第5講腦信息處理

第5講腦信息處理機(jī)制一、視覺(jué)信息處理機(jī)制二、學(xué)習(xí)與記憶機(jī)制三、腦科學(xué)簡(jiǎn)介一、視覺(jué)信息處理機(jī)制

1、視覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(視網(wǎng)膜、外膝體、視皮層)2、視覺(jué)系統(tǒng)各部分的信息處理關(guān)于視知覺(jué)的三條基本的評(píng)論1．欺騙性2．模棱兩可3．建構(gòu)過(guò)程視網(wǎng)膜外膝體視皮層視皮層上丘丘腦枕人類視覺(jué)通路示意圖基本的視覺(jué)信息1、亮度：380~780nm,是一種外界輻射的物理量在我們視覺(jué)中反映出來(lái)的心理物理量。2、形狀：由物體在視覺(jué)空間上的亮度分布、顏色分布或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同而顯示出來(lái)。對(duì)比度、方位3、運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)方向和速度）:4、顏色：主觀感覺(jué)。5、立體（或深度）視覺(jué)：感受野（receptorfield）視通路中任一神經(jīng)元都有其各自的視野或在視網(wǎng)膜上有一個(gè)代表區(qū)域，這個(gè)對(duì)應(yīng)區(qū)域就是該細(xì)胞的視覺(jué)感受野。視覺(jué)感受野的研究是單細(xì)胞視覺(jué)功能的鑰匙。視網(wǎng)膜細(xì)胞視網(wǎng)膜細(xì)胞感受器細(xì)胞（感光細(xì)胞）：視錐細(xì)胞，視桿細(xì)胞，給出分級(jí)的超極化電位，不產(chǎn)生動(dòng)作電位

雙極細(xì)胞：只能給出分級(jí)電位，不產(chǎn)生動(dòng)作電位，同心圓拮抗方式

神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(ganglioncell,GC)：同心圓拮抗式感受野

光信號(hào)轉(zhuǎn)換成神經(jīng)沖動(dòng)（感光細(xì)胞的作用）視色素:視蛋白+順式視黃醛光照，順式視黃醛——〉全反式視黃醛 激活轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白 激活磷酸二酯酶(PDE) cGMP——〉GMPcGMP含量的下降，造成了Na+不能再流入細(xì)胞內(nèi)，引起超極化。神經(jīng)節(jié)細(xì)胞MachBand現(xiàn)象的神經(jīng)生物學(xué)解釋外膝體（lateralgeniculatenucleus）中繼細(xì)胞（投射細(xì)胞，P細(xì)胞）中間神經(jīng)元，（I細(xì)胞，25%）視皮層視皮層，現(xiàn)知與視覺(jué)有關(guān)的大腦皮層多達(dá)35個(gè)（猴），自皮層表面到白質(zhì)分成6層，外膝狀體核處理后的視覺(jué)信息首先傳到皮層17區(qū)，（I區(qū)或紋狀體區(qū)）。外膝狀體細(xì)胞軸突末梢終止于第4層內(nèi)，然而再與2，3層細(xì)胞，第5，6層細(xì)胞建立突觸聯(lián)系。

星形細(xì)胞（stellatecell）和錐體細(xì)胞（pyramidalcell）簡(jiǎn)單細(xì)胞的感受野及其特點(diǎn)超柱既平行又分級(jí)串行的信息處理機(jī)制腦工作原理1、“主教細(xì)胞”假說(shuō)：(1)組合爆炸

(2)信息的集成問(wèn)題

2、細(xì)胞群假設(shè)：由一群細(xì)胞的時(shí)空發(fā)放模式來(lái)反映刺激的類型

(1)重疊災(zāi)難

(2)難以表達(dá)“等級(jí)結(jié)構(gòu)”(3)特征捆綁問(wèn)題

3、時(shí)空編碼理論：動(dòng)態(tài)細(xì)胞群根本問(wèn)題：1、

腦的各部分越來(lái)越趨向于分工處理各種各樣的視覺(jué)特征，然后我們的視覺(jué)卻把各種視覺(jué)特征綜合成一個(gè)完整的視覺(jué)實(shí)體？2、

