第1章 心智与脑 3
1.0 引言 3
2.0 欢迎来到脑智科学的世界 3
3.0 学科出发点 4
3.1 空间分辨率：七个等级 4
3.2 时间分辨率：十个等级 6
3.3 推论的必要性—超越对现象的观察 7
3.4 多技术综合测试的重要性 10
3.5 脑的功能分区 10
4.0 学科简史和主要争论 13
4.1 心智与脑 13
4.2 生物维度的认知与情绪 14
4.3 Cajal神经元学说：脑科学的工作假说 16
4.4 Broca与言语产生的脑内定位 18
4.5 意识和无意识 20
5.0 意识问题回归科学领域 25
5.1 如何研究意识和无意识的脑活动 27
5.2 历史没有终结 28
6.0 总结 29
7.0 本章习题 30
7.1 思考题 30
7.2 填图练习 31
第2章 学科框架 33
1.0 引言 33
2.0 经典的工作记忆 34
2.1 “内感觉” 35
2.2 输出功能 36
2.3 只是一瞬间 36
2.4 在功能框架中理解Wearing理论 39
2.5 瞬时记忆的重要性 40
3.0 有限和海量的资源功能 41
3.1 双任务极限 41
3.2 海量的脑资源 43
3.3 为何存在脑资源限制？ 44
3.4 工作记忆测量 44
4.0 内感觉与外感觉 46
4.1 心理的眼、耳、声 47
4.2 想象画板与视皮层激活 49
4.3 内部言语与外部言语相似吗？ 49
4.4 只有一个工作记忆系统吗？ 50
5.0 中央执行功能 50
5.1 执行功能的作用和自动加工 52
5.2 执行注意和随意注意 53
6.0 行为&.. 54
7.0 短期事件的巩固——进入长时记忆 57
7.1 工作记忆的本质是永久记忆的再激活吗？ 58
8.0 总结 59
9.0 思考题和填图练习 60
9.1 思考题 60
9.2 填图练习 60
第3章 神经元及其神经连接 64
1.0 引言 64
1.1 真实与假想的神经元 64
1.2 兴奋与抑制 65
1.3 神经计算 68
2.0 工作假说 69
2.1 简单的初始模型：受体、通路和环路 69
3.0 神经元阵列与神经元映射 71
3.1 嵌入其他映射的神经元映射 75
3.2 神经元阵列的双向连接 75
3.3 感觉和运动系统的协同工作 75
3.4 时间编码：神经元放电模式与脑节律 76
3.5 信息流的选择点 80
3.6 自上而下或期待驱动加工 81
4.0 神经元阵列的适应和学习 83
4.1 赫布型学习律：“共同兴奋导致相互连接” 83
4.2 神经学的达尔文主义：最适合的细胞与突触生存 85
4.3 符号加工与神经网络 87
5.0 神经网络的协同性 88
5.1 功能过剩 91
6.0 总结 91
7.0 思考题和填图练习 92
7.1 思考题 92
7.2 填图练习 92
第4章 研究工具：活体的脑成像 95
1.0 引言 95
1.1 脑记录：某种程度的直接测量法 96
1.2 时空精确性的权衡 96
2.0 系列有用工具：电磁信号的测量 98
2.1 单细胞记录 98
2.2 动物和人类研究的相互参照 100
2.3 脑电图（EEG） 101
2.4 脑磁图（MEG） 106
2.5 经颅磁刺激（TMS） 107
3.0 脑功能成像：一个醒目的新世界 113
3.1 兴趣区（ROI） 115
3.2 静息脑并不平静：内在的脑加工 118
3.3 认知功能的经验性定义：创新之匙 119
4.0 脑连接的测量新方法：弥散张量成像（DTI） 121
5.0 意识与无意识脑事件 121
6.0 相关与因果 122
6.1 为何对脑功能进行多技术检测 123
6.2 脑损伤与因果推论 124
7.0 总结 124
8.0 章节回顾 125
8.1 填图练习和思考题 125
第5章 脑 127
1.0 引言 127
1.1 神经系统 128
1.2 脑地形图 129
2.0 自下而上的脑发育 133
2.1 脑的进化与发育 133
2.2 自下而上构建脑 134
3.0 从空间到物体：脑的功能分区 136
3.1 大脑半球：功能的左右割裂 136
3.2 输出和输入：功能的前后分割 143
3.3 可见的和隐藏的脑叶 145
3.4 皮层和丘脑的海量连接 149
3.5 皮层下结构 151
4.0 总结 153
5.0 章节回顾 153
5.1 思考题 153
5.2 填图练习 153
第6章 视觉 157
1.0 引言 157
1.1 视觉经验的奥秘 157
1.2 视觉目的：物体与空间的知道感 158
1.3 物体的知道感：知觉特征、组织和客体 159
