認知神經科學

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認知神經科學（英語：Cognitive neuroscience）是一門科學學門，旨在探討認知歷程的生物學基礎^[1]。主要的目標為闡明心理歷程的神經機制，也就是大腦的運作如何造就心理或認知功能。認知神經科學為心理學(psychology)和神經科學(neuroscience)的分支，並且橫跨眾多領域，如生理心理學(physiological psychology)、神經科學、認知心理學(cognitive psychology)和神經心理學(neuropsychology)^[2]。認知神經科學以認知科學的理論以及神經心理學、神經科學及計算模型(Computational model)的實驗證據為基礎^[3]。

由於其跨領域的特性，認知神經科學家的背景除了上述提到的學科之外，還有來自神經生物學、精神病學(psychiatry)、神經學(neurology)、物理學(physics)、語言學(linguistics)、哲學(philosophy)和數學(mathematics)等學門。

認知神經科學採用的研究方法，包括來自心理物理學(psychophysics)、認知心理學、功能性神經造影(functional neuroimaging)、電生理學(electrophysiology)、認知基因體學(cognitive genomics)和行為遺傳學(behavioral genetics)的實驗典範。另外一部分重要的研究方向來自於腦傷病人的研究。腦部損傷所造成的認知功能受損，提供認知神經科學許多重要的證據（請參照：神經心理學）。而理論的發展則來自計算神經科學(computational neuroscience)和認知心理學。

目錄

• 1 歷史起源
  • 1.1 顱相學
  • 1.2 總體論
  • 1.3 區位化論
  • 1.4 神經心理學的興起
  • 1.5 腦功能定位
  • 1.6 神經教條
  • 1.7 認知科學的誕生
  • 1.8 認知神經科學
• 2 認知神經科學的主題
• 3 注釋
• 4 相關文獻
• 5 延伸閱讀
• 6 外部連結

[編輯] 歷史起源

認知神經科學的觀點認為特定腦部區位負責特定的認知功能。這樣的看法源自於許多不同的理論，如顱相學（Phrenology）。雖然顱相學最後因為缺乏科學根據而被摒棄，但特定腦區控制特定認知功能的觀點仍被採納。而現今，在揚棄了觀察頭殼外觀這樣不科學的方式之後，取而代之的是對於頭皮的電生理測量，或是更多對腦部本身的觀測。

[編輯] 顱相學

主條目：顱相學

認知神經科學的起源和顱相學（Phrenology）有很大的關係。顱相學實質上是一個偽科學，並聲稱頭皮的形狀會影響行為的表現。在19世紀早期，高爾（Franz Joseph Gall） 和史普漢(J. G. Spurzheim)相信人大腦可以被分為35個不同的區域。在高爾在他的書《神經系統的解剖生理學概論和腦部深論》聲稱頭殼上較大的凸起代表著這塊區域被較頻繁的使用。顱相學廣被大眾所注意，並且發行了以顱相學為主題的期刊。甚至發明了顱相測定儀以測定頭顱上的凸起。

[編輯] 總體論

法國的實驗心理學家佛羅倫斯（Pierre Flourens）如眾多的科學家一樣質疑顱相學的觀點。雖然他的實驗對象為兔子和鴿子，但他發現特定部位的腦傷並不會造成行為上的改變。由此他認為行為表現是由不同腦區共同參與，也就是總體論的觀點。

[編輯] 區位化論

歐洲一些科學家如傑克森（John Hughlings Jackson）所進行的一些研究讓區位化論重新成為主流的觀點。傑克森的研究特別在於有癲癇症狀的腦傷病人，他發現病人在癲癇發作的時候，時常會造成相同的陣攣和肌肉緊張的情況。因此他認為每次的發作一定都是發生在相同的腦區，並且提出特定腦區負責特定功能的看法^[4]。在後續對於腦葉的研究中，區位化觀點有很大的影響和幫助。

[編輯] 神經心理學的興起

法國的神經科學家布洛卡（Paul Broca）在1861年報告了一位病人的症狀。這位病人可以聽的懂語言，但是無法說，並且只能發出「談」（tan）的音。這位病人之後被發現他左腦的額葉有腦傷，而這塊腦傷的區域現今則被稱作布洛卡氏區。另外一位神經科學家卡爾·威尼基（Carl Wernicke）則發現一位中風病人無法聽取語言訊息和閱讀文字，但可以流利的說話（雖然說的是沒有意義的語句）。這位病人則是有一個在左腦頂葉和顳葉交界處的腦傷。而這塊區域現今被稱作威尼基區。這兩個病例是支持區位化論的重要證據，因為特定區域的腦傷造成了特定的行為改變。布洛卡和威尼基的研究促成了神經心理學的誕生，而這個新領域研究的是心理現象和腦傷之間的關係。

