认知神经科学研究方法的工作原理

‘壹’ 认知神经科学有哪些研究领域

其他感觉，例如嗅觉（情绪加工，择偶等等）。
注意：注意是一个非常大的研究领域，因为它涉及了信息筛选加工的过程。我们不能对所有的感官信息进行加工，因此注意的作用就非常大了，基本决定了后续所有的认知过程。这个领域太大，下面罗列一些名词，可以让感兴趣的小伙伴们自己去google一下：选择性注意，随意注意，注意分配，注意瞬脱，基于特征的注意，空间注意，注意持续性，小儿多动症。。。认知神经科学的研究正在逐步理清注意的生理基础，并且弄明白注意和其他认知过程的互动机制。
记忆：这又是一个无底洞一样的课题。为什么我们会有记忆，为什么我们又会忘记，怎么才能提高记忆力等等。关于记忆，人们最关注的是内测颞叶的大脑结构，例如海马，海马旁回等等。2014年的诺贝尔生理与医学奖的得主，就是发现了海马里面处理位置记忆的特殊神经元。这个例子可以说是档袭目前认知神经科学领域里面把大脑结构和心智过程最直接的联系起来得最为精细的。认知神经科学其他领域目前还未能够达到相类似的精细程度。这很大程度上是技术的问题。
感觉记忆：维持在<500 ms 左右的感觉信息，大脑基础：感觉皮层
短时记忆（工作记忆）：几秒内的记忆内容，这一部分内容被认为和意识有关。相关的大脑结构：记忆维持与顶叶和颞叶有关，信息加工与前额叶有关。
长时记忆：情景记忆，言语记忆，程序性记忆等等。。。每个名词的解释都要花一篇文章。。。相陆者关大脑结构：目前，关注在海马以及内侧颞叶的大脑结构。
内隐记忆
时间的加工，空间的加工。
情绪和动机：传统的认知心理学对此研究并不如社会心理学多。情绪和动机过程通常被认为是社会因素而非认知因素。情绪，也通常被认为是人类和其它动物在进化过程中保留下来的比较低等功能。但智能是人类比较独特的高等功能。我个人不太认同这样的看法。情绪和动机过程不能够与基本的认知过程相分离。亚里士多德把人类的心智分作三个部分，认知的，情感的，意动的，用现在的术语来说就是认知、情绪和动机。然而，心理学对于认知的过程研究比较多，对于情绪和动机的研究最近又渐渐兴起。除了“认知神经科学”以外，还有一个领域“情感神经科学”，有很多有趣的研究和发现。然而，在学科上划分上还是认为情感和动机是认知科学的范畴。
思维与决早蠢薯策：这一部分就抽象很多了，涉及大脑如何利用感知觉、注意和记忆的内容，并整合情绪和动机过程进行决策。这个领域的研究在没有引入神经科学范式之前就已经诞生了一位诺贝尔经济奖的心理学家得主 Daniel Kahneman。由与这个领域和经济决策以及道德判断息息相关，所以更加贴近我们的日常生活。进来采用认知神经科学范式的研究也越来越多。最近看到的是经颅电刺激对人类遵守社会规范的影响, 2013年发表在 science 上面的一篇研究 Changing Social Norm Compliance with Noninvasive Brain Stimulation。
意识和自由意志：相信大部分小伙伴都听说弗洛伊德，这位老先生把意识、潜意识和无意识的几个概念弄的风生水起，搅动了二十世纪大部分哲学思考，至今还深深地影响英语文学界。虽然，弗老先生的影响力在心理学却不如从前，然而，他引起人们开始关注意识与无意识的问题，至今依然是科学界争论不休的话题。这个方向的研究很少，因为太难，动不动就会出现 Nature 或者 Science 的文章。没有一些哲学背景的小伙伴们慎入。
社会的大脑：在其他知友的回答里面，也有提到这一部分的问题。很多这方面的内容，例如经济神经科学，法律神经科学，道德神经科学。。。简而言之，都是用认知神经科学的范式去研究社会科学的问题。因此，它本身并不能够严格地所是一个“领域”。应该说是把其他心智过程统合到与社会活动相关的范畴中所开展的研究。

