《认知神经科学》期末复习

一、概论

1.什么是认知神经科学？

[ppt]认知神经科学是阐明认知活动的心理过程和脑机制的科学。其研究模式是将行为、认知过程、脑机制三者有机地结合起来，简而言之，它是研究脑如何创造精神的。 二. 方法：

2. 结构磁共振成像的空间contrast与功能共振成像的时间contrast 的概念

结构像的空间contrast：结构像一般认为是比较固定的，在短时间内不会变化，所以空间contrast是被试间某个脑区volume大小的contrast；

功能像的时间contrast：功能像在时间维度上是变化的，使用block design/event related design时，可以在被试内做时间上的experimental condition vs. baseline的contrast，当然在这之后也可以做被试间的两个时间上的experimental condition vs. baseline的contrast的contrast。

3. fMRI研究中的多重比较校正的概念。为什么需要做多重比较？常用的矫正方法有哪些（列举3个左右）？ （答案1：在我们进行voxel-by-voxel比较时，由于比较次数很多，那么犯I型错误的数量也随之增加，如果还以只进行一次比较的α值为犯I型错误的概率的话，就会出现假阳性的结果，所以理论上比较次数大于1次的分析都应该进行多重比较校正。另外，在fMRI数据分析中，我们相信脑的活动应该在灰质的一定范围内，而不是仅在一个voxel内，所以通过多重比较校正我们可以把这些单个的假阳性voxel排除。fMRI数据分析中常用的多重比较校正有FDR（false discovery rate），FWE（family-wise error）和AFNI提供的校正方法。）

4. 在磁共振成像中的血液动力学响应函数指的是什么？

血液动力学响应函数受区域性脑血流（rCBF）、血体积（rCBV） 等的变化影响，是随着刺激出现从平稳状态先降低，再升高，再降低，最后恢复到平稳状态的一条函数曲线。 5. 什么是成像设备的空间分辨率与时间分辨率？ 这两个分辨率都应该指设备进行功能成像的描述。

空间分辨率（Spatial Resolution）是指成像设备在什么空间水平上反映大脑活动的信号，也就是能在什么样的空间水平上分辨出不同的信号的变化，可以反映为突触级，神经元级，voxel级，脑回级等空间分辨率。

时间分辨率（Temporal Resolution）是指成像设备在脑活动后多长时间内能记录下活动信号，可以反映为毫秒（ms）级，秒（m）级，分钟（min）级，小时（h）级等时间分辨率； 空间分辨率：单细胞记录 > 颅内ERPs > 颅外ERPs、fMRI、PET。 时间分辨率：MEG、颅外ERPs > fMRI、TMS、PET。

6. BOLD-fMRI, NIRS, EEG/ERP这三种成像各自的特点是什么？哪两个之间可以同时记录，好处在哪里？ BOLD-fMRI利用血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白的磁敏感性不同这一特点，对神经活动所引起的血氧变化进行成像；fNIRS利用血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白对近红外光的光吸收程度的不同，对神经活动所引起的血氧变化进行成像，EEG/ERP记录大脑神经活动所引起的电位变化进行数据采集。这三种非侵入的成像方式具有各自的优劣：fMRI具有较高的空间分辨率，可以对脑区进行相对准确的定位，同时具有相较于PET更高的时间分辨率，但秒级的时间分辨率相较fNIRS和EEG/ERP较低，与心跳、呼吸等生理噪声信号在频域上发生混叠，因此干扰对真实神经活动的检测；fNIRS具有百毫秒级的时间分辨率，以及较之EEG/ERP更高的空间分辨率，与fMRI的空间分辨率相近，但空间定位不甚准确，fNIRS进行数据采集相对便捷，实验准备较为简单，具有更高的易用性；EEG/ERP记录神经活动的电位变化情况，而非fMRI和fNIRS只能记录由神经活动引起的血氧变化情况，因此在研究神经活动

时具有更高的可信度，并且EEG/ERP的间分辨率达到毫秒级，但空间分辨率很低，空间定位较差。 同步记录：

EEG/ERP与BOLD-fMRI：随着磁兼容EEG/ERP的出现，使得EEG/ERP与BOLD-fMRI同步采集成为可能，其利用EEG/ERP直接对神经活动进行记录，再以fMRI对所研究的神经活动进行相对准确的空间定位，其利用EEG/ERP得到可靠的神经活动并辅以fMRI得到神经活动所产生的血液动力学响应，进一步提高研究结果的可信度。

