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1、创造性思维模型的神经生理基础第1页，本讲稿共39页创造性思维模型的神经生理基础 我们已经阐明，若从加工机制考虑，非随意创造思维模型（CD模型）主要是建立在双轨加工理论基础之上，而双轨加工是指“串并存线性加工”和“环形非线交互作用加工”在非随意创造思维过程中同时共存。下面我们尽可能依据二十世纪九十年代在脑神经科学方面取得的最新进展，分别对这两种加工的神经生理基础作出论证。一“串并存线性加工”的神经生理基础二“环形非线性交互作用加工”的神经 生理基础 第2页，本讲稿共39页一“串并存线性加工”的神经生理基础“串并存线性加工”是指在非随意创造思维过程中，环B或环C中采用的加工机制。由于非随意创造思维
2、是通过显意识的时间逻辑思维与潜意识的创造想象思维（环B）或复杂直觉思维（环C）交互作用而实现，而环B中的创造想象是形象思维的高级阶段，环C中的复杂直觉思维则是直觉思维的高级阶段。而形象思维和直觉思维所用思维材料主要都是事物的空间视觉表象。诚然，这两种思维所用材料也涉及事物的其他表象，但是主要的（甚至在绝大多数情况下）都是空间视觉表象，所以，在下面的论证中，我们对于“串并存线性加工”的神经生理基础问题，可以就用视觉通道为代表进行分析。1串并存加工的含义 2串并存加工的神经机制第3页，本讲稿共39页一“串并存线性加工”的神经生理基础 1串并存加工的含义 由于猴、猿和人同属灵长目，所以目前大多以猕猴
3、或恒河猴作为神经生理测量或解剖的对象。这些测量或解剖的结果表明，灵长目的视觉加工涉及到皮层下的几个中枢以及几十个不同的大脑皮层区。这些结构按层次排列，在各层次之间存在着“串并存加工”通路。第4页，本讲稿共39页一“串并存线性加工”的神经生理基础 万.埃森认为有三种不同的串并存加工：第一种是每条加工通路完全分离，这相当于一般的串并行加工情况（图a）；第二种是一条加工通路与另一条加工通路之间有交互作用（图b）；第三种是各条加工通路之间可能出现会聚与分散，从而引起某些加工通路合并或分裂（图c）。第5页，本讲稿共39页一“串并存线性加工”的神经生理基础 在第二和第三种情况下，各加工通路之间虽然有相互作
4、用，但是各通路中的信息流仍保持同一方向，即各层次之间仍保持“串行”的特点。图c是比较典型的串并存加工情况，而一般所说的“串并行加工”则可看作是串并存加工的一个特例。除了上述三种情况以外，还有一种更复杂的情况：不仅存在加工通路之间的交互作用（横向交互作用），还存在不同层次之间的交互作用（纵向交互作用），如图d中虚线所示。这种纵向交互的含义是：不同层次之间的连线不仅表示有低层向高层投射的上行信号（正向投射），还表示有高层向低层投射的下行信号（反向投射），即“双向交互投射”。第6页，本讲稿共39页一“串并存线性加工”的神经生理基础2串并存加工的神经机制（1）低层次的感觉信息与视知觉的形成（2）视知觉
5、串并存加工的神经机制 第7页，本讲稿共39页2串并存加工的神经机制（1）低层次的感觉信息与视知觉的形成 人类对客体的视知觉是由低层次的各种感觉信息（包括光谱成分、双眼视差、速度、方位等）经过多层次的加工逐步形成的。低层次的感觉信息是指从视网膜上提取的信息-对应于视知觉的早期加工。每种感觉信息都对视知觉有贡献：光谱成分参与颜色知觉的形成，方位信息参与形状知觉的形成，双眼视差参与深度知觉的形成，速度信息则参与运动知觉的形成，如下图所示。颜色 形状 深度 运动 光谱成分 方位 双眼视差 速度 第8页，本讲稿共39页2串并存加工的神经机制（1）低层次的感觉信息与视知觉的形成 这种简单的映射方式意味着，
