轮廓加工的认知神经机制

视觉加工的核心是对视觉场景中与认知行为相关的客体进行区分与识别。自然情境下的视觉输入往往由极为复杂的三维场景信息组成,包含多个视觉客体。一般认为,视觉轮廓信息是对视觉图像进行划分,识别客体的重要依据。为此,视觉科学家们对视觉轮廓加工的认知神经机制进行了大量的研究与探索。然而,这些研究往往仅仅集中于轮廓加工的某一方面或特定阶段,迄今尚未有学者针对关于轮廓加工的研究结果进行系统性的总结。我们提出,视觉轮廓加工共包括轮廓检测、轮廓从属判断、轮廓整合三个相互作用的关键性阶段,并在综合现有电生理、人类脑成像及脑电研究证据的基础上,分别对这三个阶段对应的神经生理特性、加工机理与信息交互机制进行探讨。最后,我们列举了进一步研究轮廓加工认知神经机制所面临的主要挑战。     

视觉拥挤效应的神经机制

当出现在边缘视野的一个物体被周围其他物体包围时,视觉系统对它的识别会很困难,这种现象叫做视觉拥挤效应.研究拥挤效应既有利于理解人类进行客体识别的过程,也对治疗黄斑变性、弱视和阅读障碍等视觉病变有显著的临床意义.自拥挤效应被提出以来,对拥挤效应的特性、神经机制和影响因素等都做了深入地研究.本文将系统地综述拥挤效应的研究进展,包括其特性、现有的理论假设、计算模型、可能涉及的大脑区域以及近年来利用知觉学习消除拥挤效应的一些工作,最后对该领域的未来发展给出建议.尽管在这个领域已经获得了丰富的成果,但在许多问题上仍有争议,未来还需要更为巧妙的设计和精确的技术进一步解决这些问题.     

人脑视觉意识的神经机制

意识的存在决定了人类生命的意义.意识问题被认为是21世纪科学要回答的一个最重要问题.意识科学正在成为认知和心理科学的皇冠,成为基础科学的顶峰.近20年来,随着认知科学、心理科学、神经科学和脑成像技术的发展,人们开始通过实验科学地研究意识问题,特别是与视觉意识相关的研究工作取得了很多重要进展.在这篇综述中,我们对以往的视觉意识研究工作进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望.     

视觉特征绑定的神经机制

特征绑定问题(the binding problem)是物体识别的一个基本问题,也是视觉科学研究的最重要问题之一。视觉系统在加工物体信息的过程中,需要将在早期加工阶段中彼此独立编码的视觉特征整合成完整统一的物体,这一加工过程被称为视觉特征绑定。本文首先介绍了视觉特征绑定的基本概念以及绑定机制是否存在于视觉系统中的理论及实验争论。尽管大量研究发现在视觉系统中存在同时加工两种及以上特征的神经元,但这些证据并不能证明特征绑定是基于这些双选择或多选择神经元的一种完全自动化、自下而上的加工过程,错误绑定现象的存在更加证明了特征绑定涉及更复杂的编码加工过程。其次,本文回顾了关于视觉特征绑定神经机制的研究及理论争论。视觉系统对特征的绑定,尤其是主动绑定过程(例如特征错误绑定过程)不仅需要自下而上的信息输入,更加依赖于自上而下的反馈调节信息的调控。近年来,越来越多的研究开始关注神经振荡与特征绑定的关系,这些研究发现神经同步振荡可能直接决定视觉特征的绑定过程。最后,本文总结并讨论了以往研究的局限并展望了这一领域未来的研究方向。     

视觉选择性注意的神经机制

大脑信息加工容量的有限性使得个体每时每刻均只能选择少部分信息输入进行有效加工,这主要源于注意选择,即选择性注意。选择性注意是指个体对复杂外部环境中的少量信息进行优先加工的认知过程。关于选择性注意的研究存在两个核心问题:一是注意选择的是什么?根据注意选择的目标或对象,选择性注意可分为基于空间、特征和客体的注意。二是注意选择如何产生?根据注意选择产生的方向,选择性注意可分为自上而下和自下而上注意。本文围绕上述两个核心问题,系统地探讨视觉选择性注意的神经机制。     

