《认知心理学》课程教学资源（书籍文献）认知神经科学——关于心智的生物学（美）MICHAEL S.GAZZANIGA，Cognitive Neuroscience The Biology of the Mind（3rd Edition，彩色电子版）

Cognitive Neuroscience The Biology of the Mind(3rd Edition) 认知神经科学 关于心智的生物学 Michael S.Gazzaniga 【美】Richard B.vry George R.Mangun 周晓林高定国等译 ©中园轻工出版社

Cognitive Neuroscience The Biology of the Mind(3rd Edition) 认知神经科学 关于心智的生物学 Michael S.Gazzaniga 【美】Richard B.Ivy 著 George R.Mangun 周晓林高定国等译

译 者序 人类的科学事业所面临的挑战之一就是认识意识与 种认知加工时的功能定位和动态过程。后来发展起 物质或心灵（智慧）与大脑的关系。从古希腊哲学先贤 来的其他认知神经科学技术，如经颅磁刺激(TMS). 或更草的时代开始，人类对这一古老问题就有了大量的 近红外成像(NRS),因在神经活动时间、 空间定位 探时或鹃测，但仅仅是在近代和现代，人们才真正在科 能力的不同和话用人群、适用范围的不同，进一步 学的意义上探索心智与大脑的关系。脑的不同部位损伤 充了认知神经科学的工具库和武器库。 导致不同的认知功能缺陷。这一现象在【9世纪马起门 三十年后的今天，认知神经科学的发展已经远远 一些医生和研究者（如Paul Broca)的注意，并在20世 超越了许多人的想象，国内外有关“花花绿绿的脑微活 纪导致了神经心理学的蓬勃发展。20世纪中叶认知科 图到底对神经科学、对认知理论有什么贡献的疑问如 学的诞生和认知心理学的兴起，使得来自不同学科背 菩名心理学家Robert Sternberg就曾忧虑， 磁共振成像 的科学家能够在较为统一(“信息加工”)的理论、概念 研究会像网络泡沫公司和呼啦圈一样县花一现，流行不 框架下认识人类的精神活动和行为模式。认知科学以 广多久）由开始平息下来。本书作若之一Giazzaniga数 人（和动物）的知觉 注意、 记忆 语言、 思维 授在2000年论述到：“神经科学需要认知科学，因为献 决策、意识、动机，情感过程和结构为主要研究对象 乏认知背景的分子生物学研究使得时髦的神经科学家 集合了心理学，语言学，人类学、计算机科学、神经科 付牛物学问项的回答就如同曆脏生即学家的回答一样， 学以及其他基础科学中 大批的佼佼者，实现了科学史 备受限制…这样的研究使得神经科学不可能攻破心 上一次大跨度、多学科的交义和险合。认知科学的进 智研究的核心和整体性问题”。虽然神经科学家并不有 步发辰就是探时认知概念和过程的物质基础，认知神经 认同这种观点.而且分子和系统层次上的神经科学研 科学就产生于这一历史背景之下. 穷依姊在高速发并取得巨大成就，但域来械多的 现代认知神经科学仅有 十年的历史 但它至 神经科学家在向认知神经科学靠找。 而传统的认知，心 有两个直接的来源：系统神经科学和认知神经心理学 理学家和实验心理学家也拿起了认知神经科学的武器 早期的系统神经科学关注脑与行为的关系，在20世纪 他们不但在行为、认知层次上，而且在商区、神经树络 六七十年代取得了突破性的进展 如David Hubel 层次上探讨并验证心理和认知的概念与理论 大批斋 Torsten Wiesel在猫和猴初级视觉皮质进行的有关早期 的研究域，如神经经济学，神经管理学神经教 感微加相工的开创性研究，后来我得了诺贝尔生理学或 学.神经法学和社会认知神经科学，正在茁壮成长。 医学奖。但这些研究 般是在 麻醉的动物身上做的 实上 我们认为 当前认知神经科学研究有几 并没有与认摄念，认知理论挂钩。而神经心理学 个重要的发展趋势，尤其值得我国科学界、教育界重 特别是20世纪七八十年代的认知神经心理学，才真正 视。值一几认知神经科学手设与分分子生物学甚闲组 自觉地在信息加工的理论框架下探讨高级认知过程与 研究的结合。大量的研究表明，个体在认知、情感不 大脑神经系统的关系。通过这些工作，我们对阅读 社会性上的差异有其生化及基因遗传基础：这些差异 物体识别.记忆系统及其神经基础有了比较深刻的了 会反映在神经活动。认知功能和行为表现上。利用认 解，认知概念也，逐渐为神经科学界所接受和采用 知神经科学的手段，在个体水平上揭示不同层次活动 20世纪80年代早期事件相关电位(ERP】 之间的对应和相互作用关系 会成为认知神经科学 代后期正电子层析扫描(PET)和90年代功能性磁共 个发展方向。第二是认知神经科学研究的对象扩展 振成像(MR)等技术的应用，给认知神经科学的发 到儿童和老年人身上。这方面的发展既面临方法学的 展带来了巨大的动力，使得我们在 人类历史 挑战，也面临着伦理学的挑战。 但这样的研究既有 能够直接“看到”大脑的认知活动，即大脑在进行各 泛的实用价值（如在儿童教育方面），也有重要的理

