认知科学期末复习笔记

目录

认知心理学

认知心理学的基本常识，常见心理学派代表人物及思想

感觉与知觉

感觉与知觉课堂作业

注意与意识

人类学习的原理

学习部分课堂作业

人类记忆的产生和过程

记忆部分课堂作业

情绪与调控原理、手段和方法

情绪课堂作业

语言、思维与表征

语言

思维与表征

认知神经学

神经元的形成、结构、放电过程、及感知机算法

神经系统的结构

脑的节律与睡眠

感觉与运动系统

主要的运动、情绪、语言、记忆等认知障碍疾病

脑机接口技术

脑电信号基本特征及常见的脑电信号预处理技术

脑电信号基本处理

脑机接口系统组成及脑机接口系统分类

脑机接口系统中常见的特征提取算法及分类器设计

ssvep脑电信号

p300脑电信号

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认知心理学

认知心理学的基本常识，常见心理学派代表人物及思想

心理学的学派：

结构主义 ：

代表人物：冯特、铁钦纳

思想：让受试者 以内省（自我观察）而得到人的经验，经验构成意识，意识之 内包括三种元素：一为感觉性的，属知觉之元素； 二为 想象性的，属观念之元素；三为情感性的， 属情绪之元素

功能主义：

代表人物：詹姆斯、杜威

思想：主张心理学的目的应该是研究个体适应 环境时的心理或意识的功能，而不能像结 构主义那样只求分析意识之元素。

行为主义(1913)：

代表人物：华生

思想：

1 ） 强 调 科 学 心 理 学 研 究 ， 只 是 能 够 由 别 人 客 观观察和测量的外显行为；

2）构成行为基础者是个体的反应，集多个反应即可知行为 的整体；

3）个体行为不是与生俱来的，不是由遗传决定的，而是受环境因素的影响被动学习的；

4）经由对动物或儿童实验研究所得到的行为的原理原则， 即可推论解释一般人的同类行为。

完形心理学(1912)又名格式塔心理学：

代表人物：韦特海默

思想：强调知觉经验 虽得自外在刺激，各个刺激可能是分离零散的， 由之所得知觉却是有组织的。

部分之合不等于整体，而 是整体大于部分之合。原因是在集知觉而成意识 时，多了一层心理组织。

精神分析论(1896)：

代表人物：弗洛伊德

思想：

1）人格动力观：潜意识、欲力、生死之本能解释人 类行为的内在动力

2）人格发展观：解释个体心理发展的历程

3）人格结构观：用本我、自我、超我三者解释个体 的人格结构，以冲突、焦虑以及各种防卫机制等观 念解释人格结构中的三 个“我”之间的复杂关系。

人本心理学(20世纪60年代)：

代表人物：马斯洛、罗杰斯

思想：

1）以人的需要出发去研究人性；

2）把心理学的纯科学色彩冲淡了；

人本心理学的理论方向是正确的，但从事实际的研究时，在方法上却很困难。

认知心理学：

受多种因素逐渐演变而成，对 “知之历程”的研究。

思想：

广义 ： 凡 是 以 记 忆 、 理解 、 想像 、 思考等 行为与心理历程为研究题材者，即泛称认知论。

狭义：仅限于解释凭感觉接收讯息、贮存信息以及运用信息的历程，信息处理心理学

感觉与知觉

感觉和知觉的概念：

感觉（Sensation）：觉察到刺激的存在，并立 即分辨出刺激的属性，在心理学上，称此一层次 为感觉。

知觉(Perception) ：不仅觉察到刺激的存在及 其重要属性，而且知道该刺激所代表的意义，在 心理学上，称此一层次为知觉。

知觉另外一种定义：知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的各个部分和属性的整体的反映。

感觉与知觉的区别：

①感觉是生理与心理之间的过程，知觉是纯粹的心理过程； ②感觉是对事物个别属性的反应，知觉是对整体的反应；

感觉和知觉的关系：

1）感觉和知觉之间是连续的，知觉以感觉为 基础；

2）感觉是以生理作用为基础的简单心理历程，而知觉则纯属复杂的心理历程；

3）感觉是普遍现象（眼睛正常者均有视觉），而知觉则有很大的个别差异。

五种感觉：

视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉 （触 觉、痛觉、温觉、冷觉）。

感知、认知皮层的位置以及各系统神经通路：

听觉皮层：

位置：上颞叶

神经通路：声源→耳廓（收集声波）→外耳道(传导声波）→鼓膜（将声波转换成振动）→耳蜗（将振动转换成神经冲动）→听神经（ 传递冲动）→ 大脑听觉中枢（形成听觉）。

嗅觉皮层：

位置：眶额叶

神经通路(嗅觉通路是唯一不向丘脑输送信息的感官通路)：

嗅觉感受器与着嗅剂相互作用，随后发送信息到嗅球内的嗅小体，其轴突形成了嗅神经并将信息中继转给初级嗅皮质，最后到 达次级嗅觉皮层。框额皮层被认为时一个次级嗅觉加工区域

味觉皮层：

位置：眶额叶

神经通路：味觉分子进入含有味觉细胞的味蕾，味觉细胞的轴突形成的鼓索神经与面神经连接到脑干中的孤束核，然后投射到位于丘脑 的腹侧后内侧核的初级味觉皮层，最终投射到位于眶额叶的次级味觉皮层

