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一、學(xué)派概述

1.1 產(chǎn)生背景

歷史起源

部分認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)學(xué)者持有特定腦部區(qū)位負(fù)責(zé)特定的認(rèn)知功能這樣的觀點(diǎn)。這樣的看法源自于許多不同的理論，如顱相學(xué)。雖然顱相學(xué)最后因?yàn)槿狈茖W(xué)根據(jù)而被摒棄，但特定腦區(qū)控制特定認(rèn)知功能的觀點(diǎn)仍被采納。而現(xiàn)今，在揚(yáng)棄了觀察頭殼外觀這樣不科學(xué)的方式之后，取而代之的是對(duì)于頭皮的電生理測(cè)量，或是更多對(duì)腦部本身的觀測(cè)。

顱相學(xué)

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的起源和顱相學(xué)有很大的關(guān)系。顱相學(xué)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)偽科學(xué)，并聲稱頭皮的形狀會(huì)影響行為的表現(xiàn)。在19世紀(jì)早期，弗朗茲·約瑟夫·加爾和史普漢（英語(yǔ) ： J. G. Spurzheim ） 相信人的大腦可以被分為35個(gè)不同的區(qū)域。加爾在他的書《神經(jīng)系統(tǒng)的解剖生理學(xué)概論和腦部深論》聲稱頭殼上較大的凸起代表著這塊區(qū)域被較頻繁的使用。當(dāng)時(shí)，顱相學(xué)廣被大眾所注意，并且發(fā)行了以顱相學(xué)為主題的期刊。甚至發(fā)明了顱相測(cè)定儀以測(cè)定頭顱上的凸起。

總體論

十九世紀(jì)的法國(guó)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家佛羅倫斯如眾多的科學(xué)家一樣質(zhì)疑顱相學(xué)的觀點(diǎn)。雖然他的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為兔子和鴿子，但他發(fā)現(xiàn)特定部位的腦傷并不會(huì)造成行為上的改變。由此他認(rèn)為行為表現(xiàn)是由不同腦區(qū)共同參與，也就是總體論的觀點(diǎn)。

區(qū)位化論

二十世紀(jì)，歐洲一些科學(xué)家如杰克森所進(jìn)行的一些研究讓區(qū)位化論重新成為主流的觀點(diǎn)。杰克森的研究特別在于有癲癇癥狀的腦傷病人，他發(fā)現(xiàn)病人在癲癇發(fā)作的時(shí)候，時(shí)常會(huì)造成相同的陣攣和肌肉緊張的情況。因此他認(rèn)為每次的發(fā)作一定都是發(fā)生在相同的腦區(qū)，并且提出特定腦區(qū)負(fù)責(zé)特定功能的看法 。在后續(xù)對(duì)于腦葉的研究中，區(qū)位化觀點(diǎn)有很大的影響和幫助。

神經(jīng)心理學(xué)的興起

  布洛卡氏區(qū)與韋尼克區(qū)

法國(guó)的神經(jīng)科學(xué)家布洛卡（英語(yǔ)：Paul Broca ）在1861年報(bào)告了一位病人的癥狀。這位病人可以聽的懂語(yǔ)言，但是無(wú)法說，并且只能發(fā)出“炭”（tan）的音。這位病人之后被發(fā)現(xiàn)他左腦的額葉有腦傷，而這塊腦傷的區(qū)域現(xiàn)今則被稱作布洛卡氏區(qū)。另外一位神經(jīng)科學(xué)家 卡爾·韋尼克（ 英語(yǔ) ： Carl Wernicke ） 則發(fā)現(xiàn)一位中風(fēng)病人無(wú)法聽取語(yǔ)言訊息和閱讀文字，但可以流利的說話（雖然說的是沒有意義的語(yǔ)句）。這位病人則是有一個(gè)在左腦頂葉和顳葉交界處的腦傷。而這塊區(qū)域現(xiàn)今被稱作韋尼克區(qū)。這兩個(gè)病例是支持區(qū)位化論的重要證據(jù)，因?yàn)樘囟▍^(qū)域的腦傷造成了特定的行為改變。布洛卡和韋尼克的研究促成了神經(jīng)心理學(xué)的誕生，而這個(gè)新領(lǐng)域研究的是心理現(xiàn)象和腦傷之間的關(guān)系。