[編輯] 腦功能定位

在1870年，德兩位國醫師希茲格（Eduard Hitzig）和費理屈（Gustav Fritsch）發表了他們在動物實驗的發現。他們在狗的不同的大腦皮質部位通上電流，可以造成不同相應的動作。由此他們認為行為的表現是源自於腦細胞的層次的運作。德國的神經解剖學家科比尼安·布洛德曼（Korbinian Brodmann）使用尼斯（Franz Nissl）發明的組織染色技術觀察腦部的細胞種類。於1909時，他發表了他的結論：腦部是由52個不同的部份所組成。這些分區現在稱為布洛德曼分區。現在看來，有些分區劃定的非常精確，如布洛德曼17區和布洛德曼18區。

[編輯] 神經教條

主條目：神經教條

在20世紀早期，聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾（Santiago Ramon y Cajal）和卡米洛·高爾基（Camillo Golgi）開始研究神經細胞的結構。高基發展出銀染色法（Silver stain），可以將特定區域的細胞一同染色。使用這樣的技術觀察神經細胞，讓高爾基認為細胞之間，在共同的細胞質內有直接的連接。卡哈爾則反對這樣的觀點。他在腦部含有較少髓鞘的部位做染色，發現神經細胞並不是緊密相連，而是分離的。他進一步發現神經細胞會單方向的傳遞電訊號。這些發現稱為神經教條，並對之後了解神經細胞的功能提供了基礎的理論。也因次這個貢獻，高基和卡哈都獲得了1906年的諾貝爾生理學或醫學獎獎。

[編輯] 認知科學的誕生

主條目：認知科學

1956年9月11日，認知科學大會在麻省理工學院舉行。在大會上喬治·A·米勒（George A. Miller）發表了他著名的研究《神奇的數字 7 +/- 2》。艾弗拉姆·諾姆·喬姆斯基（Noam Chomsky）和艾倫·紐厄爾Newell和赫伯特·亞歷山大·西蒙（Simon）發表了他們在電腦科學上的成果。耐瑟（Ulric Neisser）在他1967年的書「認知心理學」中評論了許多在這次會議中所發表的成果。「心理學」這個名詞在1950到1960年代逐漸式微，取代的是認知科學的開始。行為主義的科學家如喬治·A·米勒開始重視語言的內在表徵（representation），而不只有外在的行為表現。大衛·馬爾（David Marr）提出記憶的階層性表徵，也讓許多心理學家接納了心理功能是需要由腦中特別的演算法處理。

[編輯] 認知神經科學

在1980年代之前，神經科學和認知心理學這兩個領域之間幾乎沒有互動。^[5].在1970年代晚期，「認知神經科學」這個名詞在一輛計程車的後座誕生^[6]，由喬治·A·米勒和麥可·葛詹尼加（Michael Gazzaniga）共同創立^[7]。認知神經科學開始用實驗心理學、神經心理學和神經科學的研究方法來為認知科學奠定基礎。在20世紀晚期，新的科學技術成為認知神經科學重要的研究方法。這些技術般含了穿顱磁刺激（TMS）、功能性磁振造影（fMRI）、腦電圖（EEG）和腦磁圖（MEG）。有時也會使用到其他的腦造影技術，如正子斷層掃瞄造影（PET）和單光子電腦斷層掃描（SPECT）。在動物上使用的單細胞電位記錄（Single-unit recording）也是重要的技術。另外其他的技術還包含微神經圖（microneurography）、臉部的肌電圖（EMG）和眼球追蹤儀（eye tracking）。整合神經科學（Integrative neuroscience）試著將不同領域和不同尺度（如生物學、心理學、解剖學和臨床經驗）所得到的研究成果，整合成一個統合的描述性模型。

[編輯] 認知神經科學的主題

• 注意力
• 意識
• 決策判斷
• 學習
• 記憶

[編輯] 注釋

1. ^ Gazzaniga, Ivry and Mangun 2002, cf. title
2. ^ Gazzaniga 2002, p. xv
3. ^ Gazzaniga 2002, p. xv
4. ^ Enersen, O. D. 2009
5. ^ http://www.petemandik.com/philosophy/papers/brookmandik.pdf
6. ^ Gazzaniga et al. 2002, p.1
7. ^ http://www.petemandik.com/philosophy/papers/brookmandik.pdf