触觉、本体感受：

位置：躯体感觉细胞位于中央后回，顶叶的最前部。

视觉皮层：

位置：枕叶

知觉的理解

①知觉是事物直接作用于感官而产生的。 ②知觉以感觉为基础, 但不是后者的简单相加. ③知觉包含了觉察﹑分辨和确认等一系列过程

知觉的类型

根据知觉对象，可分为社会知觉和物体知觉

根据起主导作用的感官，简单知觉可分为：视觉、听觉、味觉、嗅觉、皮肤觉等五种

根据人脑认识事物的特征，复杂知觉可分为空间知觉、时间知觉和运动知觉

根据知觉反映的正确程度，可分为正确知觉与错觉

空间知觉 含义：物体的空间特性在人脑中的反映。 种类： ① 形状知觉 ② 大小知觉 ③ 方位知觉 ④ 深度知觉

时间知觉

含义：客观事物的延（连）续性和顺序性在人脑中的反映。

表现形式： a.对时间的分辨。 b.对时间的确认。 c.对时间的估量。 d.对时间的预测。

时间知觉与空间知觉相比有如下特点: 时间知觉并非由固定的刺激所引起。 b.时间知觉没有提供信息的感觉器官

c. 时间知觉在多数情况下，是在时间进行之后才作出反应的。而且由于时间具有不可逆的性质

影响时间知觉的主要因素

a. 时间间隔的长短——1秒钟作用的时间估计得最准。 b. 一段时间内发生事件的数量与性质 c. 感觉通道性质：依次为听觉、触觉、视觉. d. 人们的兴趣、期待与情绪（心理因素） e. 人们的知识经验，职业及训练。 f. 年龄差异

运动知觉

含义：物体的运动特性（空间位移）在人脑中的反映

意义：运动知觉对动物和人的适应性行为具有重要意义

类型： a.真动知觉 b.似动知觉

知觉的心理特征

A 知觉的相对性：物体周围其他刺激的性质与两者之间的关系，势必影响我们对该物体所获得的知觉经验

在一般情形下，我们不能以该物体孤立的作为引起知觉的刺激，而必须同时也看到物体周围所存在的其他刺激

形象与背景：形象是指视觉所见的具体刺激物，背景是指 与具体刺激相关连的其他刺激物。形象与背景是主副关系；形象是主题，背 景是衬托

知觉对比：指两种具相对性质的刺激同时出现或相继出现时，由于彼此影响，致使两刺激所引起的知觉上的差异特别明显的现象

B、知觉的选择性：有选择地将知觉对象从背景中区分出来的特性，叫做知觉的选择性

影响因素：

（1）客观因素 ①对象与背景的差别 ②对象的活动性 ③熟悉的对象 （2）主观因素 ①动机、需要与兴趣 ②情绪状态 ③期待与心理倾向

C、知觉的整体性：指超越部分刺激相加之总和所产生的一种整体知觉经验

影响因素： （1）知识经验 （2）客观事物各部分的作用 （3）客观事物各部分的关系

D、知觉的恒常性：外在刺激因环境影响使其特征改变，而在知觉经 验上却维持不变的心理倾向，称之为知觉恒常性

影响因素：

（1）客观参照

（2）人的知识经验

分类：亮度恒常性 形状恒常性 方向恒常性 大小恒常性 颜色恒常性

E、知觉的组织性：构成知觉经验的感觉性资料均系根据客观的事实，但在转化为心理性的知觉经验时，是对感觉得来的资料经过一番主 观的选择处理由感觉转化到知觉的选择处理历程

①：相似法则

②：接近法则

③：闭合法则

④：连续法则

知觉历程

A . 空间知觉：以感觉为基础，对自身所在空间与自身 周围空间中各事物之间关系综合了解的心理 历程

分类

视空间知觉：指的是深度知觉，亦即平常所说的立体知觉或远近知觉

听空间知觉

B . 时间知觉

C. 移动知觉：对环境中所见物体是否移动，以及对该物体移动快慢、方向等所作的解释与判断，称为移动知觉

D. 错觉现象：在知觉心理学上，对完全不符合刺激本身特征的失真的或扭曲事实的知觉经验，称为错觉

影响知觉的心理因素

A. 学习与经验的影响 复杂的知觉要靠学习与经验。 B. 知觉的观点差异 “客观的主观”是心理学的特征之一。

C. 知觉中的动机因素 面对同一刺激，具有不同动机的观点者所得知经验是很不相同的

感觉与知觉课堂作业

什么是感觉和知觉，二者有什么联系？

答：见感觉与知觉概念。见感觉与知觉的关系。

知觉的心理特征

答：见上

知觉历程

答：见上

影响知觉的因素

答：见上

注意与意识

注意的概念：是心理活动对一定事物的指 向与集中。其中，心理活动的指向性是由脑对信息的 选择或过滤功能实现的，是一种有意识地 只对某种信息进行加工而阻止其他无用信息进入意识加工的能力

注意的集中性：是注意的保持能力，是保证意识加工不被中断的功能，是一种在意识加工过程中阻止无用信息进入意识的能力

注意的分类：

①：有意注意:作为一种自上而下的、目标驱动的影响，对应我们有意地注意一些东西的能力。

②：反射性注意:是一种自下而上的、刺激驱动的影响，描述一个感觉事件捕获了我们的注意

选择性注意：是指在注意的同时有意识 地对非注意对象进行抑制，使之不致进 入意识的心理功能，没有抑制非注意对象的注意不是 选择性注意。

注意力机制的几种模型及其基本思想：

瓶颈理论

早选择理论：

模型：Broadbent选择性注意模型（1958）

思想：一个门控机制决定哪些限定容量的信息会被传递到更进一步的分析中。这里的门控机制采用了较高层级的执行过程控制向下 对早期神经过程施加影响的形式。

衰减理论：

模型：由于非注意耳的信 息并没有被过滤器完全阻止，Treisman(1969) 对Broadbent(1958)的理论作了修正，提出了衰减模型。

思想：从感觉记忆中输出的信息所经历 的下一步加工并不像Broadbent的理论那样是全或 无式的过滤，而是进入一个衰减器。在 衰减器中 非注意信息只是受到衰减而不是受到完全阻断。 注意信息与非注意信息都进入觉察器，不过由于 后者受到了衰 减，一般不被觉知，这就是注意的选择作用。

