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1、关于认知神经科学的初步认知作者：张子烨摘要：认知神经科学作为一项较晚诞生的成熟学科分支，立于世界科学发展学科的前沿。深入了解认知神经科学，以便解答日常生活学习相关方面的疑问。本文主要针对生活中的认知神经科学课程内容阐述个人感悟总结与心得体会。关键词：认知神经科学； 核磁共振成像技术；经颅磁刺激引言认知神经科学是一门诞生较晚的学科，尽管前人已经在这方面有所涉及，但所进行的阐述大多数还是一些幻想的产物，也甚至古人由于落后的世界观不乏有神学参杂其中。纵然1995年才标志着认知神经学科的正式诞生，但他亦可作为一门后起之秀处于科学发展的前端。这门崭新的独立学科为人类揭示了神经组织和脑结构怎样通过其生理过
2、程产生知觉、注意、记忆、语言思维、情感和意识等精神活动的奥秘1。一、认知神经科学的定义这门科学诞生的核心理论是心理功能的生理基础是脑，意味着我们平日的心理活动与脑区的激活息息相关。认知神经科学代表认知与神经结合的过程。认知神经科学研究内容是心理活动的神经基础以及跟脑之间可能存有的联系，它包含的两个方面是认知科学和神经科学。前者的定义是研究人、机械智能、动物等智能实体跟环境存在的相互制约关系。后者则更加具体直白，是当代医学生物发展的前沿学科，即通过对于神经系统结构的分析与功能的了解，从而揭示各种神经活动的基本规律，力求从各个层面上阐明作用机理和达到预防、诊治神经和精神疾患的目的。其中的认知科学也
3、是一门相当年轻的学科。关于身心问题，自古以来就是哲学家的范畴。人类最早的意识觉醒反应在终究三问上：我是谁？我从哪里来？我要到哪里去？在接下来的千年历史中人们一直不断探索并试图给予一个合理的解释。比较出名的是笛卡尔“我思故我在”理论，产生了较大的影响。后来又诞生了心理学，研究人类心理现象及其影响下的精神功能和行为活动的科学。可需要注意区分认知科学是探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科。从研究对象来看，心理学的研究对象是人这个整体，甚至是人群/社会。 而神经学的研究对象则往往精确到某细胞，某dna， 某神经元等。 认知神经学的研究对象也夹在他们中间，它主要是看大脑某个部位对于人们的活动起到什么作
4、用等。认知神经科学的研究旨在阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动，可以理解为通过大脑结构研究精神与物理世界之间的联系。这个学科的目标和意义还在于，它可以与纳米技术、生物技术和信息技术结合起来，改变21世纪人类的生存方式。它将带动哲学、心理学、计算机科学、物理学等多门相关学科的发展。二、核磁共振成像技术卡夫卡就自我意识认知的方法曾经发表过这样的一段话：“我对于自我的知识可以说是少得可怜，我们对于内在的世界完全没有像外在世界那样的观察法。”认知神经科学的诞生与发展，全仰赖于技术的进步。比如脑电图（EEG/ERP）、脑磁图（MEG
5、）、正电子发射断层扫描（PET）。目前一种流行的的检查方法是核磁共振成像（MRI），磁共振成像技术（核磁共振，MRI）是与CT几乎同步发展起来的医学成像技术。MRI作为最先进的影像检查技术之一，在许多方面有其独到的优势，尤其是近年来高场磁共振超快速成像与功能成像的出现，使得MRI的优势更为明显。优点一是无损伤性检查。CT、X线、核医学等这种检查，病人肯定难免会遭受到电离辐射的危害，但是经过二十多年来MRI在临床上的实践应用，已经证实对人体没有危害，甚至包括孕妇可以进行MRI检查，可却不能采取CT检查。二是多种图像类型。相较于其他检查单一的X线吸收率成像类型,有几十种类型可供MRI选择使用。并且
