腦認(rèn)知原理腦與認(rèn)知知覺

腦認(rèn)知原理(PrinciplesofBrainCognition)

游澤清

目前一頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點與感覺有關(guān)的一些概念模式識別原理與知覺有關(guān)的一些概念第二講腦認(rèn)知過程中的知覺目前二頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點(一)與感覺有關(guān)的一些概念感覺的定義感覺的生理過程感覺的種類

有關(guān)感覺的一些規(guī)律目前三頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺(Sensation)是人腦對客觀刺激的

個別（各別）屬性

反映1.感覺的定義

感覺與知覺同屬大腦對客觀刺激的反映,這些反映不能離開客觀刺激（不同于表象）知覺(perception)是人腦對客觀刺激的

整體反映(客觀刺激:直接作用于各感覺器官的外界事物、操作)

目前四頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺的任務(wù)是,由特定感覺器官接受刺激,并通過神經(jīng)系統(tǒng)傳遞至大腦的特定部位包括三個環(huán)節(jié)：2.感覺的生理過程

感覺器官（換能器)感覺器官（換能器）將（客觀）物理化學(xué)刺激轉(zhuǎn)化為（專門的神經(jīng)細(xì)胞）生物電信號目前五頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺的任務(wù)是,由特定感覺器官接受刺激,并通過神經(jīng)系統(tǒng)傳遞至大腦的特定部位包括三個環(huán)節(jié)：2.感覺的生理過程

感覺器官（換能器)腦神經(jīng)系統(tǒng)（信道）腦神經(jīng)系統(tǒng)（信道）將生物電形式表征的信息傳遞到大腦皮層目前六頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺的任務(wù)是,由特定感覺器官接受刺激,并通過神經(jīng)系統(tǒng)傳遞至大腦的特定部位包括三個環(huán)節(jié)：2.感覺的生理過程

感覺器官（換能器)腦神經(jīng)系統(tǒng)（信道）大腦皮層的投射區(qū)（反映）大腦皮層的投射區(qū)（反映）不同感覺由各自專用信道(神經(jīng)),傳送到腦皮層的指定部位）。目前七頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點刺激感覺器官（換能器)腦神經(jīng)系統(tǒng)（信道）大腦皮層的指定部位生物電形式物理化學(xué)形式生物電形式反映感覺側(cè)重于物理、生理過程(不同感覺的區(qū)別,不是生物電信號,而是取決于反映該感覺的腦區(qū)部位)

(人工換能器也能產(chǎn)生相似的感覺)目前八頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺和知覺的共性：二者都離不開“客觀刺激”

------區(qū)別于“表象”感覺和知覺的區(qū)別：感覺知覺反映個別屬性

反映整體

（要回答“這是什么？”）屬物理、生理過程屬生理、心理過程結(jié)論物理：反映與客觀刺激相同心理：反映與客觀刺激不同目前九頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點3.感覺的種類（八種感覺）外部：視覺、聽覺、嗅覺、味覺、膚覺（觸覺）內(nèi)部：運動覺、平衡覺、機體覺目前十頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：眼球視網(wǎng)膜上的視(錐、桿)細(xì)胞刺激：光（紅、綠、蘭）感覺的腦區(qū)部位：枕葉視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺錐細(xì)胞：辨色、細(xì)節(jié)桿細(xì)胞：靈敏度高亮/暗Y/BR/GBGR光刺激視網(wǎng)膜（R|G|B)矩陣變換目前十一頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：內(nèi)耳耳蝸中液體振動刺激感音細(xì)胞刺激：聲視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺感覺的腦區(qū)部位：顳葉聲音刺激（振動）（外耳）鼓膜（內(nèi)耳）蝸牛殼內(nèi)液體（基礎(chǔ)膜）戈蒂氏器感音細(xì)胞（中耳）3塊聽小骨基礎(chǔ)膜由長度不同的橫纖維組成（共振）目前十二頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：鼻黏膜中的嗅細(xì)胞刺激：氣味（揮發(fā)性物質(zhì)）視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺七種氣味：不同氣味的分子形狀不同（胡椒、花香、麝香、樟腦、腐爛、酒氣、醚樣）（視、聽、嗅覺都是距離性感覺）只有能揮發(fā)分子的物質(zhì)才可能帶氣味不同物質(zhì)揮發(fā)分子的立體形狀不同，七種氣味

