人脑认知加工的时空连续性与可塑性研究

发布时间：2017-04-25 13:01

  本文关键词：人脑认知加工的时空连续性与可塑性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：最近,认知神经科学领域的研究数量得到了显著增长,但是以认知神经科学基本理论为研究对象的研究很少。本论文以两种主要的理论范式为研究背景,以人脑认知加工的时间模式和空间模式为研究对象,对认知加工过程的时空属性进行了系统研究。基于双手选择范式和单侧化运动准备电位,在第二章,研究一证明了当刺激特征之间存在着知觉感受性差异时,认知加工的时间模式表现为一种连续性属性。这一结果支持了新联结主义理论所支持的连续性模型,拒斥了符号加工主义理论所支持的离散性模型。研究一认为这种连续性实质是一种包含了自上而下加工过程的速度与准确性权衡加工模式。相对于离散性的准确性加工模式具有更灵活的适应性和更好的加工效率。使用相同的实验范式,研究二通过创设两种竞争性实验情境,发现了连续性时间模式是以刺激的知觉感受性而非刺激的分类属性为基础。研究二认为这种机制体现了人脑认知加工过程的灵活性,可能帮助个体适应学习经验和任务条件等情境依赖因素的变化。研究三通过使用训练范式,将两种刺激特征之间原本存在的知觉感受性差异逐渐缩小直至接近消失,发现了随着知觉感受性差异的逐渐缩小,认知加工的时间模式逐渐从连续性样貌转变为离散性样貌。据此,研究三认为连续性和离散性加工模式不总是彼此对立的关系,也存在着辩证统一性。而且,学习效应导致的离散性与传统离散性假设的准确性加工模式并不相同。学习效应导致的是一种速度与准确性并举的加工模式,因此尽管表现为离散性样貌,但同时也是连续性加工模式的一种高级形式。基于静息态磁共振数据和功能连接性分析等技术,在第三章,研究四发现了普通人的脑岛及其所参与的前部注意网络和感觉运动网络都具有相对独立的空间模式,与符号加工主义理论的预测相一致。然而,动作类电子游戏专家的脑岛及其所参与两个网络却展现出了空间连续性,与新联结主义理论的预测相一致。该研究认为这种局部脑区的空间连续性可能体现了学习经验对相关网络的功能整合。与此类似,研究五还发现了动作类电子游戏专家的两个任务正相关网络凸显网络(Salience Network)与中央执行网络(Central Executive Network)也表现出了增强的功能整合性。因此研究二也支持了学习经验可能加强了空间网络的连续性。然而,由于这两个研究所选用的横断研究范式所得到的证据只具有相关性,因此其结果并不能支持一种因果性的结论。而且,最近的综述性研究提到了前人研究中存在着很多不容忽视的实验设计问题。为了解决这些问题,第三章的研究六开展了一个为期一年的纵向训练研究。在仔细控制混淆性因素之后,该研究发现学习效应改变了人脑认知加工的空间模式。该研究因此证明了学习效应与人脑认知加工的空间连续性之间具有因果关系。总而言之,这篇学位论文通过六个基于时间和空间维度的实验研究发现了:无论是认知加工的时间模式还是空间模式都具有连续性的属性;无论是认知加工的时间模式还是空间模式都可能受到学习经验的影响。连续性加工模式可能既包含自上而下的加工过程也包含自下而上的加工过程,产生一种速度与准确性权衡模式。而离散性加工模式可能只包含自下而上的加工过程,产生一种准确性模式。研究三和研究六已经证明了学习活动可以影响到加工模式的时空属性,例如从连续性转变为离散性。据此,本论文认为认知加工模式的连续性和离散性可能是个体处于不同能力水平阶段的不同反映,二者之间不具有天然的对立关系;符号加工主义理论和新联结主义理论之间也应该进行融合发展。
【关键词】：认知加工过程 事件相关电位 功能连接 灰质体积 连续性模式
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究工作的背景与意义12-22
• 1.1.1 人脑认知加工的理论背景12-13
• 1.1.2 认知神经科学研究技术简介13-19
• 1.1.2.1 事件相关电位技术13-17
• 1.1.2.2 参考电极与无穷远参考技术17
• 1.1.2.3 磁共振成像技术17-19
• 1.1.3 人脑认知加工的时空模式19-20
• 1.1.4 人脑认知加工模式研究的理论意义20-22
• 1.1.5 人脑认知加工的可塑性22