EEG/ERP与fNIRS：EEG/ERP与fNIRS相结合，在实验准备上较为便捷，且被试可以进行动作较大、更为复杂的行为实验，这在fMRI采集中通常是不可能的，其利用fNIRS弥补EEG/ERP空间分辨率低这一不足，同时同步记录了电生理信号和血氧信号，对认知活动可以有更为全面的认识。

fNIRS与BOLD-fMRI：fNIRS利用玻璃或塑料光纤进行血氧信号的记录，其本身就是磁兼容的，因此在fMRI采集时同步记录fNIRS信号可以一定程度上提高神经活动所引起的血氧变化的时间分辨率，降低呼吸、心跳等生理噪声的干扰，两者在方法上互相验证，可以进一步提高研究结果的可信度。 三 知觉

7眼睛的反射（弧）活动有哪些？

瞳孔反射也称光反射，在黑暗中瞳孔扩大，光照时瞳孔缩小的反应。

瞳孔皮肤反射，身体任何一部分的皮肤受到强刺激引起疼痛感，就会反射性地引起瞳孔扩大。

调节反射是一种较为复杂的反射活动，既包括不随意性自主神经反射活动，又包括眼外肌肉的随意性运动反应。视轴、晶体曲率和瞳孔同时变化的反射活动就是调节反射，是保证外界景物在视网膜上清晰成像的重要生理机制。 8简述随意性眼动与非随意性眼动的类型和情况。

随意型眼动是人们在观察客体时，有意识地使眼睛进行这些运动，以便使物像能最好地投射在视网膜上最灵敏的部位―中央窝上，得到最清楚的视觉。

主要方式有

（1）共轭运：当我们观察位于视野一侧的景物又不允许头动时，两眼共同转向一侧。两眼视轴发生同方向性运动，称为共轭运动。

（2）辐合：正前方的物体从远处移向眼前时，为使其在视网膜上成像，两眼视轴均向鼻侧靠近，称为辐合。 （3）分散：物体由眼前近处移向远处时，双眼视轴均向两颞侧分开，称为分散。

（4）辐辏运动：辐合与分散的共同特点是两眼视轴总是反方向运动，称辐辏运动。辐辏运动和共轭运动都是眼睛的随意运动。

非随意的眼动

除了眼睛的随意运动，还有其他的运动方式。比如扫视、微扫视、注视、追随运动以及眼球震颤等运动方式。微颤运动保证视网膜不断变换感受细胞对注视目标进行反映，从而克服了每个光感受细胞由于适应机制而引起的感受性降低。

9 我们左眼睛看到的东西传到右侧大脑半球的初级视皮层，右眼睛看到的东西传到左侧大脑半球的初级视皮层，这种说法对吗？如果不对，请写出正确的，（视觉信息怎样传入大脑的？）并简述视觉信息在大脑中传递的两条通路。 始于视网膜上的神经节细胞，其细胞轴突构成视神经，末梢止于外侧膝状体。来自两眼鼻侧的视神经左右交叉到对侧外侧膝状体；来自两眼颞侧的视神经，不发生交叉投射到同侧外侧膝状体。外侧膝状体细胞发出的纤维经视放射投射至大脑皮层的初级视皮层（V1），继而与二级（V2）、三级（V3）和四级（V4）等次级视皮层发生联系。 V1区与简单视感觉有关，V2区与图形或客体的轮廓或运动感知有关，V4区与颜色觉有关。

初级知觉通路由皮层下和皮层两级通路组成。皮层下通路是来自视网膜神经节细胞的纤维，与外侧膝状体中的大细胞、小细胞和颗粒细胞发生联系，这三类细胞的纤维投射至视觉初级皮层，投射过程中形成3条通路，即大细胞通路占全部投射纤维的10%（Ｍ通路）；小细胞通路占全部投射纤维的80％（P通路）；颗粒细胞通路占全部投射纤维

