B1《認知心理學及其啟示》D1認知的科學

什么是認知心理學

認知心理學(?cognitive?psychology?)是一門探討心理是如何被組織而產(chǎn)生智能思維,以及心理是如何在腦中實現(xiàn)的科學。在一定意義上冀瓦,認知心理學可以與物理學相比較默勾。物理學采用實證的方法研究物質(zhì)世界最基本的物質(zhì)運動規(guī)律番电;認知心理學采用實證的方法研究精神世界的最基本的物質(zhì)運動規(guī)律一一人類思維(包括感知)的信息加工過程袍镀。認知心理學就是試圖用實證的方法(而不是抽象的思辨)拜鹤,通過逐步認識人腦的具體信息加工過程去揭開這個迷底,去逐步理解人為什么能夠理解世界和怎樣理解世界流椒。


為什么要研究認知心理學

動機

知性的好奇:研究認知心理學的一個動力是求知欲敏簿,當我們仔細考察人類智慧時,我們發(fā)現(xiàn)它涉及的是基本的認知過程宣虾,這些基本的認知過程以復雜的方式一起運作從而產(chǎn)生出燦爛的成果惯裕。

對其他領(lǐng)域的啟示

支配人類思維的基本機制對于理解其他社會科學所研究的行為類型是非常重要的,認知心理學是所有其他社會科學的基礎(chǔ)绣硝,就如同物理學是其他自然科學的基礎(chǔ)蜻势。

實際應(yīng)用:司法界、計算機系統(tǒng)設(shè)計鹉胖、教學握玛、腦功能理解等。


認知心理學的歷史

早期史:柏拉圖和亞里士多德甫菠,經(jīng)驗主義和先驗主義等挠铲;認識到人類的認知可以是科學研究而不只是科學思辨的對象還不到150年。

德國心理學:聚焦于內(nèi)省觀察

內(nèi)省法:1879年寂诱,威廉·馮特拂苹,萊比錫大學,第一個心理學實驗室痰洒。

美國心理學:聚焦于行為

實用主義和機能主義哲學信條下的一種可實際應(yīng)用的“行動導向”的心理學瓢棒。

愛德華·桑代克,行為主義(約翰·華生等)丘喻,格式塔心理學

認知革命:人工智能脯宿、信息論和語言學

正如今天人們所知道的,認知心理學形成于20世紀50-70年代的二十年間泉粉。在此期間连霉,認知革命推翻了行為主義。三個主要的影響導致了認知心理學的現(xiàn)代發(fā)展搀继。第一個方面是在第二次世界大戰(zhàn)期間急劇增長的人類工效的研究窘面。第二個方面是與信息處理方法密切相關(guān)的計算機科學的發(fā)展,尤其是試圖使得計算機有智能化行為的人工智能的發(fā)展叽躯。第三個影響認知心理學的是研究語言結(jié)構(gòu)的語言學( linguistics?)财边。20世紀70年代,出現(xiàn)了一個被稱為認知科學的新的相關(guān)領(lǐng)域点骑。它試圖融合心理學酣难、哲學谍夭、語言學、神經(jīng)科學和人工智能的研究成果憨募。

信息加工分析

信息加工法:斯滕伯格范式紧索,信息加工分析將一個認知任務(wù)分解成一系列抽象的信息加工步驟。

認知神經(jīng)科學

認知神經(jīng)科學致力于研究認知功能在人腦中的實現(xiàn)菜谣,認知神經(jīng)科學正在發(fā)展能使我們理解認知的神經(jīng)基礎(chǔ)的方法珠漂。正在發(fā)展中的認知神經(jīng)科學和信息加工分析之間相互促進,神經(jīng)科學的數(shù)據(jù)能用來鑒別信息加工模型尾膊,而信息加工模型則能用來整理神經(jīng)科學的數(shù)據(jù)媳危。


信息加工互通訊息的神經(jīng)元

按信息加工的觀點,神經(jīng)系統(tǒng)最重要的成分是神經(jīng)元冈敛。神經(jīng)元( neuron?)是一種聚積和傳導電活動的細胞待笑。人腦大約有1000億個神經(jīng)元,其中每個神經(jīng)元都具有差不多相當于一臺小型計算機的處理能力抓谴。1000億個神經(jīng)元中有相當大的部分同步活動暮蹂,大量信息加工是通過彼此交互作用實現(xiàn)的。

