Contemporary Cognitive Neuroscience: Brain and Mind

BBC brain storyAll in the mind2012/9/18 3

Cognitive Neuroscience: brain that enables mindCognition is defined as the process of knowing, including both awarenessand judgment我 思 故 我 在2012/9/18 4

認 知 神 經 科 學 (Cognitive Neuroscience) 是 一 門 科 學 學 門 , 旨 在 探 討 認 知歷 程 的 生 物 學 基 礎 。 主 要 的 目 標 為 闡 明 心 理 歷 程 的 神 經 機 制 , 也 就 是 大 腦的 運 作 如 何 造 就 心 理 或 認 知 功 能 。認 知 神 經 科 學 為 心 理 學 (psychology) 和 神 經 科 學 (neuroscience) 的 分 支 , 並 且橫 跨 眾 多 領 域 , 如 生 理 心 理 學 (physiological psychology)、 神 經 生 物 學(neurobiology)、 認 知 心 理 學 (cognitive psychology) 和 神 經 心 理 學(neuropsychology)。由 於 其 跨 領 域 的 特 性 , 認 知 神 經 科 學 家 的 背 景 除 了 上 述 提 到 的 學 科 之 外 ,還 有 來 自 精 神 病 學 (psychiatry)、 神 經 學 (neurology)、 物 理 學 (physics)、 語 言學 (linguistics)、 哲 學 (philosophy) 和 數 學 (mathematics) 等 學 門 。認 知 神 經 科 學 採 用 的 研 究 方 法 , 包 括 來 自 心 理 物 理 學 (psychophysics)、 認 知心 理 學 、 功 能 性 神 經 造 影 (functional neuroimaging)、 電 生 理 學(electrophysiology)、 認 知 基 因 體 學 (cognitive genomics) 和 行 為 遺 傳 學(behavioral genetics) 的 實 驗 方 式 。 另 外 一 部 分 重 要 的 研 究 方 向 來 自 於 腦 傷 病人 的 研 究 。 腦 部 損 傷 所 造 成 的 認 知 功 能 受 損 , 提 供 認 知 神 經 科 學 許 多 重 要的 證 據 。 而 理 論 的 發 展 則 來 自 計 算 神 經 科 學 (computational neuroscience) 和認 知 心 理 學 。(adapted from 維 基 百 科 )2012/9/18 5

The magic of the mind2012/9/18 6

7H15 M3554G353RV35 7O PR0V3H0W 0UR M1ND5 C4ND0 4M4Z1NG 7H1NG5!1MPR3551V3 7H1NG5!1N 7H3 B3G1NN1NG17 WA5 H4RD BU7N0W, 0N 7H15 LIN3Y0UR M1ND 1SR34D1NG 174U70M471C4LLYW17H 0U7 3V3N7H1NK1NG 4B0U7 17,B3 PROUD! 0NLYC3R741N P30PL3 C4NR3AD 7H15.PL3453 F0RW4RD 1FU C4N R34D 7H15.Hint0, O1, I3, E4, A5, S7, T2012/9/18 7

Cognitive psychology is all about how we manipulate representationsLetter-matching task(a) In this version of the task, the subjectresponds “same” when both letters areeither vowels or consonants, and“different” when they are from differentcategories.(b) The reaction time vary for differentconditions.Multiple representations of stimuli1. Physical representation2. Phonetic representation3. Category representation2012/9/18 8

The internal representation of the first letter is transformed during the intervalLetter-matching task(a) An interval (stimulus onset asynchrony)separates the presentation of the twoletters(b) As this interval is lengthened, thedifference in the reaction time to thephysical-identity and phonetic-identityconditions becomes smaller, suggesting atransformation of the representationinto a more abstract code.Chronometric methodologyReaction time is a independent variable.2012/9/18 9

