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丛书总序1

译序1

前言1

第1章 心智与大脑2

1.0 引言3

2.0 来自心智与脑科学研究的邀请3

3.0 一些研究出发点4

3.1 空间：七个数量级4

3.2 时间：？个数量级6

3.3 推论的必要性——超越对现象的观察8

3.4 多技术整合研究的重要性11

3.5 大脑的地标11

4.0 学科简史和目前的争论14

4.1 认知与大脑16

4.2 认知和情绪具有生物学根源16

4.3 卡哈尔的神经元学说：脑科学的工作假说18

4.4 布洛克和言语产生的脑区21

4.5 有意识心智和无意识心智27

5.0 意识研究再次回归科学领域28

5.1 当前对有意识和无意识的大脑活动的研究概况28

5.2 历史仍在继续31

6.0 总结32

7.0 习题和绘图练习34

7.1 习题34

7.2 绘图练习34

第2章 功能框架37

1.0 引言38

2.0 经典工作记忆39

2.1 “内部感觉”39

2.2 输出功能41

2.3 只有短暂的一刻41

2.4 在功能框架中理解韦尔林45

2.5 即时记忆的重要性45

3.0 有限和大容量功能46

3.1 双任务限制48

3.2 一些非常大容量的认知功能49

3.3 为什么会有这种狭隘的容量限制？50

3.4 测量工作记忆51

4.0 内部和外部感觉53

4.1 心灵的眼睛、耳朵和声音54

4.2 意象画板可使用皮层视觉区56

4.3 内部言语和外部言语一样吗？56

4.4 只有一种工作记忆吗？58

5.0 中央执行58

5.1 执行的努力及自动化60

5.2 执行注意和自发注意61

6.0 行动63

7.0 短时事件到长时记忆的巩固64

7.1 工作记忆是否只是永久记忆的再激活？66

8.0 总结66

9.0 习题和绘图练习67

9.1 习题67

9.2 绘图练习67

第3章 神经元及其连接70

1.0 引言71

1.1 现实中的神经元和理想化的神经元72

1.2 兴奋与抑制74

1.3 神经计算75

2.0 工作假设76

2.1 从简单的开始：感受器、路径和环路78

3.0 阵列和地图83

3.1 地图向其他地图流动85

3.2 神经元阵列通常具有双向性连接85

3.3 感觉与运动系统的协同工作85

3.4 时间编码：动作电位的发放模式与脑的节律87

3.5 信息流动中的选择点88

3.6 自上而下或期望驱动的加工90

4.0 神经元阵列如何适应和学习90

4.1 赫布型（Hebbian）学习：神经元的共同发放和连接91

4.2 神经元进化论：细胞和突触的优胜劣汰95

4.3 符号加工与神经网络96

5.0 协调神经网络98

5.1 功能性冗余100

6.0 要点回顾100

7.0 课后问题与绘图练习101

7.1 课后问题101

7.2 绘图练习101

第4章 影像活体大脑的工具103

1.0 引言104

1.1 脑记录：或多或少直接的测量105

1.2 时间空间权衡108

2.0 测量电磁信号的一组有用工具111

2.1 单个单元记录111

2.2 动物和人体实验互相印证113

2.3 脑电图测量学115

2.4 脑磁图测量学122

2.5 大脑辐射测量学124

3.0 功能磁共振和正电子断层扫描影像方法：神经活动的非直接信号127

3.1 正电子断层扫描与功能磁共振的影像的优缺点128

3.2 兴趣区129

3.3 静息态大脑并不静默133

3.4 经验主义的任务定义：创造性的关键（经验主义的脑认知功能认定是有创意的关键）134

4.0 有意识与无意识脑事件134

5.0 相关性和因果性134

5.1 为什么我们需要多次测试脑功能136

5.2 脑损伤和因果关系推导137

6.0 总结138

7.0 章节回顾139

7.1 做图练习和学习问题139

第5章 脑141

1.0 引言142

1.1 神经系统142

1.2 脑地形图144

2.0 脑自下而上的发展149

2.1 进化和个体发展史在大脑中的呈现149

2.2 自下而上的构建脑150

3.0 从空间到本质：脑区的功能性角色155

3.1 大脑半球：功能的左右分割156

3.2 输出与输入：功能的前后分割159

3.3 可见的和隐藏的脑叶161

