脑科学的发展对认知心理学的深刻影响

两种形式的记忆可能有不同的神经机制。认知神经
心理学的实验结果支持双加工模型。研究发现：对 健忘症病人的再认，海马区域在“回想”中起着重要 的作用，而颞中回和颞下回的周围结构则对“熟悉 性”是重要的。ＥＲＰ研究发现熟悉性和回想有不同 的脑皮层分布。ＦＭＲＩ研究表明在左侧前额叶和稍
１０８
万 方数据
然而这些表征之间产生竞争，经过选择之后最终只 剩下一个最符合词义的目标词。此时音位编码才开 始工作。如何检验这两种观点？一个基本思路是看
合Ｇｏｄ和Ｋｎａｕｆｆ的实验研究人们发现，线性三段推 理过程中似乎总是需要空间信息加工的参与，而范 畴三段推理却都没有激活空间信息加工区域。这就
（２０００）等利用ｆＭＲＩ脑成像技术研究了图画——词
汇干扰实验范式中的语义干扰效应，发现产生语义 干扰效应时，引起了颞中回、左后颞上回、左前束状 回以及双侧额叶的激活。［８］（Ｐ２６２’２６５）结果提示：语义 干扰效应处于音韵提取水平，这表明激活能够在概 念加工和音韵提取水平之间进行扩散，可以看出该 项实验结果完全能够作为支持交互作用理论假设的 一个有利证明。 三、关于思维的脑成像研究 （一）思维与语言。 思维与语言的关系在认知心理学的研究领域中 一直是一个重要的话题。在思维过程中我们是依赖 抽象的语言形成的逻辑规则来完成的，还是在推理 的任务中需要借用空间的表征方式？在这个问题上
２００７年１２月 第２０卷第６期
阴山学刊
ＹＩＮＳＨＡＮ ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＪＯＵＲＮＡＬ
Ｄｅｃ．２００７ Ｖ０１．２０ Ｎｏ．６
脑科学的发展对认知心理学的深刻影响
袁晓松
（包头师范学院教育科学学院，内蒙古包头０１４０３０）
摘要：脑成像技术在认知心理学领域中取得了重要成果：在记忆系统的认知研究中，由于引进了脑成像 技术，使得多重记忆系统的模型得到了更为可靠的试验数据的支持；内隐记忆与外显记忆两个分离系统的存 在也获得了进一步的证实；再认记忆的研究，发现了“熟悉性”和“回想”两种不同形式的记忆功能。在语言产 生的认知研究中，由于引进了脑成像技术，使试验结果非常好地支持了语言生成的三阶段理论。在关于思维 的研究中，借助于脑成像技术，人们对思维与语言的关系有了更为深入的认识，对顿悟的研究也取得了令人鼓 舞的成果。 关键词：脑科学；脑成像技术；认知心理学；记忆系统；语言产生；思维 中图分类号ｔＢ８４２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００４—１８６９（２００７）０６—００１０７—０６
发式策略，靠与语义记忆有关的额——颞叶系统来
进行推理，而在没有现成知识可利用的情况下，人们 会利用形式逻辑规则，靠与空间信息加工有关的额
存在着意见明显分歧的两种理论假设。“心理逻辑”
理论认为：人们在推理过程，使用抽象的、没有内容 限制的推理规则来进行有效的推理。推理是由语言 信息加工过程实现的。与此不同的“心理模型”理论 却认为：人们通过建构心理模型来表征外部世界那 些可能的状态，并通过描述和证实这些模型来推导 有效的结论。人们在推导过程中保持和操作的乃是 事物的结构特征，演绎推理是由一个视觉空间加工 过程来实现的。 以往的行为研究在这两种理论的选择上无法给 出令人满意的一致结果。随着脑科学的发展，借助 于脑成像技术，人们终于可以用一种新的方法来重 新考察这两种理论的不同观点了。 对此问题研究的基本逻辑可以这样来设定：如 果某种特定的思维过程基本上是“语言的”，那么在 进行这种思维活动时，大脑中负责语言信息处理的 区域就会参与。反之，如果某种思维过程本质上是 “空间的”，则大脑中负责空间信息处理的区域就会
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
研究成果，为认知心理学的人工神经网络的模拟提
