认知科学——新千年的前沿领域

认知科学是研究人类心智奥秘的高度交叉的综合性学科,它探讨影响人类未来发展命运的重大前沿科学问题,并且受到了社会各界的广泛关注和重视。基于大量翔实的资料,文章介绍了国内外认知科学研究现状,分析了认知科学的研究趋势,探讨了认知科学的应用前景,并指出未来研究者所面临的挑战。

运动执行前认知成分的脑成像研究及实验范式

对运动任务的准备包含着一定的认知加工过程,这些运动执行前的认知成分涉及到相应的脑神经机制,它们可能彼此独立,有时则相互重叠。本文拟对相关领域的脑成像研究及其实验范式进行综述。

基于单试次脑电解码的类自举法谎言预测研究

基于脑电(Electroencephalogram,EEG)的谎言检测技术依赖于对事件相关电位(Event-related potential,ERP)的有效解码,当前主要采用手工设计特征进行脑电分析.近年来,单试次脑电分类方法取得了长足进步,其中端到端的脑电分类方法能够实现对脑电的自动特征提取和分类,但在谎言检测中缺乏研究和应用,同时存在无法在测谎场景下直接应用的问题.本研究设计基于复合反应范式(Complex trial protocol,CTP)进行自我面孔信息识别任务的实验,采集了18名被试的脑电数据.研究了不同端到端的单试次ERP分类方法在谎言检测中的应用,同时针对单试次脑电解码方法无法直接实际应用的问题,提出了一种类自举算法.算法基于数据分布假设,通过对比各类刺激图像被视为探针刺激时所训练模型的性能,来推断真正的探针刺激.实验结果表明,在基于自我面孔信息的CTP的谎言预测中,所提出的类自举法性能优于传统探针预测方法,在仅使用少量脑电数据情况下,可实现准确的谎言预测.

跨通道迁移及其认知神经机制

跨通道迁移是指将在一种感觉通道获得的知识应用于另一感觉通道的能力。跨通道迁移的相关研究探索了大脑表征不同感觉通道信息的方式,为减少重复学习、提高认知加工效率提供了新的见解。为较好地概括跨通道迁移的特点和机制,本文首先介绍了在物体识别、类别学习和时间知觉等不同领域对跨通道迁移效应的实验研究,之后介绍了支持跨通道迁移的表征类型和相关理论,梳理了跨通道迁移产生的理论及采用事件相关电位(ERP)和功能磁共振成像(fMRI)等技术探讨跨通道迁移神经机制的研究进展,并指出了影响跨通道迁移的因素。最后,对目前跨通道迁移研究成果及其潜在应用进行了总结,并对这一领域未来的研究问题进行了展望。

汉语语调降阶的实验研究

采用设计特定声调组合的实验室语句的方法,研究了汉语普通话语调降阶的规律。结果发现,在普通话语调中,同样存在自动降阶和非自动降阶两种音高现象。在有低音介入的非自动降阶中,低音对后音节音域的影响表现在使音域上限降低,音域的下限保持不变;因此汉语中的降阶是语调高音特征的表现;低音特征声调会使低音后的高音发生正向降低和低音前高音的逆向提高,并且这两种作用是可以相互包容的。在自动降阶中,高音线的下降趋势是线性的,它受重音位置及重读程度的影响,在发音人中有较大差异。与已有的其他语言降阶研究的结果相比,汉语的降阶率不是固定的,且降阶的作用范围并不只局限于同低音相邻的音节。

车辆驾驶心理负荷测量工具的测评与发展:一个现场研究的尝试

测量言语交流对驾驶的影响进而探讨现实可行的驾驶心理负荷测量方法。采用客观驾驶难度(Objective Driving Difficulty,ODD)作为一种新的测量驾驶心理负荷的指标,测量司机在各种难度的路段上,一边完成驾驶任务一边完成言语交流任务时的心理负荷变化,其中,ODD=每分钟的刹车次数+log2车速。7名出租汽车司机参与本实验,记录其言语任务的成绩、每分钟车速与刹车次数、对各路段难度的主观评价以及对完成各种任务时的心理负荷的主观评价(NASA-TLX)。结果显示,ODD与主观驾驶难度评价显著相关(r=0.609),也与NASA-TLX显著相关(r=0.345),ODD可以动态地反映心理负荷的变化,也可以反映出不同的交流任务对驾驶负荷的影响。因此ODD是用于现场实时、准确地测量驾驶心理负荷的行之有效的指标。

负性面部表情影响面孔身份识别的实验研究

为验证负性面部表情对面孔身份识别的干扰效应,采用中国人的面孔表情图片为材料,设计了两个Garner范式实验:实验一重复过去研究采用愤怒与快乐表情图片为材料,实验二采用愤怒与悲伤表情图片为材料。结果发现,愤怒与快乐表情不影响面孔身份识别,而愤怒与悲伤表情影响面孔身份识别,说明负性表情能够影响面孔身份识别,结果支持表情身份非独立加工观。这一结果也弥补了过去研究难以发现表情影响身份识别的不足。