3.4 皮层与丘脑的大规模联接166

3.5 皮层下的卫星系统169

4.0 总结171

5.0 本章回顾171

5.1 思考题171

5.2 绘图练习171

第6章 视觉174

1.0 引言175

1.1 视觉体验的秘密175

1.2 视觉的目的：知道什么在哪里175

1.3 知道是什么：感知特征，组群和物体176

1.4 知道事物在哪里178

2.0 视觉系统的功能组织178

2.1 视网膜178

2.2 外侧膝状体181

2.3 初级视觉皮层（V1）182

2.4 纹区以外视觉区域——V1以外区域185

2.5 MT区186

2.6 腹侧和背侧通路：知道是什么以及在哪里186

2.7 物体识别所涉及的区域188

2.8 外侧枕叶复合体（LOC）189

2.9 梭状回面孔区190

2.10 旁海马地方区（PPA）190

3.0 视觉意识的理论：视知觉在哪里发生？190

3.1 视觉的层级和交互理论191

4.0 视知觉的必要脑区：损伤研究192

4.1 前期视觉区损伤的后果192

4.2 外侧纹状皮层的损伤——V1之外区域的损伤194

4.3 腹侧物体识别皮层的损伤196

4.4 背侧顶叶区域的损伤199

5.0 连接大脑活动与视觉体验199

5.1 多稳态的知觉199

5.2 双眼竞争：你所看到的就是使你的大脑激活的200

5.3 视觉探测：你看见它了吗？202

5.4 建构的知觉：看到的比眼睛接收的更多204

5.5 物体识别的神经机制205

6.0 操纵视觉意识206

6.1 经颅磁刺激207

6.2 无意识感知209

7.0 总结212

8.0 习题和绘图练习213

第7章 听觉与言语216

1.0 引言217

1.1 声音处理的模型217

1.2 声音和听觉基础220

2.0 中枢听觉系统224

2.1 听觉通路224

2.2 听皮层225

3.0 听觉处理的功能地图230

3.1 初级听皮层231

3.2 颞平面在声音解码中的作用231

3.3 听皮层的“什么”和“哪里”系统232

4.0 言语感知241

4.1 背景与历史243

4.2 早期的言语感知理论244

4.3 言语特异处理的功能图246

4.4 言语感知与言语产生的关系247

4.5 言语感知系统的损毁249

4.6 脑的言语感知的工作模型250

5.0 音乐感知251

5.1 音乐处理的阶段251

5.2 音乐感知是否有一个独立的系统？252

6.0 学习与可塑性253

6.1 由于听觉剥夺导致的可塑性253

6.2 由学习导致的可塑性254

6.3 由特长导致的可塑性255

7.0 听知觉与听觉表象255

7.1 在睡眠和镇静状态下的听知觉255

7.2 听觉表象257

8.0 总结258

9.0 本章复习258

9.1 学习问题258

9.2 绘图练习259

9.3 继续探索259

第8章 注意和意识261

1.0 引言262

2.0 注意和意识的区别262

2.1 皮层选择和整合263

2.2 选择性注意：随意的和无意的265

3.0 注意实验267

3.1 研究选择性注意的方法267

4.0 注意的脑机制271

4.1 注意是神经元群之间的偏好竞争272

4.2 控制聚光灯273

4.3 显著性图谱有助于引导注意选择273

4.4 随意注意274

4.5 视觉注意可能由眼动控制进化而来277

4.6 保持注意不分心278

4.7 注意和意识279

5.0 意识体验的脑机制280

5.1 有意认知280

5.2 无意识对照281

5.3 意识对象的固有特征283

5.4 猕猴的视觉特征整合285

5.5 意识事件引发广泛的脑区激活287

5.6 意识事件可能需要快速的皮层交互作用参与292

6.0 总结294

7.0 习题296

第9章 学习和记忆298

1.0 引言299

1.1 功能概述301

1.2 功能框架中的学习和记忆302

1.3 内隐和外显记忆304

2.0 失忆症305

2.1 HM：被研究得最彻底的失忆症患者306

2.2 失忆症的总结308

2.3 失忆症患者未受损的功能：内隐记忆和程序性记忆309

2.4 失忆症患者未受损的内隐学习311

3.0 记忆由此而来312

3.1 电刺激诱发的自传体记忆313