供了真实的物质基础。认知心理学家Ｊｏｈｎ
Ｂ．Ｂｅｓｔ
指出：“可以客观的说，ＰＥＴ和ｆＭＲＩ研究揭示出神经 系统与认知系统之间可能存在着复杂的联系。因 此，虽然认知心理学家在对情景记忆和语意记忆进 行区分时，他们是在抽象的层次上进行描述的，而当 脑科学的研究证据支持这种区分时，认知心理学家 就可以说‘神经系统似乎也在支持在抽象的层次上 所做出的这些区分。”’…（ＰＬＯＴ）沿着这个思路，让我们 来具体考察一下。当脑科学与认知科学相结合时， 它的发展到底会给认知心理学带来什么？
随着脑科学的发展，伴随着事件相关电位 （ＥＲＰ）、脑磁图（ＭＥＧ）、脑电图（ＥＥＧ）、正电子发射断 层扫描技术（ＰＥＴ）。功能性磁共振成像（ｆＭＲＩ）等多 种新技术的应用，为人们直接观察大脑的认知活动 提供了一个新的窗口，它似乎使原来完全漆黑的大 脑“黑箱”变得渐渐透明起来。它不仅可以验证和支 持认知心理所提出的理论模型和假设（比如多重记 忆系统假设的验证），’而且还可以引导或直接参与对 新的认知规律的揭示（比如对顿悟心理机制的揭 示）。有心理学家总结说，脑科学的发展和所取得的
任务，都没有空间记忆中观察到的脑区的活动，而且 在物体空间位置表征中至关重要的后部顶叶也没有 激活。［９】（Ｐ１３０５。１３１０）因而Ｇｏｅｌ等人判断：推理是一个 言语信息的Ｊｊｎ－ｒ过程而非空间信息加工过程。 Ｋｎａｕｆｆ等人是心理模型理论的支持者。运用脑 成像技术，他观察到被试在解决容易形成视觉表象 或容易形成空间表征的线性三段式推理任务中都有 顶叶和楔前叶的激活，而这两个脑区被认为是典型
后的顶叶活动分别与熟悉性的回想有关。（５】（Ｐ２７。３０） 这提示我们，熟悉性再认和回想性再认是功能
分明的两个过程。而且它们分别依赖于性质上不同
的神经机制。脑科学技术的实验研究支持了再认记 忆的双加工模型。 二、关于言语产生的脑成像研究 在认知心理学的研究中，言语的产生被认为是 从深层结构到表层结构的过程。大多数的心理学家 认为言语产生中的词汇的通达可以用三阶段模型来 概括（它是各类多阶段模型的简化和概括）。三阶段 模型包括：（１）构造阶段：依照目的来确定要表达的 思想；（２）转化阶段：应用句法规则将思想转化成语 言的形式；（３）执行阶段：将言语形式的消息说出来 或写出来。在确定说什么和实际说出来之间存在着 各种转换过程，即从思维依次转换为句法、词汇和言 语等不同层次的语言结构。可以将此转换过程看成 不同的加工阶段。［６］（ｍ５８） 近年来Ｌｎｄｅｆｒｅｙ和，Ｌｅｖｅｌｔ（２０００）等运用脑成像 元分析法得到了言语产生的大脑激活过程：视觉和 概念上的引入过程涉及到枕叶、腹侧颞叶和前额叶 （０—２７５ｍｓ）；接着激活传至韦尼克区，单词的音韵代 码储存在该区。这种信息传播至布罗卡区和颞左中 上叶，进行后词汇音韵编码（２７５—４００ｍｓ）；然后进行 语音编码，这一过程与感觉运动区和小脑有关，激活 感觉运动区进行发音（４００。６００ｍｓ）。［７］（Ｐ２６６～２７３）可以 看出Ｌｎｄｅｆｒｅｙ等人的脑成像元分析所获得的数据非 常好地支持了言语产生的三阶段模型的理论假设。 目前关于言语产生的具体过程存在着两个具有 重要影响的模型，一个是Ｄｅｌｌ的“交互激活”模型， 另一个是Ｌｅｖｅｌｔ、Ｒｏｅｌｏｆｓ等的“序列加工”模型。Ｄｅｌｌ 的“交互激活”模型认为：从语义到语音的提取有三 个层次。每一个层次上都有大量的结点。最上层语 义层，其结点代表语义特征。中间是Ｉ．ｅｍｍａ层，包 含大量的单词或词条，最下层为音素层。在言语产 生时语义特征结点将它们的激活扩散到相应的单词 或词条结点，然后它们的激活再扩散到音素结点。 “交互”是指激活可以在网络中不同层次问的任何可 能的结点之间传递，所有的结点之间的联系都是双 向的。而序列加工理论则认为，言语产生中的词汇 通达经历了两个分离的阶段：词条选择和音位编码。 这两个阶段在时间上有明显的分界，不存在相互重 叠，也就是说在词汇选择之后才进行语音编码。在 第一个阶段语义特征的激活会传输到多个词条上。