Memory comparison task (the subject mustengage in 4 primary mental operations)1. Encode: The subject must identify the visibletarget.2. Compare: The subject must compare themental representation of the target with therepresentation of the items in memory.3. Decide: The subject must decide whether thetarget matches one of the memorized items.4. Respond: The subject must respondappropriately for the decision made in Step 3.The target letter must be compared with thememory set sequentially rather than in parallel.Exhaustive search vs. self-terminating search2012/9/18 10

Word superiority effect1. We do not need to identify all of the letters of a word before we recognizethe word.2. Letter and word levels of representation are activated in parallel.3. Performance is facilitated because both representations can provideinformation as to whether the target letter is present.2012/9/18 11

The Stroop taskThe Stroop effect demonstrates themultiplicity of mental representations.1. The color of each stimulus2. The color concept associated with thewordsThe interference from the words ismarkedly reduced if the response requires akey press rather than a vocal response.Dual tasks can be used to examineconstraints on information processing.“Judge the word of an auditory stimulus”but not “Judge the pitch of an auditory tone”interferes with the Stroop task.Practice can help!2012/9/18 12

EEG and brain imaging2012/9/18 13

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腦 細 胞 & 神 經 網 絡2012/9/18 18

Neuron is the basic unit of the neural systemSoma = 10 um, but axon length = 1 m (1,000,000 um). Ratio = 1:1000002012/9/18 19

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The human brain contains about 100 billion neurons, organizedinto circuits more complex than the most powerful supercomputers2012/9/18 21

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好 書 分 享2012/9/18 39

《 大 腦 當 家 : 靈 活 用 腦 12 守 則 , 學 習 工 作 更 上 層 樓 》(Brain Rules)作 者 :John Medina譯 者 : 洪 蘭出 版 社 : 遠 流出 版 日 期 :2009 年 01 月 09 日大 腦 守 則 1: 運 動 增 強 腦 力大 腦 守 則 2: 大 腦 也 是 演 化 的 產 物大 腦 守 則 3: 每 一 個 大 腦 的 配 線 都 不 相 同大 腦 守 則 4: 人 們 不 會 去 注 意 無 聊 的 東 西大 腦 守 則 5: 重 複 才 記 得大 腦 守 則 6: 記 得 去 重 複大 腦 守 則 7: 睡 得 好 , 記 得 清 楚大 腦 守 則 8: 承 受 壓 力 的 大 腦 不 能 如 常 的 學 習大 腦 守 則 9: 刺 激 多 重 感 官 , 反 應 更 迅 速大 腦 守 則 10: 視 覺 凌 駕 所 有 感 官大 腦 守 則 11: 男 性 和 女 性 的 腦 是 不 一 樣 的大 腦 守 則 12: 我 們 是 不 屈 不 撓 的 天 生 探 索 者2012/9/18 40

大 腦 開 竅 手 冊 Welcome to Your Brain:Why You Lose Your Car Keys butNever Forget How to Drive and Other Puzzles of Everyday Life作 者 :Sandra Aamodt、Sam Wang譯 者 : 楊 玉 齡出 版 社 : 天 下 文 化出 版 日 期 :2008 年 03 月 25 日關 於 腦 的 盲 點 、 迷 思 、 誤 解 , 實 在 多 得 數 不 清 :★ 我 們 只 用 了 10% 的 腦 力 , 還 有 90% 的 腦 力 未 開 發 ?…… 簡 直 胡 扯 !★ 撞 到 頭 會 失 憶 , 再 撞 一 次 頭 , 又 能 恢 復 記 憶 ?…… 完 全 瞎 掰 !★ 放 古 典 樂 給 肚 子 裡 的 寶 寶 、 剛 出 生 的 小 嬰 兒 聽 , 可 以 增 進 他 們 的 智力 …… 毫 無 根 據 !★ 年 紀 大 的 人 腦 筋 不 好 , 是 因 為 腦 細 胞 死 掉 ?…… 沒 這 回 事 !★ 腦 袋 愈 大 愈 聰 明 ? 腦 褶 愈 多 愈 聰 明 ? 左 撇 子 比 較 聰 明 ?…… 全 都 是 一派 胡 言 !2012/9/18 41