本文转载自中央认知神经科学研究所，里面我觉得说明了目前的一些发展状况。以及在台 湾目前所需面对的课题。当然资料有点久了，除了文中提及的阳明与中央，台大、清大、 中央、成大、政大、慈济、中国医药大学、辅大、都有类似认知与神经的研究中心了。 原网址：http://www.ncu.edu.tw/~ncu5200/c.php ============================================================================== 浅谈认知神经科学 　　自 1970年代中期开始，对於人类心灵(Human Mind)及其运作的研究进入了一个崭新 的纪元。来自认知心理学、神经心理学、生理学、神经科学、语言学、资讯科学等不同领 域的研究人员，基於对〝脑─行为〞(brain-behavior)关系的共同兴趣，开始了彼此之间 的对话。到了1980年代中期，脑造影〈brain imaging〉技术的突破性发展更提供了不同 领域研究人员之间的合作桥梁。这个新兴的跨领域人类心灵研究学科即是认知神经科学 (Cognitive Neuroscience)。美国的老布希总统曾宣称1990年到1999年为脑研究的十年 (the decade of the brain)；认知神经科学奠基者之一的葛詹尼加(Michael Gazzaniga) 更宣称二十一世纪为脑研究世纪(the century of the brain)，这些宣言象徵着人类开始 有能力以新的生物科技研究人类神经元的分子生物活动、神经元细胞间的整合、脑可塑性 以及脑和行为之间的关系。作为脑科学研究最受瞩目、不可或缺的一环，认知神经科学承 继了过去认知心理学的知识、概念以及研究方法，运用新发展的脑造影技术，探讨相关认 知行为运作的生理基础。在下文中我们将分别介绍认知神经科学探讨的议题，脑造影工具 在认知神经科学的应用，认知神经科学研究的前瞻以及在台湾的发展。 认知神经科学的议题 　　如前文所述，认知神经科学承继了过去认知心理学的知识以及概念，其研究的议题着 重在人，或者说是人类的脑，作为一个讯息处理系统如何登录 (encode)由外界或内在环 境进入的各式讯息，这些讯息如何形成表徵(representation)储存於大脑而後被提取、处 理进而产生对外界输出的讯息。因此认知神经科学研究的议题涵盖不同管道的感觉与知觉 (如视觉、听觉、触觉等)历程，这些知觉讯息彼此间的交互作用以及所形成的记忆，基於 这些记忆所产生的语言、动作，以及注意力资源在进行这些认知历程时的调配与作用等等 。依循认知心理学对这些认知历程的实验研究法，认知神经科学家针对不同的讯息处理阶 段操弄相关的实验变项，而後纪录受试者在不同实验情境下的作业表现(例如反应时间、 正确率)藉以推论、检验人类认知活动的历程。然而，不同於传统认知心理学家仅能依赖 受试者外显的行为表现来推论内在的认知历程，认知神经科学家同时量测受试者进行这些 实验作业时的脑部活动。这种利用脑部活动在不同实验作业下的异同探讨、推论认知活动 历程的研究是建立在一个基本的假设上：所有的认知功能，或者说是人类讯息处理历程， 都是根基於人脑中所进行的神经活动，因此认知历程和神经活动有特定的对应关系。藉由 比较不同实验作业下受试者展现的脑部活动(包括强度以及脑部区位)的异同，配合外显的 行为资料，认知神经科学家能够更进一步的了解不同认知活动在人脑中的处理历程，也更 能利用生理、神经活动来探讨或是验证认知心理学家所提出认知理论的心理真实性 (psychological reality)。 　　 举例而言，阅读是一项复杂的认知活动，文字包含了字型、字音以及字义的讯息。 认知心理学家提出的阅读理论认为阅读拼音文字 (例如英文)时，在文字的物理讯息被传 递至视觉皮质後，字型讯息会首先被提取、分析，而後根据对於文字的熟悉程度的不同， 字型讯息可能以字音讯息为中介激发字义，或者是不透过字音直接激发字义。然而由於中 文的输写系统不同於拼音文字，有些认知心理学家认为中文是象形文字不表音，因此完全 不须经由语音即可激发字义。中研院副院长曾志朗院士及中央大学认知神经科学研究所所 长洪兰教授以一系列行为实验提出证据支持语音讯息在中文阅读中扮演重要角色，开启了 诸多中文与拼音文字阅读历程异同的研究。最近由洪教授、曾院士以及台北荣总谢仁俊医 师所主持的研究团队以脑功能造影技术探讨中文阅读的神经机制，发现阅读中文时脑部活 动的区位与文献中所得知阅读拼音文字时脑部活动的区位大致相同，而其中部分脑部区位 的活动也已被认为和字音提取有关。这项研究结果因此更进一步确认字音在中文阅读扮演 一定的角色，也显现出阅读不同文字系统时人类认知历程的一致性。 　　再以人类记忆为例，认知心理学家在行为实验中发现阅读一系列语意相关的字词後进 行记忆测试时，受试者会误认先前未曾出现过的语意相关字词。例如在看过床铺、作梦、 枕头、休息、卧房等词语後，受试者报告曾经看过〝睡觉〞这个词，尽管事实上它并未被 包含在先前的字列中。受试者并且报告对於曾经出现过字词的真记忆 (veridical memory)与对未曾出现过字词的伪记忆(false memory)的清晰程度相当。然而当实验者要 求受试者仔细描述对这些字词记忆时发现真记忆相对於伪记忆伴随着较多的感官 (sensory)细节。