[編輯] 相關文獻

• Churchland, P.S. & Sejnowski, T.J. (1992). The Computational Brain, The MIT Press, ISBN 0-262-03188-4.
• Code, C. (1996). Classic Cases: Ancient & Modern Milestones in the Development of Neuropsychological Science. In: Code, C. et al. Classic Cases in Neuropsychology.
• Gazzaniga, M. S., Ivry, R. B. & Mangun, G. R. (2002). Cognitive Neuroscience: The biology of the mind (2nd ed.). New York: W.W.Norton.
• Gazzaniga, M. S., The Cognitive Neurosciences III, (2004), The MIT Press, ISBN 0-262-07254-8
• Gazzaniga, M. S., Ed. (1999). Conversations in the Cognitive Neurosciences, The MIT Press, ISBN 0-262-57117-X.
• Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: Some limits on our capacity for processing information. Psychological Review, 63, 81-97
• Parkin, A.J. (1996). Explorations in Cognitive Neuropsychology, pp. 1-23.
• Sternberg, Eliezer J. Are You a Machine? The Brain, the Mind and What it Means to be Human. Amherst, NY: Prometheus Books.
• Ward, Jamie（2006年）．The Student's Guide to Cognitive Neuroscience．Psychology Press．ISBN 978-1-84169-535-8． 
• Handbook of Functional Neuroimaging of Cognition By Roberto Cabeza, Alan Kingstone
• Principles of neural science By Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessell
• The Cognitive Neuroscience of Memory By Amanda Parker, Edward L. Wilding, Timothy J. Bussey
• Neuronal Theories of the Brain By Christof Koch, Joel L. Davis
• Cambridge Handbook of Thinking and Reasoning By Keith James Holyoak, Robert G. Morrison
• Handbook of Mathematical Cognition By Jamie I. D. Campbell
• Cognitive Psychology By Michael W. Eysenck, Mark T. Keane
• Development of Intelligence By Mike Anderson
• Development of Mental Processing By Andreas Demetriou, et. al.
• Memory and Thinking By Robert H. Logie, K. J. Gilhooly
• Memory Capacity By Nelson Cowan
• Proceedings of the Nineteenth Annual Conference of the Cognitive Science
• Models of Working Memory By Akira Miyake, Priti Shah
• Memory and Thinking By Robert H. Logie, K. J. Gilhooly
• Variation in Working Memory By Andrew R. A. Conway, et. al.
• Memory Capacity By Nelson Cowan
• Cognition and Intelligence By Robert J. Sternberg, Jean E. Pretz
• General Factor of Intelligence By Robert J. Sternberg, Elena Grigorenko
• Neurological Basis of Learning, Development and Discovery By Anton E. Lawson
• Memory and Human Cognition By John T. E. Richardson
• Enersen, O. D. (2009). John Hughlings Jackson. In: Who Named It. http://www.whonamedit.com/doctor.cfm/2766.html Retrieved 14 August 2009
• Society for Neuroscience. http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=about_sfn#timeline Retrieved 14 August 2009

[編輯] 延伸閱讀

• European Journal of Neuroscience
• Cerebral Cortex
• Neuroreport
• Neuropsychologia
• Social neuroscience
• Trends in Neuroscience
• Neuroscience
• Neuroimage
• Brain
• Neuroscience Letters
• Visual Neuroscience
• Vision
• Vision Research
• Brain Research
• Clinical Neuropsychology
• Experimental Neurology
• Neuroscience Methods
• Clinical Neuroscience Research
• Clinical Neuroscience
• Developmental Brain Research
• Progress in Brain Research
• Neuroscience Research
• Experimental Neurology
• Human Neurobiology
• Neurophysiology
• Synapse
• Hippocampus
• Memory and Language
• Neuropsychopharmacology
• Clinical and Experimental Neuropsychology
• Neurochemical Research
• Neural Computation
• Trends in Cognitive Science
• Current Opinion in Neurobiology
• Cognitive Brain Research
• Human Brain Mapping
• American Journal of Audiology
• Otology and Neurotology
• Hearing Research
• Clinical Neurophysiology
• Optical Society of America
• Neural Systems
• Auditory Research
• Perception
• Hearing Research
• Acoustical Society of America
• Psychological Review
• Experimental Psychology
• Visual Cognition
• Neurocomputing
• Trends in Cognitive Sciences
• Progress in Neurobiology
• Clinical Neuropharmacology

[編輯] 外部連結