连续语音的神经编码——脑电图、脑磁图研究进展

语音是人类交流的主要方式,语音理解也是人脑特有的核心认知功能。人脑中的动态神经活动如何编码连续语音流的声学特征,并解析出多个层级的语言结构是认知神经科学领域的重要问题。近年来,一系列脑电图、脑磁图研究通过包络跟踪响应、层级跟踪响应等新指标来刻画连续语音的神经加工机制。本文对这些研究进行综述,并聚焦于对两个语音加工问题:一是大脑如何编码语音中连续变化的声学特征。这方面的研究表明,大脑中的低频神经活动可以动态跟踪语音包络并且受到高级认知功能调节。二是大脑如何表征语音中不同大小的语言单元,比如音节、词、短语、语句。研究显示,大脑皮层中不同时间尺度的神经活动分别跟踪不同大小的语言单元,构成对多层级语言单元的并行表征。综合上述,近期研究初步揭示了大脑如何表征连续语音的声学特征并构建不同层次的语言单元,为进一步研究大脑如何加工连续语音提供了新的思路。     

名词和动词加工的认知神经机制

关于名词和动词加工的认知神经机制,神经心理学和脑功能成像研究得出两种不同的结果:前者主张名词和动词认知加工的神经机制专门化,两者的神经机制分离;后者认为名词和动词认知加工的神经机制不分离。对此,语言表征的神经生物学及语义联想学分别给出了不同的解释。     

感觉-运动系统参与隐喻理解的认知神经机制

最近十几年的研究发现,人们常借助感觉-运动经验来获取具体概念,表明感觉-运动系统与言语系统存在紧密联系.隐喻是借助具体概念描述抽象概念的常见修辞方式,因此,探讨感觉-运动系统在隐喻理解中的作用有助于解决抽象概念形成与理解的科学问题,进一步阐明感觉-运动系统与言语系统的关系.本文总结了研究感觉-运动系统参与隐喻理解所采用的实验范式,归纳了感觉-运动系统参与隐喻理解的影响因素,综述了与感觉通道、动作控制和执行有关的脑区参与隐喻理解时的认知神经机制,并且在此基础上,提出了以下观点:感觉运动经验有选择性地参与隐喻理解,理解过程依赖与感觉-运动有关脑区的激活;感觉运动经验的模拟不是快速即时的,受到语言理解策略的影响;在"具身提取理论"的框架下,"感觉运动模拟隐喻理论"能进一步说明感觉-运动系统与隐喻的相互作用.最后结合研究现状,从研究方法、语法规则、言语习得、运动障碍这四个方面提出了未来研究展望.     

语言发展认知神经科学研究:重要进展、趋势与规划建议

语言是人类独特的脑高级功能.语言发展和脑发育是发展认知神经科学研究的核心领域之一.深入理解语言发展和脑发育的复杂联系,不仅对破解人脑奥秘意义重大,同时可为理解和促进人类脑智发育提供重要依据.本文概述了语言获得和发展的脑机制、阅读发展与脑发育、二语学习年龄效应及脑机制、语言发展的遗传因素等方面的重要研究进展,并基于当前该...     

脑网络：从脑结构到脑功能

人脑是自然界中最复杂的系统之一,不同的功能区域相互作用、互相协调,共同构成一个网络来发挥其功能。人脑是一个复杂的网络,具有高效的“小世界”拓扑属性。本文从脑结构到脑功能方面介绍了从不同模态影像学数据构造脑网络的主要进展,并探讨不同的脑疾病患者脑网络拓扑结构是否发生了异常,以及这些异常特征能否用来进行疾病分类,最后对本领域未来的研究做了简单的展望。     

语言理解中的语义加工:不同模态神经影像的研究

语义加工在语言理解过程中扮演着核心作用。随着认知神经科学技术的发展,在过去的20余年间,研究者们对语义加工的时间进程和大脑机制开展了深入的研究,构建了多个经典的理论模型。未来的研究应着重于对语义加工的概念进行更精细而系统的划分,在此基础上,从大脑功能协同与交互的角度以及不同成像技术辐合性运用的角度对语义加工开展更为系统的研究。     