〢认知神经科学 论价值（如在揭示遗传与环境如何交互作用、共同决 今的200多个心理学教学单位，但因为师资、教材的 定大脑的活动模式和心理过程、行为表现方面)。第 缘故，开出“认知神经科学"这门课程的单位寥多引 三是认知神经科学与传统社会科学的交又。经济、 几，我们组织辐译由Michael2aiga.Riehard Iy 治，法律、社会规范的建立和执行是以人的心理与行 Mangun撰写的《认知神经科学》(2OO9年 为为基础的。认知神经科学对规范执行过程中的心理 第三版)，其根本目的就是要弥补这些不足，使得这 活动及其神经基础的研究将使得我们能够在脑和神经 门课有条件成为心理学、神经科学、智能科学等专 系统的层次上认识人的社会特性及其本质。第四是计 本科生和研究生的核心课程之一。事实上，中山大学 算神经科学的发展。计算模型的建立在认知心理学 从2004年开始为心理学本科生和研究生开设了“ 系统神经科学和行为神经科学的发中起了重大的作 知神经科学”的专业洗修课，北京大学除了为心理学 用。认知神经科学的实证性研究正在指数性地扩张 本科生和研究生开设此课程，更是从2010年开始把 部分是因为认知活动的多因素性和复杂性，部分是因 “认知神经科学”列为“大类平合课”之 ,使来白生 为神经影像学的低统计检验力，这些研究的结果常常 命科学学院、医学院、信息科学学院，数学学院、物 不尽相同，甚至相互矛 。对已有数据进行元分析 理丝院以及其他一些包括社会科学院系在内的学生有 根据认知理论和神经括动的相关知识来建立计算模 机会系统了解和学习认知神经科学 型，可以帮助我们在纷紫复杂的海量数据面前不迷失 本书的三位作者都是认知神经科学界的著名人物 方向，并找到结构一功能、大脑 心灵之间的本质关 其中Gazraniga教授应说是认知神经科学的重要创始人 系。当然，在所有这些发展中，我们切不可忘记，认 之 ,他曾经是诺贝尔生理学奖得主Roger W.Sperry 知神经科学是姓“认知”，而不是姓“神经”，如是后者 的学：生和同事。Gazzaniga教授除了编强这本教科书 认知神经科学就不能帮助我们认识意识与物质的关 外，还主绵一套大型的《认知神经科学》文集，由麻省 系，也不能让我们从有关脑的海量数据中理出头绪 理工学院出版社出版，2009年已经出到了第四版。 就 因此，认知神经科学研究的关键一步是在认知概念和 本书而言，现在翻译的第三版与前面两饭在内容方面 理论的指导之下采用精巧的实验设计和认知任务。 有所变化，如增加了有关社会认知神经科学的内容（第 认知神经科学在中国已经有了相当的基础， 十四章)：这部分反映了认知神经科学的发展动态。 “八五”计划之后，认知科学、认知神经科学 一直受到 本书的翻译工作是在“万千心理”石铁先生侣导之 政府部门知家自然科学基金委重大项目经费支持， 下进行的，北京大学和中山大学两个心理学系的部分 中国科学院和高校系统纷纷成立相关研究机构」 200i 师生参与了翻译工作。具体分工如下：第 一意由干宏波 年，北京大学成立了跨学科、跨单位的“脑与认知科学 周晓林翻译，第二章由邵枫翻译第 章由苏捷翻 研究中心”：2004年，国家成立了“脑与认知科学”、“认 圣：第四章由曲折、丁玉珑翻译，第五章由方方翻译 知神经科学与学习”两个国家重点实验室，在2006年 第六章由周国梅翻译，第七章由兰蕴周晓林翻译， 须布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(200 第八章由杨炯炯翻译 第九章由高定国、陈曦翻译，第 2020年)中，“脑科学与认知科学”被列为八大科学前 十章由蒋明、高定国翻译，第十 一章由李薇、高定国 沿问题之 2008年12月胡锦涛总书记在纪念中 革，注七一音由耿海掩翻茶：第十三意由岳珍法固洛 国科协成立50周年大会的讲话中 两次提及认知科学 林翻译，第十四章由周欣悦。 张铁翻译，第十五章由陈 等新兴交叉学：科的迅速发展，并指出认知科学与其他 晓曦、谢兴华、高定国翻译：术语表由高定国、陈 莞的交叉班合正在孕育新的重大科学突破。认知神 曦翻译。全书最后由于宏波、将明、高定国、周晓林 经科学研究在中国的心理学界、 神丝 科学界、医学界 统校。 由于译者水平有限、参与译校的人员较多，因 计算机科学界以及其他一些领域已渐成燎原之势 此译文难免有错误遗漏和不一致之处，请读者见谅 但应该看到，虽然中国的认知神经科学有了长足 并请给我们反馈，我们将在新版本中予以改正。电子 进步，但我们的总体研究水平还很低，参与这样研究 8件请赛北京大学周晓林博土(xz104@Dku.du.cn)壶 的科研人员还很少。 个制约研究队伍扩大的重要因 中山大学高定国博士(edsgao@mail.sysu.edu,cn) 索是我们的大学很少向本科生、研究生传授有关认知 迪经到学的知和技能。以理学界为例。量然全压国 国晚林高定国 已经从20世纪80年代初的4个心理学系发展到了如 2010年12月5日