視覺(jué)圖像如何在腦中貯存和利用？二、學(xué)習(xí)與記憶機(jī)制1、學(xué)習(xí)與記憶的類型2、學(xué)習(xí)與記憶機(jī)制（1）海馬（2）LTP腦的學(xué)習(xí)和記憶學(xué)習(xí)：指人或動(dòng)物通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)接受外界信息而影響自身行為的過(guò)程行為學(xué)：引起個(gè)體對(duì)特殊環(huán)境條件所產(chǎn)生的適應(yīng)性行為的全部過(guò)程記憶：獲得的信息或經(jīng)驗(yàn)在腦內(nèi)儲(chǔ)存和提?。ㄔ佻F(xiàn)）的神經(jīng)活動(dòng)過(guò)程心理學(xué)：記憶是一種心理過(guò)程，由識(shí)記、保持、再認(rèn)或回憶所組成學(xué)習(xí)和記憶的基本過(guò)程：獲得，鞏固，再現(xiàn)獲得：是感知外界事物或接受外界信息（外界信息）的階段，也就是通過(guò)感覺(jué)系統(tǒng)向腦內(nèi)輸入訊號(hào)的階段。學(xué)習(xí)階段。識(shí)記或登錄。注意力對(duì)獲得的信息影響很大。鞏固：獲得的信息在腦內(nèi)編碼貯存和保持的階段。保存時(shí)間的長(zhǎng)短和鞏固程度的強(qiáng)弱與該信息對(duì)個(gè)體的意義以及是否反復(fù)應(yīng)用有關(guān)。再現(xiàn)：將貯存于腦內(nèi)的信息提取出來(lái)使之再現(xiàn)于意識(shí)中的過(guò)程。回憶。學(xué)習(xí)的類型1、簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)：某種刺激重復(fù)作用的結(jié)果（1）習(xí)慣化：在反復(fù)刺激的過(guò)程中，因刺激而引起的行為反應(yīng)減弱。海兔的縮鰓反射（2）敏感化：在某種刺激（通常是強(qiáng)刺激）后，對(duì)該種刺激反應(yīng)明顯增強(qiáng)。2、聯(lián)合型學(xué)習(xí)：（1）經(jīng)典的條件反射：指一個(gè)條件刺激和一個(gè)非條件刺激所分別引起的兩種行為反應(yīng)之間可建立起聯(lián)系（2）操作式條件反射：包含著反應(yīng)與刺激聯(lián)系的形成。讓動(dòng)物操作物體來(lái)學(xué)習(xí)解決問(wèn)題，并得到獎(jiǎng)賞或避開(kāi)懲罰習(xí)慣化海兔縮腮反射敏感化的突觸前易化機(jī)制經(jīng)典條件反射過(guò)程中突觸傳遞變化的示意圖記憶瞬時(shí)記憶：當(dāng)外界的刺激作用于人們的感覺(jué)系統(tǒng)，其信息會(huì)保持很短的時(shí)間短期記憶（幾分鐘）長(zhǎng)期記憶（數(shù)分鐘，幾年）心理學(xué)：形象記憶——以事物形象為內(nèi)容的記憶邏輯記憶——關(guān)于事物的意義、性質(zhì)、變化規(guī)律等內(nèi)容情感記憶——涉及某些情感體驗(yàn)及情緒變化為內(nèi)容的記憶運(yùn)動(dòng)記憶——技巧和技能性的操作和運(yùn)動(dòng)或習(xí)慣化動(dòng)作等方面。多重記憶系統(tǒng)1、陳述性記憶,外顯性記憶（explicitmemory）進(jìn)入意識(shí)系統(tǒng)，比較具體，可以清楚的描述涉及邊緣系統(tǒng)的腦結(jié)構(gòu)，依賴于大腦皮層和某些特異性腦區(qū)需要Hebb突觸模式，即突觸前神經(jīng)元與突觸后神經(jīng)元同時(shí)興奮的聯(lián)合機(jī)制2、程序性記憶,內(nèi)隱式記憶（implicitmemory）沒(méi)有意識(shí)成分參與，只涉及刺激順序的相互關(guān)系，貯存各個(gè)事物之間相關(guān)聯(lián)的信息，只有通過(guò)順序性的操作過(guò)程才體現(xiàn)出來(lái)。運(yùn)動(dòng)技巧。基底神經(jīng)節(jié)為主要環(huán)節(jié)只需即或與該項(xiàng)學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的感覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)只需突觸前易化作用機(jī)制，即突觸前神經(jīng)元和有關(guān)的調(diào)制神經(jīng)元的聯(lián)合機(jī)制大腦皮層V1

V2，V3，V4邊緣系統(tǒng)內(nèi)側(cè)顳葉、內(nèi)側(cè)丘腦、腹內(nèi)側(cè)額葉基底前腦膽堿能系統(tǒng)視覺(jué)陳述性記憶學(xué)習(xí)和記憶神經(jīng)回路示意圖大腦皮層尾核蒼白球運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)丘腦邊緣系統(tǒng)VTP伏隔核DAGABA習(xí)得性行為神經(jīng)調(diào)控的框圖工作記憶（workingmemory）屬程序性記憶、短時(shí)記憶依賴于大腦前額葉皮層神經(jīng)環(huán)路的功能，尤其是谷氨酸神經(jīng)元與多巴胺神經(jīng)元之間的平衡。是一短暫時(shí)刻的知覺(jué)，是一系列操作過(guò)程中的前后連接關(guān)系，后一項(xiàng)活動(dòng)需要前項(xiàng)活動(dòng)為參照。對(duì)腦高級(jí)功能的意義，通常是在過(guò)去的經(jīng)歷與當(dāng)前的行動(dòng)之間提供時(shí)間和空間的連續(xù)性，對(duì)于思維運(yùn)算、下棋、彈鋼琴以及無(wú)準(zhǔn)備的即席演講等都是十分重要的。腦是怎樣進(jìn)行記憶的？記憶的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？信息是通過(guò)什么方式寫(xiě)入，又以什么方式回憶和重現(xiàn)？海馬齒狀回是大腦皮質(zhì)中唯一的只與大腦皮質(zhì)內(nèi)部發(fā)生聯(lián)系，而不與皮質(zhì)下中樞發(fā)生聯(lián)系的結(jié)構(gòu)，它接受來(lái)自內(nèi)嗅區(qū)的穿通纖維，發(fā)出的軸索，形成苔狀纖維，止于CA3區(qū)錐體細(xì)胞主干樹(shù)突基部。苔狀纖維的突觸結(jié)構(gòu)比較特殊，內(nèi)含密集的圓形透明囊泡和少量實(shí)心的囊泡，且與好幾個(gè)樹(shù)突棘形成突觸復(fù)合體——苔狀纖維突觸集群，這一結(jié)構(gòu)只在海馬和小腦中才有，它被認(rèn)為可能是腦信息的存儲(chǔ)載體。海馬LTP可能是學(xué)習(xí)記憶的分子基礎(chǔ)1973年Bliss及其合作者，電刺激麻醉兔的內(nèi)嗅皮層，使海馬表層的穿通纖維興奮，可在齒狀