人脑功能连通性研究进展

对人脑结构和功能的深入研究,已经要求脑成像技术不能仅仅局限于研究简单的脑功能定位问题,即寻找和定位与特定认知任务相关的某一块或者一组大脑皮层功能区,而必须研究分析各功能区间的动态功能连通和整合问题,即描述特定脑功能区域间的交互作用以及这些交互作用如何受认知任务的影响.已有几种非常规的脑成像技术和数据分析方法,包括时间相关性分析、心理生理交互作用(PPI)、结构方程模型(SEM)、动态因果模型(DCM)、弥散张量成像(DTI)等等,被成功用于人脑功能连通性和有效连通性的研究.脑功能连通性研究的发展,有利于深入理解人脑在系统水平上的动态运作方式,是今后认知神经科学发展的一个重要方向.     

视觉信息加工

人和动物的脑是世界上最复杂、最有效的信息加工系统。研究感觉信息的接收、传递、加工辨识和利用,是揭示脑奥妙的突破口,对研究人脑高级神经活动有重要科学意义。现已查明,几乎人脑的各个部分都与视觉反应有关。视觉是个极其复杂的多级过程,外界物理光能在眼睛视网膜内转变成神经电化学能,经过神经编码和初步加工,视觉信息被传递到脑     

国家基础性研究重大关键项目——脑功能及其细胞和分子基础

1 意义动物的神经系统,特别是人脑,是自然界最复杂的系统。揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最大挑战之一。脑的研究具有重大的科学和哲学意义和多方面的实用意义。作为长期进化的产物,人脑的结构、功能以及人类的行为极其复杂。正是神经系统的活动构成了人类的感觉、学习、思维,情感和行为的基础。认识神经系统的活动规律和特性,在各个层次(系统、回路、细胞、分子等水平)阐明其机制,是神经科学的长期目标。神经科     

脑功能磁共振成像的研究现状

脑功能磁共振成像是近年来磁共振成像技术的一项新发展,为从单一形态学研究到形态与功能相结合的系统研究开辟了一条崭新的道路。本文主要介绍了人脑的功能活动磁共振成像的概念、原理、试验设计、临床的研究现状。     

解析基因组如何编码脑的挑战

人脑是自然界生物体内结构和功能最复杂的器官.解析人类基因组如何编码人脑的结构与功能是极具挑战的科学与技术问题,也是从根本上认识脑的本质问题.本文对近年来脑的"断面"组学研究的相关进展进行归纳,提出解析基因组如何编码脑的挑战与展望.     

高中学生生物学概念表征的调查研究

对高中学生生物学概念表征进行问卷调查,结果显示:概念的呈现方式影响学生对概念的理解,学生未能有效运用认知结构抽象概念的本质,不会使用概念模型表征概念。针对这些问题提出相应的教学建议,为教师进行有效教学提供借鉴和参考。     

基于fMRI的脑功能整合数据分析方法综述

脑功能成像在人脑信息处理和认知活动的神经关联中发挥了不可轻视的作用.从大脑功能整合出发,可以将脑功能成像数据分析方法分为探测大脑功能整合的功能连接和有效连接两方面,功能连接探究空间远离的两个脑区之间的连接,有效连接研究一个脑区对另一个脑区作用的大小.根据这两个概念,相应地可以将功能磁共振数据分析方法分为两大类.本文着重...     

综述:阿尔茨海默病的神经影像学研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是以记忆和其他高级认知功能下降为特征的神经退行性疾病．早期的神经影像学研究通常是探索AD患者局部脑区的结构和功能变化．随着多模态神经影像技术和人脑连接组学研究方法的发展,研究者已经能够考察AD患者脑结构和功能连接通路．采用这些方法,最近的研究已经发现,AD患者脑网络的连接强度、网络效率、模块化组织和核心脑区连接的下降,并发现这些变化与患者的记忆评分等密切相关．这些新方法和新技术的出现不仅提供了新颖的观点来解释AD病的脑区失连接病理生理机制,而且发现的AD异常脑连接模式可能作为敏感特征应用于AD早期辅助诊断的影像标记物研究．特别重要的是,研究表明,在AD患者脑神经网络出现的异常连接模式,在AD前期即轻度认知障碍期患者中也已出现,表明了将AD影像学研究的重点前移到AD前期这一可治疗阶段的重要性和迫切性．     

