认知科学概述PPT课件

解决这场争论的关键是认识到诸如知觉、记忆、推理、 运动等复杂功能都是由脑的某一区域执行的许多潜在的 过程实现的。实际上，各种功能都可以通过许多不同的 途径实现，每种途径涉及不同过程的组合……因此，任 何一个复杂的功能都不是由某个单一脑区实现的。所以 在这个意义上，整体论者是正确的。颅相学者提出的各 种功能不是定位在单一脑区上的。但是实现这些功能的 简单过程却是定位在特定脑区的，从这个意义上说，定 位主义者是正确的。
EEG是通过在头皮表面记录大脑内部的电活动情况而获 得的。大脑内部非常微小的电变化都能被置于头皮表面 的电极记录到。
1929年德国生理学家Hans Berger首先记录到正常人脑的 脑电波（EEG,electroencephalogram），发现脑电波对心 理活动很敏感，如心算引起脑电波的α节律减少。
EEG EOG
放大 模滤
A/D 转换
光盘 记录
除伪 数滤
叠加
总平均 绘图
测量 统计
离线 处理
ERP
诱发电位(EP,Evoked Potentials)是神经系统在感受外在或内在刺 激过程中产生的生物电活动。分感觉诱发电位、运动诱发电位 （外源性）和事件相关电位（内源性）。
一般说这种EP波幅很低（约0.1-20μV），全被淹没在比它高很 多的自发脑电之中，肉眼几乎无法观察分析，因而在脑电记录 中不能见到。为了把这些微小的电位分离出来，目前应用的是 信号平均与迭加技术。
认知神经科学概述
心理学研究（方法）鄙视链
搞脑电的鄙视搞行为实验的，搞行为实验的 鄙视搞问卷调查，搞问卷调查的没得鄙视， 只好去鄙视社会学、行政管理和教育学的研 究去了。
大家都是心理学研究方法，一起愉快地玩耍 不好吗？本是同根生，相煎何太急。

认知学习理论的跨学科研究
认知学习理论应与其他学科领域进行交叉融合，如心理学、神经科学、 计算机科学等。
通过跨学科研究，可以借鉴其他学科的理论和方法，拓展认知学习理论 的研究视野和领域。
跨学科研究有助于深入探究学习的本质和机制，为教育实践提供更科学 、更有效的指导。
认知学习理论的实践创新与完善
在教育实践中，应积极应用认知学习理 论，不断探索和创新教学方法和手段。
现代认知学习理论在计算机科学和人工智能的推动下得到了进一步的发展和完善， 形成了许多不同的流派和理论。
认知学习理论的基本观点
学习者在学习过程中具有主动性，能 够主动地选择、组织、整合和运用信 息。
学习过程是一个信息处理的过程，学 习者通过感觉、知觉、记忆、思维等 活动对信息进行加工和处理。
学习者的认知结构在学习中起着关键 作用，新的知识必须与已有的认知结 构相联系才能被有效地理解和记忆。
加强实践教学和实习环节，提供真实的工作环境 和任务，帮助学生更好地理解和掌握职业知识和 技能。同时也可以通过实践经验来提高学生的职 业适应性和就业竞争力。
继续教育与培训
提供继续教育与培训服务，帮助学生不断更新知 识和技能，适应职业发展的变化和需求。同时也 可以通过继续教育与培训来提高职业发展的质量 和水平。
它认为学习不仅仅是被动地接受信息，而是学习者主动地构 建和理解新知识的过程，通过已有的认知结构对新知识进行 同化和顺应，形成新的认知结构。
认知学习理论的发展历程
早期的认知学习理论可以追溯到行为主义心理学之前的传统心理学，强调知觉、记 忆、思维等认知过程的研究。
随着行为主义心理学的兴起，认知学习理论逐渐受到冷落，但随着行为主义心理学 的局限性和认知心理学的兴起，认知学习理论重新受到重视和发展。