引出了一个新的理论假说——双重机制说。双重机
制假设认为：在思维推理中，既可以基于逻辑结构进 行推理，也可以基于以往的经验进行情景的、特意 的、启发式的推理。而且人们只有在没有适当的背 景知识可供参照的条件下，才会进行形式逻辑结构 的推理。【１１】（ｔ）４５５） Ｇｏｅｌ等人的进一步研究果然支持了该理论的观 点。在涉及人们熟悉和不熟悉的两种环境中，完成 包含明显空间关系的推理任务时，发现人们可能采 用不同的信息加工策略来解决不同的信息推理问 题。在现有知识可资利用的情况下，人们会采用启
一、关于记忆系统的脑成像研究 （一）多重记忆系统。 自２０世纪７０年代以来，认知心理学在记忆的 研究中就提出了多重记忆系统的观点。如情景记忆 和语义记忆系统，表象和言语系统等。目前引用最 广泛的是Ｌａｒｒｙｓｑｕｉｒｅ的系统分类法。他将记忆分为 陈述性记忆和非陈述性记忆，又进而将陈述性记忆 分为情节记忆和语义记忆。将非陈述性记忆分为程 序性记忆、启动效应等。尽管在理论上可以清楚地 说明多重记忆的分类，但要想实验性地阐述这样的 区分却并不是一件容易的事情。尽管２０世纪９０年 代之前已经有许多行为研究和脑疾病患者的研究支 持这一模型，但伴随着脑成像技术的发展与应用，我 们则得到了更多的来自脑神经实验的支持。Ｐ０１． ｄｒａｃｋ等人的脑成像研究表明：程序性记忆条件与陈 述性记忆条件相比，伴随有明显的纹状体的活动：而 陈述性记忆条件与程序性记忆条件相比则伴随有明 显的海马区域的活动。［２］（Ｐ６４０） 这一实验成功地分离了纹状体和海马在陈述性 记忆和程序性记忆中的功能，并表明多重记忆系统
收稿日期：２００７—０４—２７
作者简介：袁晓松（１９５５一），女，上海人，包头师范学院教育科学学院教授，著有《理解心理学论稿》等。
１０７
万 方数据
的模型在大脑中是可以找到相应的功能区域和对应 的活动范畴的。我们看到脑科学技术可以为多重记 忆的认知加工模型提供与严格的行为研究相一致的 数据，使多重记忆系统的假设得到越来越多的科学 家的认可。 （二）内隐记忆和外显记忆。 在记忆的研究中Ｇｒａｆ和Ｓｃｈａｃｔｅｒ（１９８５）根据记 忆加工特点的不同，又将记忆分为内隐记忆和外显 记忆。他们认为外显记忆可以通过对过去记忆有意 识的直接测试获得，而内隐记忆则可由对记忆无意 识的间接测试获得。在间接测试中被试无需意识到 他们在测试中的反应和记忆有关。Ｒｏｅｄｉｇｅｒ（１９９０） 认为外显记忆是概念驱动过程，是有意识和需要注 意资源的过程；内隐记忆和外显记忆无论在加工特 点上，还是在任务执行中都应属于两个不同的系 统。［３］（Ｐ５１ ３６）脑成像技术研究不仅明显地支持了这 两个系统的存在，而且还证明两者的脑区定位也是 不同的。Ｋｅａｎ，Ｇａｂｒｉｅｌｉ，Ｍａｐｓ ｔｏｎｅ（１９９５）试图从神经 生理学的角度解释内隐和外显记忆的双向分离。他 们发现：“双侧颞叶受损的患者ＨＭ外显记忆受损而 内隐记忆保持完好；而双侧枕叶受损的患者ＬＨ内 隐记忆受损而外显记忆则保持完好。［４］（ｒ２２８。３５８） 很显然通过这两个实验的对比研究可以得出以 下的结果：即内隐记忆和外显记忆是两个分离的记 忆系统，双侧颞叶有可能是执行外显记忆的脑区，而 双侧枕叶则有可能是执行内隐记忆的脑区。这一结 果在神经系统水平上支持了在内隐和外显记忆研究 中，行为实验范式所得出的相同结论，为两个记忆系 统的研究提供了重要的支持性证据。 （三）再认记忆的双加工模型。 ２０世纪７０年代认知心理学家在研究再认记忆 时提出了双加工模型：该模型认为，在再认过程中存 在着两种形式：“熟悉性”和“回想”。在对过去事件 的回忆中，可以是基于回想，也可以是基于对事件熟 悉性的评估。９０年代以来，随着脑科学技术的发 展，认知神经心理学家对熟悉性和回想性再认进行 了大量的研究，通过使用事件相关脑电位的技术发 现“熟悉性”和“回想”有不同的脑皮层分布，因此这