1.4 知道物体在哪里 160
2.0 视觉系统的功能组织 160
2.1 视网膜 160
2.2 外侧膝状体核（LGN） 163
2.3 初级视皮层（V1） 164
2.4 外纹状视区—外侧V1区 166
2.5 内侧颞叶（MT）区 166
2.6 腹侧和背侧通路：物体与空间的知道感 167
2.7 客体识别的相关区域 169
2.8 枕外侧复合区（LOC） 169
2.9 梭状回的面孔识别区（FFA） 169
2.10 海马旁回（PPA） 170
3.0 视觉意识理论：空间感的发生？ 170
3.1 视觉的等级理论和相互作用理论 173
4.0 视觉意识的基本脑区：脑损伤研究 176
4.1 初级视区损伤的后果 176
4.2 外纹状区损伤：V1外侧区的损伤 177
4.3 腹侧客体区的损伤 178
4.4 背侧顶叶损伤 181
5.0 脑活动与视觉经验的关联 182
5.1 多稳态知觉 182
5.2 双眼竞争：所见即是所激活 182
5.3 视觉检测：是否看见？ 185
5.4 建构性知觉：只是眼见为实吗？ 185
5.5 客体识别的神经机制 187
6.0 视觉意识的操作 187
6.1 经颅磁刺激（TMS） 188
6.2 无意识知觉 189
7.0 总结 191
8.0 思考题和填图练习 192
第7章 听觉与言语 195
1.0 引言 195
1.1 声音加工模型 196
1.2 声音和听觉基本要素 198
2.0 中央听觉系统 202
2.1 听觉通路 203
2.2 听觉皮层 204
3.0 听觉加工的功能定位 209
3.1 初级听皮层 209
3.2 颞平面在声音解码中的作用 209
3.3 皮层的物体与空间听觉系统 210
4.0 言语知觉 218
4.1 背景与历史 218
4.2 言语知觉的早期理论 220
4.3 言语特异性加工的功能定位 222
4.4 言语知觉和言语产生的关联 223
4.5 言语知觉系统的损伤 223
4.6 言语知觉的脑工作模型 226
5.0 音乐知觉 229
5.1 音乐加工的阶段 229
5.2 音乐知觉系统是独立的吗？ 229
6.0 学习和可塑性 231
6.1 感觉剥夺与可塑性 231
6.2 学习与可塑性 232
6.3 专业技能与可塑性 232
7.0 听觉意识和听觉想象 232
7.1 睡眠和镇静状态下的听觉意识 233
7.2 听觉想象 233
8.0 总结 235
9.0 章节回顾 236
9.1 思考题 236
9.2 填图练习 236
9.3 探索 236
第8章 意识和注意 239
1.0 引言 239
1.1 清醒认知受意识调节 242
1.2 适时的清醒、睡眠与梦的必要性 243
1.3 生理状态的整体节律 244
1.4 意识状态与典型的丘脑活动 247
1.5 丘脑皮层：非常活跃的海量连接 248
1.6 脑活动的节律与映射图 250
1.7 双向连接 252
1.8 神经元如何同步 252
1.9 同步获得增益控制 254
2.0 清醒 256
2.1 现实的思考 256
2.2 时、空、人的定向 257
2.3 在清醒中学习，在睡眠中巩固记忆 258
2.4 注意和意识共同促进学习 258
2.5 可预料的习惯行为降低意识程度 259
2.6 内隐学习也需要意识 261
2.7 快波睡眠与觉醒任务 261
2.8 γ活动（Gamma）有多种作用 262
2.9 γ同步可能把视觉特征绑定为意识客体 264
2.10 θ节律有多种作用 268
2.11 α节律 269
3.0 注意促进知觉、认知和学习 270
3.1 Posner侧抑制任务（flanker task） 271
3.2 注意模型 274
3.3 注意与意识经验 278
4.0 快速眼动（REM）梦境 279
4.1 作为一种意识状态的梦境 281
4.2 记忆在REM中巩固 282
5.0 深睡阶段：起起落落 282
5.1 在慢波睡眠阶段也有心理活动 283
5.2 睡眠阶段的觉醒阈限变化 284
5.3 记忆的重播和巩固 284
6.0 综合 287
6.1 意识反映了脑的总体工作活动？ 287
6.2 清醒大脑的信号循环和复杂性 291
6.3 意识需要感受自我？ 293
6.4 为何意识事件是可报告的？ 294
6.5 意识异常的证据 295
7.0 总结 301
8.0 思考题 303
第9章 学习和记忆 305
1.0 引言 305
1.1 功能性回顾 308
1.2 功能框架中的学习和记忆 308
1.3 内隐记忆与外显记忆 310
2.0 健忘症 311
2.1 HM：研究最深入的健忘症病例 311