心智的起源：基因与文化的研究。这一部分的研究更加基础，研究的层次可大可小。精细的话可以达到细胞分子水平，谈到基因与上述心智过程的关系；宏大的话可以讨论文化对大脑和心智过程的塑造。最近，一个比较有趣的研究探讨了农业生产方式对心理过程的影响，这个研究也应用了很多认知心理学的范式，也发表在science上面： Large-Scale Psychological Differences Within China Explained by Rice Versus Wheat Agriculture

探索心智与大脑关系的方法：基础研究的另外一个任务，就是要在方法上创新，推动上述研究话题的发展。关于这个，可以参考：目前已近于应用的探测人脑状态的方法有什么？

2. 应用性研究或转换科学（Applied or Translational Sciences）- 服务于现实

临床研究：如果说基础研究为了弄清楚心智的功能和结构以及它们与大脑的关系，那么临床研究就是为了弄明白为什么有些人的心智会发生失常，我们能否在掌握心智的规律后，通过特定的手段进行干预。认知神经科学的临床研究有些时候叫做转换科学，其内涵就是把基础研究的成果转换为具有实际意义的成果。例如，关于注意导向的研究，人们发现抑郁患者存在消极情绪的注意固滞，不能从消极中脱离出来。一些干预的手段也就反其道而行之，通过干预注意导向来恢复患者的正常情绪调节功能。除了行为学上的干预，还有经颅电磁刺激这样的技术，直接通过改变大脑的功能来改变患者的精神状态。当然，这必须建立在我们对大脑和心智过程关系已经有足够了解的基础上。像这样的研究还有很多很多，涉及的范围之广，内容之多，意义之大，在本文里面不可能一一而足。

激发人类智能的研究：这一类的研究通常在以下的几种场合中比较多见：1. 军事培训，通过特点的方法训练士兵，让他们提高注意力，增强记忆力，提高心理韧性；2. 超常儿童的研究，探明智力过人的儿童在大脑发育和成长上的特殊性；3. 企业组织或学校，有些人会采用一些特别的“大脑训练”范式，希望通过持久的训练，提高大脑的功能。目前，这个东西已经商业化了。Brain Games & Brain Training

有点科幻色彩的应用：大脑的“读”与“写”。 上面的研究面向的是现在，以下的很多研究，面向的是未来。
“读取”大脑的信息：通过大脑意念来控制机器。阅读大脑信息意味着我们能够解码大脑的指令，从而实现通过大脑意念来控制机器。目前，这一领域的研究可以说是认知神经科学里面比较前沿的领域。例如：通过大脑来控制飞行器（军事应用），TUM - TU M端nchen: Using thoughts to control airplanes， 通过大脑来控制机器手（医学用途，植物人的康复），Mind-controlled robotic arm has skill and speed of human limb 可以具体看看认知神经科学有哪些研究领域了，这些研究其实和认知心理学的研究没有本质的区别，所问的问题都非常相似。然而，人们通常会把神经科学和认知神经科学混为一谈。其实不然，我想以下的这个回答有利于读者了解认知神经科学的基本思维和视角：认知神经科学的基本原则是什么呢？简而言之，认知神经科学的重点在“认知”，“神经科学”只是技术手段和方法。随着神经科学及相关学科的进步，认知心理学的研究可以探索一些特殊的问题，整个领域经常都很多令人意想不到的结果和发现，这些成果可以说是认知心理学里面采用“认知神经科学取向”所带来的成果。

1. 基础研究－大脑与心智的关系（结构与功能的思考）

认知神经科学家不会轻易相信身心二元论，相反，这个领域的研究者对人类心智的基本认识就是“功能起源于结构”，“没有无生理基础的心理活动”。因此，研究者的基本任务就是找到心理过程和生理过程的基本关系，这个是最基础的。因此，可以把基础类的研究划分为一下几个话题：
1）心智的功能与结构
2）心智的起源：基因与文化
3）探索心智与大脑的技术与方法