6、视知觉是按的独立并存通路加工。但是神经生理学的实验证据表明，每一种低层次的感觉信息都要参与多种知觉的形成。例如，速度信息不仅参与运动知觉的形成，而且还利用运动加工形成的结构参与形状知觉和深度知觉的形成（如图a所示）；类似地，双眼视差既参与深度知觉的形成，也参与形状及运动知觉的形成（如图b）；方位信息除了直接参与形状及深度知觉的形成以外，还间接参与运动知觉的形成（如图c中的虚线所示）；光谱成分则除了直接参与颜色知觉的形成以外，还间接参与运动、形状及深度知觉的形成（如图d中的虚线所示）。下图表明，在不同的加工通路之间并非彼此独立、互不相关，而是存在交互作用，换言之，知觉是通过并存加工而形成的。运动
7、 形状 深度 运动 形状 深度 运动 形状 深度 颜色 运动 形状 深度（间接参与）（间接参与）速度 双眼视差 方位 光谱成分(a)(b)(c)(d)第9页，本讲稿共39页2串并存加工的神经机制（2）视知觉串并存加工的神经机制 经过万.埃森（Van Essen）等人多年的研究发现，从视网膜上获得最低层次的感觉信息，到最后完成视知觉过程，即形成空间视觉表象-包括反映事物属性、可用于识别客观事物的“属性表象”(也称“客体表象”)，和反映事物之间空间结构关系的“关系表象”，中间要经过若干层次、伴随有信息会聚与分散的串并存加工。具体经历的加工层次及过程如下图所示：第10页，本讲稿共39页 由上图可见，
8、最低层次是指由视网膜外侧膝状核（简称LGN，也称“侧膝体”）传送来的小细胞（P）和大细胞（M），它们经过第2和第3层次的皮层加工时，呈现出选择性的细胞发放模式。在上图的较高层次上，连线显示这些通路如何参与中间的视觉任务，然后再会聚到皮层下的颞下回区和顶叶后部所表征的两个不同的视知觉任务（上图清楚地表明，颞下回是生成“客体表象”的主要区域，顶叶后部则是生成“关系表象”的主要区域）。第1 1页，本讲稿共39页(2)视知觉串并存加工的神经机制 下面我们对上图中各个加工层次上的神经机制加以说明。最低层次加工的神经机制 初级视皮层加工的神经机制 中、高级视皮层加工的神经机制 第12页，本讲稿共39页 最
9、低层次加工的神经机制晶状体10亿个700万个瞳孔光感受器（视杆细胞和视锥细胞）视网膜 神经节细胞（将输入眼睛的信号传 送到大脑皮层）(2)视知觉串并存加工的神经机制第13页，本讲稿共39页 最低层次加工的神经机制 对灵长目来说，神经节细胞有两个主要分类：M细胞和P细胞。在视网膜中的任意一点，M细胞都要比P细胞大，并有较粗厚的轴突，因而使信号传递速度快；同时M细胞还有较大的感受器，对光强分布中的微细差别敏感，故能有效处理很低的对比度，但在高对比度时其发放率则容易达到饱和，且空间分辨率低，对颜色也没有感觉。P细胞则相反，它能有效地处理高对比度，其输出与输入的关系接近线性，并有高的空间分辨率，对颜色
10、也敏感，但信号传递速度较慢，其数量则比M细胞多得多。(2)视知觉串并存加工的神经机制第14页，本讲稿共39页(2)视知觉串并存加工的神经机制 由M细胞和P细胞组成的神经节细胞,通过轴突将由光量子转换成的电脉冲信号传送到丘脑的侧膝体（LGN），再由LGN传输到大脑皮层。灵长目的侧膝体共6层，如右图所示。其中1、2两层由M 细胞构成，分别接受右眼或左眼的输入，且输入主要来自视网膜的M细胞。视网膜上的P 细胞则投射到其余4层上。实验表明：LGN中的小细胞层神经元携带有关颜色、纹理、形状、视差等信息，大细胞层神经元则携带与运动及闪烁目标有关的信息。最低层次加工的神经机制第15页，本讲稿共39页 初级视
