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关系 ! 这构 成 了 认 知 神 经 科 学 领 域 最 基 本 的 问 题 ( 第二个是关于生 物 组 织 起 源 的 问 题 ! 如 成 人 大 脑 高 级的复杂结构是如 何 形 成 的 0 这 是 发 展 研 究 中 的 基 本问题 ! 特别强调出 生 后 人 脑 的 发 展 与 认 知 加 工 的
I G E ] P 成熟 后 才 能 导 致 行 为 的 改 变 0 交 互 特 异 化 " 观点 " 图$ $ $ 认为 ! 一种新行为能力的 启 动 是由 于 2 已分别激 活 的 脑 区 之 间 交 互 作 用 方 式 的 变 化 0 例 如 !I G E ] P’ 顶叶皮层和小脑之间 的 交互 作 用 模 式 的改变 ! 导致物体 取 回 任 务 的 成 功 执 行 0 与 成 熟 观 点相比较 ! 交互特异 化 观 点 强 调 了 多 个 脑 区 间 而 非 单一脑区内的联 结 ! 多 个 脑 区 协 同 调 整 其 功 能 ! 从 而导致新运算能力的出现 0 技能 学 习 观点 " 图 $" $ $ / 认为 ! 在整个人生 周 期 中 ! 新 技 能 的 获 得 过 程 导 致 皮层区域 激 活 模 式 的 改 变 0 如 对 于 专 业 技 能 的 发 展 ! 某些技能习得 区 域 的 激 活 程 度 会 逐 渐 下 降 0 当 成人 执 行 一 个 视 觉 动 作 序 列 学 习 任 务 时 !I G E ] P 和中部额叶皮层 " 前 补 充 运 动 区$ 激 活 减 弱!同 时 较
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于天性与教养关系 的 问 题 ! 现 在 都 认 为 两 者 在 一 定 程度上互相包含 0 然 而 ! 遗 传 与 环 境 因 素 在 发 展 的 过程中是 如 何 相 互 作 用 来 影 响 脑 ’ 心 理 和 行 为 的 呢 * 发展认知神经科 学 研 究 发 现 了 特 定 的 基 因 如 何 $ 影响突触削剪 " 和成熟的 ! 这影响个 体 从 经 < 3 6 , 6 K = 验中获得学习的 能 力 0反 过 来! 经 验 又 是 如 何 影 # !& 响基因的 ! 基因何时 ’ 如何表达 % 0 计 算 模 型已 表
"卷!第! # 期 !# $ $ "年! #月 !第!
成人的知觉和动作 技 能 学 习 0 研 究 者 总 结 了 人 类 行 为和脑 认 知 功 能 发 展 的 7 种 可 能 的 解 释 # 成 熟 观 0成熟观 " 点" 图$ $ $ 认为 ! 一个脑区的成 熟 使得 新 行 为能 力 + 出现 0 例如 ! 背外侧前 额 皮 层 某 一 区 域 的 成 熟 与 物
#& 展后则支持领域一般性观点 % 0
"! 以脑成像技术为核心的研究方法
发展认 知 神 经 科 学 聚 集 了 心 理 学 ’ 神 经 科 学 ’ 认知科学 ’ 遗传学 和 社 会 学 等 学 科 ! 并 融 合 了 来 自 神经解剖学 ’ 脑 成 像 ’ 脑 损 伤 ’ 行 为 研 究 和 习 性 学 等领域的 各 种 知 识 和 信 息 0 由 于 多 学 科 的 交 叉 研 究 ! 发展认知 神 经 科 学 的 研 究 方 法 包 括 了 行 为 实 验 ’ 神经成像术 ’ 分 子 遗 传 学 ’ 计 算 模 拟 ’ 单 细 胞 记录和神 经 化 学 实 验 等 等 0 特 别 是 一 些 基 于 脑 代 谢 ’ 血流量或生物电 活 动 的 神 经 成 像 技 术 可 以 描 绘 脑激活的功能图 像 ! 极 大 地 促 进 了 认 知 功 能 脑 机 制 的研究 0 有些 成 像 方 法 如 正 电 子 发 射 断 层 成 像 术 " ! 由于其创伤 性 " 要求静脉注射放射性物质$ E ) N$ 和时间分辨率较 低 " 十 几 秒$ !在正常婴儿认知发展 的研究中受到限制 0 事 件 相 关 电 位 " 和功能磁 ) D E$ 共振成像 " $ 是发展神经机制研究中经常 使 用 的 : CD O 两种研究技术 0 分析许多脑成像 研 究 发 现 ! 人 脑 皮 层 功 能 的 发 展反 映 了神经解 剖区域的 一个 扩 散 网 络 的 精 细 调 制
明 ! 最初加 工 中 的 微 小 变 异 可 能 是 受 遗 传 支 配 的 ! 0在实 践应用上 ! 通过研 究 正 常 和 异 常 个 体 的 发 展 ! 发 展
% 大差 异