中国科学pp技t课件术大学 认知神经心理学实验室4
课程学习背景调查
• 对心理学感兴趣吗？ • 过去读过有关心理学的书籍吗？ • 能列举几个心理学家吗？
中国科学pp技t课件术大学 认知神经心理学实验室5
什么是心理学
• 心理学的定义 • 心理学研究的目的 • 心理学的历史及近代流派 • 七种现代心理学观点
• 关键词：科学、个体、行为、心理过程
心理的本质：心理是脑的机能，是人脑对客观现实的能动 的反映。
中国科学pp技t课件术大学 认知神经心理学实验1室4
科学性
• 科学性意味着使用科学的方法; • 科学的研究方法就是可以客观的、可以重
复验证的方法.
中国科学pp技t课件术大学 认知神经心理学实验1室5
个体性
行为主义
主张研究可观察的行为，而不是意识，强调 华生、斯金纳 学习是控制和影响所有行为的关键。
精神分析学派 无意识控制着行为，儿童时期的经历是影响 弗洛伊德、荣格、阿
人格发展中的主国要科因素学。pp技t课件术大学 认知神经德勒心理学实验2室4
结构主义（构造主义）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
代表人物：冯特、铁钦纳 （Titchener） • 心理学的内容应该是意识经验的分析，
中国科学pp技t课件术大学 认知神经心理学实验2室2
第一个心理学实验“知觉的长度”
中国科学pp技t课件术大学 认知神经心理学实验2室3
1879年以来，整个心理学界出现了前 所未有的、热烈的学术讨论局面。在冯特的 结构心理学之后，相继出现了机能主义、格 式塔学派、行为主义、精神分析学派等理论。 他们在心理学的研究对象、范围、性质、内 容及方法上都有着独到的见解。
认知神经心理学初步
张效初

一、单细胞记录(single—unit recording)
将微电极(micro．electrode)插进动物 大脑以获得细胞膜外电位 (extracellular potential)记录。
在静息状态下，膜内外大约有70毫伏——90毫伏的负电位差，膜内比 膜外略带负电的电位差，使细胞膜发生极化现象，称为静息电位
认知神经科学
第一节 认知神经科学概述
一、心身关系问题
二、什么是认知神经科学
（一）概念 认知神经科学（Cognitive Neuroscience）
旨在阐明心理活动尤其是人类心理活动的 脑基础，以揭示心理与脑的关系。 P33定义
认知神经科学这一学科名称诞生 于二十世纪七十年代后期,该学科是认 知科学与神经科学相互结合, 于九十 年代得到国际学术界公认的一门新兴 学科,被认为是二十一世纪最有发展前 景的自然科学前沿研究领域之一。
为心灵的理论构想探寻物质的证据 将具体发现与理论模型相联系 探寻脑的病理机制与行为之间的关联 建立更具说服力的理论模型 人工智能 更深入地探究人脑
三、人类对脑的探索
灰质(gray matter)和白质(white matter)
沟(sulci)和回(gyri)的发现 神经的电活动 颅相学(phrenology) 的观点
二、脑电图（EEG Measurement）
脑电图(electroencephalogram，EEG) 是通过在头皮表面记录大脑内部的电 活动情况而获得的。大脑内部非常微 小的电变化都能被置于头皮表面的电 极记录到。这些变化可通过示波器中 的阴极射线管而得以显示。
脑电图(EEG)是研究和检查大脑 半球神经元细胞自发放电活动，通 过电子放大器并记录下来，客观反 映大脑功能状态的一种检测技术。 因其方法简便无创、价格低廉而广 泛用于颅脑疾病的诊断和研究。

脑认知原理
(Principles of Brain Cognition)
1
第一讲 概述
• 认知心理学是一级学科《心理学》一个分支 （定位）
• 认知心理学研究的两个重要内容 • 认知心理学研究的两大特点
（研究什么） （怎么研究）
• 认知心理学的重要意义及局限性 （对信息加工理论评价）
2
第一讲 概述
• 控制性加工 意识性认知活动 如读书
• 自动化加工 无意识认知活动 如读书时出现联想
21
2-2 认知结构 脑内(认知结构)表征形式，分为两类：
• 表述性知识 (意识) 概念（命题）、表象（图式）
命题由概念组成；图式（阅历）由表象组成
22
2-2 认知结构 脑内(认知结构)表征形式，分为两类：
• 表述性知识 (意识) 概念（命题）、表象（图式） • 程序性知识(无意识) 产生式规则( 环境—行为规则)
意动: 人的心理动作， 即可以意识到的心理活动
（想听、想看、想摸）。区别行动：行为动作
5
(1) 认知心理学是一级学科《心理学》的 一个新的分支
《心理学》研究：人在他所处的自然和社会环境中 形成的 心理现象 和 心理活动
心理现象: 意动、认知、智力、情绪、人格等方面 心理活动: 知觉（注意）、记忆、理解、思维等
(每阶段有特定的加工处理)
17
2-1 认知过程
（阶段、特点）
认知过程中的几个特点： • 自下而上加工与自上而下加工 • 系列加工与平行加工 • 控制性加工与自动化加工
18
2-1 认知过程
认知过程（信息加工）几个形式： • 自下而上加工与自上而下加工
• 自下而上加工 （资料驱动处理）
依赖