11、皮层加工的神经机制 大脑皮层的结构也是分层的，一般也是把它分成6层，实际上在某些层中还包含几个亚层，如下图所示。(2)视知觉串并存加工的神经机制第16页，本讲稿共39页 初级视皮层加工的神经机制 最上面的是第1层，这层只有很少的细胞体，主要是由以下各层中锥体细胞向上延伸形成的树突末梢以及末梢之间相互连接的轴突构成。在它下面是第2、3层，在这两层中有许多锥体细胞。以上三层通常统称为皮层的“上层”。第4层由许多兴奋型的多棘星状细胞组成，而几乎没有锥体细胞；第4层包含4A、4B、4C等三个亚层，4C中还可进一步划分为和两个子层。第5、6层统称为大脑皮层的“下层”，它包含许多的锥体细胞，其中一些细胞的
12、树突末梢可一直伸展到最上面的第1层。第2、3层的细胞仅与其它皮层区相联系，尽管它们中的一些神经元可通过胼胝体与大脑另一半球的皮层区相连接，但它们的投射并未超出皮层区。第6层中有一些神经元通过侧向轴突可以与第4层连接，但该层中的主要神经元是反向投射到丘脑或屏状核。第5层是比较特殊的层次，只有这层的神经元完全投射到皮层以外的地方，从某种意义上可以说，第5层把在皮层中处理完的信息传送到大脑的其他部分和脊髓。第17页，本讲稿共39页 初级视皮层加工的神经机制 利文斯通和休伯使用电生理结合细胞色素氧化酶染色技术，对猕猴脑皮层的17区（也叫V1区）和18区（也叫V2区）进行了一系列深入的研究，在此基础上提
13、出了形状、颜色、运动和深度等视觉信息在V1、V2区即初级视皮层区内进行串并存加工的神经机制模型，如右图所示。第18页，本讲稿共39页 初级视皮层加工的神经机制 侧膝体（LGN）大细胞层的神经元直接投射到V1区皮层的4C层内，然后再依次投射到4B层的细胞，即形成“视网膜的M细胞（在上图中M细胞用黑圆点表示）层4C4B”的通路；另一方面，LGN的小细胞层的神经元则直接投射到LGN的大细胞V1区的4C层内，然后再由4C出发，分别投射到第2、3层内由细胞色素氧化酶染出的斑点和斑点间隙空间，即分成了两条通路：另一条是“视网膜的P细胞（在图5.7中P细胞用小圆圈表示）LGN的小细胞层4C斑点间隙区”。V1
14、区的4B层无颜色选择性，但有方位选择性和运动方向选择性。可见，通过V1的加工产生了两个分离的细胞群：一群对方位无选择性但有明显的颜色编码（即有明显的颜色选择性），另一群无明显的颜色选择性但对方位有选择性。V2区深色窄条纹的皮层细胞接受V1区2+3层斑点内细胞的投射，它们没有方位选择性，约一半以上的细胞是颜色编码。V2区深色宽条纹内的细胞接受V1区4B层细胞的投射，它们没有颜色选择性，但绝大多数呈现方位选择性；它们最重要的性质是立体深度选择性，即对单眼刺激的反应很弱，而对双眼同时刺激的反应很强；对刺激在双眼水平位置上的变化（视网膜视差）非常敏感。在V2区亮带内的皮层细胞接受V1区2+3层斑点间细
15、胞的投射，它们具有方位选择性，但没有方向选择性。由以上分析可见，在初级视皮层的V1、V2区内，通过串并存加工，颜色、形状、深度等不同视觉信息已经开始分离，下面会看到在V2以上的中高级视皮层，这种分离倾向会更为明显。第19页，本讲稿共39页 中、高级视皮层加工的神经机制 根据利文斯通、休伯和万埃森等人的研究成果，灵长目的中级视皮层加工的神经机制可用四个相对独立的子系统来说明：一个涉及运动，一个涉及颜色，两个涉及形状（参看上图）。运动子系统在初级视皮层以外的中枢为V5区（也称MT区），其输入通路是“从视网膜的M细胞LGN的大细胞层V1区的4C4B”，然后由4B再直接（或间接地经V2的神色宽条纹区）