晚期选择理论：

模型：Deutsch J. 和 Deutsch D.(1963)提出

思想：所有输入的信息都以并行的方式进入觉察器被进行知觉加工和觉知。注意的功能仅在于选择对什么信息进行反应。选择的标 准是信息的相对重要性，只有最重要的信息才可以被选择。而这种重要性是由上述信息的性质和任务的需要决定的。该理论 认为注意是在知觉之后发生的

前三种理论都认为注意的选择只能发生在信息加工的某个特定阶段上。从信息加工过程的自身表现考虑注意的选择功能的

多阶段选择理论：

模型：Jonston和Heinz（1978）提出了多阶段选择模型

思想：认为注意的选择可以根据任务的不同发生在信息加工的不同阶段。

信息加工的早选择与晚选择：注意的早选择机制会影响知觉分析完成前对感觉输入的加工。注意的晚选择机制在完成了对感觉输入的 知觉分析后才会出现

资源分配理论

模型：Kahneman(1973) 提出的资源分配模型

思想：资源总量主要决定于觉醒水平，是有限的，从此总资源中分得的资源多寡则决定着各信息被注意的程度。资源的分配方案便成 了注意的选择性的关键

视觉特征受控抑制模型

模型：Treisman和Gelade提出

思想：把知觉对象分解为特征(feature)的客体。这些特征在客观上是作为一个客体存在的，它在开始输入时未被分析，全部特征是以 结合(conjoined)在一起的状态被输入的。在输入后随即分为空间特征与非空间特征。两者分别沿脑的what与where两条通道 并行地到达不同的部位。此时空间特征与非空间特征间仍 具有联系,它们所在的部位在主客观因素的作用下 有的被抑制，有的 被不同程度地激活。处于最高 激活水平的部位的诸特征被选择而得到注意。这些特征再结合在一起形成客体的整合表征。

注意与自动加工

模型：Shiffrin和Schneider于1977年提出了自动加工和受控加工的双加工理论

思想：人类的认 知加工可以分为两类，一是受意识控制的加工，简称受控加工，一是自动加工。

自动加工：不占用注意资源，无需意识发动，加工过程和加工结果也可以意识不到

受控加工：必须注意资源，加工一般比自动加工精确。

视觉注意：指大脑对一定视觉信息的指向和集中

行为研究的特点：反对意识研究，反对内省，而十分推崇“刺激－反应”的行为实验研究。

特征整合理论

模型：Treisman(1964,1988)的特征整合理论

思想：将客体知 觉过程分为前注意阶段和特征整合阶段。前者以并行 方式对客体的局部特征进行自动加工，它是无需注意的 自下而 上的刺激 驱 动 式加工。在第二阶段，通过集中注意将多个局部特征加以整合，是自上而下的加工。

整体优先理论

模型：与特征整合理论相对的是以色列心理学家Navon等提出的整体优先理论。

拓扑知觉理论的核心思想：以拓朴性质为基础的各个层次的几何不变性质是视觉信息的基本表达。

意识的研究历程：结构主义（以内省法研究意识之始）------> 行为主义（以客观的方法处理客观的资料，自然也反对将意识当作心理学研 究的主题）------> 人本心理学（重视主观经验，意识的研究）

意识的定义：是一个包括多种概 念的集合名词，其含义系指个人运用感觉、知觉、思考、记忆等心理活动，对自己的身心状态（内 在 的）与环境中人、事、物变化（外在的）综合觉察与认识。

焦点意识：指个人全神贯注于某事物时所得到的清 楚明确的意识经验。

边意识：对注意范围边缘刺激物所获得的模糊不清 的意识。

半意识（或下意识）：指在不注意或只略微注意的 情形下所得到的意识。

无意识：指个人对其内在（ 身心状态 ）或外在（ 一 切事物）环境中一切变化无所知与无所感的情形。

潜意识：指潜隐在意识层面之下的感情、欲望、恐惧等 复杂经验，因受意识的控制与压抑，致使个人不自觉 知的意识。

前意识：两种解释：

1）精神分析论认为意识是介于意 识与潜意识之间的一种意识层面；

2）认知心理学指 以前贮存在长期记忆中的讯息。

人类学习的原理

现代心理学中的学习界说

学习是因经验而使行为或行为潜势产生较为持久改变的历程。

学习的四个概念说明：

1）行为或行为潜势改变：

行 为：外显 ​ 行为潜势：已产生学习而未能在行为上表现于外的现象。

2）较为持久的改变：相对的，因为存在遗忘

3）学习因经验而生：

a、有计划的练习或训练 ​ b、经验活动未必是有计划的，可能只是在生活中的偶然情境中发生

4）学习有多种类型

学习部分课堂作业

1. 现代心理学对学习的定义？

答：学习是因经验而使行为或行为潜势产生较为持久改变的历程。

1. 操作条件作用的一般现象及原则

答：一般现象：a.类化与辨别现象；b.削弱与自发恢复现象；c.二层条件作用；d.行为塑造

原则：a.强化是操作条件作用学习的重要概念；b.由强化物而产生强化作用；c.在操作条件作用历程中，强化物的安排显然也是 ​ 影响学习效果的重要因素

1. 试列举并简要说明3种以上的学习方法

答：①：联结式学习；经练习使刺激与反应间联结养成习惯的 学习理论，只能用来解释较为简单的学习。在个体的复杂行为中，除 了行动之外， 另有“知”的一面；

②：顿悟学习；顿悟式学习是不必靠练习或经验的，只要个体 理解到整个情境中各刺激之间的关系，顿悟就会发生。但顿悟不 能凭空发生， 需要相关知识经验；顿悟只限于理解性的问 题。