消化 系统
—— 示 意 图
揭秘前景——幻想
1.狠一点：创造——工厂化（输入/出可控）
2.人工智能——突破
3.学习——认知革命

——狠一点：注射

已经实现的：托尼·巴赞《思维导图》
4.机器人产业——每家一个家用机器人

科幻片《机械公敌》
Did you know?
Chomsky
伽 德 纳 六 边 形
学科六边形
artificial intelligence n.人工智能 Anthropology n.人类学 Linguistics n.语言学 Psychology n.心理学 Philosophy n.哲学 Neuroscience n.神经系统科学( 指神经病学、
认知科学 Cognitive Science
提要
哲学——认识论
科学——认知论
认识论——比较——认知科学
认识论 比 认知科学 较
思辨
方法
实验
逻辑
工具
具体实证
单一
学科
综合
厘清思路
目标
具体验证
理论
成果
实效
认识论
Epistemology
The Theory of Knowledge
七个问题
1. 认识的本质——两条认识路线的对立 2. 认识的能力 3. 认识的来源 4. 认识的过程 5. 认识的途径 6. 认识的结果及其检验 7. 认识的目的
Chomsky 乔姆斯基 (Noam, 1928-, 美
国语言学家, 转换 生成语法的创始人)
乔 姆 斯 基
l 著 作 等 身
唐孝威 院士
主 持 浙大 认知科学 中心

989年美国脑科学计划：
→ 把本世纪的最后十年命名为“脑的十年”， 重点是保护脑，防治脑疾病。
一九九二年，启动「人类脑计划」：
→ 会员国已有20多个。
新世纪开始：科学基金会、商务部
“聚合四大技术，提高人类素质”计划
脑科学在欧洲
英国：“认知与脑科学研究所” → 研究方向有：注意、认知和情绪、语 言和交流、记忆和知识等。
解剖学方法：
采用通常的组织染色方法可以在光学显微镜下观察神经系统各种组织 的细胞结构，即神经元的不同形态，以及它们间连接的一般情况。运 用电子显微镜可以进一步了解神经元和突触的精细结构。
运用微电极细胞外记录、细胞内记录技术对单个神经元活动分析。近 年来，片膜钳技术对离子通道进行深入的研究。
细胞外记录：30年代后期发展起来的。用金属丝电极1-5微米记录幅 度较大的瞬间性动作电位，对神经元的功能起了重要作用。
广义的定义：是研究脑的结构和功能的科学， 还包括认知神经科学等。
二十一世纪是脑科学时代
J.D.Watson在「The Brian」前言： → “二十一世纪是脑的世纪”。
五十年代→六次诺贝尔医学奖 脑科学研究者以美国为中心每年以20%速
度递增。
脑科学的研究范围
大家好
5
1.2.1 脑科学的研究现状
脑科学在教育中的应用
神经生物学界认为：
→ 人类大脑的感应是分析外来信号的处理过程； → 除了分析外来信号外，大脑在某一特定时刻的内在 状态也很重要。 → 大脑是通过某个神经“密码”来处理外来信息的。 → 这一“密码”不是固定不变的，而是随着大脑内部 状态和外界环境的改变而不断改变。 利用新技术，可以观察大脑在处于高度集中和高度 期待等状态下，怎样处理外部信息的过程。

认知神经科学的历史
基础奠定
20世纪60年代，诞生了计算 机科学和神经生理学等领域 的研究成果，为认知神经科 学的兴起奠定了基础。
认知革命
20世纪70年代，心理学家、 神经学家和计算机科学家开 始密切合作，推动了认知革 命的到来。
跨学科融合
20世纪80年代至今，认知神 经科学逐渐形成，吸引了跨 学科的研究人员加入。
4
情绪与认知
ห้องสมุดไป่ตู้
研究情绪对认知过程的影响，探索相关的神经机制。
总结和展望
认知神经科学的重要性
认知神经科学为理解人类思维和行为提供了关键的科学根据。
未来发展方向
随着技术和方法的不断创新，认知神经科学将继续取得新的突破，推动我们对大脑和认知的 理解更加深入。
认知神经科学的核心内容
神经通路
研究大脑神经元之间的连接和信息传递方式。
记忆与学习
探究记忆的形成过程以及学习对大脑结构和功能的 影响。
注意力与意识
研究注意力的调控机制和意识的产生与维持。
决策与判断
探索决策和判断背后的神经机制和决策过程中的认 知因素。
意义与应用
1 改善教育和学习
利用认知神经科学的研究成果，优化教学方法，提高学习效果。
3 推动技术和创新
应用认知神经科学研究成果，促进技术创新和人工智能的发展。
研究方法
1
神经元记录
2
通过植入电极或光纤来记录神经元的活
动，探究神经元与认知行为之间的关联。
3
脑成像技术
使用功能性磁共振成像（fMRI）、电脑 断层扫描（CT）等技术记录和观察大脑 在认知任务中的活动。
行为实验
设计认知任务，观察参与者在执行任务 时的行为反应，从而推断其认知过程。