16、投射到V5区。颜色子系统在初级视皮层以外的中枢为V4区，其输入通路是“从视网膜的P细胞LGN的小细胞层V1区的4C2+3层的斑点内细胞”，然后再直接（或间接地经V2的深色窄条纹区）投射到V4区。其中一个形状子系统是以V4区为基础，它与颜色有关联。其输入通路是“从视网膜的P细胞LGN的小细胞层V1区的4C2+3层的斑点间细胞V2的亮带区V4”。另一个形状子系统是以V3区（19区）为基础，它侧重动态形状，即运动中的物体形状。其输入通路是“从M细胞LGN的大细胞层V1区的4C4B”，然后由4B再直接（或间接地经由V2的深色宽条纹区）投射到V3。第20页，本讲稿共39页 中、高级视皮层加工的神经机制
17、前面我们只讨论了由初级视皮层V1、V2区向更高级视皮层区（如V3、V4、V5）的“前向投射”（或“正向投射”），是否也存在更高级视皮层区向V1、V2的“反向投射”呢？根据万埃森等人对猕猴大脑所进行的大量神经生理实验表明，这种反向投射不仅存在，而且几乎都是往返的，即反向投射几乎和正向投射一样多。虽然在解剖学上已有反向投射的大量证据，但是目前对中、高级视皮层向低级视皮层反向投射（信息从高层向低层反馈输入）的意义、作用还了解得很不够。值得注意的是，低级视皮层的V1与V2区各亚层内细胞的分工比较明确，而从更高级视皮层返回到V1和V2的投射则是弥散的。换句话说，返回性的“反馈信息通路”不仅返回到原有视区
18、输入神经元所在的亚层，而且分布到整个初级视区，使颜色、形状和运动等信息彼此联系起来，从而起到了整合的作用。以上分析表明，实际的视知觉形成是按类似前述的图d所示的复杂串并存方式加工的。第21页，本讲稿共39页二“环形非线性交互作用加工”的神经生理基础“环形非线性交互作用”是指在显意识的时间逻辑思维（环A）与潜意识的创造想象思维（环B）或复杂直觉思维（环C）之间通过多次的内循环与外循环的交互作用而形成创造性思维（即发生灵感或顿悟）的过程。这里的“环形”是指环A与环B（或环A与环C）之间的内循环与外循环；“交互作用”是指通过反复执行“显意识激励-潜意识探索-显意识检验”等内循环或外循环的心理操作过程
19、而实现的显、潜意识之间的交互作用；“非线性”则是指进入内循环或外循环的路径不止一条，而是有多种可能的选择。可见，上述三个方面说的是同一个主题的不同侧面：这同一主题就是“通过显意识与潜意识之间的交互作用来形成灵感或顿悟”。“环形”与“非线性”是从心理加工的方式、路径来说明这一主题；“相互作用”则是从心理加工的具体内容来说明。所以下面我们就可以围绕显意识与潜意识之间的交互作用来分析“环形非线性交互作用”的神经生理基础。由于潜意识思维只发生在环B或环C之中，而环B或环C中串并存线性加工机制的神经生理基础已在上一小节作了详细说明，环A中则是显意识的时间逻辑思维，因此要阐明显意识与潜意识的环形非线性交互