立体视觉中的牵挂现象及其神经机制

目的:探讨立体视觉中单眼线索和双眼线索之间的牵挂机制.方法:选择该校视力或矫正视力正常的硕士研究生10名作为受试者,刺激呈现在校准过的SD2320W三维液晶显示器上.①一对具有清晰边沿的立方体,以及一对移除连接Y节点三条线后余下的立方体轮廓和Y节点所组成的图形,考察两组图形融合后,Y节点的深度情况;②三对连接Y的点的三条线是不连续的立方体,呈现一种逐渐变短的趋势,分别观察各组图形融合后,Y节点的深度变化.结果:①在实验1中,被试知觉到上面立方体的Y节点是突出来的,保证了一个完好的立方体结构,而下面立方体轮廓中的Y节点是凹进去的,离被试最远.②在实验2中,被试知觉到随着连接Y节点的三条线逐渐变短,Y节点的深度逐渐增加,以至最后完全陷了进去.结论:体视刺激的某些信息,当在单眼线索和双眼线索上发生了双重定义,且描述的深度信息不一致,便会产生视觉上的牵挂现象.     

错觉轮廓识别的视觉生理机制

错觉轮廓或主观边框是指人们知觉到的刺激图案中实际上并不存在的轮廓、线、边或面。在人们的视觉系统将视网膜平面上的二维图像还原成三维的过程中,错觉轮廓笑觉起着一定的作用。本文综述了近年来在生理学领域对视觉皮层ＩＣｓ反应细胞的研究和由此提出的ＩＣｓ知觉的可能神经机制,并简述了心理学上对ＩＣｓ相关研究。     

精神分裂症视觉周边抑制异常及其神经机制

精神分裂症患者普遍存在视觉信息处理异常,这些视知觉功能紊乱涉及视通路的高级以及低级视区,表明在部分精神分裂症患者中,视觉系统早期或晚期的不同信息处理阶段均可能存在损伤.阐明这些感知觉信息处理紊乱的神经机制对理解精神分裂症神经病理生理学机制有重大意义.视觉周边抑制(surround suppression)是一种广泛存在的视觉现象,指在神经生理水平或视知觉水平上外周对中央视觉目标的抑制作用.精神分裂症的视觉周边抑制发生异常改变,然而其损伤状况并不完全一致,且其具体神经机制目前仍不清楚.本文以周边抑制为对象,从精神分裂症周边抑制改变状况及其神经机制两个层面简述了国内外精神分裂症视觉周边抑制的研究进展.未来研究方向需要系统全面地调查精神分裂症周边抑制损伤状况,综合脑科学研究技术共同探究精神分裂症患者周边抑制异常的具体神经环路.     

视觉注意的时间结构和动态神经机制

把有限的心理和神经资源选择性地根据当前环境或任务来分配给某些而不是所有过程,是通过注意来完成的。以往的大部分有关视觉注意的研究都集中在注意是如何在空间维度和特征维度进行分配的问题上,而近来的一系列研究则从时间动态这个角度揭示了视觉注意中的一些新现象和新机制。本文将从以下四个方面综述时间这个基本维度在视觉注意中的表现、作用及其神经机制:(1)注意对外部刺激动态结构的追踪(注意动态理论),(2)注意的内秉动态特性,(3)基于时间组织的多物体加工,(4)视觉动态和经典注意现象的相互关系。我们认为,注意的时间组织和动态结构是注意中非常重要和基本的方面,对其的研究将为注意理论的一些长久以来的争论和难点提供新的角度和解决方案。本文进一步提出了视觉注意研究领域亟待探索和研究的新方向和问题。     

连接视觉长时记忆与视觉工作记忆的认知及其神经机制

视觉记忆系统主要由视觉长时记忆与视觉工作记忆组成,是人类信息存储的重要方式。自从Baddeley提出工作记忆的多成分模型以来,视觉工作记忆独立于长时记忆系统的观点一直占据着主导地位。然而,新的理论证据则支持两者之间具有紧密联系。基于所存储的信息具有不同表征状态的三嵌套成分模型,就把长时记忆与工作记忆纳入到一个统一的记忆系统中。一方面,视觉长时记忆能够利用其持久存储的性质来支持工作记忆的运作;另一方面,来自神经影像的证据也表明两者涉及共同的神经机制,并且整个视觉记忆系统呈现出从初级感觉皮层向前额叶皮层逐步递进的加工方式。同时,本文也为二者关系的未来研究提供展望。     