2.2 健忘症概述 313
2.3 健忘症患者保留下的功能：内隐记忆和程序记忆 314
2.4 保留下的内隐学习 316
3.0 记忆的构成 318
3.1 电刺激引起的自传体记忆 319
3.2 长时程增强和长时程抑制效应：记忆的兴奋和抑制痕迹 321
3.3 巩固：从瞬时记忆到永久记忆 322
3.4 快速巩固：突触机制、基因转录和蛋白质合成 323
3.5 系统巩固：内侧颞叶（MTL）与新皮质的相互作用 324
4.0 记忆的多样性 325
4.1 情景记忆与语义记忆：“记得”与“知道” 325
4.2 情景记忆可能随时间转化为语义记忆 327
4.3 情景记忆与语义记忆往往是相互结合的 329
5.0 MTL在内隐学习和记忆中的作用 329
5.1 分散注意对学习的干扰 330
6.0 前额叶皮质、意识和工作记忆 331
6.1 工作与记忆：额叶的工作与记忆的关系及其意义 334
6.2 前额叶皮质在外显（意识）和内隐（无意识）学习和记忆中的作用 334
6.3 不同类型的工作记忆 335
6.4 前额叶皮层——记忆存储还是加工控制？ 336
6.5 前额叶与MTL在工作记忆中的结合 337
7.0 提取与元认知 338
7.1 错误提取 338
7.2 记忆提取的半球偏侧化 339
7.3 θ波可能调节记忆提取 340
8.0 其他类型的学习 340
9.0 总结 340
10.0 填图练习和思考题 342
第10章 思维与问题解决 347
1.0 工作记忆 347
1.1 工作记忆与注意、有意加工和情景回忆的交点 348
2.0 外显问题解决 349
2.1 问题解决中的执行控制 350
3.0 心理负荷和皮层活动 354
4.0 已有知识的运用 356
4.1 练习和训练可能会改变脑连接 357
4.2 语义记忆 357
4.3 抽象概念、原型和语义网络 359
4.4 来自于语义网络的知识 360
4.5 概念缺陷 361
4.6 数量和数目判断 362
5.0 内隐思维 362
5.1 知道感 363
6.0 总结和结论 367
7.0 填图练习与思考题 368
第11章 语言 371
1.0 引言 371
2.0 语言的本质 372
2.1 生物学方面 374
2.2 语言的起源 378
2.3 言语与语言 381
3.0 口语的声音 381
4.0 计划和言语产生 383
5.0 说和听的进化 384
6.0 词语与词义 386
6.1 词汇与思想的文化宝库 387
6.2 辨认同义词 389
6.3 词汇词义的片段 389
7.0 句法、嵌套和语序 390
8.0 韵律与旋律 391
9.0 有意义的陈述 391
10.0 语言的统一表征 393
11.0 总结 395
12.0 填图练习与思考题 395
第12章 目标、执行控制与行动 399
1.0 引言 399
1.1 额叶功能的多样性与复杂性 399
1.2 从寂静的脑叶到文明的器官 400
2.0 种系发育和个体发育 401
2.1 种系发育 401
2.2 个体发育 401
3.0 功能总述 402
3.1 “未来的记忆” 402
3.2 自我意识和执行功能 402
4.0 额叶深究 403
4.1 额叶的神经解剖学与神经生理学 403
4.2 如何界定前额叶功能 403
4.3 海量的高速的额叶连接通路 404
5.0 额叶功能深究 405
5.1 执行功能 405
5.2 社会性成熟与道德发展 406
6.0 执行脑的神经成像 407
6.1 注意与知觉 407
6.2 工作记忆 408
6.3 执行功能与运动控制 410
6.4 决策 411
6.5 规则适用 412
7.0 额叶功能障碍 413
7.1 脆弱的额叶 413
7.2 额叶综合症 413
7.3 额叶损伤和社会行为 416
7.4 其他与额叶损伤有关的临床症状 416
8.0 额叶组织原则的现有观点 417
9.0 关于执行控制的统一理论：结论 418
10.0 填图练习和思考题 419
第13章 情绪 421
1.0 引言 421
1.1 三位一体的大脑 421
1.2 基本情绪和反思意识的作用 423
2.0 Panksepp的情绪性脑系统 423
2.1 情绪感受 425
3.0 恐惧系统 425
3.1 意识与无意识恐惧加工：LeDoux的高级通路与低级通路 428
3.2 无意识恐惧 428
3.3 情感的盲点 430
3.4 恐惧反应中的认知与情绪的交互作用 431
3.5 内隐情绪学习和记忆 431
3.6 内隐记忆的情绪调节 431
3.7 情绪对知觉和注意的影响 432