1）心智的功能与结构：大脑信息处理过程被看作不同的阶段，从感觉，知觉，到注意，记忆，情绪动机，思维决策，意识和自由意志等等。人多研究者都始于对某个信息加工过程的专研，希望能找到通往心智与大脑关系的钥匙。
感知觉：
视觉通路到整个视觉皮层（枕叶），研究已经基本把视觉皮层神经细胞的工作原理破解得七七八八，从v1到v2，不同区域，信息加工从方向，大小，颜色等等。。。视觉可以说是研究得比较透彻得一个领域。有兴趣的小伙伴，可以关注 Vision Sciences Society.
听觉是另外一个研究得比较透彻的领域，很多有趣的研究，例如定位，听觉和视觉的统合等等，例如 The 'McThatcher Effect （VSinvertedspeech）。

‘贰’ 认知神经科学的研究方法和优缺点

1、方法：行为实验研究和脑成像研究。
2、优点：可以更清晰的知道系统神经科学归类为比较偏生物，物镇桐理的分支，认知神经科学则是稍微更偏向雀野于心理学的神经科御岁坦学分支。
3、缺点：课程难度较大神经科学专业比较难学。

‘叁’ 认知心理学原理

认知心理学

认知心理学是二十世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，二十世纪70年代成为西方心理学的一个主要研究方向。它研究人的高级心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等。
以信息加工观点研究认知过程是现代认知心理学的主流，可以说认知心理学相当于信息加工心理学。它将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，包括感觉输入的变换、简约、加工、存储和使用的全过程。按照这一观点，认知可以分解为一系列阶段，每个阶段是一个对输入的信息进行某些特定操作的单元，而反应则是这一系列阶段和操作的产物。信息加工系统的各个组成部分之间都以某种方式相互联系着。

认知心理学家关心的是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出之间发生的内部心理过程。但是人们不能直接观察内部心理过程，只能通过观察输入和输出的东西来加以推测。所以，认知心理学家所用的方法就是从可观察到的现象来推测观察不到的心理过程。有人把这种方法称为会聚性证明法，即把不同性质的数据会聚到一起，而得出结论。

认知心理学家往往把信息加工过程分解为一些阶段，这就使他们注意到信息在人体内流动有个过程。他们常用计时研究法。首先要测量出一个过程所需要的时间，并以此来确定这个过程的性质。
假定一个人看屏幕上投射的字母 E，如果投射时间很短，比如一毫秒，那么这个人就不会看到什么，这说明知觉不是瞬时的；投射时间长一点，比如五毫秒，那么这个人就会看到某种东西，但不知是什么，这说明知觉产生了，但辨别尚未产生；如果投射时间长度足以使人看出这个字母不是O或Q，但看不出是 E还是 F或 K，那么这个人就产生了部分的辨别。由此人们就可以确定完全辨别、部分辨别或刚刚看出有东西所需的的时间。这一切表明，知觉是累积的，它包括几个特定的阶段。
反应时研究法也是一种会聚性证明法。认知心理学家使用较多的是选择反应时，而不是简单反应时。因为选择反应时可以提供更多的有关内部状态的信息。
计算机模拟和类比是认知心理学家采用的一种特殊方法。要使计算机像人那样进行思维，计算机的程序就应当符合人类认知活动的机制，即符合某种认知理论或模型。把某种认知理论表现为计算机程序就叫计算机模拟。因此，计算机模拟首先可以用来检验某种理论，发现其缺陷，从而加以改进。
计算机模拟所提供的输出可以与人类行为相比较。如果理论是正确的，那么这个输出就应当类似于人类解决同样课题时所给出的输出；如果程序的输出与人的不一样，那么找出差别也就找到了改正理论的依据。计算机模拟还可以预测复杂的行为。虽然我们理解一些概念，并能把它们按步骤变成程序，但是当步骤的系列很长，很复杂，需要大量联系时，我们往往不能预测其结果。在这种情况下埋困，计算机模拟有时可得出惊人的结果。

有些认知心理学家常用信息系列的流程图来描述计算机程序的主要特点。但这种流程图并不具备计算机实际运算的细节，只为编制计算机程序提供了轮廓，它可以进一步化为计算机程序，而这部分工作往往是由计算机软件专家实现的。
口语记录也是认知心理学家、特别是研究思维的认知心理学家常用的一种方法。这个方法与其他客观方法相结合，可以产生良好的结果。

