脑功能认知研究的历史与发展 - Eduwest
脑科学发展史
脑科学发展史
脑科学是一门研究人类大脑及其功能的交叉学科。
在人类历史的漫长岁月中，人们对大脑的认知逐渐深化，脑科学也在不断发展和进步。
古代：早在古希腊时期，亚里士多德就对大脑的功能进行了初步的探索，他提出了“心脏是知觉之所”的学说，对脑科学奠定了基础。
十七世纪至十九世纪：当时的科学家主要是通过解剖大脑来了解其结构和功能。
法国科学家加里蒂在脑部解剖研究中，发现了一条称为“加里蒂沟”的结构，这是大脑两半球之间的连接。
英国科学家威廉敦·哈维在注射染料后，发现了神经元和神经细胞。
而德国医生弗迪南德·门德尔则成功的实验出了神经递质和兴奋信号的传递。
二十世纪：在二十世纪，科学家利用电化学和数据分析技术，进一步深入探究了大脑的功能和作用。
例如，脑电图技术能够通过测量大脑放电来监测大脑的活动。
研究者发现，不同区域的大脑活动与不同的思维和感觉有关。
只要有电活动，所有人都可以用进一步的学习和实践来控制大脑的一部分，并沿着类似于训练肌肉的方式加强该部分。
21世纪：21世纪以来，脑计划和神经工程等新交叉学科的引入让脑科学进入了一个更加广阔和深奥的领域。
脑计划是指将神经科学和计算机科学的理论和方法相结合，应用于解释、建模和探测脑的运作方式。
神经工程则是指将工程学、生
物学和医学相结合，利用工程技术的方法来帮助人类更好地研究、治疗和辅助人类脑功能的提高。
总之，脑科学一直在探索着大脑的奥秘，不断发展和突破，随着技术和跨学科的发展，今后必然会进入一个更加深奥、广阔的领域。
脑功能认知研究的历史与发展简述
与加尔他们的颅相学 图并没有很大的差别 。
到２ ０世纪三 四十年代 ，把 心理过程直接 定位在大脑特 定 区域 的机 械论观 点
正在把心理活动的脑功能基础研究引入歧途 。 事实上 ， 正是对这种 “ 隘的定位论 ” 狭 的怀疑使得谢灵 顿 （ｈ ｒｎ ｔｎ Ｓ ｅｒ ｇｏ ）这样的杰 出神 经科学家在 晚年 不得不接受把 心 ｉ
但在说话时只能 发音 “ ａ ” ｎ ，不会发别的音。几天后病人去世 ，对其 的大脑研究
发现大脑的损伤区域在左侧大脑半球前部 ， 也就是脑功能结构 中著名 的布洛卡 区。 这种病变现在被称 为运 动性失语症 （ ｐ ａｉ） Ａ ｈ ｓ 。对另一种语言 障碍—— 感觉性失 ａ
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科学前 沿
脑 功 能认 知研 究 的 历 史 与发 展 简述
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设想一个放在你 手 中的奶油色物体 。这是一个看起来像 由两 个半球组成的椭 球状粘稠物 ， 坐落在 一根粗壮的茎上 。 在它的表面 ， 有着各 种各样 深浅不一的皱褶 ，
还 可以区分出有着特定 的颜 色 ，形状 和纹理的不 同区域 。这 些区域 以一定的方 式 互相 交连折叠在一起 。这个 外表奇怪 的东西就是我们 的大脑 ，那根粗壮 的茎是脑 干 ，皱褶是大脑的沟 回，而彼此 连接的区域是大脑 的各种功 能区结构。确定这 些
脑 区之间的连接方式和与之相 应的心理功能 ，揭示大脑 的工作机 制 ，了解人类精 神和智力的奥秘 ，正是千百 年来对 人类最富吸引力也最具 挑战意义的 问题 。可喜 的是 ，在 今天我们终于开始有 能力 涉足于这个领域 ，尽管 只是一小步一小步地艰 难探索 ，智慧女神的真实面貌还是正逐渐地 呈现在我们面前 。 其 实 ，早在 ｌ ８世纪前叶 ，意大利医生和生物学 家佛 洛恩斯 （ｌｕｅ ｓ Ｆｏ ｒｎ ）就 已
人类大脑认知能力的演化与发展规律