20、作用的神经生理基础，只需进一步解决以下三个问题：1.环A中思维加工的神经机制；2.环B（或环C）输出至环A的神经机制；3.环A输出至环B（或环C）的神经机制。第22页，本讲稿共39页二“环形非线性交互作用加工”的神经生理基础 1.环A中思维加工的神经机制 环A中的加工流程是串行、线性顺序加工。为了进行这种加工，大脑神经生理系统应提供两种机能的支持：一是逻辑思维加工机制（以确定思维加工的计划、顺序，进行逻辑分析、判断、推理，并对实现目标的过程进行监控与调节），二是逻辑思维加工缓存区（也叫“言语工作记忆”，用于暂存逻辑思维的加工对象和思维加工的中间结果或最终成果）。关于这两种机能在大脑皮层中的定位
21、，目前还不十分确切，但是已有许多研究人员在这方面作了认真的探索。下面依据九十年代以来国际上在这一领域已取得的研究进展，对此问题进行论证。（1）关于逻辑思维加工机制（2）关于言语工作记忆区（逻辑思维加工缓存区）第23页，本讲稿共39页（1）关于逻辑思维加工机制 若宾等人的发现 克奈特等人的发现 伽赞尼伽的发现 小结第24页，本讲稿共39页（1）关于逻辑思维加工机制 若宾等人的发现 若宾（Nina Robin）等人认为，人类用来解决实际问题的各种知识不外乎两大类：明确的关系知识和内隐的关系知识。明确的关系知识以有意识的、可一步步进行逻辑推理的思维加工为基础；内隐的关系知识则以潜意识的、快速直觉思维
22、加工为基础。若宾等人通过脑神经解剖和电生理测量证实，前额叶皮层的主要功能就是获取和运用明确的关系知识，并负责注意的分配，行为的计划、监督和调节，以及时间序列活动的控制等。换言之，前额叶皮层就是实现逻辑分析和推理的神经生理基础。前额叶包括主沟及其周围的背侧部、弓沟及其周围部位和眶额部等三个组成部分，每一部分所具有的功能都是分析、认识事物的性质和处理事物之间的复杂关系，即实现逻辑思维所需要的。主沟周围的背侧部-负责控制注意和工作记忆，制定计划；弓沟及其周围部位-这一部位对“刺激-反应”这类条件性偶然事件的学习起决定作用，尤其是对突发事件的反应及处理更是至关重要；眶额部-负责与选择性有关的心理加工和
23、情绪控制。第25页，本讲稿共39页（1）关于逻辑思维加工机制 克奈特等人的发现 克奈特等人认为，人类的思维活动包括三个层次：第一层次是感知功能，第二层次是执行功能，第三层次（最高层次）是意识和自我意识。除了第一层次以外，其余两个层次的功能（也是实现人类逻辑思维的关键功能）都依赖于前额叶皮层的背侧部。所以克奈特等人认为，前额叶皮层的背侧部在为目标的实现进行计划、对面临问题作出决策、对行为进行监测与调节，以及对时间顺序任务进行控制等方面起着决定性的作用。克奈特等人所确定的前额叶皮层背侧部是指大脑皮层布洛德曼分区的第6、8、9、10、44、45和46区（不包括眶额部）。第26页，本讲稿共39页（1）
24、关于逻辑思维加工机制 伽赞尼伽的发现 伽赞尼伽（M.S.Gazzaniga）认为，大脑是由神经系统在各个水平上进行活动的多个子系统以模块形式组织在一起的，每个子系统分别负责行为发生、情绪控制和认知过程等。但是所有这些子系统的活动为了能协调一致，必须受一个称之为“解释器”（interpreter）的特定系统所整合与监控。这个解释器应位于大脑皮层的左半球，它是人脑的最重要系统。它使我们具有推理能力，使我们对日常生活中的各种刺激不再作出简单的反应；它使我们形成信念和心理结构，使各种心理活动得以进行。伽赞尼伽所说的“解释器”实际上就是实现逻辑思维的加工机制。但令人遗憾的是，他只肯定这个解释器是在大脑的
