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第十五讲 脑信息处理机制 一、视觉信息处理机制 二、学习与记忆机制 三、脑科学简介 一、视觉信息处理机制 1、视觉系统的结构 视网膜、外膝体、视皮层 2、视觉系统各部分的信息处理 关于视知觉的三条基本的评论 1．欺骗性 2．模棱两可 3．建构过程 基本的视觉信息 1、亮度：380~780nm,是一种外界辐射的物理量在我们视觉中反映出来的心理物理量。 2、形状：由物体在视觉空间上的亮度分布、颜色分布或运动状态不同而显示出来。对比度、方位 3、运动（运动方向和速度）: 4、颜色：主观感觉。 5、立体（或深度）视觉： 感受野（receptor field） 视通路中任一神经元都有其各自的视野或在视网膜上有一个代表区域，这个对应区域就是该细胞的视觉感受野。 视觉感受野的研究是单细胞视觉功能的钥匙。 视网膜细胞 感受器细胞（感光细胞）：视锥细胞，视杆细胞 ，给出分级的超极化电位，不产生动作电位 双极细胞 ：只能给出分级电位，不产生动作电位 ，同心圆拮抗方式 神经节细胞 ganglion cell, GC ：同心圆拮抗式感受野 光信号转换成神经冲动（感光细胞的作用） 视色素:视蛋白+顺式视黄醛 光照，顺式视黄醛——〉全反式视黄醛 激活转导蛋白 激活磷酸二酯酶 PDE cGMP——〉GMP cGMP含量的下降，造成了Na+不能再流入 细胞内，引起超极化。 外膝体（lateral geniculate nucleus） 视皮层 视皮层，现知与视觉有关的大脑皮层多达35个（猴）， 自皮层表面到白质分成6层， 外膝状体核处理后的视觉信息首先传到皮层17区，（I区或纹状体区）。外膝状体细胞轴突末梢终止于第4层内，然而再与2，3层细胞，第5，6层细胞建立突触联系。 星形细胞（stellate cell） 和锥体细胞（pyramidal cell） 脑工作原理 1、“主教细胞”假说： 1 组合爆炸 2 信息的集成问题 2、细胞群假设 ：由一群细胞的时空发放模式来反映刺激的类型 1 重叠灾难 2 难以表达“等级结构” 3 特征捆绑问题 3、时空编码理论 ：动态细胞群 根本问题： 1、 脑的各部分越来越趋向于分工处理各种各样的视觉特征，然后我们的视觉却把各种视觉特征综合成一个完整的视觉实体？ 2、 视觉图像如何在脑中贮存和利用？ 二、学习与记忆机制 1、学习与记忆的类型 2、学习与记忆机制 （1）海马 （2）LTP 脑的学习和记忆 学习：指人或动物通过神经系统接受外界信息而影响自身行为的过程 行为学：引起个体对特殊环境条件所产生的适应性行为的全部过程 记忆：获得的信息或经验在脑内储存和提取（再现）的神经活动过程 心理学：记忆是一种心理过程，由识记、保持、再认或回忆所组成 学习和记忆的基本过程：获得，巩固，再现 获得：是感知外界事物或接受外界信息（外界信息）的阶段，也就是通过感觉系统向脑内输入讯号的阶段。学习阶段。识记或登录。注意力对获得的信息影响很大。 巩固：获得的信息在脑内编码贮存和保持的阶段。保存时间的长短和巩固程度的强弱与该信息对个体的意义以及是否反复应用有关。 再现：将贮存于脑内的信息提取出来使之再现于意识中的过程。回忆。 学习的类型 1、简单学习：某种刺激重复作用的结果 （1）习惯化：在反复刺激的过程中，因刺激而引起的行为反应减弱。海兔的缩鳃反射 （2）敏感化：在某种刺激（通常是强刺激）后，对该种刺激反应明显增强。 2、联合型学习： （1）经典的条件反射：指一个条件刺激和一个非条件刺激所分别引起的两种行为反应之间可建立起联系 （2）操作式条件反射：包含着反应与刺激联系的形成。让动物操作物体来学习解决问题，并得到奖赏或避开惩罚 记忆 瞬时记忆：当外界的刺激作用于人们的感觉系统，其信息会保持很短的时间 短期记忆（几分钟） 长期记忆（数分钟，几年） 心理学： 形象记忆——以事物形象为内容的记忆 逻辑记忆——关于事物的意义、性质、变化规律等内容 情感记忆——涉及某些情感体验及情绪变化为内容的记忆 运动记忆——技巧和技能性的操作和运动或习惯化动作等方面。 多重记忆系统 1、陈述性记忆,外显性记忆 （explicit memory） 进入意识系统，比较具体，可以清楚的描述 涉及边缘系统的脑结构，依赖于大脑皮层和某些特异性脑区 需要Hebb突触模式，即突触前神经元与突触后神经元同时兴奋的联合机制 2、程序性记忆,内隐式记忆（implicit memory） 没有意识成分参与，只涉及刺激顺序的相互关系，贮存各个事物之间相关联的信息，只有通过顺序性的操作过程才体现出来。运动技巧。基底神经节为主要环节 只需即或与该项学习记忆有关的感觉系统和运动系统 只需突触前易化作用机制，即突触前神经元和有关的调