人类大脑认知能力的演化与发展规律人类大脑是自然界最为复杂的器官之一，其认知能力的演化与发展是人类独特的智慧和思维能力的基础。
本文将从大脑演化、认知能力的起源、发展规律等方面进行探讨，以期更好地理解人类大脑认知能力的本质与发展。
1. 大脑演化的历程从进化的角度看，人类大脑经历了漫长的演化过程。
早期的人类祖先仅具有基本的脑部结构，主要用于基本的生存需要和简单的感知。
随着整个人类进化的逐渐发展，大脑的体积逐渐增大，并逐渐形成了现代人大脑的基本结构。
据考古学家的研究发现，早期的人类大脑在大约200万年前的旧石器时代开始出现显著的变化。
由于环境的变化和社会的需求，人类大脑逐渐增大，特别是额叶和额叶皮层的扩张。
这种扩张导致了人类大脑认知能力的显著提升，使得人类能够更好地感知和适应环境，进一步改善生存和繁衍的能力。
2. 认知能力的起源与发展人类大脑的认知能力是一种复杂的心理过程，涉及多个认知功能的协调工作。
这些认知功能包括感知、记忆、思维、语言、注意力等，它们共同构成了人类独特的智慧。
认知能力的起源可以追溯到人类进化的早期阶段。
早期人类为了适应复杂的环境，发展了感知能力。
通过感知外界环境中的各种信息，人类能够更好地判断和预测，从而提高生存能力。
随着大脑的进一步演化和发展，人类逐渐具备了记忆功能，能够记录并回忆过去的经验和知识。
思维能力的出现则进一步促进了人类大脑的发展。
思维是指人类在处理和解决问题时进行的一系列心理活动，包括推理、判断、决策等。
思维能力的提升使人类能够灵活地应对各种挑战和困境，进一步提高了人类的适应能力。
语言的出现是人类认知能力发展的重要里程碑。
语言不仅是人类沟通的工具，更是思维的表达方式。
语言的出现使得人类能够更好地组织和交流自己的思想，加速了思维的发展和知识的积累。
3. 发展规律的影响因素人类大脑认知能力的发展规律受到众多因素的影响。
首先是基因的影响。
基因在人类大脑发展中起着重要的作用，决定了大脑的结构和功能。
脑科学的发展历程和未来展望
脑科学的发展历程和未来展望从古至今，人类一直在探索心灵和大脑的奥秘。
脑科学是从20世纪初开始迅速发展起来的，它凭借着一系列的科学研究和技术创新，让我们对于大脑的认识有了前所未有的突破和提高。
本文将介绍脑科学的发展历程和未来展望。
一. 脑科学的发展历程脑科学的起源可以追溯到古希腊时期，希波克拉底就曾用“大脑是思考的器官”来描述人的成长过程。
但是，真正的脑科学是在现代科学的背景下才逐渐形成的。
脑科学的发展历程可以分为以下几个时期：1. 神经解剖学时期神经解剖学时期可追溯至17世纪，著名的神经解剖学家威廉·海姆斯在19世纪中期通过解剖大脑，提出了大脑神经元的假设，并将其称为“神经元说”。
此外，随着显微镜的发展，使人们对神经元和突触的形态有了更为准确的认识。
2. 神经生理学时期神经生理学时期始于19世纪末期和20世纪初期。
经典的意识实验（例如，伦敦帕金森的实验）探索了大脑区域对于行为和经验的作用。
此外，提出了“信息带”的概念，即神经元之间通过电信号来传递信息的机制。
3. 神经心理学时期神经心理学时期始于20世纪中期，随着心理学研究的发展，人们开始关注大脑在认知与行为方面的作用。
神经心理学尤其关注来自神经系统的信息在认知、情绪、行为中的交互作用。
4. 认知神经科学时期认知神经科学（CNS）始于20世纪70年代，其基本思想是通过在认知任务中探索神经活动和大脑结构的关系，来研究认知过程。
近年来，CNS领域涉及神经影像学等领域，实现了结构成像、功能成像及定量成像等方法，这些方法都极大地推动了认知神经科学的发展。
二. 脑科学的发展趋势现在的脑科学已经取得了很多重要的成就，但还有许多领域要继续探究。
以下是脑科学未来的发展趋势：1. 神经技术的发展传统的神经技术包括脑电图（EEG）和磁共振成像（MRI）等，但这些技术仅仅是对大脑的观察。