认知心理学是心理学发展的结果。它与西方传统哲学也有一定联系。其主要特点是强调知识的作用，认为知识是决定人哗和类行为的主要因素。这个思想至少可以追溯到英国的经验主义哲学家如培根、乱液盯洛克等人。笛卡尔强调演绎法的作用，认知心理学重视假设演绎法。康德的图式概念已成为认知心理学的一个主要概念。
认知心理学也继承了早期实验心理学的传统。19世纪赫尔姆霍茨和东德斯提出的反应时研究法，今天是认知心理学家广泛采用的方法，并已有了新的发展。

冯特是现代实验心理学的奠基人，认知心理学对心理学的对象和方法的看法与他的观点很接近。他认为心理学的对象是经验，是意识内容，方法是控制条件下的内省。有些心理学家说，认知心理学又返回到冯特的意识心理学上去了，所不同的是方法更加可靠，更加精巧了。詹姆斯关于两种记忆，即初级记忆和次级记忆的提法，今天已成为认知心理学关于记忆研究的基础。
格式塔心理学对认知心理学的影响很明显。它以知觉和高级心理过程的研究着称，强调格式塔的组织、结构等原则，反对行为主义心理学把人看成是被动的刺激反应器。这些观点对认知心理学有重大影响，如认知心理学把知觉定义为对感觉信息的组织和解释，强调信息加工的主动性等。

在方法上，格式塔心理学主张研究直接的生活经验，主张把直接的生活经验材料与实验资料结合起来，如重视观察者对自己知觉内容的直接描述，并把这个方法称为现象学方法。这种观点，既不同于冯特和铁钦纳只承认经过严格训练的被试的内省，也不同于行为主义只重视实验室实验的做法，却与认知心理学的基本观点相一致。

认知心理学是反对行为主义的，但也受到它的一定影响。认知心理学从行为主义那里接受了严格的实验方法、操作主义等。近年来，认知心理学已不专注于内部心理过程的研究，也注意了行为的研究。一般认为，人们使用从环境得来的信息，结合记忆内存储的东西，指导未来的行为，并塑造生活环境。
认知心理学也是心理学与邻近学科交叉渗透的产物。首先，语言学对认知心理学的发展有很大影响。乔姆斯基将语言学与心理学相结合所创立的心理语言学，可以说是认知心理学的一个分支。
控制论、信息论、计算机科学对认知心理学的发展具有深远的影响。计算机科学与心理学相结合，产生了一门边缘学科人工智能。人工智能与认知心理学关系极为密切，计算机的出现使人们找到了分析人的内部心理过程和状态的新途径。

早期实验心理学的心理主义方向被行为主义切断了将近半个世纪之久，今天，认知心理学延续了这一方向，同时又保持了新行为主义的严格的假设演绎法，增加了机器模拟法。这就在认识过程的分析方面扩大了研究课题。
图灵于30年代发表后来称为“图灵机”的数学系统，对心理学也发生了影响。数量逻辑和图灵机使人们想到，人类的认知系统也可以视为符号运用系统。人类的某些观念可以用符号来代表，而且这些符号可以通过确定的符号运算过程加以变换。这些思想不仅在理论上而且在具体研究上对认知心理学都有重要的作用。

认知心理学的一个基本观点是可以用计算机来类比人的内部心理过程。计算机接受符号输入，进行编码，对编码输入加以决策、存储、并给出符号输出。这可以类比于人如何接受信息，如何编码和记忆，如何决策，如何变换内部认知状态，如何把这种状态编译成行为输出。计算机与认知过程的这种类比，只是一种水平上的类比，即在计算机程序水平上描述内部心理过程，它主要涉及的是人和计算机的逻辑能力，而不是计算机硬件和人脑的类比。

认知心理学的兴起是西方心理学发展中的一个巨大变化。有些人说它是一个新学派，有些人说它是一个新方向，更多的人则赞同库恩的观点，说它是一个新“范式”。库恩把科学中新旧范式的更替称为科学革命。一些美国心理学家正是在这个意义上认为，认知心理学的出现是美国心理学发展中的第二次革命。(第一次革命是行为主义的兴起)

