笔记 · 大脑功能框架图

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发表时间:2021-03-25 00:19

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神经系统是人体的控制系统,而人体神经系统的控制中心位于大脑。大脑号称是“人类已知的宇宙中最复杂的系统”。虽然人类对大脑的研究已经取得了很多进展,但还是有很多关于大脑的未解之谜等待着人类去发掘。


由于大脑的复杂性,在了解大脑的时候,如果能有一个整体上的框架结构,无疑将有助于把握大脑的各部位之间的相互,方便组织整合有关大脑的大量知识。


下面这一功能框架,综合了两个经典的认知模型。尽管不是所有的细节都已解决,但这个框架还是把大量的脑与心理学的证据整合到了同一个图表中。虽然这个框架图只是示意性的提纲,但它的优势是简洁,并且被广泛认可。它是思维和大脑功能的首选框架。



感觉输入、感觉缓存

大脑功能框架示意图的左侧从感觉系统开始,例如视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等。每种经典的感觉都有能力短期存储感觉信息,称为“感觉缓存”。


自主注意、自发注意

两个空心箭头分别象征自主注意(自上而下)和自发注意(自下而上)。当人被突发的闪光或巨响或某个人的面孔所吸引时,就对应着注意的“自下而上”的方式,类似于“告御状”,信息从下面地方往上面中央传递;当人主动去注意一些事情时,就对应着注意的“自上而下”的方式,类似于“中央巡视”,上面中央派人去下面地方巡察。


工作记忆模型

大脑功能框架示意图的中部显示的是工作记忆模型。


从顶部开始,工作记忆首先包括中央执行成分。根据目前的研究,执行功能的范围已经扩展到包括监控在内的所有自主行为。它经常被类比成一个组织的首席执行官。


在中央执行成分正下方的方框显示了一个“工作记忆存储”的单元。工作记忆是动态的,使得有限的信息得到保持,可以暂时地提取,为认知服务,比如临时记住一个电话号码,就是把电话号码临时存到了工作记忆存储单元中。此外,工作存储能够将记忆“结晶”为永久记忆。由于工作记忆存储是动态的,相比于永久记忆它更容易被干扰。


“工作记忆存储”再往下是两个“内部感觉”系统:“言语复述”和“视觉空间模板”。它们不断地与底部方框内的长期存储相互作用。


言语复述

言语复述现在被认为是内部言语的另一种说法。事实上,人类似乎花费大部分清醒的时间在跟自己讲话。内部言语不仅仅是复述和记忆信息,更多的是在人的声带受到抑制而不能将内心的话大声说出来时,它始终保持着对“当前关注点”的评论。言语复述涉及人类复杂的语言能力,与长期存储中的“语言和语义”成分息息相关。


视觉空间画板

视觉空间画板是指我们暂时保持视觉和空间信息的能力,如停放车辆的位置或从家里到杂货店的路。视觉意象很容易被演示,例如要求人们想象家里的门,然后问他们门把手在哪一侧。即使那些不认为自己具有生动想象力的人,也常常报告“看到”门把手在想象出来的门的左侧或右侧。


视觉空间模板还涉及更为抽象和跨感觉模式(涉及超过一种感觉或“模式”)的空间信息。例如,我们可以通过闭上眼睛,通过触觉识别物体。即使我们可能以前从未触及过这些物体,我们依然可以依靠触觉信息尝试在大脑中构建物体的空间形状。因此,视觉和触觉间必然存在着跨模式的转移。听觉也有空间成分,比如我们可以闭上眼睛准确地定位声音,通过鸟的叫声定位一只小鸟等。


所有的感觉系统,一开始都负责特定方面的感觉,如视觉、听觉等,但感觉与感觉之间存在着跨感觉模式的转移,各种感觉之间是彼此联通的。例如有人可以听声音判断物体形状、有人可以通过触觉识别物体等,各种感觉很快被解释为一个围绕着我们身体的共同的多模式空间。


虽然,似乎也还存在着一些其他的“内部感觉”,包括嗅觉、味觉、躯体感觉、痛和快乐、喜爱等,但是言语和视觉空间这两类“内部感觉”被研究得最多,所以在这个大脑功能框架示意图中暂时只列出了这两项。


长期存储

大脑功能框架示意图的底部一行水平排列的方框代表了长期存储,包括:

①自身经历中的场景记忆;

②不同种类的知识;

③熟练的专门技术。


一旦这些类型的记忆被存储,它们就将不被意识所知,然而却能不断地与活跃的功能进行互动。


输出功能

大脑功能框架示意图的右侧是输出成分,包括中央执行、行动计划和运动输出。最贴切的例子就是随意愿控制的运动功能,尤其是控制自己的骨骼肌(躯干、头部、脸部肌肉等)的功能,例如故意扭一下头、故意摆一摆手、故意说一句话等。随意运动是由额叶来控制的。


人类对一些心理功能也可以随意控制,例如言语复述和视觉图像的心理旋转。如果你能想象一个厨房的椅子,你可以尝试在意识里将它旋转成头朝下的姿态。这种类型的想象任务激活了运动、空间(顶叶)和视觉皮层。因为它是随意的,可能受到前额叶区域的控制。


参考书籍

(美)Bernard J. Baars,Nicole M. Gage主编. 认知、大脑和意识[M]. 王兆新,库逸轩,李春霞等译.上海: 上海人民出版社,2015.

为之,则难者亦易矣

不为,则易者亦难矣

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