神經(jīng)元

神經(jīng)元的形狀和大小是多種多樣的癌压,這取決于它們所處的確切位置和功能仰泻。但是,神經(jīng)元有著一個被普遍認可的典型形態(tài)措拇,單個神經(jīng)元或多或少與它相似我纪。神經(jīng)元的主體叫做胞體慎宾,胞體上的短分枝被稱為樹突丐吓,而從胞體延伸出的是被稱為軸突的長管。

軸突為神經(jīng)元提供了彼此之間通訊的固定通道趟据。一個神經(jīng)元的軸突伸向其他神經(jīng)元的樹突券犁。軸突與樹突之間的緊密接觸被稱為突觸,神經(jīng)元間通訊的典型方式是位于突觸一側(cè)的軸突末端釋放出叫做神經(jīng)遞質(zhì)( neurotransmitters )的化學物質(zhì)汹碱,神經(jīng)遞質(zhì)作用于樹突受體的細胞膜粘衬,改變其極性或電位。

電位的改變在細胞體上逐漸積累咳促,當達到閾值時會形成動作電位沿軸突下傳稚新。該脈沖進而導致神經(jīng)遞質(zhì)從軸突末梢傳送至另一個神經(jīng)元并引起它的細胞膜的電位的改變。智能就是從這種簡單的交互作用系統(tǒng)中產(chǎn)生的跪腹。

簡而言之褂删,神經(jīng)元的通訊是通過突觸一側(cè)的軸突末端釋放神經(jīng)遞質(zhì)實現(xiàn)的,這些神經(jīng)遞質(zhì)作用于樹突受體的細胞膜來改變其電位冲茸。

信息的神經(jīng)表征

有兩個數(shù)值對腦中的信息表征特別重要屯阀。第一個是細胞膜的電位缅帘,它可以是或大或小的負值。第二個是一個軸突每秒傳遞神經(jīng)脈沖的數(shù)量难衰,這個量叫做軸突的放電頻率钦无,它是可以改變的。全部神經(jīng)信息加工都是以某種興奮效應(yīng)和抑制效應(yīng)的方式發(fā)生的盖袭,它們構(gòu)成了人類認知的基礎(chǔ)失暂。

記憶通過神經(jīng)元間突觸連接的變化進行編碼。有證據(jù)表明鳄虱,在學習過程中突觸連接確實會發(fā)生變化趣席,包括神經(jīng)遞質(zhì)釋放的增加和樹突受體敏感性的增加〈己總之宣肚,我們知道,信息是通過眾多神經(jīng)元的活動模式以及使得這些模式得以重新生成的神經(jīng)元之間的突觸連接來表征的悠栓。


腦的結(jié)構(gòu)

延髓霉涨、下丘腦、小腦惭适、丘腦笙瑟、大腦皮層(腦回、腦溝)癞志。

大腦皮層四個腦葉:額葉往枷、頂葉、枕葉凄杯、顳葉错洁。

邊緣系統(tǒng):海馬、基底神經(jīng)節(jié)戒突、杏仁核等屯碴。

功能定位

左腦半球:語言與分析,布洛卡區(qū)和威爾尼克區(qū)膊存。右腦半球:知覺和空間导而。

拓撲組織

如同在初級運動皮層或初級視覺皮層中那樣,空間中相鄰的部分在腦中表達在相鄰的部位隔崎。拓撲圖的存在使加工相似區(qū)域的神經(jīng)能夠彼此間相互作用今艺。皮層中相鄰的細胞傾向于處理來自身體臨近區(qū)域的刺激。


認知神經(jīng)科學的方法

神經(jīng)成像方面的進展:無創(chuàng)傷腦功能成像爵卒。

腦電圖虚缎、腦磁圖、PET技潘、fMRI遥巴、近紅外檢測技術(shù)千康、TMS等。其中fMRI能使研究者追蹤一項復雜任務(wù)的不同信息加工成分的腦活動铲掐。

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