新兴的技术，如超声脑成像、光遗传学和光热效应成像等神经技术，承诺进一步揭示大脑活动的细节。
脑功能区的发现与研究
脑功能区的发现与研究人类的大脑是复杂而神奇的器官，不断在学习、思考和控制身体各种功能。
在过去的几百年中，科学家们通过不断的观察和研究，逐渐发现了一些与特定功能相关的脑区，进而推动了神经科学的发展。
本文将介绍一些重要的脑功能区的发现与研究。
在19世纪末20世纪初，德国神经学家布洛德曼通过对大量病人的脑损伤进行观察，提出了大脑皮层是由一些功能不同的区域组成的假设。
然而，直到20世纪60年代，技术和研究方法的进步才使得科学家们能够更深入地研究大脑的结构与功能。
在该时期，美国神经科学家罗杰·斯潘塞通过在动物实验上进行电刺激的方法，发现了运动皮质和感觉皮质等功能区域。
他发现通过刺激运动皮质的不同区域，可以导致动物产生不同的运动反应。
这些实验结果证明了不同的脑区对应着不同的功能，进一步支持了布洛德曼所提出的功能区的假设。
随着神经科学技术的发展，科学家们开始使用功能性磁共振成像（fMRI）等技术，能够在活体脑中观察脑区的活动。
这使得研究者们能够更准确地确定大脑的功能区域。
其中一个重要的发现是关于大脑皮层的分区。
通过对大量研究对象的fMRI扫描和分析，科学家们发现了多个与特定功能相关的区域。
例如，布洛登负责面部识别和认知控制的区域，颞叶皮层负责听觉处理，顶叶皮质负责注意力和工作记忆等。
除了对大脑皮层的研究，科学家们还发现了其他重要的功能区域。
例如，位于脑干的网状结构控制了觉醒状态和睡眠，脑下垂体则负责控制内分泌系统，杏仁核参与情绪的调节等。
脑功能区的研究对理解大脑的功能和行为表现非常重要。
通过对功能区的活动进行观察和分析，科学家们可以揭示大脑是如何处理信息和控制行为的。
这些研究不仅帮助我们了解大脑的基本机制，还有助于理解和治疗与脑功能相关的疾病。
例如，通过观察与记忆相关的脑区活动，科学家们可以了解记忆是如何形成和存储的。
这些研究有助于开发新的治疗方法来改善记忆力和治疗与记忆相关的疾病，如阿尔茨海默病。
大脑认知科学的研究进展
大脑认知科学的研究进展近年来，大脑认知科学在世界范围内的研究发展迅速，不断地推动着认知心理学和神经科学领域的发展。
一、认知神经科学的发展对于大脑认知科学的研究，最初的成果是通过切脑实验来进行的。
随着技术的不断进步，如同位素成像技术、磁共振成像技术等，神经科学领域在技术方面有了更广泛的发展。
特别是功能性磁共振成像技术（fMRI），可以提供活动脑区血氧水平的映像，从而为大脑行为学与认知神经科学提供了非常有效的研究工具。
二、认知神经科学与行为学的结合大脑认知科学不断地将行为学、神经科学与计算实验模型结合在一起，取得了显著的进展。
比如，现在有很多研究者在采用计算神经科学技术来建立大脑认知神经的计算模型，以便于探讨大脑认知过程的机制和过程。
再举一个例子就是，行为学研究者通过不断地运用概率模型来描述人们的决策过程，通过脑科学技术来验证预测，并将研究结论反馈到模型中，以修正模型以适应科学问题的解答。
三、认知神经科学与心理学的结合大脑认知科学不仅与行为学结合，还与心理学结合。
在心理学研究方面，通过分析人们的思维过程及行为表现，以及大脑加工的相应机制，能够更好地揭示和理解正常和异常的心理状态。
在精神疾病等领域，也有许多研究者结合大脑认知科学和临床研究来取得了一系列显著的科研成果。
四、未来的发展趋势随着技术的不断进步，科学界对于这个领域的研究也会越来越深入，具体而言，未来的研究将主要包括以下几个方面。
1. 运用更加直观、便捷的技术：可以用基于虚拟富零与增强现实技术与神经科学结合起来，以便促进认知神经科学的研究和优化。
2. 大型联合研究项目的开展：大脑认知科学是一个综合的、跨学科的、系统化的科学领域，在未来将开展更多的国际合作项目，以促进大脑认知科学的研究进展。
