认知神经科学期末复习题及参考答案.doc

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%（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（312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，在壳处分解，在暗处又可重新合成。而视紫蓝质则在明处合成。四、情绪、记忆、注意（论述题）12请根据所学内容，结合你的理解，谈一谈在情绪研究中如何提高情绪诱发的生态效度l让被试通过想象，回忆自发的心理活动等，而产生某种特定的情绪体验，例如：请想象一个让你产生厌恶感的场境。l给被试呈现一些可诱发特定情绪的刺激，如电影、音乐、图片（IAPS）、语句、轻微点击等。l让被试进行一些外显的可诱发情绪的活动或任务，例如：请做出一个悲伤的表情。l通过外部的惩罚或奖励诱发特定的情绪。13. 请根据所学内容，结合你的理解，谈一谈情绪知觉的神经基础情绪由大脑中的一个回路所控制，包括前额皮层、杏仁核、海马、前扣带回、腹侧纹状体等。它们整合加工情绪信息，产生情绪行为。积极和消极情绪是由部分独立的回路执行的。一般认为杏仁核是消极情绪（尤其是恐惧）的中枢。消极情绪加工在大脑中有两条通路，一条是快速通路，一条是慢速通路。快速情绪加工回路是在皮层下进行的，由丘脑与杏仁核直接发生联系。快速通路使个体能够以最迅速的方式对危险刺激作出反应。慢速情绪加工回路涉及杏仁核和大脑皮质中的背侧前额叶，以及眶额皮层，前扣带回等。感觉信息途经丘脑皮层杏仁核通路。杏仁核与前额叶皮层有着双向的连接。当环境不适宜表现出消极情绪反应时，前额叶会通过慢速通路抑制杏仁核的反应。过强的杏仁核反应也会抑制前额叶的活动，从而损害个体认知任务的反应。海马在一定的条件下参与情绪的回路。如在条件恐惧的研究中，如果条件刺激是简单的感觉刺激，则这个过程仅需要杏仁核参与，不需要海马；如果条件刺激是一种情景，依赖杏仁核和海马的共同参与。积极情绪主要与中脑-边缘多巴胺系统奖赏回路有关。这个回路除了前额皮层、杏仁核、海马等，还涉及纹状体、伏隔核、基底神经节等脑区。14请根据所学内容，结合你的理解，谈一谈如何评估个体的记忆能力15. 请根据所学内容，结合你的理解，谈一谈记忆与脑之间的关系关于记忆与脑关系的最早证据来自于脑损伤研究：病人H.M.在被切除双侧颞叶（为治疗癫痫症）后无法形成新的长时记忆；病人K.F.左侧外侧裂周区皮质受损，他在数字广度测验中表现低于正常水平，显示他的短时记忆能力受损。但是他能够形成新的长时记忆。如上两个事例提供了短时记忆和长时记忆对应脑区的双分离的证据。但是由于两个研究中涉及的记忆类型并不相同，这种证据受到了其他学者的质疑。酒精性科尔萨科夫综合症病人出现间脑（丘脑背侧核团、乳头体）的退化，造成陈述性记忆的损伤。阿尔兹海默症患者海马退化速度快于常人，表现出短时记忆能力丧失和其他认知功能的退化。通过事件相关电位中的失匹配负波（MMN）和与其对应的磁场成分失匹配场（MMF）可以测量听觉感觉记忆的时间进程。当标准音和异常音的刺激间隔超过10秒后，MMF和MMN降低到无法从噪声中分离出来，表面听觉感觉记忆的保持时间大约是9-10秒。对动物的脑损伤研究也证实：海马、杏仁核、海马旁回、围嗅皮质参与了记忆活动。其他脑成像研究也都得出记忆与特定脑区的活动有关，最新的分析方法反映了记忆信息在脑中是分布式表征的。五、 语言16什么是视觉词形区（VWFA）（词形加工器）VWFA（visual word form area），是指视觉词汇加工区，位于左脑腹侧颞枕联合区（left occipito-temporal area）,是梭状回（FG）的一部分，该区域主要负责正字法加工以及对视觉呈现的词汇进行自动化地和快速地反应。视觉词汇进入视网膜，通过视神经到达视觉皮层，经由下纵束（ILF）传导到VWFA。损伤该区域，将会导致视觉词汇失认症（alexia）。（答案2：人类的视觉系统可以在250ms内完成对词汇的识别，这种视觉词汇识别过程反映了知觉加工系统区分并排除无关信息影响，提取和整合结构信息的过程。词形加工的心理过程与左侧梭状回中的视觉词形区（VWFA）有关。