數(shù)字與腦認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究前沿

數(shù)字與腦認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究前沿第1頁(yè)/共75頁(yè)

數(shù)字與腦：

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究前沿第2頁(yè)/共75頁(yè)P(yáng)re-talk

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)——新世紀(jì)的科學(xué)前沿科學(xué)發(fā)展的需要社會(huì)發(fā)展的需求第3頁(yè)/共75頁(yè)第4頁(yè)/共75頁(yè)20世紀(jì)以來(lái)，人類對(duì)腦的神經(jīng)生物活動(dòng)有了更深入的認(rèn)識(shí)；但對(duì)腦的高級(jí)功能的認(rèn)識(shí)卻相對(duì)較為貧乏第5頁(yè)/共75頁(yè)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)二十一世紀(jì)的主導(dǎo)學(xué)科信息科學(xué)生命科學(xué)認(rèn)知科學(xué)行為科學(xué)第6頁(yè)/共75頁(yè)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究層面心理與認(rèn)知層面全腦層面腦區(qū)層面網(wǎng)絡(luò)層面細(xì)胞層面分子層面第7頁(yè)/共75頁(yè)P(yáng)ETfMRI第8頁(yè)/共75頁(yè)世界上的大規(guī)模腦研究計(jì)劃腦的十年美國(guó)，1989保護(hù)腦歐洲腦十年歐共體，1991了解腦/保護(hù)腦腦的世紀(jì)日本，1996了解腦/保護(hù)腦/創(chuàng)造腦日美腦研究合作項(xiàng)目,2000歐美腦研究聯(lián)盟,1996人類腦計(jì)劃，1993太空腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，1998第9頁(yè)/共75頁(yè)世界認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究機(jī)構(gòu)概況美國(guó)Harvard：四個(gè)專門實(shí)驗(yàn)室MIT：約300名專門研究人員UCLA：200余名專門研究人員德克薩斯大學(xué)：擁有fMRI、PET、MET、SPECT、MPLSM等研究設(shè)備歐洲Oxford：20余名教授從事專門研究Cambridge：100余名專門研究人員，fMRI、PET等研究設(shè)備日本腦科學(xué)綜合研究中心：約400名專門研究人員，fMRI、PET等研究設(shè)備第10頁(yè)/共75頁(yè)Science與Nature雜志1995年來(lái)腦研究領(lǐng)域論文增長(zhǎng)第11頁(yè)/共75頁(yè)中國(guó)的自然資源狀況我國(guó)自然資源人均占有量與世界人均水平的差距第12頁(yè)/共75頁(yè)中國(guó)的人口資源狀況世界上人口最多的國(guó)家20.9%世界上勞動(dòng)力人口最多的國(guó)家25.9%中國(guó)根據(jù)1999年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)第13頁(yè)/共75頁(yè)中國(guó)人口中各類認(rèn)知障礙的發(fā)生率

兒童群體閱讀障礙： 5－7％ 1700萬(wàn)計(jì)算障礙： 3－8％ 1800萬(wàn)注意缺陷障礙： 5－8％ 1500萬(wàn)學(xué)習(xí)障礙： 8－20％ 5000萬(wàn)老年群體老年癡呆?。? 4－10％ 3000萬(wàn)第14頁(yè)/共75頁(yè)人力資源大國(guó)人口大國(guó)人力資源的開(kāi)發(fā)人腦的開(kāi)發(fā)第15頁(yè)/共75頁(yè)Abstract數(shù)字感：天生數(shù)字“狂”Numbersense:Naturalbornnumbers語(yǔ)言與空間：數(shù)字的“兩條腿”LanguageandSpace:Twolegsfornumber天才與白癡：數(shù)字認(rèn)知的特異性GeniusandIdiot:Specificnumericalskills第16頁(yè)/共75頁(yè)1NumberSenseGodcreatedtheintegers,allelseistheworkofman.