认知心理学的出现表明，美国心理学家对心理学的对象和方法这样的基本问题的看法已经发生了变化。行为主义统治美国心理学长达四十年之久，其影响是根深蒂固的，而认知心理学则反对行为主义的基本观点。
在心理学研究对象上，行为主义主张研究外显的、可观察的行为，而不管内部的心理过程；认知心理学则把研究重点转移到了内部心理过程。在研究方法上，行为主义强调严格的实验室方法，排斥一切主观经验的报告；认知心理学则既重视实验室实验，也重视主观经验的报告。对于认知心理学家来说，改变外部条件并不是目的，它只是揭示知识结构的辅助手段。
认知心理学企图把全部认知过程统一起来 ，它认为注意、知觉、记忆、思维等认知现象是交织在一起的，对于一组现象的了解有助于说明另一组现象。由于它们之间的相互依赖关系，很可能会发现人类认知过程的统一加工模式。

认知心理学不仅要把认识过程统一起来，而且要把普通心理学各个领域统一起来，也就是要用认知观点研究和说明情绪、动机、个性等方面。认知心理学的观点还进一步扩展到了社会心理学、发展心理学、生理心理学、工程心理学等领域。
认知心理学重视心理学研究中的综合的观点，强调各种心理过程之间的相互联系、相互制约认知心理学在具体问题的研究方面，在扩大心理学研究方法方面都有所贡献。认知心理学的研究成果对计算机科学的发展也有贡献。

‘肆’ 认知神经科学的研究手段和工具有什么

认知神经科学的研究手段和工具有什么？认知神经科学的研究旨在阐明认知活动的脑机制，即人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。认知科认知神经科学学的核心学科分支--认知心理学、心理语言学、人工智能和人工神经网络。

‘伍’ 认知神经科学是什么

认知神经科学的研究旨在阐明认知活动的脑机制,即人类大脑含纤姿如何调用其各层次上的组件,包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现各种认知活动。传统神经科学的某些分支,例如神经心理学、心理生理学、生理心理学、神经生物学和行为谈绝药理学等,吸收了认知科学的理论和神经科学的新技术,逐渐形成了认知神经心理学、认知心理生理学、认知生理心理学、认知神经生物学和计算神经科学等认知神经科学的各个分支。自八十年代后期发端以来,认知神经科学的研究在短短时间内取得了令人注目的进展,对传统认知心理学和发展心理学的理论建构和各内容领域的研究有着巨大影响。认知发展研究自然也不例外,由于认知发展心理学和发展神经科学科学对许多共同竖答问题感兴趣,由此衍生出来的发展认知神经科学正得到越来越多人的关注,成为当前最热门的交叉研究领域之一。

‘陆’ 认知神经科学常用的研究方法有哪些

• 认知神经科学常用的研究方法

• 认知神经科学包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知）成像技术，另一类清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种；后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维（阵列）电极记录法和其他生理心理学方法（手术法、冷却法、药物法等）。尽管这些方法为人类科学增添了许多光彩，但远未满足认知神经科学研究的要求。例如，脑认知成像技术可以为我们对认知过程的脑功能形成直观的图像，然而这种图像仅可提供结构或区域性功能关系，对于细胞水平的机制显得过分粗糙。由上述可见，作为当代心理学研究热点的认知神经科学，是否能够继续闪现光辉，有待于进一步的历史验证。

‘柒’ 认知神经科学的研究手段和工具有哪些

前天考研刚刚考了认知神经科学这门专业课，囧。没考好。就记得最后一道论述题基本瞎写：对于注意的研究，简述当前认知神经科学中运用电生理和脑功能成像技术的研究进展。虽然认知神经科学的专业课正在学，考研也复习了。。但还是对这个专业其实还是不甚了解。它的研究领域非常广。我只能分享一些自己对这个学科的学科领域的一点认识，对排名第一的答案做一些补充。这个领域发展非常快，最权威的教科书都很难涵盖完整的研究领域。认知神经科学的两大学科来源是认知科学和神经科学，认知科学和神经科学本身就已经是多学科交叉的学科了，所以认知神经科学的相关学科就更多了，交叉性越大，研究领域也可能因此越丰富。认知神经科学，关键在于认知和神经两个词，关键的关键是认知。认知与人有关，部分动物也有，但这个学科最终对象还是人。神经两次表示它的方法，是神经科学的方法。神经科学的方法应用到不同领域的认知研究中去，就构成了认知神经科学的不同领域和不同研究问题。分为基础研究领域和应用研究领域。认知神经科学简史、细胞机制与认知、神经解剖与发展、认知神经科学研究方法、（接下来开始具体的研究问题了）感觉与知觉、物体识别、运动控制、学习与记忆、情绪、语言、大脑半球特异化、注意与意识、认知控制、社会认知、进化的观点。