人的嗅覺器官中有七種形狀的槽，分別為七種氣味的感受細(xì)胞目前十三頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：舌頭味蕾中的味細(xì)胞刺激：液體（水溶性物質(zhì)）視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺四種味覺：不同味覺處于舌的不同部位甜、咸、酸、苦（由前至后）苦甜咸酸舌目前十四頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：皮膚粘膜中的神經(jīng)末稍刺激：冷熱、壓力視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺四種膚覺：分布在皮膚上，互不重疊（溫、冷、痛、觸）人的皮膚上分布有溫、冷、痛、觸四種感受器。一般每平方厘米內(nèi)，有溫點1-2個冷點10-15個痛點100-200個觸點25個（不同部位上的感受器分布不同，如手上痛點少）目前十五頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺“動覺”指身體各部分之間位置相對變動動覺感受器在肌肉、肌腱和關(guān)節(jié)膜里

自己說話，自己可通過聽覺和動覺兩個渠道反饋

沒有動覺參與，觸覺的準(zhǔn)確性會很差感覺器官：肌肉、肌腱、關(guān)節(jié)膜中的神經(jīng)末梢刺激：身體各部分相對位置變化和運動配合動作:確保其它感覺準(zhǔn)確、順利實施，如舌動品味、鼻動吸氣、頭和身體動作配合眼、耳判斷方位和距離等目前十六頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：內(nèi)耳中（裝有內(nèi)淋巴的）前庭空腔壁上的毛細(xì)胞刺激：身體與地球引力方向角度的變化時，前庭腔內(nèi)淋巴液流動，通過毛細(xì)胞傳給神經(jīng)細(xì)胞（前庭中還有一些微粒：耳石，作用與內(nèi)淋巴液相同）視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺現(xiàn)象：閉眼能感覺飛機升降、輪船顛頗、在床上半躺等耳內(nèi)有三個三維“半規(guī)管”（內(nèi)淋巴液）前庭腔（內(nèi)淋巴液）前庭腔（耳石）毛細(xì)胞目前十七頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點感覺器官：內(nèi)臟器官壁上的神經(jīng)末梢刺激：機械刺激、化學(xué)刺激視覺聽覺嗅覺味覺膚覺（觸覺）運動覺平衡覺機體覺現(xiàn)象：饑、渴及內(nèi)臟器官疼痛、頭漲、（大?。┍愀械瑞囸I感覺：空胃收縮-——迷走神經(jīng)——中樞神經(jīng)

血液中營養(yǎng)成分減少——刺激大腦目前十八頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點4.有關(guān)感覺的一些規(guī)律各種感覺都有適應(yīng)性各種感覺都有后效視覺殘留聽覺殘留冷熱適應(yīng)性味覺適應(yīng)性、觸覺適應(yīng)性聽覺適應(yīng)性目前十九頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點什么是模式識別

模式識別的類型（二）模式識別原理目前二十頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點1.什么是模式識別?

模式識別中的“模式”：

將外界輸入的全部零星刺激，聯(lián)結(jié)成一個整體形象，這個“整體形象”就叫“模式”

對外界零星刺激的反映，即各種感覺，這些感覺存放在大腦皮層（叫“短時記憶”）;由這些感覺中的一些特征或?qū)傩月?lián)結(jié)成的完整形象，叫“模式”如某個物體、人臉、語言等;“聯(lián)結(jié)”和“識別”在投射區(qū)里進行；

復(fù)雜模式可由若干子模式按固定關(guān)系集合而成?？梢?，“模式”

屬于客觀刺激的反映目前二十一頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點“識別”的要點：

識別的對象是“模式”，即一些感覺中特征的集合；

識別的方法是比較，和長時記憶中的知識、經(jīng)驗比較

識別的結(jié)果是知道了如何看待或?qū)Υ@個“模式”

模式識別中的“識別”：

按照輸入刺激（模式）的信息，從長時記憶中調(diào)出相應(yīng)的知識或經(jīng)驗，進行匹配比較，并辨識出該模式是什么。這個過程就叫“識別”

1.什么是模式識別?