③：方位学习；学习乃是经由认知而非经由刺激与反应联结的历程。

④：观察学习；超越 了被动的奖与惩的外在控制，而改以主动求知向 善的方式学得，这就是观察学习。

⑤：潜在学习；个体在某情境中产生了学习，但隐而不显，直 到在有必要的时候才在行为上显现出来的现象

1. 试比较桑代克的效果律、斯金纳的操作条件作用理论

答：桑代克的效果率和斯金纳的操作条件作用理论都属于操作性条件作用说，桑代克的理论认为学习的实质是形成联结，需要通过一 定的试误来建立，还未系统提出“强化”的概念，而斯金纳则认为是强化导致的。

人类记忆的产生和过程

记忆的分类

（1）感觉记忆：指个体凭视、听、味、嗅等感觉器官， 感应到刺激时所引起的短暂记忆。感觉记忆只留存在感官层面

特征：

1，记忆非常短暂，每次能接受的信息有限； ​ 2，以直接的方式对信息进行编码；

编码：将感觉器官所收录刺激的原来物理特征转化为心理性的信息

（2）短期记忆：指感觉记忆中经注意而能保存到20秒以下的记忆

特征：

1.信息保持的时间为15-30秒；

2.如果得不到复述，短时记忆中的信息会被迅速遗忘

3.只要短时记忆识记的项目数量不变，识记材料性质的改变对短时记忆的遗忘没有明显的影响。

（3）长期记忆：指记忆中能够长期甚至永久保存者

特征：记忆可以长期保存

编码：

长期记忆的编码以义码为主，但心理学家派主张语言信息的处理以义码为主，非语言信息的处理以形码为主，而在心理表征上， 则是互为表里的连接运作

贮存：

（1）程序性记忆：对具有先后顺序的活动的一类记忆

（2）陈述性记忆：对事实性资料的记忆，比如人名、定理等记忆

检索：迄今还缺少最有效的检索方 法能将长期记忆中贮存的任何一件信息取出应用

记忆的测量方法

（1）回忆法：是测量记忆最常用的一种方法，分为两种： ​ 自由回忆法：对所回忆的资料在次序上不加限制。

依序回忆法：规定按一定程序回忆学得的资料

（2）再认法：指把识记过的材料（旧材料）与未识记过的材料（新材料）混合在一起，要求被试区分，对前者作肯定判断，对后者作 否定判断，将认对旧材料的百分比减去认错新材料的百分比，即为再认保持量。

（3）再学习法：重新学习以前学 过的材料，而达到初次学到时同样熟练的 程度。

记忆的历程

（1）编码：指个体在信息处理时，经由心理运作， 将外在刺激的物理性特征转换成另一种抽象的形式，以便 在记忆中贮存并备供以后 取用的心理表征 ​ （2）存储：将编码的信息留存在记忆中，以备必要时可供检索之用 ​ （3）检索（提取）：指在必要时将贮存在记忆中的信息取出 应用的心理历程

影响记忆的因素

（1）序位效应：指在多个项目连贯出现的情境下，各项目因其在序列中的位置不同，而影响到学习后的记忆 ​ （2）闪光灯效应：指引人震撼的事件容易使人留下深刻的记忆。 ​ （3）莱斯托夫效应：指学习材料中最为特殊的事件容易记忆

记忆部分课堂作业

1. 简述并说明记忆处理历程的三个阶段

答：见记忆的历程

1. 简述感觉记忆、短期记忆和长期记忆的联系及区别

答：联系：感觉记忆是极为短暂的记忆，而感觉记忆经过处理可成为短期记忆，而短期记忆通过不断的巩固可以成为长期记忆。

区别：感觉记忆不存在编码，贮存，检索三个历程，而短期记忆和长期记忆存在这三个历程；

三种记忆的存在时间逐渐增加。

1. 记忆的测量方法及影响记忆效果的因素有哪些？

   答：见上面记忆的测量方法和影响记忆的因素

2. 简述程序记忆、情景记忆和语义记忆的要点

答：程序性记忆：与技能有关；有熟练程度之分；需要练习；自动执行；信息提取方式为内隐

情景记忆：个体在一定时间和地点所发生事件的记忆。

特点：意识觉知

语义记忆：关于世界基本事实和知识的记忆，语义记忆的信息具有抽象性和概括性特征

情绪与调控原理、手段和方法

情绪的性质

所谓情绪，是指个体受到某种刺激所产生的一 种身心激动状态；是对客观事物是否符合个人需要而产生的态度体验及相应的行为反 应。

情绪由刺激引起，刺激以需要为中介而引起情绪，情绪通过态度体现及相应的行为反应表现出来，情绪是主观意识经验，情绪状态不易 自我控制，情绪与动机有连带关系

情绪表达

情绪表达是指个体将其情绪经验经由行为活 动表露于外，从而显现其心理感受，并藉以达到 与外在沟通的目的

情绪的表达以面部的肌肉活动为主

悲哀情绪显现在眼睛， ​ 快乐与厌恶表现在嘴部， ​ 惊愕的表情由前额显示， ​ 愤怒的情绪则表现在面孔全部

情绪经验的形成

情绪表达的方式是天生的，而情绪表达的时机则与后天学习有关

常见情绪领域基本思想

1）詹郎二氏情绪论（詹姆斯，1884年）

基本思想：情绪并非由外在刺激所引起，情绪是由身体上生理变化所引起 ​ 2）坎巴二氏情绪论（坎农 、 及其弟子 巴德，1927 ～ 1938） ​ 基本思想：强调情绪经验非起于身体生理变化， 情绪经验起于对刺激情境的觉知 ​ 3）斯辛二氏情绪论 ​ 基本思想：情绪经验起于个体对两方 面信息的认知：一方面是对刺激情境性质的认知；另一方面是对自己身体 生理变化的认知 ​ 4）情绪相对历程论（所罗门，1974）