社会互动加工的认知特性及脑机制——第三人称的视角

在日常生活中,从“第三人称”的视角识别并理解他人的社会互动至关重要。这种社会互动加工具有两种认知特性:构形整体性和动作关联性;体现为一个由众多脑区共同参与的层级加工过程,主要包括个体知觉网络、动作观察网络和心智化网络。其中,后颞上沟等脑区在表征社会互动关系中起着关键作用。未来的研究需要结合多种技术手段进一步揭示社会互动加工的遗传特性和神经机制,并关注它在实际生活中的应用。

情绪记忆权衡与拓宽效应及其认知神经机制

情绪图片能比中性图片产生更好的记忆效果。然而近年研究发现,对于复杂场景图片,情绪诱发的记忆增强并非单一的过程,而包含两个相反的现象:情绪信息既可能选择性地增强场景中具有情感色彩的中心记忆,并带来背景记忆的下降,诱发情绪记忆权衡效应;也可能同时增强中心和背景记忆,诱发情绪记忆拓宽效应。两种现象的发生取决于记忆信息特性(情绪效价、中心-背景联结程度)及记忆过程(编码、巩固和提取)相关的诸多因素,而其背后的机制仍未明晰。当前该领域存在情绪记忆权衡是否是一种不由注意所介导的自动化过程的争论,另有少数研究考察了与记忆权衡效应相关的脑网络,而针对记忆拓宽效应机制的研究仍较为匮乏。未来需从行为和神经层面,对比情绪诱发的记忆权衡与拓宽效应的发生机制,针对二者的自动化特性、涉及的记忆表征形式等问题深入研究,并将这些效应拓展至空间之外的维度,以系统揭示情绪信息选择性增强记忆现象背后的深层原因。

A型肉毒毒素注射影响情绪加工的认知神经机制

A型肉毒毒素(简称肉毒素)可引起可逆的局部肌肉麻痹,注射于特定面部肌肉可影响个体的情绪体验,还会干扰个体对情绪性材料(面部表情、语言文字和视频)中情绪信息的加工。认知神经科学研究发现,注射肉毒素会影响杏仁核的激活,影响奖赏系统的功能,以及其他大脑皮层的认知神经功能。面部反馈假说和社会反馈假说分别从个体与社会层面对肉毒素的作用加以解释:注射肉毒素使被注射者的肌肉反馈减少,弱化相应情绪的体验和加工;人际交往中,面部模仿使观察者的情绪体验与被注射者趋同,反过来同样影响被注射者的情绪体验。基于已有研究,本文提出面部反馈与社会反馈的整合模型对注射肉毒素影响情绪加工的认知神经机制进行系统阐释。未来研究可拓展相关的研究范式和方法,关注肉毒素注射对不同层面和水平的情绪加工的影响,及其相应的认知神经机制,进一步明确面部反馈与社会反馈的相互作用,并且考察肉毒素用于抑郁症等心理疾病治疗的作用机制。

基于动态线索感知生命性的认知神经机制

从运动的客体中感知生命性对于人类的生存繁衍和社会互动具有重要意义。传达生命性的动态线索可分为具有生物运动模式和表现意图的运动两类,二者所包含的一些特定运动特征是其引发生命性知觉的关键。现有理论假说分别从视觉信息加工和社会认知的角度解释了上述现象的认知机制。基于两类动态线索的生命性感知与皮层下和皮层上多个脑区的活动有关,这些脑区可能构成了一个涉及基本的生命信号探测以及高级的意图理解和推理功能的脑网络。未来研究需从认知、行为遗传及神经等层面系统揭示两类动态线索在生命性知觉中的作用及其交互机制,阐明上述脑网络的组织和连接方式及各个节点的具体功能;同时探究基于动态线索感知生命性的计算原理及将生命性感知异常作为社会认知障碍标志物的可能性,以推动其在人工智能与心理疾患识别等领域的应用。

自我欺骗:为了调节个体心理状态

本研究旨在探索自我欺骗的研究方法、产生的原因和认知机制,以及这一领域中有待解决的新问题。近期研究发现:基于自我欺骗产生的动机特点,主要存在三类不同的定义方式,大多数心理学家是基于第三类定义来研究自我欺骗。研究方法上,适用性较强的自欺问卷是自欺性提升量表(SDE),操作性较强的经典实验范式是点追踪任务。在认知过程的任一阶段中,调节心理状态是个体产生自我欺骗的直接动机,改变个体的心理状态或对事物的模糊感知可能阻止个体自我欺骗的产生。未来应从如何调节个体心理状态的角度探讨和研究自我欺骗,能够利用点追踪任务,结合ERPs或fMRI技术为之后研究自欺产生的具体阶段、认知机制以及神经机制提供实证研究基础。