目前二十二頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點模式識別模型：長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策一般經(jīng)歷分析、比較、決策三個階段目前二十三頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策感覺登記：

1

將外界刺激送到短時記憶（工作記憶）區(qū)，聯(lián)結(jié)成模式等待識別，

2識別后將結(jié)論送長時記憶。目前二十四頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點分析：輸入刺激在丘腦處分兩路：一路到干腦的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)----選調(diào)長時記憶中的經(jīng)驗另一路到工作記憶中等待識別

分析是指借助注意從刺激和經(jīng)驗中

提取物理特征（或?qū)傩裕?，為比較作準(zhǔn)備。長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策目前二十五頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點輸入刺激在丘腦處分兩路：一路到干腦的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)----選調(diào)長時記憶中的“經(jīng)驗”

一路到工作記憶中形成“模式”，等待識別長時記憶(經(jīng)驗)刺激丘腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)工作記憶（）識別：借助注意從“模式”中提取物理特征（或?qū)傩裕?/p>

借助注意從“經(jīng)驗”中提取物理特征（或?qū)傩裕┍容^模式識別目前二十六頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點比較：由“分析”提取特征（或?qū)傩裕┘せ铋L時記憶中相關(guān)的經(jīng)驗、知識及其特征，調(diào)出來和刺激的物理特征（或?qū)傩裕┍容^長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策刺激屬性＞經(jīng)驗屬性時：修正經(jīng)驗屬性（如見到多年未見的熟人，長相、服裝有變化）刺激屬性＜經(jīng)驗屬性時：補充經(jīng)驗屬性（如廣告牌上的字有錯誤）目前二十七頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點決策：根據(jù)比較結(jié)果，若匹配，給識別的刺激賦予模式名稱或已知現(xiàn)象存入長時記憶中；

若不匹配，識別將其歸類，以新知識存入認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策目前二十八頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點根據(jù)不同的識別目的、刺激類型、精度要求等，提供不同類型的模式識別：模板識別(TemplateRecognition)原型識別（PrototypeRecognition）特征識別（FeatureRecognition）2.模式識別的類型模式識別不僅可用于視、聽、嗅等知覺加工，而且還屬人工智能、神經(jīng)生理學(xué)的研究內(nèi)容。如面部識別和語言識別等。認(rèn)知科研目前二十九頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點場合：在刺激數(shù)量有限，且要求精確識別的場合特點:庫中存有與外部刺激完全相同的復(fù)制品，比較時要求完全相同,才作出已識別的決定例子：DAN親子鑒別、指紋識別等（生活中例子有條形碼識別，身份證號碼等）模板識別原型識別特征識別目前三十頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點原型是指存在于大腦中的，具有某一類事物所共有特征的一種抽象的“事物”。（如汽車、公園、演員等）原型只具有基本（定義性）屬性，

具體事物需在基本屬性基礎(chǔ)上，再加上一些異化屬性。

模板識別原型識別特征識別什么是原型？目前三十一頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點特點：外部刺激只需與原型比較，便可判斷是否歸于大腦中的哪一類型

場合：適用于分階段識別的場合：前期按基本屬性對事物原型進行粗識別；在此基礎(chǔ)上，再加上一些異化屬性對具體事物進行細(xì)識別。模板識別原型識別特征識別目前三十二頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點例子：在路上，可以先區(qū)分房子、汽車、行人等（盡管同類中細(xì)節(jié)各異），然后再細(xì)分。例子：初識某人時，常將其劃歸于某個類型，然后在長期深入觀察其它性格、學(xué)識、愛好等例子：評比時，首先判斷將被評歸入哪一檔次（優(yōu)秀、一般、出局），然后在檔次內(nèi)在細(xì)劃分模板識別原型識別特征識別目前三十三頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點模式（或事物）是由若干元素按照一定關(guān)系組成的結(jié)構(gòu)這些“元素”可以叫特征，這些“關(guān)系”也可以叫特征。因此，模式可以分解為一些特征（屬性）來識別。