哺乳动物大脑中空间定位与路径整合的神经机制

近一百年来,对大脑功能的研究不断探索着神经系统编码与解码的原则,感知、识别、定位、运动控制、抉择等方面的编码原则逐层被解读。自1971年位置细胞被发现以来,以学者John O'Keefe为代表的神经科学家们在空间定位与路径整合方面,进行了大量的代表性研究。不同类型的神经细胞陆续被发现,其编码的神经网络机制也日渐清晰。同时,由于近年无人系统的蓬勃发展,工程领域对良好的空间算法也产生了强烈的渴求。在本综述中,我们梳理了当前神经科学领域在空间定位方面的研究进展,并探讨了应用人工神经网络所取得的最新相关理论成果。在可预见的未来,神经科学实验研究与人工神经网络模型研究将会互相促进、迭代进步,而这种循环发展模式也必将为神经科学及工程领域做出更大的贡献。     

综述: 人脑视觉意识的神经机制

意识的存在决定了人类生命的意义.意识问题被认为是21世纪科学要回答的一个最重要问题.意识科学正在成为认知和心理科学的皇冠,成为基础科学的顶峰.近20年来,随着认知科学、心理科学、神经科学和脑成像技术的发展,人们开始通过实验科学地研究意识问题,特别是与视觉意识相关的研究工作取得了很多重要进展.在这篇综述中,我们对以往的视觉意识研究工作进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望.     

视觉注意与神经振荡

人脑每时每刻都要接收大量视觉信息，由于人脑加工信息的能力有限，所以在较大视野内将注意分配给相关信息，同时抑制引起注意分散的不相关信息，对执行目标导向的行为至关重要。这种对视觉信息的选择性和主动性加工以适应当前目标的过程被称作视觉注意（visual attention），且视觉注意可分为自上而下的注意与自下而上的注意两种不同功能。由于来自大脑电信号的神经振荡活动在认知加工中发挥重要作用，已有研究综述了视觉注意与神经振荡（neural oscillation）的密切关系，但并未涉及不同的注意功能与神经振荡的关系。本文系统性调查了不同注意功能与神经振荡的关系，发现额-顶区域的theta频带振荡活动反映了自上而下的认知控制，而后部脑区的theta振荡与自下而上的注意相关。顶-枕区域alpha振荡的偏侧化有助于注意分配，而alpha频带的大规模同步促成了注意对视皮层自上而下的影响。Beta振荡介导了自上而下的信息与自下而上的信息之间的互动，作为信息载体促进了视觉信息处理。Gamma振荡则可能与自上而下和自下而上的注意间整合相关。本文就视觉注意功能与神经振荡关系的研究现状展开综述，旨在揭示不同的神经振荡活动在特定的视觉注意功能中的作用。     

植物转基因的整合机制

介绍了外源基因整合的三种方式：异常重组、位点专一重组和同源重组,并对不同方式的整合频率、整合状态等特点进行了比较。     

攻击行为神经机制的研究进展

由于攻击行为与人类犯罪暴力行为密切相关,对其神经生物学机制的研究日益受到广泛关注。本文综述了研究攻击行为所采用的一般模型、与攻击行为相关的脑区及神经递质和激素。尽管与攻击行为相关的化学物质种类很多,但是五羟色胺（serotonin,5-HT）是雄性之间攻击行为发生的决定因素,其他化学物质通过5-HT起作用。     

社会疼痛的神经机制

社会疼痛,指在生活中因为关系破裂、低社会评价和拒绝等负性事件引发的痛苦体验.本文从神经影像学、神经内分泌和神经免疫学等角度对社会疼痛发生的神经生理机制进行系统地阐述.未来的研究可以集中在进一步对社会疼痛和身体疼痛的关系进行阐明,对精神疾病患者(比如精神分裂症和自闭症)社会疼痛的特点和机制进行探索,以及对社会疼痛记忆加工的机制进行研究.     

摄食活动的神经机制

前言在高等动物和人类,食物的摄取包括着一系列复杂的生理活动。就其生理意义来说,摄食活动的调节同其他内脏活动的调节一样,也是直接关系到机体内环境恒定性的维持。同摄食活动密切联系着的饥饿戚、饱感和食欲,常被认为是消化生理学的内容,但在近二十以年来,越来越多的事实证明,这些感觉的研究,应属于神经生理学的课题。     

神经冲动的发生机制

轴突兴奋伴有轴突膜电位变动。这种变动的发生基础是轴突膜分子运动、通道活动和离子运动等过程的相继发展。本文侧重介绍其中近年来有关离子通道的工作,兼及先前的离子理论和新近的分子观点。