‘捌’ 请问什么是认知神经科学啊

认知神经科学是一门学术，以科学研究认知在生物学机制上的基础，具体侧重于心理过程及其行为表现的神经基板，解释神经网络如何产生心理/认知功能。认知神经科学是心理学和神经科学的分支，与若干门分学科统一和重叠，譬如认知心理学，生物心理学和神经生物学。 在功能性磁共振成像的出现之前，乎芹认知神经科学曾经被称为认知心理生理学。认知神经科学家，或有实验心理学、神经生物学等基础背景，但也可以来自其他学科，譬如精神病学，神经学，物理，语言学和数学。 认知神经科学采用的研究方法所包括的实验范式，来自心理物理学和认知心理学，功能性神经影像学，电生理学，神经系统。认知基因体学和行为遗传学的范式，也越来越多见岁核毕。氏型临床研究精神科患者的认知功能缺损，构成认知神经科学的一个重要方面。主要的理论方法有(计算论的)神经科学，及较为传统和具描述性的认知心理学理论，譬如心理统计学。

‘玖’ 心理学中认知神经科学就是神经科学吗

不是。认知神经科学清游应该是心理生答顷销理学里的一个小领域，偏认知心理学方向。研究：认知的神经生理基础、认乎搜知在神经系统中的发生、发展过程的原理及机制等范畴。神经科学应该是一个纯粹的生理概念。

‘拾’ 认知神经科学常用的研究工具和技术

文章来源于微信公众号（茗创科技），欢迎有兴趣的朋友搜索关注。

人类大脑是宇宙中结构和功能最为复杂的系统之一，其大约由 140 亿个脑细胞组成，并且每个脑细胞可生长出大约 2 万个树枝状的树突，这些树突构成复杂的结构和功能网络用来计算信息。大脑作为高级神经中枢，其运动控制、感觉产生、语言、学习以及各种高认知功能的实现都由它来控制。

大脑是如何调用其各层次结构上的组件，包括分子、细胞、脑区和全脑去实现各种认知活动的呢？

认知神经科学这门学科或许可以很好地解释这一点。认知神经科学诞生于 20 世纪 80 年代后期，最早由乔治·米勒 (George Miller) 提出，是在认知科学和神经科学的基础上发展起来的一门新生学科。传统的认知科学是研究人、动物和机器智能的本质和规律的科学。目前 认知神经科学主要通过将新兴脑科学、脑成像技术得到的数据与认知心理学范式获得的数据进行整合分析，来帮助研究者进一步理解人类的行为和各种高级认知活动。

认知神经科学的研究工具和技术有很多种，包括事件相关电位(ERP)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)、正电子发射计算机断层显像(PET)、核磁共振成像(fMRI）、近红外光谱(fNIRS)、经颅直流电刺激(tDCS)、经颅磁刺激(TMS)等等。 现就这些技术的 原理和应用 来了解认知神经科学为何能够帮助我们打开大脑“黑匣子”。

ERP (Event-Related Potential)

原理： ERP是一种特殊的脑诱发电位(Evoked Potentials，EPs)，指给予神经系统(从感受器到大脑皮层)特定的刺激，或使大脑对刺激(正性或负性)的信息进行加工，在该系统和脑的相应部位产生的可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔(锁时)和特定相位的生物电反应。这种通过有意地赋予刺激以特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑的电位，反映了认知过程中大脑的神经电生理的变化。

应用： 已广泛应用到心理学、生理学、医学、神经科学、人工智能等多个领域，并且发现了许多与认知活动过程密切相关的成分。对脑电成分感兴趣的小伙伴可以看往期推文 脑电必读干货：ERP经典成分汇总

EEG (Electroencephalography)

原理： EEG是一种对大脑功能变化进行检查的有效方法，人脑功能的变化是动态多变的，对一些临床上有大脑功能障碍表现的患者在做一次EEG检查没有发异常时，不能完全排除大脑疾病的存在，而应定期进行EEG复查，才能准确地发现疾病。它通过精密的电子仪器，从头皮上将脑部的自发性生物电位加以放大记录而获得图形，是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性、节律性电活动。