3.2 长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）：兴奋性和抑制性记忆痕迹315

3.3 巩固：从短时记忆到永久储存317

3.4 快速巩固：突触机制、基因转录和蛋白质合成319

3.5 系统巩固：内侧颞叶和新皮层的相互作用319

4.0 记忆种类320

4.1 情景和语义记忆：“记住”与“知道”321

4.2 情景记忆随时间推移可转变成语义记忆324

4.3 情景记忆和语义记忆往往融合在一起325

5.0 内侧颞叶在外显学习和记忆中的作用325

5.1 分配性注意干扰学习326

6.0 前额叶，意识和工作记忆327

6.1 和记忆一起工作：额叶有目的地和记忆一起工作331

6.2 前额叶在外显（有意识）、内隐（无意识）学习和记忆中的作用331

6.3 工作记忆的不同类型333

6.4 前额叶皮层：记忆存储还是加工控制？334

6.5 前额叶和内侧颞叶区域在工作记忆过程中的联合335

7.0 回忆和元认知336

7.1 错误提取337

7.2 记忆提取的大脑半球偏侧化现象338

7.3 θ波可能调节记忆提取339

8.0 其他类型的学习340

9.0 总结340

10.0 填图练习和思考题341

第10章 思维和问题解决344

1.0 引言345

2.0 工作记忆345

2.1 与注意、意识活动和情境回忆交织一起的工作记忆346

3.0 外显式的问题解决350

3.1 问题解决中的执行控制351

4.0 心理负荷与皮层活动355

5.0 使用已有的知识358

5.1 练习和训练可以改变脑中的联结度359

5.2 语义记忆359

5.3 抽象概念、原型和网络361

5.4 与知识对应的网络363

5.5 概念性缺陷365

5.6 对量和数的判断370

6.0 内隐式思维371

6.1 知晓感372

7.0 总结373

8.0 习题和绘图练习374

第11章 语言377

1.0 引言378

2.0 语言的自然属性379

2.1 生物因素379

2.2 语言起源385

2.3 言语和语言的比较385

3.0 口语的声音385

4.0 言语的计划和产生389

5.0 说和听的进化因素390

6.0 单词和意义392

6.1 单词和概念的文化宝库393

6.2 识别同义词394

6.3 目前关于单词和其意义的证据是不完整的396

7.0 语法、嵌套和序列396

8.0 韵律和旋律397

9.0 有意义的陈述398

10.0 语言的统一表征398

11.0 总结400

12.0 习题和绘图练习401

第12章 目标、执行控制与行动404

1.0 引言405

2.0 发展史与个体发生学405

3.0 功能总览406

4.0细看额叶408

4.1 总体解剖与功能408

4.2 前额叶如何界定409

5.0 额叶功能细述410

5.1 额叶功能的传统看法：运动功能、行动、计划410

6.0 前瞻记忆413

7.0 新异与传统413

8.0 情形不定与行为者中心认知414

9.0 工作记忆和与记忆一起工作416

10.0 心理理论与智力417

11.0 额叶病理、执行损伤与额叶功能的社会含义418

11.1 脆弱的额叶418

11.2 额叶综合征418

11.3 额叶损伤相关的其他临床情形423

12.0 执行控制与社会成熟425

13.0 执行控制的整合理论：结语429

14.0 习题和绘图练习429

第13章 情绪432

1.0 引言433

1.1 三重脑理论433

1.2 基本情绪和反射性意识的作用434

2.0 潘克塞普的情绪脑系统435

2.1 感知情绪437

3.0 恐惧系统438

3.1 意识和无意识恐惧处理：LeDoux高速和低速通路440

3.2 无意识恐惧441

3.3 情感盲视443

3.4 认知—情绪相互作用：恐惧444

3.5 内隐情绪学习和记忆444

3.6 外显记忆的情绪调节445

3.7 情绪对知觉和注意的影响445

3.8 情绪和社会行为446

3.9 情绪抑制和调节447

4.0 寻找系统450

4.1 对“奖赏”的重新释义：从奖赏到奖赏预测到奖赏预测错误450

4.2 奖赏不仅仅是学习452

4.3 “奖赏通路”和药物滥用454

4.4 奖赏暗示对注意的影响455

5.0 总结455

6.0 练习455

6.1 问题455