创新思维的培养
通过创新教育和实践活动，激发孩子们的创新思维，培养 他们具备解决未来问题的能力。
培养孩子们对未来充满期待
激发孩子们的好奇心
通过丰富多彩的科普活动和实践 体验，激发孩子们对人工世界的 好奇心和探索欲望。
拓展孩子们的视野
组织孩子们参加科技展览、创新 竞赛等活动，拓展他们的视野， 增强他们对未来人工世界的认知 和理解。
02
人工世界中的科技
产品
交通工具
汽车
内燃机驱动的车辆，具 有快速、便捷的特点， 是现代生活中不可或缺
的交通工具。
飞机
通过空气动力学原理实 现飞行的航空器，极大 地缩短了人们跨越长距
离的时间。
火车
在铁轨上行驶的列车， 运载量大、速度快，是 陆地长途运输的主要方
式之一。
船舶
在水上航行的运输工具 ，种类繁多，包括货轮
交通建筑
如火车站、机场、地铁站等，这些 建筑不仅具有实用功能，还常常成 为城市的标志性建筑。
乡村建筑
01
02
03
农舍
乡村中最常见的建筑形式 ，多为单层或双层建筑， 采用当地材料和传统建筑 风格。
粮仓和畜棚
用于储存粮食和饲养牲畜 的建筑，通常具有简单实 用的特点。
乡村公共设施
如乡村学校、卫生院、商 店等，这些建筑为乡村居 民提供了基本的生活服务 。
引导孩子们认识人工世界的利弊
通过教育引导孩子们全面认识人工世界的利弊， 培养他们的批判性思维能力。
培养孩子们的环保意识
从小培养孩子们的环保意识，让他们养成节约资 源、保护环境的良好习惯。
ABCD
鼓励孩子们探索创新
鼓励孩子们积极参与科技创新活动，培养他们的 创新精神和实践能力。

短期记忆的神经机制
神经生理学基础
短期记忆与大脑皮层和基底神经节的活动有关。特别是，前额叶和扣带皮层在维持和更新短期记忆信息方面起着关键作用。 这些区域通过神经元之间的同步活动来编码和存储短期记忆。
长期记忆的神经机制
分子与细胞机制
长期记忆的形成涉及到突触可塑性的改变，这包括突触强度的增加和新的突触的形成。这些过程由神 经递质、神经营养因子和基因表达的改变所驱动。在分子水平上，长期记忆的形成涉及到蛋白质的合 成和磷酸化等过程。
决策过程中认知和情感因素相互作用，影 响个体的决策结果。
学习与决策的关系
1 2 3
学习对决策的影响
学习机制通过提供经验和知识，影响个体的决策 过程，使个体能够根据经验和知识进行更准确的 评估和选择。
决策对学习的影响
决策过程中涉及的学习机制，如突触可塑性和神 经元可塑性，使个体在决策过程中不断优化自身 的知识和技能。
知觉
个体对感觉信息的组织和 解释，形成对周围事物的 整体认识。
感知觉的神经机制
神ห้องสมุดไป่ตู้元
感知觉信息处理的基本单 元，通过电化学信号传递 信息。
突触
神经元之间的连接点，传 递信息的关键部位。
大脑皮层
处理复杂感知觉信息的高 级中枢，包括感觉皮层和 联络皮层等。
注意的神经机制
注意
个体对特定刺激或信息 进行选择性加工的过程
04
语言与思维
语言的神经基础
语言处理涉及多个脑区
包括听觉皮层、运动皮层、颞叶等， 这些区域共同协作处理语言信息。
左脑优势
神经网络的连通性
语言处理需要大脑不同区域之间的快 速、高效的连通性，以实现信息的快 速传递和处理。