应用： 在癫痫发作时，EEG可以准确地记录出散在性慢波、棘波或不规则棘波，因此对于诊断癫痫是十分准确的。需要说明的是，EEG检查选项常见的有清醒EEG、睡眠EEG、视频EEG(VEEG)和 24小时 EEG。清醒EEG即描记EEG时患者处于清醒状态。现在国内一般要求描记半小时左右。描记过程中，患者要做睁眼、闭眼、过度换气(大喘气)等动作配合。有时还要加上闪光刺激、蝶骨电极(小儿少用)等措施来提高捕捉异常脑电波的能力。

MEG (Magnetoencephalography)

原理： MEG是指将被测者的头部置于特别敏感的超冷电磁测定器中，通过接收装置可测出颅脑的极微弱的脑磁波，再用记录装置把这种脑磁波记录下来，形成图形。它集低温超导、生物工程、电子工程、医学工程等21世纪尖端科学技术于一体，是无创伤性地探测大脑电磁生理信号的一种脑功能检测技术。MEG对脑部损伤的定位诊断比EEG更为准确，同时MEG不受颅骨的影响，图像更为清晰易辨，对脑部疾病的诊断更准确。

应用： 已被用于如思维、情感等高级脑功能的研究，并被广泛用于神经外科手术前脑功能定位、癫痫灶手术定位、帕金森病、精神病和戒毒等功能性疾病的外科治疗，也在脑血管病以及小儿胎儿神经疾病等临床科学中得以应用。除临床医学以外，MEG还被广泛用于脑神经科学、精神医学和心理学等各个领域的基础研究，如皮层下神经元活动、同步神经元分析、语言学习研究、学习记忆研究以及传统的医学研究等，目前也有人将其用于特殊人群(如宇航员、飞行员等)的体检中。

PET (Positron Emission Computed Tomography)

原理： 是直接对脑功能造影的技术，给被试注射含放射性同位素的示踪物，同位素放出的正电子与脑内的负电子发生湮灭，从而释放出射线。通过记录y射线在大脑中的位置分布，可以测量局部脑代谢率(rCMR)和rCBF的改变，以此反映大脑的功能活动变化。包括直接成像、间接成像和替代成像。具体表述为：PET示踪剂(分子探针)→引入活体组织细胞内→PET分子探针与特定靶分子作用→发生湮没辐射，产生能量同为0.511MeV但方向相反且互成180°的两个光子→PET测定信号→显示活体组织分子图像、功能代谢图像、基因转变图像。

应用： 可用于精神分裂症、抑郁症、毒品成瘾症等的鉴别诊断，了解患者脑代谢情况及功能状态，如精神分裂症患者额叶、颞叶、海马基底神经节功能异常等。应用PET成像，可以测定脑内多巴胺等多种受体，从分子的水平揭示疾病的本质，这是其他方法所不能比拟的。PET也可用于癫痫灶定位、阿尔茨海默病的早期诊断与鉴别、帕金森病的病情评价以及脑梗塞后组织受损和存活情况的判断。PET检查在精神病的病理诊断和治疗效果评价方面已经显示出独特的优势，并有望在不久的将来取得突破性进展。此外，PET在艾滋病性脑病的治疗和戒毒治疗等方面的新药开发中也有重要的指导作用。

fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging)

原理： 通过刺激特定感官，引起大脑皮层相应部位的神经活动(功能区激活)，并通过磁共振图像来显示的一种研究方法。它可检测被试接受刺激(视觉、听觉、触觉等)后的脑部皮层信号变化，用于皮层中枢功能区的定位及其他脑功能的深入研究。它不但包含解剖学信息，而且具有神经系统的反应机制，作为一种无创、活体的研究方法，为进一步了解人类中枢神经系统的作用机制，以及临床研究提供了一种重要的途径。

fMRI最初是采用静脉注射增强剂等方法来实现的。20世纪90年代，美国贝尔实验室的学者Ogawa等(1990)首次报告了血氧的T2*效应。在给定的任务刺激后，血流量增加，即氧合血红蛋白增加，而脑的局部耗氧量增加不明显，即脱氧血红蛋白含量相对降低，脱氧血红蛋白具有比氧合血红蛋白T2*短的特性。脱氧血红蛋白较强的顺磁性破坏了局部主磁场的均匀性，使得局部脑组织的T2*缩短。这两种效应的共同结果就是，降低局部磁共振信号强度、激活区脱氧血红蛋白相对含量的降低，作用份额的减小，使得脑局部的信号强度增加，即获得激活区的功能图像。