基本思想：假定大脑中管理情绪的部位，可能存在某种组织，该组织在情绪状态时，会发生与此状态 反向的相对作用

情绪课堂作业

情绪的性质

答：见上

情绪的表达

答：见上

情绪经验的生成

答：情绪表达的方式是天生的，而情绪表达的时机则与后天学习有关

常见情绪领域基本思想

语言、思维与表征

语言

定义：是人类建立的关于这些事物的信息的记号系统，是人们关于世界万物、信息、知识的一种表示系统

语言的两种基本形式：口语和文字，都称为自然语言

心理语言学：以心理科学的观 点与方法研究人类如何使用语言。换言之，是探讨语言理 解与语言表达两方面的问题

语言的三大特征：语音、语义与语 句

语言的双向处理特征：

从语言的沟通功能看：语言理解（自底向上）与语言表达（自上而下）二者，有时是单向的（只聆听）， 有时是双向的（如对话）

从语言学习的历程来看：语言理解在前，语言表达在后

语言的主动处理特征：在处理语言信息时，在认知活动上是主动的

认知语言学：

认知语言学把语言看作是一种认知活动

认知语言学研究内容：

（1）语言概念形成中的认知，即人是怎样运用符号对事物进行概念化的

（2）语言使用和理解的认知过程，即人是怎样运用语言结构实现交际功能的

认知语言学的三个基本特征：

（1）语义在语言分析中的首要地位 ​ （2）语义的普遍一致性 ​ （3）语义的经验性

认知语言学基本观点：

（1）语言是对客观世界认知的结果，是对现实进行概念化后的符号表达

（2）认知语言学以意义为中心

（3）用有规则的认知方式和有组织的词语来描述世界纷繁的事物

（4）追求对语言现象以及语言与认知的关系做出统一解释

（5）对语言的解释必须参照人的一般认知规律

口头和书面语言理解图示

人类语言的发展与学习

语言理解的最基本方式是听力辨别

解释人类语言学习的两种理论

（1）经验论 认为人类的语言是后天环境学得的经验。 a.操作学习论：依据斯金纳的操作条件作用原理。 b.社会学习论：以班都拉的观察学习理论为依据 （2）天赋论

认为人生而具有学习语言的能力

思维与表征

什么是信息

信息不是物质，也不是能量； ​ 信息有内容（总是关于什么）； ​ 信息有意义（能够被其使用者所理解）； ​ 信息的编码（系统性地表达足够复杂的内容）； ​ 信息的物理实现（对信息的存储、加工和传递需要物质载体和能量）

心理表征：世界在我心

认知是对信息的处理和加工过程

感知：从环境中摄取信息； ​ 记忆：对信息的存储和加工； ​ 思维：对信息进行加工和处理，形成判断和决策； ​ 行为：根据形成的判断和决策做出行动

心-脑是信息处理与加工的装置

心理表征的特点

心理表征有内容（总是关于什么的）； ​ 心理表征有结构（能够支持复杂的操作）； ​ 心理表征有载体（以某种具体的方式在心-脑中得以实现）

语言是一种典型的表征系统（有结构、有内容、有载体）

在心-脑之中具有类似于语言的心理表征

最强有力的处理和加工信息的方式：计算

为什么人会有某种认知或者智能行为？

答：1.在人的心-脑之中有心理表征；2.在心-脑之中有在这些表征上进行操作的算法程序；3.这些程序，运用到表征上，产生出智能行 为。

思维的定义：借助语言、表象或动作实现的对客观事物概括的和间接的认识，是认识的高级形式

推理的定义：在最广泛的意义上，即为有理性的思维

概念与思考

概念分为简单概念（原子概念）与复合概念

概念通过连接词而构成命题（语句）

为什么语言具有人与人之间互相沟通的功能？

答：因为语言中所使用的声音（字音）与符号能够代表共同理解的意义（语义）

概念的定义

广 义 ： 个 体 对 具 同 类 属 性 事 物 获 得 的 概 括 性 的 单 一经验。

狭义：以单一概括性的名称或符号用以代表具有共 同属性的一类事物的全体时，此名称或符号所代表的 即为概念

属性：可以辨识的特征

概念是人认识事物及分类 事物的心理基础

在认知心理学上，有时将概念形成与分类视为同义词；都用以指通过事物属性的辨识而获得认知的心理历程

概念形成的心理历程

由宽面孔实验得到的两点认识

1）概念必须靠其属 性来界定；没有属性的事物无法获得概念

2）概念的属性愈少，其所概的范围就越大，其所指涉 的事物就愈不肯定；概念的属性愈多，其所“概”的范围就愈小，其所指的事 物就愈肯定

概念的形成不但受属性所限，而且因逻辑法则的 不同而有各类概念

连言概念：指概念中的属性可用相连的方式来说明

选言概念：指概念中属性的组合，可以二者选一 或两者兼具的情形

条件概念：指将属性用作条件来说明语意的情形

双条件概念：指概念中的属性类似于“若P则Q，若 Q则P的形式者”