认知 神 经科学可 以对发展 障碍更 有 效地 早 期 诊断 提 供科学依据 0 发展认 知 神 经 科 学 还 考 虑 在 什 么 范 围 内成人认知受领域 特 异 系 统 支 配 0 例 如 新 生 儿 偏 好 注视与面孔类似 的 图 形 ! 面 孔 加 工 系 统 是 一 种 特 异 性的信息输入 ! 与 领 域 一 般 性 系 统 不 同 ! 它 通 过 学 习影响特定输入 系 统 0 通 过 评 估 领 域 特 异 系 统 是 否 在早期出现 ! 发展认 知 神 经 科 学 就 可 以 回 答 成 人 面 孔 认 知 是皮层下加 工还是大脑皮 层 特 异性 加 工 的争 论 0 这两种可能的 解 释 是 相 容 的 ! 在 大 量 学 习 之 前 发生 ! 支持内在的 领 域 特 异 化 观 点 ( 在 知 识 技 能 发
.& 图 !! 随年龄而激活增强$减弱的脑区分布 %
#! 脑认知功能发展的机制
人类脑认知功能 的 发 展 可 以 根 据 各 脑 区 的 成 熟 顺序来进行描述 ( 出 生 后 脑 功 能 通 过 不 同 脑 区 之 间 形成的动态加工模 式 而 发 展 ( 这 些 加 工 也 可 以 描 述
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动的能力 在 生 命 头 $ ! 年 里 不 断 发 展0 个 体 受 来 自 竞争资源的干扰的易感性随成熟而减小 0
点 ’ 交互特异化观点和技能学习 观点
体取回任 务 " 的成功执行相联 B 2 4 / Q< 4 Q < , 4 ^ + -Q + ; ?$ M
& # 8 系% 0 虽然该任务需要多个脑区的 激 活 ! 但只 有 在
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这一切均标志着 发 展 认 知 神 经 科 学 的 兴 起 ’ 成 长 和 逐渐成熟 0 发展认知神经科学探讨天性与教 养 " 6 + Q 3 < 4^ 4 < & $ ’ 发展的连续性 与非 连 续 性 " ; 3 ;6 3 < Q 3 < 4 / B 6 Q , 6 3 , Q Z ’领 域 一 般 性 与 特 殊 性 " ^ 4 < ; 3 ;5 , ; / B 6 Q , 6 3 , Q 5 B & Z$ $ 等问题 0 该学科领域关 * + , 6= 4 6 4 < + ^ 4 < ; 3 ; ; 4 / , : , / K 注传统发展问题 ’ 发 展 变 化 的 机 制 ’ 发 展 障 碍 的 诊 断和治疗 ! 以及传 统 发 展 领 域 之 外 的 研 究 主 题 0 关
摘要 !! 发展认知神经科学是研 究 认 知 发 展 的 神 经 机 制 ! 脑 发 育 与 行 为 能 力 和 认 知 发 展 之 间 关 系 的科学 " 是认知神经科学和发展心 理 学 等 交 叉 融 合 形 成 的 新 学 科 和 领 域 0 文 中 阐 述 了 该 学 科 的 发 展 ! 研究问题 和 已 有 的 相 关 脑 成 像 研 究 及 其 主 要 发 现 # 解 释 了 脑 认 知 发 展 7 种 可 能 的 神 经 机 制$ $ $ 成熟观点 ! 交互特异化观点和 技 能 学 习 观 点 " 提 供 了 理 解 脑 功 能 发 展 变 化 的 初 步 框 架 # 结 合作者的研究探索 " 总结了该领域的一些问题并展望其研究趋势 0 关键词 !! 认知神经科学 ! 发展心理学 ! 认知发展 ! 脑机制 5 4 ^ 4 B * 4 6 Q + -/ B 6 , Q , ^ 4 !! 发 展 认 知 神 经 科 学 " K = $ ’ 是研究 认 知 发 展 的 神 经 机 制 脑 发 育 6 4 3 < B ; / , 4 6 / 4 与行为能力和认 知 发 展 之 间 关 系 的 科 学 0 它 关 注 知 觉 ’ 注意 ’ 记忆 ’ 言语 等 认 知 活 动 在 人 生 不 同 时 期 的特征 ! 以及促使 认 知 发 展 变 化 的 神 经 机 制 0认 知神 经 科学和发 展心理学 的交叉 融 合渗 透 到 该领 域
专 和江苏省博士后项目 " 资助 $ A ’ & & ! A ! ’ ! $ ! # A P$ ! " 认知神经科学与学习国家重点实验室开放课题 ’ 国家攀登计划项目 " # ) & * + , , 6 / 1 B 6 5 4 % 70 6 4 Q !" " 通讯作者 ! !$ = =
"卷!第! # 期 !# $ $ "年! #月 !第!
% %& 示$ 0 特定 激 活 模 式 随 任 务 要 求 而 变 化 ! 例 如 工
作记忆任务 ’J 抑制任务分别激活 Q < B B & K 任务与反应 不同的脑区 0 在各种 范 式 中 均 观 察 到 该 模 式 反 映 了 激活脑区的内部 发 育 ’ 精 细 化 和 预 示 性 0 年 龄 差 异 的横断研 究 和 追 踪 研 究 发 现 ! 与 任 务 成 绩 " 反应时 和正确率 $ 相 关 的 脑 区! 如 支 持 高 级 认 知 能 力 的 皮 层联合区 ! 其激活 随 年 龄 变 得 更 为 聚 焦 和 协 调 ! 而 与任务成绩和特定 认 知 能 力 无 关 的 其 他 脑 区 随 年 龄 而激活减弱 0 综上 所 述 ! 脑 成 像 技 术 的 应 用 使 研 究 得以更直接地探讨认知发展的神经机制 0