认知导论

认知被广泛定义为与注意、记忆、推理和语言等现象相关的心理过程。认知科学家正结合心理学和生理学技术，以理解认知的生物学基础。通过这一理解，科学家希望开发出治疗认知障碍患者的新方法。

本视频将首先介绍认知的若干功能属性，然后讨论该领域的关键问题以及用于回答这些问题的方法。最后，我们将探讨几项应用这些技术的研究。

首先，让我们来看一下行为科学家目前正在研究的复杂认知现象的某些个体方面。

知觉是大脑接收、理解并赋予感觉信息意义的认知过程。除了基本的感觉输入外，我们的大脑还能够感知复杂的特征，例如物体、模式或面孔。另一方面，视错觉则展示了大脑对感觉信息的加工并不总是反映现实。

尽管大脑持续接收知觉信息，注意力却是一种允许我们集中知觉资源的认知现象。这种能够“选择性”地关注某些刺激而忽略其他刺激的能力被称为选择性注意。而在日常生活中，我们的注意力更多时候是分散的：例如一边开车一边打电话。

集中注意力可以增强对感知信息的存储能力，并提高回忆这些信息的能力。这一过程被称为记忆。特别是，认知实验常测试工作记忆，它包括短期存储信息（例如一个人的电话号码）以及对这种短暂信息进行加工以完成任务（例如联系该人）等功能。

另一个科学家感兴趣的认知功能是语言的理解与表达。令人感兴趣的是，我们如何在没有接受正式训练的情况下获得理解所听内容的能力，以及如何学会说话。研究已证实，大脑中的两个区域——布洛卡区（Broca's area）和韦尼克区（Wernicke's area）——参与语言理解与言语产生，科学家们正致力于揭示导致语言缺陷的发育障碍背后的机制。

最后，我们将讨论执行功能，这是一种多方面的认知过程。该现象涵盖判断、推理、问题解决、决策和计划等任务。执行功能对于组织能力和目标导向行为至关重要，是调控多种其他认知过程的管理系统。

总之，认知科学是一个广阔的领域，致力于研究支配我们日常活动的多种心理过程。因此，它也是行为神经科学研究中最活跃的领域之一。

在了解了认知成分的基本概念之后，让我们来探讨该领域中的一些关键问题。

从最基本层面来看，认知神经科学试图确定神经生物学与认知过程之间的功能关系。研究这一问题的一种方法是观察在特定认知测试期间大脑的哪些区域处于活跃状态。研究神经基础可能有助于为认知障碍患者开发新的治疗方法。

人们普遍认为，认知能力在生命早期阶段发展，并随着年龄增长而逐渐衰退，许多研究人员对这一转变过程十分关注。这些研究包括考察大脑从婴儿期到成年期发育过程中认知能力是如何获得的，以及与衰老相关的神经退行性变化如何与认知功能下降相关联。

另一个基本问题是：基因和环境在认知中分别扮演什么角色？对此问题感兴趣的研究人员旨在理解遗传因素和周围环境在认知发展中的相对重要性。其中一类研究称为“双生子研究”，涉及观察在不同环境中抚养的同卵双胞胎。通过对这些基因完全相同的个体进行认知测试，研究人员可以探究环境对大脑功能的影响。

在回顾该领域的一些关键问题之后，让我们来看看当今认知神经科学家常用的一些重要技术。

一种日益普遍的技术是功能性脑成像。功能性磁共振成像（fMRI）通过测量脑部血流变化来间接反映神经活动，这种变化与特定的认知过程相关。正电子发射断层扫描（PET）则是通过测量放射性示踪剂的摄取来可视化脑活动，原理与此类似。而脑电图（EEG）或脑磁图（MEG）则利用放置在头皮上的传感器，直接测量神经元放电所产生的电场或磁场。通过分析这些信号，可以确定在特定认知任务中哪些脑区处于活跃状态。

除了单纯的观察之外，科学家还尝试以靶向方式调控脑活动，以理解其工作机制。经颅磁刺激（TMS）利用电磁感应激活或抑制神经元活动。该技术能够以非侵入性方式干扰人类受试者的特定脑区，进而研究其对认知能力的影响。

在许多认知实验中另一个重要的工具是眼动追踪。眼动追踪用于评估注意力、视觉感知和语言处理等认知功能。眼动测量可揭示我们如何阅读、识别人脸，或在驾驶过程中有选择性地关注特定物体。

最后，用于评估特定认知功能的心理学方法同样至关重要。一种经典的心理学测试称为斯特鲁普任务（Stroop task），它通过要求受试者识别文字的颜色名称（例如此处为“红色”）或文字实际显示的颜色（例如此处为蓝色）来测试选择性注意力。另一种称为“Go/No-Go”任务的实验，通过分析反应时间来考察注意力和反应控制能力。该任务需要对不同元素进行区分，例如在电子游戏中识别“朋友”或“敌人”。

了解了一些当前的研究方法和任务后，让我们看看科学家如何应用这些方法来研究认知功能。

通常，研究人员会将大脑活动的 fMRI 可视化与认知测试相结合，以将特定功能定位到特定脑区。在此示例中，研究对象在 fMRI 仪器内执行一项名为维度卡片分类任务的执行功能测试。该任务要求参与者首先根据某一特征（如形状）对卡片进行分类，然后切换至根据另一特征（如颜色）进行分类。通过测量的大脑活动，可帮助识别在执行功能中起作用的脑区。

在另一个例子中，科学家使用经颅磁刺激（TMS）刺激特定脑区，作为治疗语言障碍（失语症）患者的一种疗法。首先，研究人员评估患者的基础语言能力，随后确定最佳刺激位点。经过多次治疗后，再次测试患者的语言能力。

最后，一些科学家正在研究情绪对认知的影响。在此研究中，研究人员让受试者执行一项工作记忆任务，包括向其展示由三张面孔组成的记忆材料，随后进入延迟间隔期，在此期间呈现情绪性图像作为干扰刺激。然后通过 fMRI 评估受试者对初始面孔图像的记忆情况。

您刚刚观看了 JoVE 关于认知神经科学的导论。本视频涵盖了认知的各个方面、该领域关注的核心问题、当前研究人员使用的主要方法，以及最终利用不同技术开展的前沿研究。一如既往，感谢观看！