概念是经由什么样的历程 学到的？

行为主义：概念是经过刺 激与反应的联结式学习的历程学到的

认知心理：概念形成是认知的学习历程，是个体对情境有所理解之后所做的假设验证；假设验证获得肯定结果，就是概念的形成

概念的组织特征：层级结构、网状结构（联想关系）

概念的来源：

经验论：所有概念皆来自于经验学习（梨子的味道） ​ 唯理论：许多基本概念是与生俱来的

当代认知科学的看法：部分概念确实是与生俱来的（道德，社会公平）

思考的定义：思考被视为较高层次的认知活 动，是凭记忆与想像以处理抽象事物，从而理解其 意义的心理历程

思考的性质与类别：根据性质的不同，思考分为不同类型

1）按思考的方向分类

指个人眼前并无固定待解决的问题，但却在内心中不停地思考。此类无 固定方向的思考称为联想思考

2）按思考的结果分类

思考分为复制性思考与创作性思考

3）按思考的运作分类（按吉尔福德的理论）

①：聚敛性思考：指个人凭思考解决问题时，总是以 已有知识与经验为根据，循逻辑规则去寻求唯一 的正确答案，而不能抛弃 旧经验的束缚从另外的 观点看问题

②：扩散性思考（创造性能力）：指个人在解决问题时，同时会想到数个可能解决的方向，而不局限于单一答案或 钻牛角尖式 的探求

扩散性思考的四种因素：

（1）流畅性

（2）变通性

（3）独创性

（4）精密性

4）按思考的过程分类

合于科学原则的 按部就班的思考过程，称为定程思考

与定程思考过程相对者为直观推断思考：根据以往处 理同类问题成败的经验，不完全遵循一定的程序与步骤去思考推理；而是 靠经验法则，以抄捷径的方式达到解决问题的目的

推理与问题求解

推理的定义：推理也称逻辑推理。推理是以某种原则为基础， 由已知之事件推未知之结果，其间经过的心理活动就 是思考

推理的类型：

①：演绎推理（程序法则）：演绎推理也称演绎，是根据一个普遍承认的原则（或定理定律）为前提，从而推演到特定的事例，最后 得到一个肯定结论的思考方法

②：归纳推理（概率法则）：归纳推理，简称归纳，是以观察到的多个事例 所获经验为根据，从而归结出一个概括性的原则， 用以 推论解释观察到的事件并作成判断的一种思 考方法

分为完全归纳与不完全归纳

③：直观推断推理（经验法则）：个人根 据以往解决类似问题的经验中累积的诀窍去推理思 考的方法，则称为直观推断推理

经验法则：指个人在实地经验中体验出 来的一些思考方法或诀窍

直观推断 法的最大特征是不按逻辑程序去思考，不按常理去 看问题。

问题求解的定义：指在问题的情境下，经由 思考与推理而达到目的的心理历程

构成问题的条件：能否构成研究的问题，关键在于问题情境。 所谓问题情境，指个人自己觉察到的一种“有目 的但不知如何达到”的心 理困境

影响问题求解的心理因素（从经验方面来看）

1）心向作用：指因当事人的心向所产生的 作用

通俗来说：对于一件事的做法，如 屡屡采用同一种方法去做，久之成为习惯，以后 每一遇及类似情境时即不假思索地 以同样方式去 处理

2）功能固着：指解决问题时，因个人在知觉上受情境中 条件（或因素）既有功能的影响，致使问题不易 解决的情形 ​ 3）认知结构：指个人对事物的一种基本看法

认知神经学

神经元的形成、结构、放电过程、及感知机算法

典型的神经元：

神经元由胞体、树突和轴突几个部分组成。神经元内外由神经元膜隔开

神经元特有的结构：轴突（负责神经系统内信息的传递）

非神经元特有的结构：胞体、细胞器、膜和细胞骨架

突触：轴突终末和其他神经元的树突或胞体形成突触

神经冲动的传递：神经冲动到达突触前轴突终末，神经递质分子就从突触囊泡释放到突触间隙，然后结合于特定的受体蛋白，使突触后 细胞产生电信号或化学信号

神经元的分类：

1）按神经突起数目分类

单极神经元：常见于无脊椎动物

双极神经元：主要参与感觉信息加工

多极神经元：参与运动和感觉信息加工

2）按树突分类

形状：锥体细胞、星形细胞

是否有棘：棘状神经元、无棘神经元

3）按连接分类

初级感觉神经元：有神经突起伸到身体感官的表面，比如皮肤和眼的视网膜。 ​ 运动神经元：神经元有轴突和肌肉形成突触并支 配运动。 ​ 中间神经元：只和其他神经元建立连接的神经元

4）按轴突长度分类

高尔基Ⅰ型神经元：轴突很长，能从大脑的一个区域延伸到另一个区域。 ​ 高尔基Ⅱ型神经元：轴突较短，只延伸到胞体附近

5）按神经递质分类：根据神经元的化学特性分类

神经胶质细胞

神经胶质细胞对大脑的作 用主要是支持神经元

分类：

1）星形胶质细胞（脑内最多）

作用：调节细胞外空间的化学物质。严格控制一些物质的细胞外浓度。

2）成髓胶质细胞

作用：提供一层层的膜以隔离轴 突，螺旋状围绕着脑中的轴突

3）其他非神经元细胞

举例：室管膜细胞，起着指导细胞迁移的作用；小胶质细胞，作为吞噬由死细胞或退化的神 经元及神经胶质细胞留下的残渣

神经元放电过程

当神经元处于静息状态的时候，膜内外存在不同的电位，称为膜电位（外负内正）。当神经元兴奋，会把细胞膜的钠离子通道打 开，大量钠离子从膜外进入膜内，使原来“内负外正”的静息电位发生升高。这个电位变化以负波形式（称为动作电位）沿轴突传 播，呈不衰减性和绝缘性。大约 1ms后，去极化的细胞膜部位被快速复极化：钾离子通道开放，大量的钾离子外流，使细胞内的 正离子减少，大约在几毫秒之内恢复细胞膜“内负外正”的极性