6、新的技术和序列不断更新，MRI运用了生化、物理特性来区分组织，获得的影像会比电脑断层更加详细2。从理论上讲，有无限的图像类型。根据组织的目的，可采用不同的技术进行比较和成像，使诊断依据充分可靠。有更多的细节和依据供医生在治疗前后做出更清晰的诊断和更细致系统的评价。第三，图像对比度高。MRI软组织对比度明显高于CT。磁共振信号来自氢原子核，氢原子核主要由水、脂肪和蛋白质组成。它们都含有丰富的氢原子核作为信号源，其MRI信号强度差异显著，使得MRI图像的对比度很高，正常组织与异常组织的对比度更为明显。虽然这项技术本身并不会对人体造成伤害，但需要注意的是患有幽闭恐惧的人群不宜使用，并且，它采用的强磁
7、场使得不能把铁质物品带入检测室，装有心脏起搏器的人也不能进行这项检查。三、经颅磁刺激（TMS）认知神经科学的研究方法有三个方面：我们可以用脑电图和脑磁图检查脑生理电，在脑血流方面采取神经影像学技术PET、FMRI等，对于脑损伤我们可以采用经颅磁刺激（TMS）。该技术是将线圈置于特定部位的头皮上，其中有强烈的电流通过，会有磁场产生，透过头皮和颅骨，进入皮质表层数毫米处并产生感应电流，从而改变神经细胞的兴奋性。TMS 技术主要有三种刺激模式：单脉冲TMS、双脉冲TMS和重复经颅磁刺激（rTMS），其中rTMS影响大脑特定皮质区的兴奋性，显示出了非常独特的功效。低频是指低于1Hz，高频是指高于或者等
8、于5Hz，低频rTMS降低神经细胞兴奋性，抑制皮质活动；高频rTMS则提高神经细胞兴奋性，增强皮质活动。就经颅磁刺激的设备的一般体积来说，TMS系统的大小介于大型微波炉或迷你冰箱之间，使用壁式电源（220V），较为笨重，通常安装在手推车上。最常用的TMS线圈的外观类似于八字形，该线圈放置在受试者的头部，并通过重型高压电缆连接到机器上，线圈由机械臂固定在特定位置。其他设备包括神经导航系统，它使用先进的红外摄像机或磁性跟踪器。该系统可用于帮助将TMS线圈精确定位到目标脑区域上。TMS不仅能增加或者降低大脑运动皮层的兴奋性，还对视皮层、前额叶、顶叶、小脑发生作用，可以用来治疗神经系统疾病。2008年
9、，FDA批准了TMS可以用来治疗抑郁症。此外，在神经康复方面也起到了辅助作用。rTMS的治疗效果受两方面因素的影响，一方面是rTMS治疗时的频率、刺激部位、刺激强度、刺激的脉冲、刺激持续的时间、刺激疗程、线圈的形状; 另一方面是患者的病情严重程度、药物治疗情况和个体因素。经颅磁刺激诞生已有20多年，TMS的应用已从神经功能的科研、诊断上升到神经功能的干预、调制和治疗的新高度。随着脑科学、神经生物学、神经心理学、神经解剖学、神经实验科学的不断发展，对TMS作用机制的研究已深入到细胞和分子水平，有些已经从分子水平上找到答案。世界各界学者也纷纷利用自己擅长的技术做了大量研究并发表大量报告，总结出神经
10、信息转导、神经递质、离子通道、生化反应、细胞膜受体、细胞膜电位的时空总和、各种反馈环路、各种生理调节都参与了TMS的各种细微机制调控。TMS不仅是一种刺激技术，还是一项大脑神经调控技术，给临床治疗和科研创造了广阔的空间，或许在未来还会有更多的新用途被开发出来。结束语人类需要孜孜不倦地探索两个未知空间，一是人类生存所必须面对的宇宙，二是人类自己的内心。认知神经科学的重点在“认知”，“神经科学”只是技术手段和方法。随着神经科学及相关学科的进步，认知心理学的研究可以探索一些特殊的问题，整个领域经常都很多令人意想不到的结果和发现，这些成果可以说是认知心理学里面采用“认知神经科学取向”所带来的成果。它是一门可以横跨多学科的新兴科学，从研究心理过程和生理过程的基本关系可以为其他学科的发展提供诸多营养土壤，本身实验仪器的需求也可以带动知识的应用。参考文献1 沈政 方方 杨炯炯等. 认知神经科学导论M北京：北京大学出版社，2010：22 别业广、吕桦再谈核磁共振在医学方面的应用物理与工程，2004,（02）:34, 61