• 1.2 本论文的主要工作22-23
• 1.3 本论文的章节结构安排23-24
• 第二章 人脑认知加工的时间连续性研究24-51
• 2.1 人脑认知加工的时间模式具有连续性24-34
• 2.1.1 引言24-26
• 2.1.2 研究方法26-30
• 2.1.2.1 被试、材料与程序26-28
• 2.1.2.2 数据采集28
• 2.1.2.3 数据分析28-30
• 2.1.3 结果30-31
• 2.1.4 讨论31-34
• 2.2 影响时间连续性的条件34-43
• 2.2.1 引言34-35
• 2.2.2 研究方法35-37
• 2.2.2.1 实验1的被试、材料与程序35-36
• 2.2.2.2 实验1的数据采集、数据预处理和数据分析36-37
• 2.2.2.3 实验2的被试、材料与程序37
• 2.2.2.4 实验2的数据采集、数据预处理和数据分析37
• 2.2.3 结果37-41
• 2.2.3.1 实验1的结果37-39
• 2.2.3.2 实验2的结果39-41
• 2.2.4 讨论41-43
• 2.3 时间模式的可塑性研究43-50
• 2.3.1 前言43-44
• 2.3.2 研究方法44-45
• 2.3.2.1 被试、材料和程序44
• 2.3.2.2 数据采集、预处理与数据分析44-45
• 2.3.3 结果45-48
• 2.3.4 讨论48-50
• 2.4 本章小结50-51
• 第三章 人脑认知加工的空间连续性研究51-84
• 3.1 脑岛的空间连续性研究51-65
• 3.1.1 引言51-54
• 3.1.2 研究方法54-57
• 3.1.2.1 被试54-55
• 3.1.2.2 磁共振数据采集55
• 3.1.2.3 磁共振数据的预处理55-56
• 3.1.2.4 数据分析56-57
• 3.1.3 结果57-62
• 3.1.4 讨论62-65
• 3.2 凸显网络与中央执行网络的空间连续性研究65-74
• 3.2.1 前言65-66
• 3.2.2 研究方法66-70
• 3.2.2.1 被试与程序66-67
• 3.2.2.2 磁共振数据的获取67
• 3.2.2.3 数据预处理67
• 3.2.2.4 静息态功能网络分析67-70
• 3.2.3 结果70-72
• 3.2.3.1 增强的凸显和中央执行网络之间的功能连接性70
• 3.2.3.2 显著增强的网络拓扑属性70-71
• 3.2.3.3 显著增强的节点拓扑属性71
• 3.2.3.4 行为数据与拓扑属性之间的相关性分析71-72
• 3.2.4 讨论72-74
• 3.2.4.1 专家组增强的功能整合性72
• 3.2.4.2 专家组显著增强的网络拓扑属性72-73
• 3.2.4.3 专家组增强的节点拓扑属性73-74
• 3.3 空间模式的可塑性研究74-83
• 3.3.1 前言74-75
• 3.3.2 研究方法75-77
• 3.3.2.1 被试与训练程序75
• 3.3.2.2 数据采集75-76
• 3.3.2.3 数据预处理与数据分析76-77
• 3.3.3 结果77-82
• 3.3.3.1 行为结果77
• 3.3.3.2 功能连接密度和皮层厚度结果77-79
• 3.3.3.3 行为数据与影像数据之间的相关性分析结果79-82
• 3.3.4 讨论82-83
• 3.4 本章小结83-84
• 第四章 全文总结与展望84-86
• 4.1 全文总结84-85
• 4.2 后续工作展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-99
• 攻读博士学位期间取得的成果99-100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 朱玉冉;甄然;刘红伟;;基于EEG的康复机器人脑-计算机接口技术研究[J];河北工业科技;2009年04期

2 王玲;尧德中;;深度运动知觉的ERP时空分析——大小因素对认知的影响[J];生物医学工程学杂志;2009年02期

3 孙学军,刘买利,叶朝辉;脑功能磁共振成像研究进展[J];中国神经科学杂志;2001年03期

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本文编号：326339