去极化：细胞膜内电位由负向正变化的短暂趋势

超极化：抑制性过程，即细胞膜的“内负外正”电位梯度暂时性地强化（比如达到-80mv），使神经元更难以去极化和产生动作电位

感知机算法：见ppt脑与神经系统

脉冲神经元基本原理，常见名词

Hodgkin-Huxley（ HH）模型

HH模型是一组描述神经元细胞膜的电生理现象的非线性微分方程，直接反映了细胞膜上离子通道的开闭情况。

神经元的行为与输入的时间特性密切相关，一组脉冲如果在短时间内连续到达，可以触发神经元的脉冲；但是同样数量的一组脉冲 如果在较长时间内分散到达，那么膜电压的漏电效应便不会产生脉冲

常见名词

不应期：根据神经科学理论，神经元在放电之后的短暂时间内存在不应期，即对输入信号不响应。为了在脉冲序列中模拟这个过 程，在神经元放电之后的不应期内将瞬时放电频率置为0。在不应期结束之后，瞬时放电频率 在限定时间内逐渐回到原始 值

涌现：神经元在某个时刻会集中性的放电，称为涌现现象

神经系统的结构

 

神经系统的作用 1，协调内部各器官的功能活动，保证内部的协调一致。 2，调整人体功能活动，使之与外界相适应。 3，保障人脑的思维功能，能动地认识与改造世界。

脑的节律与睡眠

脑的节律

记 录脑节律的经典方法：脑电图

EEG信号的振幅主要取决于电极下面神经元活动的同步性(synchronous)而不是活动强度

同步节律的产生：同步节 律可以由一个起博器引导，或由所有成员的集体行为引起

EEG节律：高频低幅的节律通常表示警觉和觉醒，但也可能正在做梦。 而低频高幅的节律则与无梦状态下的睡眠和病理状态 下的昏 迷有关

癫痫发作：是同步化脑活动的一种最极端的 形式

睡眠：与清醒相对

睡眠并非完全失去意识，睡眠只是意识的一种状态

睡眠的阶段

快速眼动睡眠：EEG看上去像觉醒状态，躯体（除眼 肌外）处于静止状态，可出现做梦状态和幻觉

非快速眼动睡眠：脑在这种状态下通常不产生复杂的梦，大而慢的EEG节律占主导，因此也称为慢波睡眠。

睡眠的神经机制：睡眠是一个需要许多脑区参与的主动过程。大脑 皮层实际上是由位于其深部的少数神经元控制着

控制原则

①：控制睡眠和觉醒的最关键的神经元属于弥散性调制神 经系统的一部分

②：脑干去甲肾上腺素(NE)能和5－羟色胺(5-HT)能调制性 神经元在觉醒时发放，以提高觉醒状态。部分胆碱(ACh) 能神经元可以增 加关键性REM事件，而另一些胆碱能神 经元则在觉醒状态时变得活跃；

③：弥散性调制系统控制丘脑的节律行为，进而控制大脑 皮层的各EEG节律

④：睡眠还与弥散性调制系统的下行投射纤维的活动有关

为什么我们不能使梦付诸行动呢？

答：这是因为与控制前脑睡眠过程相同的深部脑干系统也有效地抑制着脊髓运动神经元的活动，以阻止使下行的运动性神经活动变成实 际的运动

各种节律普遍存在于哺乳动物的中枢神经系统中

睡眠的基本特征

睡眠的普遍性：睡眠是一种普遍现象

睡眠的必要性：

1、生物钟与时辰节律：个体生活上呈现周期性的活动 ​ 2、恢复论与保养论：恢复疲劳、恢复精力 ​ 3、演化论：人缺少夜行能力

睡眠障碍：指个人无法自主或控制自己的睡眠，想 睡时偏偏无法入睡，不想睡时却又无法维持清醒

a 失眠 b 突发性睡眠症 c 窒息性失眠 d 梦游与梦话 e 夜惊与梦魇

感觉与运动系统

运动系统

①：上运动神经元（锥体系统）

②：下运动神经元

③：锥体外运动

④：小脑

运动是在接受感觉冲动后产生

运动系统任何部分损害都会引起运动障碍

感觉系统

定义：感觉系统是神经系统中处理感觉信息的一部分。感觉系统包括感受器、神经通路以及大脑中和感觉知觉有关的部分。通常而言 感觉系统包括那些和视觉、听觉、触觉、味觉以及嗅觉相关的系统