这种成像方法取决于局部血氧含量，所以将其称为血氧水平依赖功能成像。由于神经元本身并没有储存能量所需的葡萄糖与氧气，神经活化所消耗的能量必须得到快速补充。经由血液动力反应的过程，血液带来了比神经活化所需更多的氧气，由于带氧血红素与去氧血红素之间的磁导率不同，含氧血量跟缺氧血量的变化使磁场产生扰动，并能被磁振造影侦测出来。借由重复进行某种思考、动作或经历，可以用统计方法判断哪些脑区在这个过程中有信号的变化。因而可以找出执行这些思考、动作或经历的相关脑区。

应用： fMRI主要被用于脑功能的基础研究与临床应用，目前涉及的主要方面是神经生理学和神经心理学。最早是被应用于神经生理活动的研究，主要是视觉和功能皮层的研究。后来，随着刺激方案的精确、实验技术的进步，fMRI的研究逐渐扩展到听觉、语言、认知与情绪等功能皮层以及记忆等心理活动的研究。大量研究报告，对于脑神经病变的fMRI研究已涉及癫痫、帕金森病、阿尔茨海默病、多发性脑硬化及脑梗死等方面。由于其空间分辨率高，其对疾病的早期诊断、鉴别、治疗和愈后跟踪具有重要的意义。在精神疾病方面，其也被应用在对精神分裂症患者、抑郁症患者的研究中。

fNIRS (functional Near-Infrared Spectros)

原理： 功能性近红外光谱技术使用650~900mm的两个及两个以上波长的光，将源点和探测点在头皮的预定区域内布成网格而获得漫反射光的空间分布。由于生物组织在该近红外光波段的吸收较少，近红外光可以穿透头皮、头骨而达到脑皮层，而反映脑组织代谢和血液动力学的氧合血红蛋白和还原血红蛋白(Hb)正是近红外光波段内的主要吸收体，因此由探测点测量的近红外光可给出脑皮层的HbO2和Hb浓度变化的空间分布图，从而实现脑功能的研究。

应用： 该技术已经广泛应用于脑认知神经科学、心理学和运动医学等的脑功能研究中，特别是在婴幼儿和特殊人群的脑研究领域有着光明前景。

tDCS (transcranial Direct Current Stimulation)

原理： 经颅直流电刺激是一种非侵入性的，利用恒定、低强度直流电(1~2 mA)调节大脑皮层神经元活动的技术。tDCS通过电极经过头皮向颅内特定区域输入电流，而颅内电流则会提高或降低神经元细胞的兴奋性(取决于输入电流的极性)，而此兴奋性的提高或降低则可引起大脑功能性的改变，可以用来治疗疾病或者研究大脑的功能。

应用： 主要涉及对大脑特定区域或者特定心理问题的研究，许多学者的研究方法为刺激特定区域并观察被试在进行认知任务时的各种表现，其研究范围非常广泛包括：认知/思维/情感/记忆/学习/知觉(视觉、听觉、空间)/计划/冲动/行为/言语/注意力/社会认知等，几乎涵盖了心理学研究的所有方面。

TMS (Transcranial Magnetic Stimulation)

原理： 是一种兴奋或抑制大脑神经元的无创方法，该方法使用高强度线圈，产生快速变化的磁场脉冲，可以穿过受试者的头皮和颅骨，作用于其下的大脑皮层，诱导神经细胞发生电位活动的改变。

应用： 现已广泛应用于医学治疗领域，如运动障碍性疾病，癫痫；抑郁症；神经功能康复领域，脑卒中，失语症；成瘾问题等等。TMS在治疗神经性疼痛、帕金森病、耳鸣以及其他中枢和外周神经系统的疾病方面也有一定的应用。