25、左半球，却未能指出应具体定位在左半球皮层的哪一部位。第27页，本讲稿共39页（1）关于逻辑思维加工机制 小结 综合上述三种观点，我们认为，把逻辑思维的加工机制定位在克奈特等人所确定的“前额叶皮层背侧部”是比较可信的，其理由是：第一，克奈特等人所说的“前额叶皮层背侧部”与若宾等人所确定的前额叶皮层三个组成部分中的第一部分（主沟及其周围背侧部）是一致的。而若宾等人所说的另外两个组成部分，虽然也与逻辑思维有些关系，但不起主要作用（尤其是“眶额部”，它与情绪控制的关系更为密切）。第二，克奈特等人对前额叶皮层背侧部所定义的功能（包括为目标的实现进行计划，对面临问题作出决策，对行为进行监测与调节以及对时间
26、顺序任务进行控制）正好与逻辑思维所要达到的目标一致。第三，克奈特等人给出了关于前额叶皮层背侧部比较确切的脑皮层定位布洛德曼分区的第6、8、9、10、44、45和46区。第28页，本讲稿共39页（2）关于言语工作记忆区（逻辑思维加工缓存区）目前关于逻辑思维的加工缓存区（即言语工作记忆区）在大脑皮层中的定位有以下几种看法：皮特瑞兹（M.Petrides）等人认为，与言语材料有关的工作记忆区是在布洛德曼6区。按照克奈特等人文章的原意，该文中所说的“前额叶皮层背侧部”在大脑皮层中的定位区域，是指与逻辑思维有关的全部区域（即与克奈特所说的第二、三层次有关的全部区域），也就是说，言语工作记忆区也应包括在上
27、述七个布洛德曼区（6、8、9、10、44、45和46区）之内。结合皮特瑞兹的看法，我们可以认为，克奈特等人对言语工作记忆的脑皮层定位也应当是在布洛德曼6区。钟尼兹（J.Jonides）等人在运用 PET 和 MRI 技术将“客体工作记忆区”比较准确地定位在左前额叶皮层（集中于布洛德曼6区，空间定位坐标为：39、3、29）以后，曾经专门针对皮特瑞兹的上述看法作了进一步的补充实验。第29页，本讲稿共39页（2）关于言语工作记忆区（逻辑思维加工缓存区）钟尼兹对这个补充实验的结果是这样描述的：“有人认为这个部位的激活与采用言语材料的工作记忆有关（Petrides et al.,1993），如果被试想对
28、几何图形进行命名并复述这些名称的话，那么在我们的实验数据中所看到的激活与使用语言加工的激活是一致的。”这段话的意思是说，在钟尼兹等人的客体识别实验中（该客体即对象为几何图形），如果增加对该几何图形进行“命名并复述”的实验内容（即增加以言语概念作为思维材料的逻辑思维实验内容），则实验中看到的大脑皮层被激活的部位与原来未增加此实验内容时所看到的激活部位是一致的。这就等于通过实验证实了皮特瑞兹的看法。第30页，本讲稿共39页（2）关于言语工作记忆区（逻辑思维加工缓存区）小结：根据以上三种看法，特别是钟尼兹等人针对皮特瑞兹看法所作的补充实验的结果，我们可以得出结论：在涉及形象思维的情况下，逻辑思维的言
29、语工作记忆应当与形象思维的“客体工作记忆区”相同（二者重合），即应在左前额叶集中于布洛德曼6区，空间定位坐标为：39、3、29（钟尼兹的补充实验等于从神经生理角度证实了“时间逻辑思维与空间结构思维相互依存的理论”）；而在涉及直觉思维的情况下，钟尼兹等人虽然未曾做过类似的补充实验，但我们有理由相信逻辑思维的言语工作记忆区也应与直觉思维的“空间工作记忆区”重合，即应在右前额叶集中于布洛德曼47区，空间定位坐标为：-35、19、-2。第31页，本讲稿共39页二“环形非线性交互作用加工”的神经生理基础 2.环B（或环C）输出至环A的神经机制 环B的输出是指进行创造想象情况下所产生的输出，由于这时的思维