6.2 绘图练习456

第14章 社会认知：感受他人的精神状态459

1.0 概述460

1.1 用来表示社会认知的名词术语460

1.2 观点采择的重要性：第一、第二和第三人称461

1.3 感知他人思想的方法461

2.0 社会认知的组织框架463

2.1 意图463

2.2 眼球监测464

2.3 共同注意464

2.4 高级心理理论464

3.0 镜像神经元和意图探测465

3.1 从行为到意图466

3.2 寻找大脑后部的镜像神经元470

3.3 眼球监测和注视方向知觉473

3.4 共同注意474

3.5 高级心理理论476

3.6 对别人像或不像我们的社会认知：脑内的我—它理论？479

3.7 面孔知觉480

3.8 自闭症病人的社会认知损伤482

4.0 总结483

5.0 本章回顾483

5.1 研究问题483

5.2 填图练习483

第15章 大脑发育485

1.0 引言486

1.1 研究大脑发育的新技术487

1.2 大脑发育之谜：老问题和新问题488

2.0 产前发育：从囊胚到婴儿488

2.1 表观遗传学488

2.2 大脑发育的解剖学基础489

2.3 神经元的迁移493

2.4 基因和环境因素494

2.5 胎儿听觉体验：出生前对声音和音乐的感知497

3.0 大脑发育：终生的变化498

3.1 出生后大脑发育的先扬后抑模式498

3.2 大脑发育的区域差异500

4.0 大脑发育和心智502

4.1 生命中的第一年：生长和发育的大爆发503

4.2 儿童期和青春期：动态和阶段性生长514

5.0 早期大脑损伤和发育可塑性527

6.0 总结530

7.0 本章回顾531

附录A 神经模型：认识大脑工作原理的途径532

第1部分：传统的神经元模型533

1.0 为什么由两部分组成？533

2.0 什么是神经模型？533

3.0 神经元534

4.0 基本的人工神经元模型（McCulloch＆Pitts,1943）536

5.0 神经元的学习——一些基本概念538

6.0 神经元建模的其他主题539

6.1 赫布学习539

6.2 激活函数540

7.0 不止一个神经元541

7.1 感知机541

7.2 感知机的局限性541

7.3 多层感知机542

7.4 认识和感知机？543

8.0 递归或动态网络544

8.1 一个简单的递归网络的例子544

8.2 霍普菲尔德神经网络和博尔茨曼机545

8.3 其他递归系统547

9.0 对第一部分的回顾548

第2部分：眼见为实548

10.0 我们将看到什么？548

11.0 NRM神经元549

11.1 激活和输出算法549

11.2 使用单个基本数字神经元的实验550

11.3 具有一层基本数字神经元的实验551

12.0 NRM动态神经网络552

12.1 状态作为输入标签552

12.2 状态作为输入的一个内部图像（图标）553

12.3 内部状态作为一个感觉记忆的仓库554

12.4 记忆网络的状态空间555

13.0 NRM中的一个复杂认知系统555

13.1 目前的模型告诉我们什么？557

13.2 对输入变化的响应558

13.3 对模拟声音输入的响应559

13.4 在缺乏刺激的情况下回忆559

13.5 NRM工作总结560

13.6 认知的神经模型：结论560

14.0 自我测试题和一些解答561

14.1 NRM练习561

14.2 更加复杂系统的情形（视觉觉知）562

14.3 超越使命召唤：“stacking and self”563

附录B 观测活体大脑的方法565

1.0 历史背景566

1.1 将大脑与意识关联566

1.2 记录脑活动567

2.0 将大脑活动与血流和代谢耦合568

2.1 使用PET和fMRI做脑功能映射到生理学基础568

3.0 方法569

3.1 实验设计569

3.2 脑电描记法569

3.3 脑磁图描记法575

3.4 单光子发射计算机断层成像术（SPECT）580

3.5 正电子发射断层成像术（PET）582

3.6 磁共振影像583

3.7 磁共振影像——一项明日工具596

3.8 光学影像598

4.0 多模态大脑影像599

4.1 不同来源的同时影像600

4.2 影像基因学（Imaging genetics）601

5.0 结论603