前 言 欢迎翻开第三版！每当像认知神经科学这样的新 的方面，即证据的相互印证。 领域出现时，人们对它的前途并不总是信心满满，甚 本书第二个关键目标是让学生像认知神经科学 至怀疑它会不会花一现。对新领域的新鲜热情就侧 家那样思考。认知神经科学采用功能性磁共成像 看着一只第一次站立起来的小鹿一样，她能行吗？这 (MRI)、磁共振成像(MRI)、正电子发射新层扫描 耕新的生命能否发有长大？这新的生命中能放射出真 (PET)和事件相关电位(ERP)等诸多手段探索心智 正的意义吗？ 与大脑关系问愿。这一领城需要人们逐渐了解各种实 10年后的今天，认知神经科学已经空前繁荣。我 验手段的利弊，并懂得如何使它们互为补充。本书局 们可以从诸多方面体察这种进步：领先的大学已经着 在使学生们对认知神经科学的这一任务作好准备。 手实施创新举措，旨在发展专门的认知神经科学研究 自第一版至今，认知神经科学在方法和理论上 方向，以使为研究者提供这一领城研究所需的工具和 的重大进展层出不穷。脑成像研究如雨后春笋般 跨学科研究的机会，新杂志每年都在创办，以适应认 现一在过去的10年里大约每年有将近1500项成甲 知神经科学新分支中文献数量的指数型增长，由于与 发表。像经颅磁刺激这样的新技术已经加入到认知神 会者人数激增认知神经科学学会的年会年年爆满 经科学家的工具库里。认知神经科学与基因学、比较 从第一次会议时的400人陆增至2008年第十五次会 解剖学以及机器人科学的联系也已经出现。本书最后 议时的1800多人 ·个关键目标是，一方面对所有这些研究加以甄别取 随着认知神经科学这 一领域的不断发展进步，我 舍以使我们把握住该领域的前沿潮流，另一方而要考 们的课本也是如此。15年前，我们从这样 一个基本 虑到本书作为本科生教材这一实际情况 间顾开始：哪些基本原理将认知神经科学与生理心理 有美反馈昆示，我们的努力为那些洗修第一门 学、神经科学、认知心理学或神经心理学区分开来 认知神经科学课程的本科生提供了一个非常好的平 呢？这是我们在构筑第一版的基本结构时面临的一个 台。在世界范围内，有超过400所学院和大学使用 根本性挑战，也是我们的立是点。我们得出结论：这 了本书的前两个版本，并且第二版的销量比第一版 的确是一个关键的同题 一但似平矛盾的是，它根本 翻了一番还多。更重要的是，教师们告诉我们，除 不是一个问题。显而易见，认知神经科学与这些传统 了我们采取的交叉学科范式，他们还对本书的叙述 的学科相互交叉重停，又将它们综合起来。我们致力 风格以及在一个学期内能掌控的章节数目陵许有加 于帮助确定将来的认知神经科学家在未来几年内将如 在第三版中，我们一方面努力完善这些原则，另 何考察认知活动的神经基础 一方面要使本书更加方便读者使用。第三的主要完 我们仍将在认知理论和来自神经心理学以及神 点如下： 经科学的证据之间寻找最佳平衡，并增加那些运用 目录将遵循一个从微观到宏观的清断大纲重新编 算技术使整个理论体系更完善的例子。我们将介绍大 排。 学生们将从最基础的问题开始，然后进人较为复 量基于脑损伤病人的个案研究，但目的只在于隔明那 杂、高级的功能。像往常一样，章节是按认知功能而 些有助于理解认知结构的重要观点，而不是提供无穷 不是醒音结牧组织昆来的。文与大黄的结物-最在 无尽的对脑功能素乱的描述。在每一部分，我们都尽 那里，由多个神经区域构成的分布式网络参与到哪 力囊括最新的信息和理论观点，并提供来自前沿技术 是最简单的任务中，新版第一部分将着重介绍背景不 的证据，而这些前沿技术正是认知神经科学的重要部 方法，第二部分介绍核心过程，第三部分介绍控制过 分。与纯粹的认知或神经生理学教材不同，本书强调 程。在这之中最显著的变化即是在第二版介绍发育 各门学科，特别是研究高级心理功能的学科中最关 和神经可塑性那 章的基础上产生了新版介绍神经解