主要的运动、情绪、语言、记忆等认知障碍疾病

运动：性舞蹈病、帕金森、手足徐动症、小舞蹈症，精神分裂症。

情绪：包括抑郁症、双相情感障碍，主要表现为情感高涨或低落，伴有相应的认知和行为改变。

语言：语言障碍，也通常称为失语症，指神经损伤导致语言理解和产生方面的整体缺陷。主要包括Broca失语症和Wernicke失语症

Broca区一般限于左半球腹外侧额叶，包括对应的灰质，脑皮质和基底神经节

Wernicke区在颞上回的后三分之一部分

失语症也能由弓形束损伤引起。传导性失语症就是由这种损伤导致。这种失语症病人在产生自发口语和复述口语时有困难

记忆：记忆障碍是指由于病理生理性的或情景性的原因出现记忆力增强、减退、遗忘、虚构、错构等症状，引起的永久性或暂时性的记忆障碍，属于精神障碍之一。

阿尔茨海默病：是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病

路易体痴呆

血管性痴呆

记忆强度过高

记忆缺陷

记忆错误

脑机接口技术

脑电信号基本特征及常见的脑电信号预处理技术

基本特征

①：脑电信号幅度非常微弱，频率范围0.5~50Hz

②：脑电信号是一种随机性很强的非平稳信号

③：脑电信号是非线性信号

预处理技术

①：去趋势化

②：独立成分分析（独立分量分析）

③：带通滤波去伪迹

④：陷波滤波

⑤：盲源分析

脑电信号基本处理

①：定位通道位置 ②：删除无用通道 ③：滤波 ④：分段 ⑤：基线校正 ⑥：重参考 ⑦：降低采样率 ⑧：插值坏导 ⑨：独立主成分分析 ⑩：剔除坏段

脑机接口系统组成及脑机接口系统分类

组成

①：信号采集

②：特征提取

③：选择分类

④：外部控制设备

分类

①：运动想象

特征：肢体运动的执行和想象会影响大脑特定区域感觉运动皮层的节律活动的变化。

应用：根据这些特征可以把运动想象转化成输出指令，用于BCI系统的控制

②：稳态视觉诱发

特征：稳态视觉诱发电位是由快速重复刺激诱发的脑电的稳定振荡。

应用：当人眼注视闪烁的刺激源时，脑电的振荡频率会趋近于刺激源的闪烁频率。用不同的闪烁频率编码不同的指令，我们就可 以通过注视不同频率的刺激源发出不同的指令

③：事件相关电位

特征：当人脑受到一个特定的、少见的刺激时，会在刺激产生之后300毫秒产生一个比较大的正向电位峰，称为P300。诱发 P300事件相关电位的特定事件称为oddball范式（小概率刺激范式）。事件发生的概率越小，P300的峰值越高。

应用：听觉P300和视觉P300

脑机接口系统中常见的特征提取算法及分类器设计

特征提取算法

①：Hjorth 参数特征：Hjorth 定义了信号在时域上的 Hjorth 参数特征 ，Activity 衡量信号波幅的偏离程度， Mobility 衡量坡度的变 化，Complexity 衡量一个振幅上有多少个标准的坡 (slope):

②：高阶过零分析：用信号通过零点的次数来反映信号的振荡程度.

③：分形维数：用来表示时域信号的复杂程度. Sevcik 方法 、分形布朗运 动 (fractal Brownian motion) 、计盒法 (box-counting) 、 Higuchi 算法 都可用来计算 FD, 而 Higuchi 算法的效果更好

④：功率谱密度：描述信号的功率随频率的变化情况

⑤：微分熵

⑥：时域与频域结合的时频域：划分出若干时间窗, 各窗内的子信号近似平 稳, 将其变换至频域得到一组频域特征, 滑动时间窗可处理不 同时段, 从而同时获取信号的时域和频域信息, 提高对不稳定信号的处理能力, 可粗略计算情绪开始和持续的。通常使用短时傅里叶 变换 、小波变换 和小波包变换 或 Hilbert-Huang 方法来进行时频域信号变换.

⑦：谱峰因子：是光谱特征中常用的特征

分类器设计

①：支持向量机（Support Vector Machine, SVM）：是一种二分类模型，它的基本模型是定义在特征空间上的间隔最大的线性分类 器，间隔最大使它有别于感知机；SVM还包括核技巧，这使它成为实质上的非线 性分类器。SVM的的学习策略就是间隔最大化，可形式化为一个求解凸二次规划 的问题，也等价于正则化的合页损失函数的最小化问题。SVM的的学习算法就是 求解凸二次规划的最优化算法

常见的核函数： 多项式核（polynomial kernel） 径向基函数核（RBF kernel） 拉普拉斯核（Laplacian kernel） Sigmoid核（Sigmoid kernel）

②：K最近邻（KNN，K-NearestNeighbor）：邻近算法，或者说K最近邻（KNN，K-NearestNeighbor）分类算法是数据挖掘分类技术 中最简单的方法之一。所谓K最近邻，就是K个最近的邻居的意思，说的是每个样本都可以 用它最接近的K个邻近值来代表。近邻算法就是将数据集合中每一个记录进行分类的方法

常见的距离函数： 欧式距离 曼哈顿距离

③：Fisher线性判别：把所有的样本都投影到一维空间，使得在投影线上最易于分类 。 Fisher判别法是根据方差分析的思想建立起来的一 种能较好区分各个总体的线性判别法，是一种投影方法，把高维空间的点向低维空间投影。在原来的坐标系下，可 能很难把样品分开，而投影后可能区别明显。一般说，可以先投影到一维空间(直线)上，如果效果不理想，在投影 到另一条直线上(从而构成二维空间)，依此类推。每个投影可以建立一个判别函数

ssvep脑电信号

SSVEP是指当受到一个固定频率的视觉刺激的时候，人的大脑视觉皮层会产生一个连续的与刺激频率有关（刺激频率的基频或倍频处）的响应

p300脑电信号

当人脑受到一个特定的、少见的刺激时，会在刺激产生之后300毫秒产生一个比较大的正向电位峰，称为P300