3. 不断借鉴心理学的研究思路：认知神经科学与心理学之间存在着千丝万缕的联系，未来开展的研究也会借鉴心理学的思路，以更好地解释大脑认知过程的复杂性。
4. 同时开展文化间比较研究：除了大规模的联合研究项目外，也需要与不同文化的专家进行研究互动，以更加全面和准确地理解不同文化间的认知差异和能力发展。
人类认知神经科学的发展历程
人类认知神经科学的发展历程人类一直在探寻自己的大脑，因此认知神经科学在人类历史上具有重要意义。
本文将回顾认知神经科学的发展历程，探讨其对科学领域及未来的意义。
认知神经科学的形成可以追溯到人类对大脑的早期研究。
19世纪中期，生理学家和神经科学家开始将注意力放在通过脑部和神经系统来控制感觉和行为的研究上。
然而，当时的技术和研究方法非常有限，只能通过研究动物脑部和尸体的解剖研究来了解大脑的功能。
直到20世纪初，人类开始使用电生理学和神经影像学技术来对大脑进行研究，从而打开了认知神经科学的大门。
20世纪50年代，人类开始使用电脑，这一事件对认知神经科学的发展产生了深远的影响。
研究人员开始利用计算机来模拟人类思维和行为，从而让我们更好地了解大脑内部的计算过程。
随着计算机技术和神经影像学技术的不断进步，如PET和fMRI，研究人员能够更准确和深入地了解人类感知、思维和行为的神经学基础。
从认知功能的角度来看，近年来的研究使人们更清楚地了解大脑内的不同功能区域和它们在感知、认知和行为方面的作用。
例如，前额叶主要涉及决策制定、计划和控制行为，而颞叶主要涉及听觉、视觉和嗅觉信息的处理。
除了这些区域之外，还有一些连接不同区域的神经网络，这些网络在常规任务、自我意识和社交交互等方面都至关重要。
此外，人们还研究了大脑在神经水平上的功能。
例如，神经元如何传递和处理信息，以及神经递质如何影响行为和情感。
通过这些研究，我们可以了解到大脑如何处理各种各样的刺激，包括声音、视觉、触觉和情感信息。
认知神经科学的发展不断深入，但是对于一些基本问题，如人类思考和意志力的本质，我们还没有很好的答案。
随着科技的进步，尤其是人工智能和脑机接口技术的涌现，我们将有更多的机会了解大脑的机制，并探索大脑纠正缺陷、增强功能的方法。
最后，认知神经科学不仅可以帮我们更好地了解大脑的机制，也可以应用到其他领域，如教育、心理治疗和神经工程等方面。
这说明认知神经科学的发展具有深远的意义，将持续推动人类对自身认知的进一步认识。
脑科学研究的发展演变及其特点
脑科学研究的发展演变及其特点脑科学研究是一门跨学科的科学，旨在探索和理解人类大脑的结构、功能和运作机制。
随着科技的进步，脑科学研究的发展经历了不断的演变和进步。
本文将从17世纪开始，介绍脑科学研究的发展演变及其特点。
17世纪，脑科学研究起源于康奈尔·维尔库恩（Cornelius Velkuhun）对人类大脑的解剖研究。
他是第一位系统地描述大脑解剖结构的学者，他的工作为后来的研究奠定了基础。
18世纪，克劳瑟·加莱、埃尔南·坎皮和保罗·布罗卡等学者通过观察与大脑损伤相关的言语障碍，推测大脑与语言的关系，这被认为是脑科学的重大突破。
19世纪和20世纪初，随着显微镜的使用，神经元的发现和狄特琳德·洛豪斯（Dittrich von Loewenfeld）对神经元网络结构的研究，以及奥托·洛维（Otto Loewi）对神经传递物质的发现，脑科学研究进入了细胞水平的探索。
此外，西格蒙德·弗洛伊德的心理分析理论和伽达默尔保持作用学说的提出，也为心理学和脑科学的交叉研究提供了理论基础。
20世纪中期，发展迅速的电生理技术和成像技术为脑科学研究带来了巨大的变革。
从上世纪50年代开始，格林内克和亚历山大发展了神经元外多电极记录技术，使得可以同时记录上百个神经元的活动。
