腦認知原理腦與認知知覺

關(guān)于腦認知原理腦與認知知覺與感覺有關(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知過程中的知覺第2頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(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)律第3頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺(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)

第4頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺的任務是,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）物理化學刺激轉(zhuǎn)化為（專門的神經(jīng)細胞）生物電信號第5頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺的任務是,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第6頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺的任務是,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）。第7頁,共64頁，2024年2月25日，星期天刺激感覺器官（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)第8頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺和知覺的共性：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第9頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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、機體覺第10頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：眼球視網(wǎng)膜上的視(錐、桿)細胞刺激：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胞：辨色、細節(jié)桿細胞：靈敏度高亮/暗Y/BR/GBGR光刺激視網(wǎng)膜（R|G|B)矩陣變換第11頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：內(nèi)耳耳蝸中液體振動刺激感音細胞刺激：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（基礎膜）戈蒂氏器感音細胞（中耳）3塊聽小骨基礎膜由長度不同的橫纖維組成（共振）第12頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：鼻黏膜中的嗅細胞刺激：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胞第13頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：舌頭味蕾中的味細胞刺激：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）苦甜咸酸舌第14頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：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）第15頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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第16頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：內(nèi)耳中（裝有內(nèi)淋巴的）前庭空腔壁上的毛細胞刺激：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，通過毛細胞傳給神經(jīng)細胞（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）毛細胞第17頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感覺器官：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——刺激大腦第18頁,共64頁，2024年2月25日，星期天4.有關(guān)感覺的一些規(guī)律各種感覺都有適應性各種感覺都有后效視覺殘留聽覺殘留冷熱適應性味覺適應性、觸覺適應性聽覺適應性第19頁,共64頁，2024年2月25日，星期天什么是模式識別

模式識別的類型（二）模式識別原理第20頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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；

復雜模式可由若干子模式按固定關(guān)系集合而成?？梢姡澳Ｊ健?/p>

屬于客觀刺激的反映第21頁,共64頁，2024年2月25日，星期天“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?

第22頁,共64頁，2024年2月25日，星期天模式識別模型：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、決策三個階段第23頁,共64頁，2024年2月25日，星期天長時記憶(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。第24頁,共64頁，2024年2月25日，星期天分析：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?，為比較作準備。長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策第25頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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^模式識別第26頁,共64頁，2024年2月25日，星期天比較：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）第27頁,共64頁，2024年2月25日，星期天決策：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，以新知識存入認知結(jié)構(gòu)中。長時記憶(庫)刺激感覺登記分析比較決策第28頁,共64頁，2024年2月25日，星期天根據(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)生理學的研究內(nèi)容。如面部識別和語言識別等。認知科研第29頁,共64頁，2024年2月25日，星期天場合：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第30頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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？第31頁,共64頁，2024年2月25日，星期天特點：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；在此基礎上，再加上一些異化屬性對具體事物進行細識別。模板識別原型識別特征識別第32頁,共64頁，2024年2月25日，星期天例子：在路上，可以先區(qū)分房子、汽車、行人等（盡管同類中細節(jié)各異），然后再細分。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)在細劃分模板識別原型識別特征識別第33頁,共64頁，2024年2月25日，星期天模式（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）十分復雜（如鳥）模板識別原型識別特征識別關(guān)于“特征”：第34頁,共64頁，2024年2月25日，星期天場合：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），到細微、具體的特征（屬性），這種識別符合人的知覺習慣。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？第35頁,共64頁，2024年2月25日，星期天例子：

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)咎卣鞯郊毼⑻卣鬟M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第36頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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”第37頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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第38頁,共64頁，2024年2月25日，星期天知覺的定義知覺的特點知覺的種類（三）與知覺有關(guān)的一些概念第39頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1.知覺的定義討論：

“整體的認識”是指，知覺是對當前事物的各個部分、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識第40頁,共64頁，2024年2月25日，星期天定義: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；第41頁,共64頁，2024年2月25日，星期天定義: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）第42頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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）第43頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(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、聲音第44頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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第45頁,共64頁，2024年2月25日，星期天汽車從遠處駛來，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第46頁,共64頁，2024年2月25日，星期天關(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第47頁,共64頁，2024年2月25日，星期天關(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”、“細聲細語”等描寫，能夠體會。第48頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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出物體的形狀。第49頁,共64頁，2024年2月25日，星期天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)象第50頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(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第51頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(2)知覺的選擇性

例如，課堂黑板上寫滿了字，學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，習慣將正在看的內(nèi)容作主體，

而將已看過的內(nèi)容作背景第52頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(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，自動補充到當前不完備的刺激中去，形成完整的知覺。第53頁,共64頁，2024年2月25日，星期天如看到標語“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)知覺的整體性第54頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

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，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)知覺的整體性第55頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

畫面藝術(shù)中,點、線的群集藝術(shù)便是利用了知覺整體性的特點

新質(zhì)對