30、成果是保存在客体工作记忆区，所以环B的输出就是指由客体工作记忆区的输出；环C的输出则是指进行复杂直觉思维情况下所产生的输出，由于这时的思维成果是保存在空间工作记忆区，所以环C的输出就是指由空间工作记忆区的输出。在上面关于逻辑思维加工缓存区（即言语工作记忆区）的讨论中，通过钟尼兹等人的补充实验证明了：在涉及形象思维的情况下，言语工作记忆区与客体工作记忆区重合；在涉及直觉思维的情况下，言语工作记忆区则与空间工作记忆区重合。由于形象思维与逻辑思维之间（或直觉思维与逻辑思维）是按串行线性方式工作，这样共用工作记忆区，既可节省存储空间又可提高思维效率。这就表明，时间逻辑思维与形象思维（或者时间逻辑思维与
31、直觉思维）这两种思维形式工作记忆区的自然重合，以及这两种思维形式按串行线性方式工作，就是大脑皮层中将环B（或环C）的输出信息传送到环A输入端的神经机制。不应把环B（或环C）对环A的上述输入看成是环A输入信息的唯一通路。来自环B或环C的信息输入只是在非随意创造思维过程中，才是环A的主要输入通路，而在一般的思维过程中环A还可以有许多其他的输入通路。正如若宾等人所指出的，“前额叶皮层的背侧部与皮层后部相互之间有许多联系，背侧部（即逻辑思维加工机制所在部位）可通过这些联系接受视觉的、听觉的和其他的躯体感觉信息这就使它能在行为控制中起到整合与协调的作用。”第32页，本讲稿共39页二“环形非线性交互作用加
32、工”的神经生理基础 3.环A输出至环B（或环C）的神经机制 关于环A可以输出信息至环B（或环C）输入端（即逻辑思维可以对形象思维或直觉思维进行指引、调节与控制）的神经生理方面的证据有以下几个方面：（1）若宾等人的发现（2）万埃森（Van Essen）等人的发现（3）斯金纳（Skinner）等人的发现（4）寿天德 的发现第33页，本讲稿共39页3.环A输出至环B（或环C）的神经机制（1）若宾等人的发现 若宾等人的那段话，表明“前额叶皮层背侧部”（即逻辑思维加工机制在大脑皮层中的所在部位）与大脑皮层后部以及皮层下结构都存在广泛的交互联系。由于有这种联系，它不仅可以从多种感觉通道（视觉的、听觉的和其
33、他的躯体感觉通道）获得信息，也可以反过来对这些通道施加影响。大量的神经生理测量结果和灵长目脑皮层的解剖已经证明，脑皮层各部位之间的信息传递（神经生理学称之为“投射”）存在两条规律：第一是交互性除了个别的例外，一般情况下皮层之间的投射都是交互的，即若有从V1区到V2或MT区上行投射（也称“正向投射”），则必有从V2或MT区对V1区的下行投射（也称“反向投射”）。第二是不对称性两个皮层之间的投射虽是交互的，但并非沿同一条路径，正向投射主要终止于第4层，反向投射则主要终止于第1、6层，因而是非对称的。正是由于皮层之间的投射是交互的，因而在前额叶皮层背侧部（逻辑思维加工机制所在部位）通过多种感觉通道获
34、得各种感觉信息的同时，也可以对这些通道施加影响。由于这些感觉通道与各种表象的形成与加工密切相关（即与形象思维或直觉思维的加工过程密切相关），因而就可以起到逻辑思维对形象思维或直觉思维的指引、调节或控制作用。第34页，本讲稿共39页（2）万埃森 等人的发现 万埃森（Van Essen）等人在运用通道示踪技术进行大量脑神经生理实验的基础上发现，视觉皮层内存在大量的皮层皮层联系，目前已发现的联系有305条（仅占迄今为止已发现的35个视皮层区可能存在联系的1/3左右），这些联系形成网状层次结构，如右图所示。第35页，本讲稿共39页3.环A输出至环B（或环C）的神经机制（2）万埃森等人的发现 如上图可见