客觀事物有人造和天然之分：人造物的屬性（特征）是有限的，容易識別（如汽車）天然物的屬性（特征）十分復(fù)雜（如鳥）模板識別原型識別特征識別關(guān)于“特征”：目前三十四頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點場合：適用于特征較為突出、較為典型的事物，或幫助別人識別事物、概念的場合。特點：只需依序比較特征（屬性），由基本、典型的特征（屬性），到細(xì)微、具體的特征（屬性），這種識別符合人的知覺習(xí)慣。模板識別原型識別特征識別什么場合用到特征識別？如何用？目前三十五頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點例子：

到站口接人時，先按大人、孩子、男女、衣著、走路姿態(tài)等預(yù)期特征選擇，如有必要，還可進而觀察臉面和說話聲音模板識別原型識別特征識別例子：鑒別珠寶、古玩、字畫及貨幣真?zhèn)螘r，也是依序?qū)咎卣鞯郊?xì)微特征進行比較例子：模仿名藝術(shù)家的表演，或名人像的漫畫，都是抓該事物的典型特征目前三十六頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點模板識別原型識別特征識別例子：明確概念（或定義范疇）時，也是用一些關(guān)鍵特征來界定的。如“多媒體畫面語言”。例子：

指路找住處時，在xx路到頭左拐100米過橋后，見交通燈右拐走到xx標(biāo)志的對過有一個三層樓，進樓后上第二層右邊門即是。（識別特征）“語言”“畫面語言”“多媒體畫面語言”目前三十七頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點能否指出飛機的基本屬性通過比較火箭、衛(wèi)星、各種動力（噴氣或螺旋槳）飛機、直升飛機以及形狀風(fēng)箏、玩具飛機，在人們心目中，“飛機”的原型是什么樣的？思考在“西瓜”的原型中，下列屬性（特征）是基本的還是異化的：圓球形外皮里瓤含水份脆甜口感有瓜子黑皮紅瓤目前三十八頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點知覺的定義知覺的特點知覺的種類（三）與知覺有關(guān)的一些概念目前三十九頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點1.知覺的定義討論：

“整體的認(rèn)識”是指，知覺是對當(dāng)前事物的各個部分、各種屬性以及它們之間關(guān)系的綜合的反映；定義:知覺是在大腦皮層中,對各感官輸入的信息進行“經(jīng)驗加工”,

以形成對客觀事物整體的認(rèn)識目前四十頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點定義:知覺是在大腦皮層中,對各感官輸入的信息進行“經(jīng)驗加工”,

以形成對客觀事物整體的認(rèn)識1.知覺的定義討論：

“經(jīng)驗加工”是指，知覺中還有已存貯大腦的知識、經(jīng)驗參與比較，識別的結(jié)果中還會有輸入刺激以外的“新質(zhì)”出現(xiàn)；“形成整體”和“經(jīng)驗加工”都是在大腦皮層的“工作記憶區(qū)”中進行的，能被意識察覺和控制的；目前四十一頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點定義:知覺是在大腦皮層中,對各感官輸入的信息進行“聯(lián)結(jié)”和“經(jīng)驗加工”,