3.8 情绪与社会行为 433
3.9 情绪抑制与调节 434
4.0 奖赏系统：喜欢、需要与学习 435
4.1 “奖励”的重新诠释：从奖赏到奖赏预测，再到奖赏预测错误 436
4.2 奖赏不只是学习 438
4.3 奖赏通路与药物使用 439
4.4 奖赏线索对注意的影响 440
5.0 总结&.. 440
6.0 章节回顾 441
6.1 思考题 441
6.2 填图练习 441
第14章 社会认知：感知他人的心理状态 441
1.0 概述 445
1.1 涉及社会认知的术语 446
1.2 视角的重要性：第一、第二、第三人称 446
1.3 感知他人心理的途径 447
2.0 社会认知的研究框架 449
2.1 意图 449
2.2 人眼监测 449
2.3 共同注意 449
2.4 高层次的心理理论 450
3.0 镜像神经元与意图监测 450
3.1 从行动到意图 451
3.2 人眼监测与注视知觉 455
3.3 共同注意 456
3.4 高层次的心理理论技能 457
3.5 对相似性或不相似者的社会认知：大脑中的我—它理论 460
3.6 面孔知觉 462
4.0 总结 463
5.0 章节回顾 463
5.1 思考题 463
5.2 填图练习 463
第15章 发育 465
1.0 引言 465
1.1 研究大脑发育的新技术 466
1.2 大脑发育的奥秘：老问题与新问题 467
2.0 胎儿发育：从囊胚到胎儿 467
2.1 渐成说 468
2.2 脑发育的解剖学 468
2.3 神经迁移 470
2.4 再谈先天与后天的问题 474
2.5 产前的听觉经验：出生前的语音知觉与音乐知觉 476
3.0 脑发育：终生的变化 477
3.1 产后脑发育的起与落 477
3.2 脑发育与脑分区的差异 478
4.0 发育的心理和大脑 479
4.1 人生第一年：生长发育的探索 483
4.2 儿童与青春期：动态成长与阶段性成长 492
5.0 早期脑损伤与发育的可塑性 503
6.0 总结 505
7.0 章节回顾 506
7.1 思考题 506
第16章 认知的基因和分子基础 510
1.0 引言 510
1.1 基本生命分子也被用于神经信号 510
1.2 生命需要酶 511
1.3 相同分子可能发送不同信号 512
1.4 血脑屏障保护脑的内环境 512
1.5 模式生物 512
2.0 基因在进化、寿命和日常生活中的作用 514
2.1 DNA在多种时间尺度中起作用 515
2.2 脑发育：先神经形成，然后突触形成 516
2.3 你是如何形成如此大的大脑 517
3.0 基因表达和调控 518
3.1 细胞内的信息加工 519
3.2 高层次的DNA调控其他DNA 520
3.3 脑发育中的错误 521
3.4 发育控制基因 521
3.5 基因编程：超越中心法则 522
3.6 环境能重构核内染色体 522
3.7 作为后生加工的学习 524
4.0 神经元和神经胶质作为信号细胞 524
4.1 作为开关的神经元与神经胶质 524
4.2 化学的自我调控 525
4.3 细胞膜、离子通道和轴突脉冲发射 526
5.0 轴突传递：从产生到清理 528
5.1 两个最重要递质：谷氨酸和GABA 528
5.2 GABA：主要的抑制递质 529
5.3 神经胶质可能也加工信息 531
5.4 产生、释放和处置神经递质 531
5.5 突触释放 532
5.6 突触和受体是交通控制点 533
5.7 受体检测信号分子 534
5.8 由其他分子打开的离子通道 535
5.9 清理突触：失活、扩散和再循环 538
6.0 神经调质 539
7.0 学习 542
7.1 海马复合体 542
7.2 谷氨酸、GABA、LTP和LTD 543
7.3 谷氨酸突触：突触学习的早期模型 543
7.4 学习的后天性 548
7.5 学习中的神经营养因素 549
8.0 总结 549
9.0 章节回顾 552
章节附录 553
附录：活体脑观察方法 555
1.0 历史背景 555
1.1 脑与心智 555
1.2 记录脑活动 557
2.0 方法 557
2.1 脑电图技术（EEG） 559
2.2 脑磁图技术（MEG） 563
2.3 正电子发射成像术（PET） 568
2.4 磁共振成像（MRI） 570
2.5 磁共振成像—未来的工具 582
2.6 光学成像 583
3.0 脑成像的多样性 583
3.1 多源同时成像 585
3.2 遗传影像学 586
4.0 结束语 588
参考文献 591
词汇表 617
索引 637