脑磁图的临床应用研究

脑磁图 (magnetoencephalogragphy,MEG) ,是一种通过测量脑磁场信号 ,对脑功能区进行定位及评价其状态的新技术 ,具有对人体无侵袭、无损伤等特点 ,目前已在人脑的功能研究和临床上进行应用。脑磁图临床的应用研究1　MEG的基础研究MEG可用于听觉、视觉、语言、运动、脑细胞信息     

汉语数词和数字脑加工差异的功能磁共振成像研究

数字加工是人类最重要的认知功能之一,数字加工与语言之间的关系也一直是认知神经科学的研究焦点.本文采用功能磁共振成像技术,通过比较阿拉伯数字和汉语数词对数字大小比较任务加工的影响,考察了语言与数字加工的关系.结果显示,不同语言编码影响了脑内数字处理加工的模式,在以汉语数词为编码的情况下,梭状回的激活显著高于阿拉伯数字为编码的情况,顶叶的激活则弱于以阿拉伯数字为编码的情况.这表明数字加工会受到语言编码的影响,支持了数字加工与语言密切相关的观点.     

神经活动的细胞的分子基础

神经活动的细胞的分子基础杨雄里１神经生物学研究的科学意义及其在社会发目申的作用动物的神经系统,特别是人脑,是自然界最复杂的系统。揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最大挑战之一。脑的研究具有重大的科学和哲学意义。作为长期进化的产物,人脑的结构、功能以及人...     

音乐训练影响儿童语音意识的认知神经机制

音乐是一种听觉艺术形式,在儿童教育和发展中,尤其是语言能力发展中扮演着重要角色。语音意识是个体感知识别、分析和运用语音的能力,是预测儿童语言读写能力的重要指标。本文梳理了近十年来音乐训练影响儿童语音意识的研究证据,并讨论了音乐训练可能促进语音意识的神经基础和解释模型。大量研究表明,音乐训练可以在行为水平提高儿童在语音意识测量任务上的成绩。此外,音乐训练从两方面影响语音加工的神经基础：一方面通过影响皮层下基本听觉神经通路与大脑听觉皮层,促进儿童前注意水平的语音感知能力;另一方面通过影响语音加工大脑区域间的功能连接,促进语音编码,强化语音加工的听觉-运动整合功能。相关神经机制为音乐训练促进儿童的语音意识提供了生物学基础。基于已有研究,本文提出综合的层级模型对音乐训练影响儿童语音意识的认知神经机制进行系统的解释,该模型认为音乐训练影响语音意识的认知神经机制分为3个层级：第一层级,音乐训练通过影响基本听觉神经通路促进了语音的基本听觉加工,其中节奏训练促进对语音时长信息的感知,音高训练促进对语音频率信息的感知;第二层级,音乐训练通过影响语音加工的神经网络,进一步促进语音编码,其中节奏训练主要促进...     

老年人认知训练的神经机制研究

伴随老化,老年人的认知和脑功能会表现出一定的下降趋势.尽管如此,人类的大脑到老年期都会保有一定的可塑性,认知训练的方式是延缓认知和脑功能衰退的有效手段.本文回顾了以往针对老年人不同类型的认知训练研究,探讨了认知训练的理论基础(包括放大观和补偿观),深入分析了老年人认知训练的神经机制,并在此基础上指出以往研究中理论基础冲突的不足和对未来研究老年人训练任务适配性的展望.     

老化认知神经科学:研究现状与未来展望

人口老龄化已经成为我国乃至全球面临的一个严峻的社会问题.开展老化认知神经科学研究,从认知、脑结构和脑功能层面揭示脑老化的机制和规律,进而探索并开发出延缓认知下降的方法和工具,对保持老年脑健康及提升生活质量具有重要意义.本文从脑结构老化、脑功能老化以及脑血流量与脑老化等方面概述了认知老化的神经机制.前人从补偿和去分化角度...