腦功能定位

在1870年，德國(guó)兩位醫(yī)師希茲格（ 英語(yǔ)： Eduard Hitzig）和費(fèi)理屈（英語(yǔ)：Gustav Fritsch）發(fā)表了他們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)。他們?cè)诠返牟煌竽X皮質(zhì)部位通上電流，可以誘發(fā)不同的相應(yīng)動(dòng)作。由此他們認(rèn)為行為的表現(xiàn)是源自于腦細(xì)胞層次的運(yùn)作。德國(guó)的神經(jīng)解剖學(xué)家科比尼安·布洛德曼（ 英語(yǔ)： Korbinian Brodmann） 使用尼氏發(fā)明的組織染色技術(shù)觀察腦部的細(xì)胞種類。于1909時(shí)，他發(fā)表了他的結(jié)論：腦部是由52個(gè)不同的部分所組成。這些分區(qū)現(xiàn)被稱為布洛德曼分區(qū)?，F(xiàn)在看來，有些分區(qū)劃定的非常精確，如布洛德曼17區(qū)和布洛德曼18區(qū)。

神經(jīng)教條

在20世紀(jì)早期，圣地亞哥·拉蒙-卡哈爾和卡米洛·高爾基開始研究神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。高基發(fā)展出 銀染色法 （ 英語(yǔ) ： Silver stain ） ，可以將特定區(qū)域的細(xì)胞一同染色。使用這樣的技術(shù)觀察神經(jīng)細(xì)胞，讓高爾基認(rèn)為細(xì)胞之間，在共同的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有直接的連接?？ü杽t反對(duì)這樣的觀點(diǎn)。他在腦部含有較少髓鞘的部位做染色，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞并不是緊密相連，而是分離的。他進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞會(huì)單方向的傳遞電訊號(hào)。這些發(fā)現(xiàn)稱為 神經(jīng)教條 （英語(yǔ) ： Neuron doctrine ），并對(duì)之后了解神經(jīng)細(xì)胞的功能提供了基礎(chǔ)的理論。也因次這個(gè)貢獻(xiàn)，高基和卡哈爾都獲得了1906年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

1.2 發(fā)展歷程

認(rèn)知科學(xué)的誕生

1956年9月11日，認(rèn)知科學(xué)大會(huì)在麻省理工學(xué)院舉行。在大會(huì)上喬治·A·米勒發(fā)表了他著名的研究《神奇的數(shù)字：7±2》。諾姆·喬姆斯基和艾倫·紐厄爾和赫伯特·亞歷山大·西蒙發(fā)表了他們?cè)谟?jì)算機(jī)科學(xué)上的成果。

奈瑟爾（英語(yǔ)： Ulric Neisser）在他1967年的書《認(rèn)知心理學(xué)》中評(píng)論了許多在這次會(huì)議中所發(fā)表的成果。

心理學(xué)此名詞（即“認(rèn)知心理學(xué)”）在1950到1960年代末，逐漸式微，取代的是認(rèn)知科學(xué)的開始。

行為主義的科學(xué)家如喬治·A·米勒開始重視語(yǔ)言的內(nèi)在表征，而不只有外在的行為表現(xiàn)。英國(guó)心理學(xué)家大衛(wèi)·馬爾（David Courtnay Marr，1945-1980）提出記憶的階層性表征，也讓許多心理學(xué)家接納了心理功能是需要由腦中特別的算法處理。

關(guān)于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的示意圖

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)

在1980年代之前，神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域之間幾乎沒有互動(dòng)。 在1970年代晚期，“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”這個(gè)名詞在一輛計(jì)程車的后座誕生 ，由喬治·A·米勒（英語(yǔ)：George Armitage Miller，1920－2012）和麥可·葛詹尼加（英語(yǔ)：Michael Gazzaniga ）共同創(chuàng)立。研究者開始用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的研究方法來為認(rèn)知科學(xué)奠定基礎(chǔ)。

在20世紀(jì)晚期，新的科學(xué)技術(shù)成為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)重要的研究方法。這些技術(shù)包含了穿顱磁刺激（英語(yǔ)：Transcranial_magnetic_stimulation） 、功能性磁振造影、腦電圖和腦磁圖（英語(yǔ)： Magnetoencephalography）。有時(shí)也會(huì)使用到其他的腦造影技術(shù)，如正子斷層掃描造影和 單光子電腦斷層掃描（英語(yǔ)：SPECT）。在動(dòng)物上使用的單細(xì)胞電位記錄（ 英語(yǔ)：Single-unit recording）也是重要的技術(shù)。另外其他的技術(shù)還包含：微神經(jīng)圖（ 英語(yǔ)：microneurography）、臉部的肌電圖（英語(yǔ)：EMG）和眼球追蹤儀。整合神經(jīng)科學(xué)（英語(yǔ)：Integrative neuroscience ） 試著將不同領(lǐng)域和不同尺度（如生物學(xué)、心理學(xué)、解剖學(xué)和臨床經(jīng)驗(yàn)）所得到的研究成果，整合成一個(gè)統(tǒng)合的描述性模型。