以形成對客觀事物整體的認(rèn)識1.知覺的定義討論：

知覺需要對客觀刺激進行解釋，將各感覺到的信息組成有意義的對象（“解釋”可用詞語，也可不用）目前四十二頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點知覺的恒常性知覺的選擇性知覺的整體性2.知覺的特點知覺不同于感覺的一些特點(感覺:物理反映；知覺：心理反映）目前四十三頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點(1)知覺的恒常性知覺的恒常性是指，對同一客觀事物的知覺，不會因不同的感覺刺激而變化該事物所處環(huán)境變化或者感覺的角度、距離不同產(chǎn)生的感覺刺激將會是不同的知覺恒常性表現(xiàn)在亮度、形狀、大小、聲音目前四十四頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點煤塊是黑色的在陽光照耀煤塊有反光，但仍會形成黑色知覺舞臺上著靚麗服裝的演員表演，即使燈光變色，仍不影響原先形成的服裝色彩知覺亮度恒常性目前四十五頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點汽車從遠(yuǎn)處駛來，網(wǎng)膜上投影大小變化，但對汽車大小的知覺不變畫面上呈現(xiàn)的房、車，或者特寫的臉部，不管在畫面上占的面積大小，但是對這些實物大小的知覺不變大小恒常性目前四十六頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點關(guān)門時，網(wǎng)膜上成像為變化的平行四邊形，而對“門”的知覺仍為長方形形狀恒常性

文字書寫各異，但都能識別，因為人對字形的知覺具有恒常性目前四十七頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點關(guān)窗聽到的雷聲可能比說話聲還小,但并不影響對雷聲響度的知覺聲音恒常性正因為人具有聲音恒常性，所以對小說中“鼾聲如雷”、“細(xì)聲細(xì)語”等描寫，能夠體會。目前四十八頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點對知覺恒常性的解釋

人的生活經(jīng)驗在長時記憶（庫）中積累了大量客觀事物的原型，并建立了物體形狀與觀察角度和距離的關(guān)系。

在模式識別中，由于環(huán)境變化或感覺位置不同只是改變了感覺刺激的非基本屬性

在識別中進行無意識推理：從觀察角度和距離的變化中推導(dǎo)出物體的形狀。目前四十九頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點知覺是對眼前和過去客觀事物全部的反映，知覺的反映＞事物的全部、知覺恒常性說明了

感覺還是介于心理與物理、生理之間的現(xiàn)象知覺則已是純粹的心理現(xiàn)象感覺是對眼前客觀事物的局部的反映，雖不是事物的全部，但是感覺的反映=事物的局部物理現(xiàn)象心理現(xiàn)象目前五十頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點(2)知覺的選擇性人們面對眾多刺激時，（刺激本身并無輕重之分）總能夠把其中一些作為知覺對象，而把另一些作為背景。（這是“選擇”的主觀屬性）雖然知覺的選擇性是主觀的，但是選擇的條件仍需隨環(huán)境需要或條件而變化

（這是“選擇”的客觀屬性）

心理現(xiàn)象：主觀反映不完全由客觀刺激確定目前五十一頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點(2)知覺的選擇性

例如，課堂黑板上寫滿了字，學(xué)生能夠從中選出老師正在講的內(nèi)容例如，看戲時，觀眾能夠分清舞臺上的主體和背景，

在眾多演員中分清主角和配角例如，看書時，習(xí)慣將正在看的內(nèi)容作主體，

而將已看過的內(nèi)容作背景目前五十二頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點(3)知覺的整體性知覺的整體性有以下兩方面內(nèi)涵：對于熟悉的客觀事物，盡管提供的感覺刺激不完備，卻可以形成該事物的完整知覺

知覺具有這樣一種能力，即把曾經(jīng)歷過的刺激留下的痕跡，自動補充到當(dāng)前不完備的刺激中去，形成完整的知覺。目前五十三頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點如看到標(biāo)語“北京歡

您！”，能判斷出丟了“迎”字看一眼蘋果的形狀和顏色，便會形成該蘋果的硬度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、味道等完整知覺。例如(3)知覺的整體性目前五十四頁\總數(shù)六十四頁\編于十三點

能夠?qū)⒖陀^刺激以及由這些刺激產(chǎn)生的主觀感覺（“新質(zhì)”或“格式塔質(zhì)”）一起形成該刺激的完整知覺。即所謂格式塔（Gestalt）現(xiàn)象或完形現(xiàn)象。

知覺的整體性有以下兩方面內(nèi)涵：這個“新質(zhì)”是在知覺過程中出現(xiàn)的，在外界刺激實體中沒有對應(yīng)，因而出現(xiàn)了“（知覺）整體大于（形成刺激的實體）各部分之和”的著名論斷。(3)知覺的整體性目前五十五頁\