑中各个分离的区域单独进行加工处理, 而后在多感官区进行整合。前人关于言语感知中视听整合加工的神经成像研究认为, 视觉和听觉信息能够相互影响; 两者进行整合的关键区域是人脑左后侧的颞上沟, 其整合效应受时间和空间因素的限制。未来的研究应致力于建立更加合理的实验范式和数据分析方法来探讨整合加工的脑区机制, 把多感官整合研究进一步延伸到更加复杂的领域。