V认知神经科学 剂学和发育的一章，这使得神经可塑性这一主题得以 涉及该领域的主要问题：另外还有对神经心理学莉人 贯穿全书。 的采访。教师可以轻而易举地将这些材料编排进他们 所有章节都作了相当的重写以保证全书有一个统 的课件当中。 一的表达、风格和陈述方式。我们特别强调各章节之 本书是我们通力合作的结晶，包括我们的同事 间的联系。我们的主要目的是强化本书的教学意义， 学生和市稿人！我们从这种交流合作中受益良多，但 使其更加有益于学生。 我们并未就此止步。我已经准各好改等本书的任 完全紧跟时代的材料，包括400多项新的研究引 何一部分甚至全部。对那些早先的版本，我们邀请 用和一个关于社会认知的全新章节。为加强本书把提 实者与我们联系，交流建议和间题，现在我们仍这样 该领城最重要新潮流的名声，我们邀请了一位社会认 做。我们生活在一个交流方便迅速的时代。读者可以 知神经科学领域的领军人物，德克萨斯大学奥斯丁分 通过如下方式味系我们：gazzaniga(@psych..ucsb.cdu 校的Jennifer Beer,撰写社会认知这-章。 mangun@ucdavis.edu;ivry(@socrates.berkeley.edu. 全新的神经科学媒体DVD供教师使用。这两张 祝阅读和学习愉快！ 光盘包括对认知神经科学领域顶尖人物的采访，谈话

目 录 第一章认知神经科学简史 …1 多种方法相结合 …122 历史的视角 总结 -137 大脑的故事 t,3 关键词 138 心理学的故手 12 知识要点 ,13g 总结 思考题 -140 关键词 14 推荐阅读， …140 知识要点 14 思考题 15 第五章感觉和知觉 747 推学阅读· 15 听知觉 …142 嗅知觉 .146 第二章细胞机制与认知 11 味知觉 150 神经系统的细跑 躯体知觉： 神经信号… …24 视 …152 突触传递 多通道知觉 -170 总结 48 总结 …174 关键词 …48 关罐词 …175 知识要点 40 知识要点 …175 思考题 .50 思考题 -170 推荐阅读· …50 推荐阅读 …177 第三章神经解剖和发展 第六章物体识别… …179 神经解剂… 52 视知觉的两条皮质通路 …181 神经系统的大体解剖和功能解剖： 物体识别的计算问题 ,188 神经系统的发育 物体识别困难 神经系统的可塑性 -87 而孔知觉： …205 数结 物体识别的双系统模型 213 关键词 9 视知觉 表象和记忆之间的关 216 知识要点 91 总结 220 思考题… .93 关键词 .220 推荐阅读… 知识要点 -220 思考题· -222 第四章认知神经科举研究方法 95 推荐阅读 …222 什么是认知心理学 计算建模 第七章运动控制 …223 适用于动物的实验技术……104 运动系统的结构 .225 神经病学 112 运动控制中的计算问题 229