35、，从V1开始到最顶层的视皮层区（36、46、TF、TH）共包含10个层次，另外底部还有视网膜和LGN两个皮层下的层次，顶部也有两个属于边缘系统的层次（ER内嗅皮层，HC海马）。在最高层次上，包含前额叶皮层背侧部的布洛德曼46区。46区与中间层次的许多区（如V4、MT等）均有直接的交互投射。和低层的V1、V2虽无直接联系，但由于V1、V2与V4、MT等中间层次均有直接的交互投射，因此，通过V4和MT等区的中介作用，46区仍可对初级视皮层施加影响。换言之，46区（逻辑思维加工机制的一个组成部分）对整个视皮层区（不管是高层、中间层次还是低层），也就是对整个视知觉通道均可直接或间接产生作用。由于视知觉
36、通道是形成与加工客体表象与关系表象的主要通道（即形象思维与直觉思维的主要加工通道），因而上图所示的皮层皮层联系的网状层次结构应是逻辑思维对形象思维（或直觉思维）实施指引和调控作用的主要神经机制之一。考虑到上图只是关于视知觉通道中皮层皮层联系的网状层次图，在听觉通道、嗅觉通道、味觉通道、运动觉通道中也应有相应的网状层次图，即前额叶皮层背侧部（逻辑思维加工机制所在部位）中，除46区以外，应当还有其他区也能通过不同的网状层次结构来对相应的感知觉通道的全过程（从低层、中间层次到较高层次）施加影响。第36页，本讲稿共39页3.环A输出至环B（或环C）的神经机制（3）斯金纳（Skinner）等人的发现 埃
37、丁格（Edinger）和斯金纳（Skinner）等人指出，前额叶皮层有一个闸门机制将抑制性输出送往皮层下和其它的皮层区域。斯金纳等人还对“前额叶丘脑”的闸门机制进行了研究，发现该闸门机制会将感觉输入通道的抑制作用送到初级皮层区域：若阻断“前额叶丘脑”闸门机制，可导致初级感觉皮层对刺激作出反应的幅度增加；否则反应幅度将减小。由于视觉、听觉、嗅觉、动觉等各种感觉信息，在通往大脑皮层的途径中必须经过的“中转站”侧膝体（LGN）就属于丘脑的一部分，所以LGN实际上相当于各种感觉通道进入大脑皮层的总输入口。可见，“前额叶丘脑”闸门机制是环A可通过抑制方式来影响环B（或环C）输入，从而实现调节或控制的又一
38、神经机制。第37页，本讲稿共39页3.环A输出至环B（或环C）的神经机制（4）寿天德的发现 作为各种感觉通道进入大脑皮层的“中转站”或总输入口的侧膝体（LGN），其输入信息并非只有感觉器官对外界的直接感知这一个来源。如上所述，若宾等人曾指出，前额叶皮层背侧部和大脑的其他皮层区以及皮层下结构都存在广泛的交互联系。我国神经生理学家寿天德也发现：“丘脑侧膝体也接受大量的视皮层下行投射（在猫侧膝体的总输入中，视皮层投射纤维超过50%”。灵长目侧膝体的总输入中，来自前额叶皮层背侧部的下行投射所产生的反馈输入，具体占有多大的百分比目前虽然尚未见有文献报道，但是可以肯定会占有较大比重。如上所述，逻辑思维的加工缓存区（即言语工作记忆区，也就是逻辑思维成果暂存区）也在前额叶皮层的背侧部，因而也可以通过反向投射到LGN产生反馈输入。由于言语工作记忆区暂存逻辑思维成果（即环A的输出），而LGN是各种感觉通道进入大脑皮层的总入口（即形象思维和直觉思维的总入口），言语工作记忆区可以反向投射到LGN,这就相当于把逻辑思维的输出（即环A的输出）,直接加到形象思维或直觉思维的输入端（即环B或环C的输入端）。可见，LGN可以直接接受来自前额叶皮层背侧部的反向投射，就表明这是环A可以向环B（或环C）输出信息的又一神经机制。第38页，本讲稿共39页 END 北京师范大学 现代教育技术研究所 何克抗Hhttp:/