VWFA是视觉皮层在进化过程中的产物，它位于梭状回的前方，具有左侧化优势。对词的识认激活左侧梭状回，特别是左侧梭状回边缘颞枕沟神经束，刺激出现后产生150-200ms的负波。研究发现，VWFA有以下特点：1）它具有通道特异性。只有视觉通道而非听觉通道的词汇信息才能特意的激活VWFA，同时研究发现，左侧梭状回损伤能够损害视觉词汇识认，但不影响听觉词汇识认。2） VWFA不依赖于注意水平，它对词汇刺激的反应激活不受意识控制，即使被试没有意识到词汇出现，但仍可观察到VWFA的显著激活，即其在无意识词汇加工中也存在自动激活。3） VWFA对词形信息的加工具有空间不变性。词汇在视网膜上的投射位置不影响VWFA对词汇信息的加工和整合，无论词汇呈现在左右哪个视野，VWFA的激活都没有差异。4) 字体、字号等特征不会干扰VWFA的加工激活。无论是印刷体还是手写体，无论采用什么字体字号，其激活都没有差异，同时也都产生N200。5） VWFA不依赖于被试特点和文化差异，在不同种族被试和使用不同文字时，都存在VWFA的激活。其他还有些：-背侧通路在文字的字形加工中有重要作用。其作用可能有两个方面：一是字形的空间分析，一是注意的作用。-真词比假词更多激活双侧梭状回-低频词比高频词更多激活额下回，尾核头；高频字与低频字双侧梭状回和小脑激活；梭状回的激活没有受到词频的影响）17简述语言加工中的多通路特征以英语阅读为例，通常认为阅读至少可以通过三条通路完成，它们是语义通路（semantic route）、亚词典通路（sublexical route）和直接的词典通路（direct route）。1.语义通路是视觉词汇通达词汇的语义，然后再提取词汇的语音。存在语义通路的证据之一是深层阅读者（deep dyslexic patients）在阅读时犯大量的语义错误，即把目标词读作了与其语义相关的词，如把 cat（猫）读为了 dog（狗）。由此表明这类患者在阅读时借用了从字形到语义再到语音的这条语义通路。2.亚词典通路（sublexical route）或 GPC 通路，它通过形-音转换（grapheme-to-phoneme conversion，简称 GPC）规则从亚词典单元建构语音，通过从字素（grapheme）到音素（phoneme）简单的拼读规则，把词的相应读音拼出来。例如，阅读英文词汇 tea通过拼读字素 t 和 ea 分别对应的音素/t/和/i:/，便把语音/ti:/得到了。3.直接的词典通路，存在一条直接的词典通路的证据之一是有些病人在语义通路和亚词典通路都受损的情况下，仍能把词汇（包括不规则词）正确读出来，人们认为这些患者就是利用了从字形输词典到语音输出词典的直接通路，获取了正确的目标语音。18简述脑成像技术如何推进了我们对语言神经基础的认识（模型-改变认识）。脑成像技术对语言神经基础认识的推动主要表现在以下几个方面：1.脑成像技术对功能定位的发展：1）语言中枢可进一步区分为更小的、非连续的脑区，承担不同的语言加工成分，例如，布洛卡区可以进一步区分为语音区和语义区；2）除经典语言区之外，语言加工也激活了其他外侧裂周区、以及梭状回、舌状回、背侧前额叶、脑岛（insula）, 小脑等，所以语言加工涉及一个有广泛脑区参与的网络；3）从语言学的角度对语言加工的子系统进行更加明确的区分，包括语音、语义、句法系统等。语音系统：与语音加工相关的脑区包括左侧颞上回、额下回、缘上回等区域。语义系统：语义分布在广泛的脑区。句法分析包括了绝大多数外侧裂周区的功能，但存在一些子成分。2.总结发现了语言神经基础的特点；1）多通路， 2)层级性： 3）多脑区协同：例如：刺激额下回，可以诱发颞上、中回中后部的脑区活动。六 语言障碍、发展19. 膨胀带（Ventricular zone）位于神经管中空位置，皮层中的神经元由此发育而来，该区域包含神经始祖细胞，他们会进一步分化成胶质神经细胞核神经元细胞，并不断向外扩展，最终形成大脑皮层。20. 轻度认知障碍（Mild Cognitive Impairment）轻度认知障碍是介于正常衰老和痴呆的中间群体，患者有记忆障碍或其他认知方面的异常，但是还没有达到痴呆的严重程度，病情对日常生活影响较小。