认知神经科学和功能神经影像学的互动

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1、知神经科学和功能神经影像学的互动耿昌明1，王晓平2（1.解放军八五医院内二科,上海200052;2.上海交通大学附属第一人民医院神经科）        ［中图分类号］Q189  ［文献标识码］A  ［文章编号］1672-6790(2007)06-0644-02上世纪60年代，由于信息加工的观点引入了心理学，认为人的大脑类似于计算机，即编码、贮存、提取的基本认知过程。人们开始用自由回忆、线索回忆、再认及各种记忆判断的方法代替原有的研究范式。从20世纪80年代起，记忆的研究进入了崭新的领域，多学科发展和认知神经科学的研究途径是这一阶段的主要特点。对内隐记忆的

2、长期深入的研究使多重记忆系统的理论不断完善［1,2］，尤其蒙特利尔Penfield和Milner等对颞叶语义记忆研究为人瞩目。多种研究方法的出现和结合也促进了这一阶段的研究，如脑功能成像技术、神经心理学方法、计算机模型的研究等，最具冲击力的是大脑神经结构－功能三维及动态模拟［3］。1认知神经科学对脑功能的系统探索    认知科学的核心学科分支——认知心理学、心理语言学、人工智能和人工神经网络的研究都取得了重要进展，但又都发现各自的研究领域内出现许多难点，必须在人脑认知活动机制中需求答案。例如，认知心理学和心理语言学研究中，信息加工的并行和串行方式，外显机

3、制和内隐机制，基于经验和知识的认知活动，其脑机制有何异同？生物医学构像技术特别是近年功能性磁共振成像可以用于对于人类认知活动的研究；脑事件相关电位ERP、脑磁图和高分辨脑成像等生理学方法，可以为人脑认知功能研究提供许多新的数据；分子神经生物学和细胞神经科学，为人脑认知障碍和动物认知行为提供脑内机制的许多科学数据，包括学习障碍和某些基因序异常的关系［4］。这些都使神经科学有资格孕育一个径直研究认知活动脑机制的新学科。神经心理学研究中行为主义心理学派仍占据着统治地位，后继的实验心理学研究尤其是认知神经科学任务测试如功能磁共振成像（fMRI）的Task设计也具

4、有该特征［5］。    一些学者径直把神经心理学称为认知神经科学，在国内往往偏向有神经内科背景的医务人员承担其研究，而国外大多有心理学背景来从事临床和研究工作。神经心理学是从神经科学的角度来研究心理学的问题。它在人的感知、记忆、言语、思维、智力、行为和脑的机能结构之间建立了量的关系，它综合神经解剖学、神经生理学、神经药理学、神经化学、神经病学和实验心理学及临床心理学的研究成果，成为心理学与神经科学交叉的一门学科，见图1。临床神经心理学尽可能选择利用现有的技术能最大限度地暴露大脑损伤后患者的脑机能缺陷；能提供有助于探讨大脑认知的研究和疾病诊断的可靠信息。就

5、目前发表的文献看，研究尽管思路相同，其具体测试手段往往稍有差别，有些则和国别、文化人文因素有关。测试者可以根据病史、神经病学检查和神经心理学知识来选择恰当的测验方法。    认知神经科学测试手段和认知功能神经影像学研究的结合，无疑是当今的研究热点。认知神经科学包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知）成像技术［6-9］，另一类清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种，极需临床背景。尽管这些方法为人类科学增添了许多光彩，但仍难很好满足认知神经科学研究的要求。脑认知成像技术可以为我们对认知过程的脑功能形成直

6、观的图像乃至动画显示，是注重整体综合而非局部如细胞水平分析的系统。随着分子功能影像学的进一步发展，给我们综合和分析两种研究思路更为有效的结合，比如磁共振波谱技术就提供了一条新途径，同时功能影像学和基因的相关性研究非常迅猛。2现代探索认知的功能神经影像学工具    长久以来，科学家们就注意到这样的事实。即人脑的功能反映在大脑皮层是按空间分区的，在脑内次级结构也是按空间分隔的［10］。研究脑功能映射(functionbrainmapping)有许多成功的手段，例如正电子发射断层（PET）扫描，脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)［11］。近期兴起用光学成像的方

7、法检测脑功能，例如近红外光谱仪和基于可见光的时间分解反射光谱仪，都是基于检测神经活动引起的脑血流和代谢改变。与fMRI相比,很难对活动区作准确的空间定位。广义的fMRI包括磁共振波谱等。在此仅介绍狭义的fMRI对认知和临床的贡献。    fMRI最早起源于1991年，它虽然是一种非介入的技术，但却能对特定的大脑活动的皮层区域进行准确、可靠的定位，空间分辨率达到mm级，并且能以各种方式对物体反复进行扫描［12］。fMRI的另一个特点是，能跟踪信号的改变。例如在仅几秒钟内发生的思维活动，或认知实验中信号的变化［13］。国内外大批的脑科学研究人员已经开始从事磁

8、共振功能神经成像的研究，并将它应用于认知神经科学，几年前一度把Neuroimag