此外，发展成熟的功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）技术，使得研究者可以非侵入性地观察大脑在不同情境下的活动。
当代脑科学研究的特点是跨学科合作和信息共享。
脑科学涉及生物学、心理学、计算机科学和工程学等多个学科，需要不同领域的专家共同合作。
例如，神经影像学家使用成像技术获取大脑的结构和功能信息，然后与计算神经科学家和认知心理学家合作，构建模型来解释这些信息。
此外，脑科学研究者之间的合作也是一个重要特点。
他们通过在国际会议上交流研究成果，发表论文和共享数据，促进整个领域的快速进展。
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脑功能认知研究的历史与发展设想一个放在你手中的奶油色物体，这是一个看起来象由两个半球组成的椭球状粘稠物，坐落在一根粗壮的茎上，在它的表面，有着各种各样深浅不一的皱褶，还可以区分出有着特定的颜色，形状和纹理的不同区域，这些区域以一定的方式互相交连折叠在一起。
这个外表奇怪的东西就是我们的大脑，那根粗壮的茎是脑干，皱褶是大脑的沟回，而彼此连接的区域是大脑的各种功能区结构。
确定这些脑区之间的连接方式和与之相应的心理功能，揭示大脑的工作机制，了解人类精神和智力的奥秘，正是千百年来人类最富吸引力也最具挑战意义的问题。
可喜的是，在今天我们终于开始有能力涉足于这个领域，尽管只是一小步小步地艰难探索，智慧女神的真实面貌还是正逐渐地呈现在我们面前。
其实，早在18世纪前叶，意大利医生和生物学家佛洛恩斯（Flourens）就已经通过观察和实验来研究脑。
他通过一定的方式，在不同的动物身上越来越多地摘除它们的脑区域，然后观察产生的结果。
他发现，摘除不同的脑区之后，并不是脑的特定功能受到损害，而是所有功能都逐渐减弱。
这样的事实清楚地表明，将不同的功能选择性地完全定位于脑的某一特定区域是不可能的。
于是，这种认为脑是均一的，没有专一功能区域的设想，就导致了脑的整体性活动概念出现。
与这种整体性脑功能活动想法相反，18世纪后期德国医生加尔（Gall）鼓吹的另一种鲜明对照的观点却久负盛名。
这种观点认为脑能够被分隔成若干固定的小室，各自有高度专一的功能。
加尔通过研究死后的人颅骨的物理特征，再与死者生前的性格特征匹配，发展出一套理论。
他和他的信徒检测颅骨的表面隆凸作为脑的特征，将头骨分成39个区域，相应地将人类复杂的心智功能也分成39种，包括“繁衍的本能”、“爱”、“友谊”、“谨慎”、“仁慈”、“希望”、“记忆”“数学概念”、“文字知觉”、“推理”、“比较”、“空间方位感”、“因果关系”、“时间知觉”、“大小知觉”等等，建立了曾经在西方广泛流传的颅相学（Phrenology）。
这种观点在当时的技术水平下，看似符合客观的科学测量标准，因此曾经在很长的一段时间里独领风骚。
但是，到19世纪后叶，对脑部损伤病人的临床观察有了很多新的发现。
法国医生布洛卡（Broca）检查了一个不会说话的病人，他可以理解语言，但在说话时只能发音“Tan”，不会发别的音。
几天后他去世，对他的大脑研究发现他大脑的损伤区域在左侧大脑半球前部，也就是脑功能结构中著名的布洛卡区。
这种病变现在被称为运动性失语症（Aphasia）。
对另一种语言障碍——感觉性失语症病人大脑的研究则发现，病人能够完全正确地发音，但说出的话语无伦次，语言的理解能力有障碍，损伤的区域在大脑下部的颞横回语言感觉区——韦尼克（Wernicke）区。
这些与颅相学预言完全不同的实际观察结果，逐渐揭示了把颅骨的表面隆凸作为衡量脑功能指标的荒唐无稽。
脑损伤的临床观察虽然把简单肤浅的颅相学从科学的研究中清理出去，对大脑功能的“狭隘的定位论”观点却没有得到什么改变。