的10%（K通路）。皮层知觉通路是来自初级是皮层的纤维向次级是皮层投射过程中重新组合成的三条通路，分别为大细胞优势通路（MD），颜色优势通路（BD）和色柱优势通路（ID）。

大脑皮层的高级知觉通路分为，空间知觉的背侧通路 和 物体知觉的腹侧通路。背侧通路的信息流实现了“这是哪里？”的知觉；腹侧通路实现了“这是什么”的知觉。

10什么是失认症？，简述视觉失认症的几种分类和各自表现特点。

失认症（agnosia）是一类神经心理障碍，患者意识清晰，注意力适度，感觉系统和简单感觉功能正常无恙，但却不能通过该感觉系统识别或再认物体，对该物体不能形成正常知觉。这些失认症患者的感官、感觉神经、感觉通路和皮层初级感觉区的结构功能完全正常，但次级感觉皮层或联络区皮层存在局部的器质性损伤。根据脑损伤的部位和程度，可出现不同类型的失认症：视觉失认症、听觉失认症和躯体失认症。

（1）视觉失认症

统觉性失认症：患者对一个复杂事物只能认识其个别属性，但不能同时认知事物的全部属性。

联想性失认症：患者可对复杂物体的各种属性分别得到感觉信息，也可以将这些信息综合认知，很好完成复杂物体间的匹配任务，也能将物体的形状、颜色等正确的描述在纸上；但患者却不知物体的意义、用途，无法称呼物体的名称。

面孔失认症：面孔认知障碍分为两种类型：熟人面孔失认症和陌生人面孔分辨障碍。前者对站在面前的两个陌生人可知觉或分辨，也能根据单人面孔照片，指出该人在集体照片中的位置。但病人不能单凭面孔确认亲人，却可凭借亲人的语声或熟悉的衣着加以确认。这类病人大多数是双侧或右内侧枕－颞叶皮层之间的联系受损。陌生人面孔分辨障碍的患者，对熟人确认正确无误，但对面前的陌生人却无法分辨。这类患者大多数为两侧枕叶或右侧顶叶皮层受损。

（2）听觉失认症

患者大脑初级听皮层（颞横回的41区）、内侧膝状体、听觉通路、听神经和耳的结构与功能无异常所见，但却不能根据语音形成语词知觉或不能分辨乐音的音调，也有患者不能区别说话人的嗓音。词聋患者大多数左颞叶22区或42区次级听觉受损所致。

（3）体觉失认症

顶叶皮层的中央后回（3－1－2区）躯体感觉区结构与功能基本正常，但此区与记忆功能和语言功能的脑结构间联系受损，引起皮层性触觉失认症，实体觉失认症等多种类型的体觉失认症。

从上述多种类型的失认症中，可得出这样一种印象，失认症是知觉障碍，不是因该感觉系统的损伤，而是由高层次脑中枢间的联络障碍所致。从而证明知觉是许多脑结构和多种脑中枢共同活动的结果。即使是以其中一种感觉系统为主的知觉，无论是视知觉、听知觉还是躯体知觉，也是这些感觉系统与注意、记忆、语言中枢共同活动的产物。

11简述视网膜中的两种光感受细胞，以及他们的特性。

视网膜存在两种感光细胞：视锥细胞与视杆细胞。视锥细胞在中央凹分布密集，而在视网膜周边区相对较少。中央凹处的视锥细胞与双极细胞、神经节细胞存在“单线联系”，使中央凹对光的感受分辨力高。视锥细胞主司昼光觉，有色觉，光敏感性差，但视敏度高。

视杆细胞在中央凹处无分布，主要分布在视网膜的周边部，其与双极细胞、神经节细胞的联络方式不变存在汇聚现象。视杆细胞对暗光敏感，故光敏感度较高，但分辨能力差，在弱光下只能看到物体粗略的轮廓，并且视物无色觉。 视椎的空间分辨率高，视杆则对微弱光线更敏感。直视条件下，视野中心落在中央凹上。这样强光条件有利，弱光条件反倒不利。

他们的名称来自他们的形态，但结果大致相同，只是由于所含有的感光色素不同才引起了不同的功能。

视紫红质是视杆细胞的感光色素，而视锥细胞的感光色素是视紫蓝质。视紫红质由视蛋白和视黄醛结合而成，在壳