21.认知神经心理学 (Cognitive neuropsychology）以认知能力异常的患者为研究对象，通过他们特异性损伤和保留的认知结构和功能来推知人类正常的认知结构和加工方式的科学（Rapp，2001）。在认知心理学和神经科学发展的背景下,利用脑损伤患者从事实验的认知神经科学研究被称之为基于脑损伤患者的认知神经科学,又称为认知神经心理学,它已经成为当今“脑科学时代”最为活跃的学科之一。22. 神经元的发育一般要经历哪些基本过程l 神经细胞的生成与增殖：神经细胞产生于神经管中空位置-膨胀带，在胎儿前18周迅速分裂与增殖，产生子细胞；l 神经细胞的迁移：随星状胶质细胞主动迁移；较晚产生的细胞也会将早前产生细胞推移到脑表面，比为被动迁移；大多数神经在出生前第5个月到达最终位置l 神经细胞的分化：子细胞分裂后产生神经元与胶质细胞，特定的神经母细胞产生特定类型的神经元；l 树突，轴突分化，成熟，突触形成；l 突触的剪除与凋亡：是一种选择性的细胞死亡过程，是正常发育的一部分，到儿童期，神经细胞逐渐稳定到成人水平；l 突触的重组：突触进一步发育并形成功能上的重组；l Mycliation包裹在神经细胞轴突外的绝缘物质，有助于信号的快速，准确传递。23. 引起认知障碍的主要原因有哪些l 脑损伤：颅外伤，中风l 发展滞后l 遗传素质24听觉性失认症（Auditory agnosia）有哪些不同类型，它们各自有何特点？失认症是指在没有感官功能不全、智力衰退、意识不清、注意力不集中的情况下，不能通过器官认识身体部位和熟悉物体的临床症状。包括视觉、听觉、触觉和身体部位的认识能力缺失。听觉性失认症是不能辨别声音的失认症。分为三种类型：1）Verbal auditory agnosia or pure word deafness - cannot understand speech sounds2）Nonverbal auditory agnosia - cannot understand non-speech sounds；3）Mixed auditory agnosia- both25. 自闭症（Autism）患者主要有何症状表现1、社会交流障碍一般表现为缺乏与他人的交流或交流技巧，与父母亲之间缺乏安全依恋关系等。2、语言交流障碍语言发育落后，或者在正常语言发育后出现语言倒退，或语言缺乏交流性质。3、兴趣狭窄，行为刻板重复，强烈要求环境维持不变。4、智力异常70%左右的自闭症儿童智力落后，但这些儿童可能在某些方面具有较强能力，20%智力在正常范围，约10%智力超常，多数患儿记忆力较好，尤其是在机械记忆方面。5、感觉异常表现为痛觉迟钝、对某些声音或图像特别的恐惧或喜好等。6、其他常见行为包括多动、注意力分散、发脾气、攻击、自伤等。这类行为可能与父母教育中较多使用打骂或惩罚有一定关系。7、孤独离群，不会与人建立正常的联系。1.Communication 2.Social Skills 3.Restricted Repertoire of Interests or Behavior4.Sensory Processing & Movement Executive function5.Getting Stuck (perseveration)6.Processing speed7.Anxiety and stress8.Problematic behavior26. 在西方拼音语言系统中，如何判定一位患者选择性地损伤了字形输出buffer (orthographic output buffer)？在心理词典的功能结构中，字形输出 buffer（orthographic output buffer）负责临时存储字形输出有关的信息。在西方拼音语言系统中，若某病人能准确无误的进行直接抄写（抄写目标词时，该词一直呈现在视野中），但进行延迟抄写时（看目标词若干秒后，撤离视野，要求患者把词写出来），写出单词中的字母出现缺失，替换，增加等情况，且错误集中在词的末尾或中部，这样的病人可以认为选择性地损伤了字形输出buffer。 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）