很短的时间内，“概念中枢”、“阅读中枢”、“书写中枢”、“空间定向中枢”等等分别在大脑皮层中确定了位置。
尤其是在20世纪初，具有讽刺意味的是，人类自己发动的世界大战为人类观察研究自身的大脑提供了许多优秀的病例——大脑受弹伤的士兵。
在对这些病例的观察研究得到的大量资料加工整理后，1934年，德国精神病学家克雷斯特（Kleist）甚至绘出了详细的大脑皮质机能定位图。
然而，从本质上而言，这些图与加尔他们的颅相学图并没有很大的差别。
到20世纪三四十年代，把心理过程直接定位在大脑特定区域的机械论观点正在把心理活动的脑功能基础研究引入歧途。
事实上，正是对这种“狭隘的定位论”的怀疑使得象Sherrington（1934，1942）这样的杰出神经科学家在晚年不得不接受把心理过程与脑的基质割裂开来，承认它们特殊的“精神本性”。
而一直以来，反对“狭隘的定位论”的代表——英国著名的神经学家Jackson的假设：对于心理过程的复杂形式的脑组织来说，从它们的结构水平立场出发，要比从大脑有限部分的立场出发更为适当，则被Monakow、Goldstein等杰出研究者继承和发展。
20世纪的第二次世界大战，又为脑损伤的研究提供了大量研究的机会。
一门新兴的独立学科神经心理学，就是在二次大战伤亡最大的两个国家——前苏联和德国的摇篮中产生的。
前苏联杰出学者Luria在1973年发表的专著：《神经心理学原理》，就是这一学科产生的标志。
神经心理学诞生早期的研究仍然集中在脑损伤病人的心理功能障碍与脑损伤的定位和性质上。
直到80年代中期以前，研究的方法范式主要还是临床的神经病学或神经外科检查，神经心理测验和病人死后的脑病理解剖学检查。
在这个时期，神经心理测验是神经科学家们异常重视的研究方法，因为通过它能够相当满意地探测脑损伤的定位问题。
在80年代后期，由于技术的迅速发展，成熟的脑CT技术（computerized tommography计算机断层扫描术）开始在临床医学诊断和研究中普遍应用，这种可以对病人产生很少损害的成像技术，可以更加方便和精确地确定脑损伤的位置和性质，传统的神经心理学开始吸收认知心理学的精细实验方法，技术和理论概念，逐渐从临床医学的轨道中脱离，转向认知神经科学的方向。
然而，脑CT技术是基于各种脑组织对X射线吸收程度的差异而成像的技术，它测量的只能是脑的结构像信息，因而只能通过结合病人的脑损伤定位观察和行为上的心理功能障碍测量来研究脑功能，对正常人的脑功能活动的研究探索有很大的困难。
这个时候，另外两种新技术的出现和发展，为脑功能定位认知研究开拓出崭新的方向。
这两种技术就是现在应用广泛的PET技术(positron emission tommography, 正电子发射断层扫描术)和fMRI技术（functional megnetic resonance imaging 功能核磁共振成像）。
在身体的所有器官中，脑对能量的消耗是最大的。
即使在安静的状态下，脑所消耗的氧气和葡萄糖的速率也是其他组织的10倍。
当某块脑区工作的时候，它需要的能量巨增。
因此，我们如果能够追踪反映这些能量变化的生理参数，我们就能知道当脑在从事某种作业和任务相关的功能活动时，哪一部分脑区最兴奋活跃或者工作最努力。
这就是PET和fMRI的基本原理。
其中，PET使用半衰期很短的放射性标记物如18F-2-脱氧核糖、H215O等注入人体，这些放射性示踪物在人体内放出光子，计算机控制的闪烁探头，在脑部四周旋转探测和记录光子的出现的动态过程，计算脑内葡萄糖等相关物的代谢率，可以观察人脑认知时，脑部血流量、糖代谢率和氧消耗的变化等，由此检测脑部生理代谢活动与精神和心理活动的关系。
fMRI则不需要标记物，直接通过测量血液中氧浓度变化引起的血红蛋白的磁性改变，检测脑部兴奋区域与心理功能之间的关联。