V·认知神经科学 运动通路的生理学分析 …235 大脑哪些功能是偏侧化的· …407 运动的执行和计划… …246 大脑半球特异化的个体差写 417 动系统的功能分析以及运动障碍…249 总结a …42引 总结 …266 关键词 …422 关键词 ·261 知识要点… 422 知识要点… 267 思考题… …269 推荐阅读· …423 推荐阅读 -269 第十二章注意与意识… 425 第八章学习与记亿… .271 注意的理论模型 .426 学习与记忆的理论 …272 注意和选择性知觉的神经机制 435 记忆和大脑… …281 注意的神经学与注意的神经心理学 466 学习与记忆的细跑基础 .309 关于注意与觉知的模型 .475 总结 …312 总结 478 关键词 "313 关键词 479 知识螺点 …313 知识要点 "479 思考题 .314 思考题 48 推荐阅读 …314 推荐阅读 第九章情绪… 315 第十三章认知控制 483 情绪的认知神经科学 …317 额叶的子区域 情绪加工的神经系统 …318 外侧前额叶皮质和工作记忆 -486 总结 .332 前额叶皮质与其他类型的记忆… -401 关健词 …333 前额叶皮质的成分分析 494 知识要点 333 目标导向行为 497 思考题… .334 自上而下的认知控制 ,505 推荐阅读 …334 保证目标导向行为的成功 …511 总结 …517 第十章语言… .335 关综词… mm41518 语言理论 …336 知识要点 518 语言和语言障碍的神经心理学 …365 思考题 519 语言的神经生理学…374 推荐阅读 .520 总结 382 关词 382 第十四章社会认知 知识要点… 382 自我知觉和自我知识 …522 思考题 .384 对他人的知微… 推荐阅读 384 汇合自我知觉和他人知觉 53 社会知识· 539 第十一章大随半球特异化 …385 盒结， .S48 大脑组织的原则 …387 关键词 …549 两半球如何交流 39 知识要点 …549 大脑坐球特异化 …394 思老顺 .650 两半球特异化的多重证据 …403 推荐阅读 550

目录V川 关键词… …577 第十五章进化的观点 …551 知识要点… …578 大动的讲化 …552 思考题 首要原则 55 推荐阅读 …579 比较法…56引 适应与大脑 …56 术语表… …581 人类大脑组织的进化 57 总结 …577 参考文献 …597

第一章 M知袖经科学简史 16公供太中他家丝细 远没想到自己将在临床神经病学和神经解剖学的建立中扮演重要角色。她向所有国观 的人宣称自己无辜，但在一首圣之后地还是被处以刑。她被吊在纹刑架上足足半 个小时。之后，她的尸体被取下来，确认死亡后便被放选一口由Thomas Willis医生 和Willam Petty医生准备的棺材里。Ws和Petty是牛津的内科医生。他们得到英 王查理一世特许，解剖牛课方圆30公里内被处玩的罪犯，以供医学研究之用。 尸体解剖并未在那不幸的一天进行。当Wis和 把大部分的成就归功于Anne以及其复活事件带给他 Pety把Anne的尸体带回他们的办公室时，他们听到 的名声。这带给他发表其工作、传播其想法所必需的 她喉咙里一阵喇的声音。于是他们往她的嘴里灌 资金和信 一些香油，并用一根羽毛轻抚她的脖子让她咳嗽。他 s成了那个时代最著名的医生之一，他给高 们揉搓她的手脚好几分钟。放了140克的血.并用香 有的英国人治病并收取高昂的费用，这样他就可以免 油擦拭她颈部的伤口。他们照顺她一整夜，到了第 费为穷苦的英国民众看病。他为他的病人提供终生的 天早上，她已经可以喝下液体了（事实上，她要了 治疗，并在病人死后进行尸体解剖。这使得他理解了 杯啤酒)。5天以后，她就可以下地活动并正常进食 大脑的变化如何引起他所观察到的病人生前表现出来 (Molnar,004;Zimmer,2004). 的行为和疾病。Ws是首先提出特定的脑损伤与特 尽管当局要处死Anne,但Willis和Petty却站在 定行为缺陷有联系的科学家之一。他还建立了大脑如 她这一边为她辩护。她被指控谋杀自己的孩子，但医 生解释说她的孩子死于流产，并不是母亲的错。他们 还认为，她奇迹般地起死回生，正是上帝因她的无率 而对她的眷顾。他们的说法一时流行起来。Anne被 无罪释放，后来结了婚，又生养了三个孩子 这段奇迹般的经历在英格兰广为传扬（图11） 并为Willis和Pety赢得了声誉。Thomas Willis(图 12)后来成了牛津大学Sedleian自然哲学教授。他是 一位潜心研究事业的神经病学家[事实上，神经病学 (neurology)这个术语就是他创浩的1。他怀是第一个 将异常行为与脑结构变化联系起来的解学家。没有 这样的公众知名度，Wls或许也能成功，但他还是 图1.116S0年Anne Green奇迹般复活的情景