社会信息加工对瞳孔大小的调节及其机制

瞳孔大小作为反映个体心理状态的窗口在社会互动中担任着重要的角色。除了非社会性信息(如刺激物理属性等因素)加工被发现影响瞳孔大小变化之外,越来越多的文献指出,瞳孔大小与个体社会信息加工之间也存在密切关系。基于此,本文系统综述了社会性刺激(如面孔和生物运动)本身以及社会性刺激含有的情绪信息对于瞳孔大小的影响,总结出瞳孔大小变化不仅可以反映个体对社会信息的感知,同样可以体现个体对更为复杂的社会互动情境的加工。这种社会性信息加工相关的瞳孔大小变化主要涉及个体的情绪唤醒和社会性注意过程。此外,对于自闭症谱系患者这一在社会互动中存在障碍的特殊群体,有关研究发现其对社会性刺激存在异常的瞳孔反应模式。这一特异性为进一步采用瞳孔指标对自闭症进行早期诊断提供了支持,具有重要的理论和实践意义。

复合字母刺激心理旋转加工中的整体优先效应

采用复合字母材料结合正镜像判断任务,首次揭示了心理旋转加工中的整体优先效应。实验一延长复合字母材料的呈现时间,检验心理旋转实验常用的正镜像判断任务中的视知觉整体优先效应;实验二将实验一的复合字母材料旋转一定角度,考察心理旋转加工中的整体优先效应。结果发现:(1)延长复合字母呈现时间后的字母正镜像判断任务中,被试判断大字母和判断小字母的时间没有显著差异,并且大小字母是否一致对大字母判断和小字母判断的影响无显著差异;(2)在排除了视知觉的整体优先效应存在的情况下,发现心理旋转加工中存在明显的整体优先效应,大字母(整体)旋转条件下的反应时显著短于小字母(局部)旋转条件下的反应时;(3)旋转角度一致性对大字母旋转和小字母旋转条件下的反应时均无显著影响,表明心理旋转的整体优先效应模式可能有别于视知觉加工的整体优先效应模式。

社会交互情境中的主动控制感

主动控制感是人与环境交互过程中产生的控制自身动作并控制外界事物的体验,它既存在于个人情境中,也能产生于社会交互情境下。本文围绕社会交互情境中的主动控制感,首先依据行动主体目标、社会层级等区分了竞争、合作和层级式社会交互情境,分别阐述了各种社会交互情境对主动控制感的影响,并总结了以额-顶网络为主的脑机制;随后,探讨了社会交互情境中主动控制感和责任感的关系;最后从社会交互情境之间的主动控制感比较、多人互动情境中的主动控制感以及社会交互情境影响主动控制感的神经机制等方面对未来研究进行了展望。

发展性阅读障碍的产生机制--从行为到遗传研究

发展性阅读障碍(developmental dyslexia,DD)是一种特殊的学习障碍,探索DD的产生机制有助于寻求DD儿童的鉴别和治疗方法.目前拼音文字国家对DD的产生机制研究很多,结果也很丰富,但是很多观点还不一致.汉语DD研究起步较晚,各方面还不够深入和完善.简述了DD在认知、脑神经和基因方面的研究进展,对拼音文字DD与汉语DD的研究结果进行了对比,以揭示不同语言文字系统下DD者的认知神经差异.研究认为,应该大力加强对汉语DD的探究,这样不但为中国DD儿童的诊治提供理论基础,也可以为DD的语种特异性问题提供科学依据.

动车组显控界面字符行距对司机识别效率的影响性研究

针对动车组显控界面设计中,字符行距对动车司机视觉识别效率影响性问题进行实验研究。以动车显控界面中普遍采用的2号宋体字为研究对象,以简单反应时为识别效率指标,在5种列距情况下,进行字符行距对识别效率的影响性实验研究。对于实验数据,采用方差检验进行组间差异性分析,应用回归分析研究字符行距与识别效率间的相关关系,并以正常识读速度为临界值,对显控界面字符行距最小阈值进行计算。结果表明:字符行距对识别效率影响性显著,识别效率与字符行距呈非线性正相关关系,显控界面字符行距最小设置阈值为2mm。

句法加工的脑机制

语言理解中,句法加工至关重要,它把各个意义单元以不同的方式整合起来,从而形成整体的意义表征。句法加工的脑机制是心理语言学比较关注的问题,目前由于ERP技术和功能成像技术的进步,使对这一机制的探讨成为可能。该文对有关句法加工的脑机制的研究进行了回顾与总结,并针对目前该领域存在的问题与争论进行了讨论。

句子语境中汉语词汇歧义消解的ERP研究

采用ERP方法,考察了汉语词汇歧义消解中句子语境作用的时间进程及大脑活动。目标词与句子语境存在一致、不一致、无关控制等3种关系。结果显示:(1)一致与不一致条件下N400的平均波幅均显著低于无关控制条件;(2)SOA为200毫秒时产生的N400平均波幅的幅度显著高于SOA为1000毫秒的条件;(3)N400的平均波幅及潜伏期均表现出左半球显著高于右半球的特点。实验结果支持词汇歧义消解的模块化观点,体现了大脑两半球语言功能的不对称性。