认知心理学家因此开始探讨此类鲜明伪记忆产生的内在机制，也困惑於 受试者为何无法利用感官细节的多寡区辨真记忆与伪记忆。美国杜克大学的认知神经科学 家卡贝瑟 (Robeto Cabeza)发现在进行此类记忆测验时，大脑颞叶(temporal lobe)前端 的活动状态不会因所报告记忆的真伪有所改变，然而颞叶後端在受试者报告真记忆时比报 告伪记忆时有较多的活动。这个实验结果可能代表了颞叶前後区分别与记忆中语意讯息与 感官讯息的提取有关，而伪记忆的发生源自於对於来自颞叶前区、无法区辨真伪记忆的语 意讯息的依赖。 　　除了知觉、记忆、阅读、注意力等认知心理学家着重的议题外，认知神经科学的议题 也扩展到情绪、社会行为、人类发展、精神医学等领域。例如认知神经科学家菲而普斯 (Elizabeth Phelps)与社会心理学家巴纳吉(Mahzarin Banaji)探讨杏仁核(amygdale)活 动强度与美国白人对黑人评价之间的关系，而大脑额叶(frontal lobe)的异常活动与精神 分裂症之间的关系也已经成为精神医学着重要研究主题。简言之，源自认知心理学的理论 架构及研究方法，加上脑造影技术使得认知神经科学得以多重角度探讨人脑与行为关系的 不同议题。 脑造影技术在认知神经科学的应用 　　认知神经科学的研究依赖非侵入式 (noninvasive)的脑造影技术量测人类进行不同认 知作业时的脑部活动。非侵入式的脑造影技术依其所量测的生理讯号的性质可分为两大类 。 　　 第一类是脑电波 (EEG)以及脑磁波(MEG)。神经元藉由改变其细胞膜对带电离子穿透 性的方式传递讯号，而这个过程会沿着细胞膜产生电流。当一大群规则排列的神经元同时 活动时，伴随电流所产生的电场及磁场变化可以在头皮上加以量测，所得电磁讯号便是脑 电波以及脑磁波。由於不同的大脑区位在进行不同认知活动时会有不同的活动，所产生的 电位及磁场变化在头皮上的强度以及分布情形也会有所不同。比较受试者进行不同认知作 业时所伴随脑电波或脑磁波变化的强度，以及这些变化在头皮上的分布，可以知道是否有 不同的大脑区位涉入这些认知作业以及其涉入的程度，而後推论进行该项认知作业时所涉 及的认知历程。脑电波及脑磁波能提供认知活动极佳的时序讯息，缺点是无法提供精确的 脑部区位讯息。 　　 第二类是功能性磁振造影 (fMRI)以及正离子放射术(PET)。脑部神经元活动时需要 消耗能量，因此活动的大脑区位会伴随着较高的血流量提供氧气及葡萄醣以供代谢。功能 性磁振造影及正离子放射术分别量测脑部的代谢活动及血流量变化，侦测进行不同认知作 业时那些大脑区位会有较强的活动，再以这些不同区位的活动变化推论进行不同认知作业 时所涉及的认知历程。相对於脑电波以及脑磁波，功能性磁振造影及正离子放射术能提供 认知活动时极佳的脑部区位活动讯息，但是在时序上提供的讯息则较差。 　　上述两类脑功能造影技术能够提供进行不同认知活动时相关的脑部活动讯息，但无法 提供大脑区位与认知功能之间的因果关系：我们只知道进行某类认知活动时某些脑部区域 会有较强的活动，却无法知道这些脑部区域的活动是否为进行相对应认知功能的必要条件 。过去欲得知脑部与认知功能之间的因果关系只能靠侵入性的破坏动物特定的脑区域或是 等待脑伤病人死亡後解剖其脑部，但这些方式都有特定的限制，有些认知神经科学家采用 穿颅磁刺激术 (TMS)这种新发展的、非侵入式的技术来解决这个问题。穿颅磁刺激术以在 头颅外产生磁场的方式短暂干扰特定脑部位的神经活动，观察其对外显行为的影响，藉以 探讨大脑区位与认知功能之间的因果关系。 认知神经科学在台湾的发展 　　台湾在认知神经科学方面的研究，可以说还在起步阶段。目前，在研究所阶段，有阳 明大学神经科学研究所乙组招收博、硕士班学生，中央大学认知神经科学研究所招收硕士 班学生。这两个研究所与同属联合大学系统下的阳明大学认知神经心理学实验室、台北荣 民总医院整合性脑研究中心已建立密切的合作关系，互相支援研究设备及人员，运用相关 先进科技进行认知神经科学研究。在议题的讨论、研究设备的扩充跟测试、研究人员的训 练都达到初步的规模。在尖端认知科学研究仪器上，已经有能力进行功能性磁振造影、脑 电波、脑磁波、穿颅磁刺激术、眼动仪等研究；在议题上，除一般认知功能外，特别关心 本土意涵的认知行为运作，如语言、阅读的发展、认知处理以及病变。同时也针对特殊族 群的认知运作，如阅读障碍、科学资优生、失语症、自闭症、听障、语言障碍，做深入的 研究。尽管这个研究团队已有初步的成绩，但不容否认的是台湾在认知神经科学领域研究 资源的投入与欧美的差距正在持续加大。台湾在相关领域投注的研究发展员额以及研发经 费与欧、美、日，甚至与我们竞争最剧烈中国大陆以及香港相比，都仅如九牛之一毛。除 了直接投入认知科学研究的人力及资源不足外，另一个问题是与认知科学的研究密切相关 的其他领域 (如实验心理学、医学影像处理、动态系统研究、统计计算、语言学、心理疾 病、行为遗传学等)研究人员尚未与直接投入认知神经科学的研究人员有效整合。如何结 合现有的人力资源，开创大脑与认知科学研究的前景，是在台湾现况下发展认知神经科学 研究的重要课题。 --

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