LeopoldKroenecker(1823-1891)TrinityofGod第17頁(yè)/共75頁(yè)Wherearenumbersfrom?ArenumberscomingintoourbrainbyNature,orbyNurture?種系發(fā)生學(xué)的證據(jù)Phylogeneticevidence:fromanimaltohuman個(gè)體發(fā)生學(xué)的證據(jù)Ontogeneticevidence: frominfanttoadult認(rèn)知科學(xué)的證據(jù)Cognitiveevidence: specificeffect神經(jīng)科學(xué)的證據(jù)Neuralevidence: distinctarea第18頁(yè)/共75頁(yè)第19頁(yè)/共75頁(yè)Doanimalsknownumbers?CleverHans第20頁(yè)/共75頁(yè)Chimpanzeecanremembernumbers!第21頁(yè)/共75頁(yè)Testinganimals’numberknowledgeDiscriminationQuantification第22頁(yè)/共75頁(yè)第23頁(yè)/共75頁(yè)第24頁(yè)/共75頁(yè)第25頁(yè)/共75頁(yè)第26頁(yè)/共75頁(yè)LargebutApproximateCoresystem1:Largerapproximaterepresentationtosets’magnitudePlatt,1975Hauser,2003RatsCatsRacoonsPigeonsParrotsDolphinsRhesusMonkeysTamarinsChimps第27頁(yè)/共75頁(yè)ExactbutSmallCoresystem2:Smallerpreciserepresentationofdistinctindividuals第28頁(yè)/共75頁(yè)Doinfantsknownumbers?第29頁(yè)/共75頁(yè)Testinginfants’numberknowledgeHabituationViolation-of-Expectation第30頁(yè)/共75頁(yè)HabituationXu,2000Habituatedwith8objectsPresentedwithobjectsin8oranothernumberWhichwillattractinfants’attention第31頁(yè)/共75頁(yè)Violation-of-ExpectationWynn,1998第32頁(yè)/共75頁(yè)Coresystem1&2Feigensen,2002第33頁(yè)/共75頁(yè)Aretherespecificeffects?第34頁(yè)/共75頁(yè)SubitizingandCountingCoresystem1Coresystem2Piazza,2003第35頁(yè)/共75頁(yè)1 2第36頁(yè)/共75頁(yè)2 3第37頁(yè)/共75頁(yè)4 5第38頁(yè)/共75頁(yè)3 7第39頁(yè)/共75頁(yè)7 8第40頁(yè)/共75頁(yè)DistanceeffectandSizeeffectBrannon,2002第41頁(yè)/共75頁(yè)Isitlinkedwithdistinctbrainareas?第42頁(yè)/共75頁(yè)Coresystem1&2Coresystem1Coresystem2BilateralHIPS雙側(cè)頂內(nèi)溝Rightextrastriateregion右側(cè)視區(qū)Piazza,2003Sathian,1999第43頁(yè)/共75頁(yè)Themostimportantcandidate:

Bilateralhorizontalsegmentofintraparietalsulcus

HIPS雙側(cè)頂內(nèi)溝水平部Dehaene,2003第44頁(yè)/共75頁(yè)ActivationinHIPSvariedwithnumberdistancePinel,2001第45頁(yè)/共75頁(yè)2LanguageandSpaceWordsandlanguage,whetherwrittenorspoken,donotseemtoplayanypartinmythoughtprocesses.Thepsychologicalentitiesthatserveasbuildingblocksformythoughtarecertainsignsorimages,moreorlessclear,thatIcanreproduceandrecombineatwill.

AlbertEinstein(1823-1891)第46頁(yè)/共75頁(yè)TwodynamictracksAnimalsHumanInfantChildrenAdultPhylogeneticOntogenetic第47頁(yè)/共75頁(yè)P(yáng)irah?

tribeinBrasil:

peoplewithoutnumberhói(one),hoì(two),baagi/aibai(many)第48頁(yè)/共75頁(yè)P(yáng)irah?

tribeinBrasil:

peoplewithoutnumberCountingImitationtoknocking第49頁(yè)/共75頁(yè)NumericalcognitionofPirah?a.h.Gordon,2004第50頁(yè)/共75頁(yè)AnotherExample:MundurukuPica,2004第51頁(yè)/共75頁(yè)Approximationvs.CalculationDehaene,1999第52頁(yè)/共75頁(yè)NumbersysteminancientEgypt第53頁(yè)/共75頁(yè)NumbersysteminShang第54頁(yè)/共75頁(yè)CountingmakenumberexactVerbalcountingOne-oneprincipleStableorderprincipleCardinalprincipleOrderirrelevantprincipleAbstractionprincipleCountingLearningOneTwoThreeAll第55頁(yè)/共75頁(yè)Howdoesithappen?Coresystem1Coresystem2IndividualSet123456Successorfunctionmanyonetwothreefourfivesix第56頁(yè)/共75頁(yè)SpaceandNumber第57頁(yè)/共75頁(yè)SNARCeffect

Spatial-NumericalAssociationofResponseCode1 2 3 4 5 6 7 8 9LeftHandRightHand第58頁(yè)/共75頁(yè)SpaceConflictwithNumber 3 5 3 5 3 5第59頁(yè)/共75頁(yè)Knotsystem:Countinglistinhominids第60頁(yè)/共75頁(yè)BodyandNumber第61頁(yè)/共75頁(yè)MentalNumberLine1 2 3456789 ……第62頁(yè)/共75頁(yè)SpaceisessentialincalculationVenkatraman,2004Zago,2001Zhang,unpublished第63頁(yè)/共75頁(yè)3GeniusandIdiot第64頁(yè)/共75頁(yè)CalculationDisorder數(shù)字理解與數(shù)量操作受損，數(shù)學(xué)運(yùn)算正常數(shù)學(xué)運(yùn)算受損，數(shù)字理解與數(shù)量操作正常第65頁(yè)/共75頁(yè)DevelopmentalDyscalculia第66頁(yè)/共75頁(yè)ItlinkedwithHIPSAbnormality Lemar,2003;Issacs,2000第67頁(yè)/共75頁(yè)ACalculationProdigyPesenti,2000第68頁(yè)/共75頁(yè)AbacusAbacusisakindofcomputationaldevicescreatedbyChinesepeople.Ithasverysimplestructure,canbemasteredeasily,