1.3 代表人物

目前，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的代表人物有邁克爾·加扎尼加（Michael S·Gazzaniga）、Richard B·Ivry 、George R·Mangun等，其中邁克爾·加扎尼加被稱為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)之父。

二、主要理論

2.1 研究對(duì)象

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究對(duì)象認(rèn)知活動(dòng)的腦機(jī)制，包括注意力、意識(shí)、決策判斷、學(xué)習(xí)、記憶、情感、語(yǔ)言、動(dòng)作、感官等活動(dòng)的大腦反映。目前，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的核心仍是解決根本的認(rèn)知問題，通過理論和實(shí)踐對(duì)行為的認(rèn)知過程進(jìn)行分解，并輔以神經(jīng)科學(xué)研究對(duì)因果關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)

2.2 研究方法

目前來說，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)主要采用的研究方法為實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)之外，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)也進(jìn)行觀察與思辨。

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)采用的研究方法，包括來自心理物理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、功能性神經(jīng)造影（英語(yǔ)：functional_neuroimaging）、電生理學(xué)、認(rèn)知基因體學(xué)（英語(yǔ)：cognitive_genomics）和行為遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)典范。另外一部分重要的研究方向來自于腦傷病人的研究。腦部損傷所造成的認(rèn)知功能受損，提供認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)許多重要的證據(jù)。

2.3 主要觀點(diǎn)

認(rèn)知心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)相結(jié)合的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，定位為“心智的生物基礎(chǔ)”。因此，認(rèn)知神經(jīng)理論的發(fā)展則來自計(jì)算神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)意圖闡明認(rèn)知活動(dòng)的腦機(jī)制，即人類大腦如何調(diào)用各層次上的組件，包括分子、細(xì)胞、腦組織區(qū)和全腦去實(shí)現(xiàn)各種認(rèn)知活動(dòng)。

2.4 經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

目前，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)雖然進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，但是都依附于認(rèn)知心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)，并未表現(xiàn)出獨(dú)特性，但依然得出了一定結(jié)論。

20世紀(jì)70 年代末期以來，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)就試圖以“功能模塊”的概念取代定位論或分工說。

經(jīng)過十多年的努力,神經(jīng)病學(xué)家和心理學(xué)家們終于采用雙分離方法學(xué)原則,發(fā)現(xiàn)了人腦功能模塊性或多重功能系統(tǒng),主要突破表現(xiàn)在多重記憶模塊和復(fù)雜的認(rèn)知功能系統(tǒng)。神經(jīng)生理學(xué)家在猴等動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究中,也積累了大量科學(xué)事實(shí),證明視覺功能存在著背、腹側(cè)系統(tǒng),至少是枕、頂、顳、額的30 多個(gè)腦皮層區(qū)動(dòng)態(tài)活動(dòng)。

目前,物體真實(shí)運(yùn)動(dòng)和似動(dòng)知覺之間、幻覺和真實(shí)知覺之間、外界引起和主動(dòng)性選擇注意之間的腦功能模塊的異同是引起普遍關(guān)注的研究課題。

最近30年時(shí)間，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)在“意識(shí)與無(wú)意識(shí)的腦機(jī)制”方面的研究，取得了一定進(jìn)展。

三、評(píng)價(jià)

3.1 貢獻(xiàn)

認(rèn)知神經(jīng)科的產(chǎn)生和發(fā)展，直接沖擊人類對(duì)于“我是誰(shuí)”的哲學(xué)思考，解決人類行為產(chǎn)生和形成的問題，并為人工智能的發(fā)展開創(chuàng)新的路徑

3.2 局限

由于目前計(jì)算神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展一定程度上受限，同時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間相對(duì)較短，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展相對(duì)有限。

3.3 影響

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)作為全人類共性的腦高級(jí)功能多重系統(tǒng)的研究，才剛剛拉開序幕。在未來，人類大腦—心智—行為三者之間的關(guān)系，在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究下，必然逐漸清晰的呈現(xiàn)在人們面前。

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