我们每个人,在每天里都在和认知打交道,即使是在睡梦中依然在进行认知活动。认知是人们获得知识或应用知识的过程,即思维进行信息加工处理的过程。
认知历来是心理学、语言学、麻醉学、神经科学、人类学、生物学、逻辑学、哲学等领域的基本问题,同时也是当代系统学、计算机科学、人工智能、信息科学、当代量子力学等领域中面对与探索的问题。所有这些关于认知的知识逐渐发展、综合成为了当代认知科学这一交叉科学领域。
人的认知与人的知识密切相关,可以说知识是人的认知过程的产物。知识是对某个认知主题的事实或状态确信的认识,从而使这些认识拥有潜在的能力为特定目的而使用。
我们具体地是如何认知事物的呢?这一直是科学界在探索的基本问题。
多年来,位于德国莱比锡的马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所一直在研究这一基本问题。该研究所成立于年,由前莱比锡的马克斯·普朗克认知神经科学研究所和慕尼黑的马克斯·普朗克心理研究所合并而成。它是马克斯·普朗克学会(MaxPlanckGesellschaft)的83个研究所之一。
马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所该研究所以及其它当代认知科学的过去的研究表明,概念知识是认知的核心,概念知识对于许多认知能力至关重要,例如物体的识别和使用、以及语言单词的理解。因此,认知神经科学的中心问题是概念如何在人脑中表示和处理的。
简单来说,为了认知事物,我们将各个对象、人物和事件的认知分为不同的类别或概念。概念是人在认知过程中从感性认识上升到理性认识,把所感知的事物的共同本质特点抽象出来,加以概括。所以概念是一种抽象性的、普遍性的想法,充当指明事物的范畴或类别,忽略同类具体事物的差异,是事物意义的载体,是人的认知思维体系表达中基本的构筑单位。
举例来说,一个抽象的、普遍的“手机”的概念,它涵盖了我们可见的特征,如形状、颜色,以及诸如振铃之类的声音。另外,还有一些根据其功能的动作,即我们如何使用手机,等等。
直到现在,还不清楚当我们仅仅遇到譬如“手机”这一抽象单词时,即使手机并不在我们面前,大脑是如何获取这些信息的。
马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所的科学家现在开发出了大脑如何处理抽象概念知识的模型。他们发现,根据一个人所要专注的概念知识的某种具体功能,那么相应的大脑区域就会起作用。
我们都知道,当手机出现在我们面前的时候,我们的大脑会出现“手机”的概念。但是,即使当手机没有摆在面前的时候,我们的大脑也可以出现“手机”这一概念。比如当我们提到、看到、听到或使用手机的时候,大脑似乎就可以模拟“手机”这个概念的特征。
问题是,到目前为止,还不清楚的是:“手机”的这一抽象概念是怎么样被调用的?也就是说,概念在人的大脑中是整体地被调用的,还是基于不同情况在不同的大脑区域分部调用的?通俗来讲,“手机”的这一抽象概念是“一股脑儿”地“全盘托出”的呢、还是基于不同情况“分部式”与“分步式”地操作呢?马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所的研究现在证明:概念在人的大脑中是“分部式”与“分步式”地操作,而不是“一股脑儿”地“全盘托出”的。
基于研究人员对研究参与者的具体研究,当一个人想到手机时,并不总是想到它的所有功能,仅想到的是目前所需要的部分,基于诸如声音或动作之类的单个功能,仅取决于相应功能的大脑区域是否处于活动状态。当手机响起时会获取声音的认知,使用手机时会获取动作的认知。
简言之,当述说或听到与某一概念相关的声音时,则大脑皮层中的相应听觉区域被激活;当接触与某一概念相关的事物时,涉及身体运动的神经区域开始起作用。
除了这些依赖于感官的所谓的特定于情态的区域之外,研究还发现有一些区域可以同时处理声音和动作。这些所谓的“多峰区域”之一是左下顶叶。左下顶叶位于大脑中央沟左下。当这两个功能都被请求时,左下顶叶变为活动状态。
研究人员还了解到,除了基于感官印象和动作的特征之外,还必须有其他标准来理解和分类概念性的语言。当只要求参与者区分具体的词汇和抽象的词汇时,这一点更为明显。研究指出,与认知、情绪和行为管理等相关、称为前颞叶的区域,不存在与活动或声音活跃的区域。因此,前颞叶似乎是抽象地或“无模式地”处理概念,完全脱离感官印象。
根据这些发现,科学家们最终建立了一个层次模型,以反映概念知识在人脑中的表现方式。根据此模型,信息从一个层次传递到下一个层次,同时每个步骤都变得更加抽象。因此,在最低级别上是处理各个感官印象或动作的特定于模态的区域。这些将其信息传输到左下顶叶等多峰区域,该区域同时处理多个链接的感知,例如声音和动作。前颞叶在最高级别上运行,具有与感官印象分离的无模式功能。事物特征越抽象,对其进行处理的级别就越高,去除实际感官印象的程度就越高。
研究人员表示:“因此,我们证明了我们对于事物、人和事件的概念,一方面是由与之相关的感官印象和动作构成的;另一方面,是由抽象的类似符号的特征构成的。”“具体激活哪些功能,在很大程度上取决于不同的情况或任务。”
研究人员还发现,当检索概念特征时,特定于情态的区域和多态性区域会以与情境相关的方式协同工作。检索声音时,多模式的左下顶叶与听觉区域交互,而检索动作时,与听觉运动区域交互。这表明特定于模态的区域和多模态区域之间的相互作用决定了研究参与者的行为。这些区域合作得越多,参与者就越将单词与动作和声音相关联。
科学家通过几十个研究参与者躺在功能磁共振成像(fMRI)扫描仪中,观察参与者解决各种单词任务,同时研究这些单词概念的相关性。在该研究,研究人员必须决定是否将命名对象与声音或动作密切相关。研究人员向研究参与者展示了四个类别的单词:1)与声音和动作相关的对象,例如“吉他”;2)与声音相关但不与动作相关的对象,例如“螺旋桨”,3)与声音和动作无关但带有对象动作,例如“餐巾”,4)与声音或动作都不相关的对象,例如“卫星”。
该最新研究结果论文发表在最近牛津大学出版社主办的《大脑皮质》(CerebralCortex)的神经科学期刊上。
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