在通常的条件下，PET可以在几十秒内，得到一幅清晰的图象，其功能像的空间分辨率是厘米量级，而fMRI可以在几百毫秒的时间分辨率内，检测毫米量级的脑组织活动。
伴随技术的发展，脑功能认知研究的科学概念和理论也在不断地发展。
美国1989年发行的《认知神经科学》专业期刊和1992年出版的《认知神经科学》专著，实际上已经标志了以阐明认知活动的脑机制为研究目的的脑功能认知研究的一门独立学科——认知神经科学的产生。
认知科学理论发展的历程中出现过四种不同的理论体系：物理符号论、联结理论、模块论和生态现实理论，它们在认知神经科学中都有相应的反映。
与人工智能的物理符号论和认知心理学的信息加工学说相应，在脑功能认知研究中占主流地位的是神经生理学的特征检测和功能柱理论。
这是Hubel和Weisel采用细胞微电极记录技术对视皮层细胞功能的研究结果。
他们发现在视网膜、外侧膝状体和大脑皮层中都存在对线段方位进行特征检测的细胞，在皮层上还发现了对颜色、方位和眼优势选择性反应的功能超柱存在。
他们这件因此而获得1981年诺贝尔生理和医学奖的奠基性工作，一直都是认知科学中的主导学术方向。
与人工神经网络研究中的联结理论和并行分布式处理概念相应，神经生理学中的神经元间群编码概念，则企图从神经元的时空结构中找到认知活动的神经基础。
在视觉认知模式识别中，该理论有不少有意义的工作。
但是，离真正了解神经元间群编码与单个神经元激活各自在认知活动中的意义和它们之间的关系，还有很多没有揭开的谜题。
受计算机软件与硬件的模块性组成启发，认知功能的模块性理论把大脑看成由功能和结构上都是高度专门化的相对独立的模块结合而成。
这种精细复杂的功能和结构的结合，就是认知活动的基础。
在运动系统和记忆的研究中，有不少实验发现支持该理论。
在认知活动中机体内部的信息加工过程与外部环境作用之间的关系一直是一个争论不休的问题。
Gibson的“生态光学”与“视知觉的生态理论”认为外界环境提供了足够的信息以直接产生知觉，强调的是生物体知觉中的不变性，反对知觉是对环境的特征检测的观点。
北京认知科学开放研究实验室提出的视知觉拓扑性质检测与功能层次理论，就是对Gibson的理论和格式塔心理学的继承和发展。
神经生理学中通过对清醒动物的单细胞记录、多细胞记录、阵列电极记录等测量细胞活动的电生理反应，以及分子神经生物学中通过组织化学等方法测量细胞活动时信息传递的化学物质变化，是在分子和细胞水平的脑功能认知研究的生理成像方式。
它们在时间和空间分辨率上都可以达到相当的要求。
与之相比，在皮层水平上对人类大脑的各种无创性认知成像技术，都有各自的缺点。
即使在理想的情况下，fMRI也只能达到100毫秒的时间量级，并且，脑区域能量代谢的变化或者血流的变化，究竟与神经元的兴奋和抑制之间的确切关系是什么，也还是一个悬而未解的问题。
这些通过测量脑血流变化或含氧浓度变化而成的功能像，并不是实际意义上的脑功能活动发生的位置和时间，从而在根本上不可避免地带有一定的空间和时间差异。
有近百年历史的脑电图技术（EEG）,在六七十年代发展出的一种被称为事件相关电位（event-related potential ERP）技术，能够通过实时记录脑功能活动时的头皮电位，测量认知活动引起的脑电变化，并可以通过偶极子定位模型，逆向求解出大致的脑内电活动的源定位。
但是，由于数学上这种逆向求解的困难和解的非唯一性，ERP的脑功能定位只能是对真实脑活动的一个相当粗略的估计。
如果能够通过某种方式有效地结合这两种成像技术，在时间与空间分辨率上同时达到一个更好的水平，在脑功能成像技术上将是一个不小的进步。
这也正是我们目前正极力发展的目标之一。
PET与fMRI在得到特定认知活动的脑功能成像时，采用的是一个状态与另一个对照状态相减的办法，认为相减后得到的兴奋区域就是与特定认知任务相关的脑区。