心理與行為的生物學(xué)基礎(chǔ)

1、心理與行為的生物學(xué)基礎(chǔ)Biological Factor of Mental and Behavior,遺傳與行為神經(jīng)系統(tǒng)與行為腦科學(xué)與行為,遺傳與行為,1.進(jìn)化與自然選擇,補(bǔ)充概念,基因型（genotype ）：用基因組或互補(bǔ)染色體的堿基序列來定義的生物遺傳特征和遺傳表現(xiàn)。 一個(gè)生物體的性狀是很多的，那么，控制這些性狀的全部基因就稱為生物體基因型。它是性狀表現(xiàn)的內(nèi)在因素，基因型肉眼看不到，可以通過雜交實(shí)驗(yàn)來鑒

2、定。表型（phenotype ）：又稱性狀，是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果。指?jìng)€(gè)體形態(tài)、功能等各方面的表現(xiàn)，如身高、膚色、血型、酶活力、藥物耐受力乃至性格等等。 就是說個(gè)體外表行為表現(xiàn)和具有的行為模式。 指能將生物體分類成獨(dú)立類群的一系列特征。,自然選擇如何進(jìn)行,,,人類的進(jìn)化,行為的遺傳學(xué)研究,心理學(xué)家們研究個(gè)別差異時(shí)，一般采用兩大取向：一是藉用遺傳學(xué)的理論與方法來解釋；另一個(gè)是從環(huán)境因素的影響來解釋。行為遺傳

3、學(xué)致力于確定遺傳對(duì)行為的影響學(xué)習(xí)能力或智力，可以用來作為心理特征的代表,技術(shù)一：選擇性繁殖,以動(dòng)物為被試研究遺傳影響的方法。例如：白鼠走迷宮,技術(shù)二：雙生子研究,神經(jīng)系統(tǒng)與行為,腦是復(fù)雜的系統(tǒng)，它控制著我們的行為。人腦中有大約1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元），那么神經(jīng)細(xì)胞是怎樣工作的呢？→什么是神經(jīng)元？,神經(jīng)系統(tǒng)與行為,一、神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞） 1891年，瓦爾岱耶（Waldeyer)提出 神經(jīng)元這一名稱。它是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)

4、構(gòu)和機(jī)能單位 基本作用：接受和傳遞信息,神經(jīng)元,神經(jīng)元的結(jié)構(gòu),神經(jīng)元雖然不盡相同，功能各異，但其結(jié)構(gòu)主要由細(xì)胞體、軸突和樹突三個(gè)部分組成,主要作用是從其他神經(jīng)元那里接受信息。,接受外來的信息，對(duì)各種信息進(jìn)行匯總，并產(chǎn)生神經(jīng)沖到。,負(fù)責(zé)把胞體發(fā)出的信息傳導(dǎo)至其他神經(jīng)元。,神經(jīng)元的分類,按功能分為感覺神經(jīng)元、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和中間神經(jīng)元三類＊感覺神經(jīng)元（傳入神經(jīng)元）：接受內(nèi)外刺激，將神經(jīng)沖動(dòng)傳到中樞神經(jīng)。＊運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（傳出神經(jīng)元）

5、：其功能是將中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的神經(jīng)沖動(dòng)傳至反應(yīng)器，使肌肉、腺體產(chǎn)生反應(yīng)。＊中間神經(jīng)元：連結(jié)作用 中間神經(jīng)元的連接形成了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的微回路，這是腦進(jìn)行信息加工的主要場(chǎng)所,例：痛收縮反射,神經(jīng)興奮方式——神經(jīng)沖動(dòng),神經(jīng)元具有興奮和傳導(dǎo)兩種功能。神經(jīng)元受到刺激并產(chǎn)生興奮是一種對(duì)刺激的反應(yīng)能力，表現(xiàn)為神經(jīng)沖動(dòng) 。,神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo),1.動(dòng)作電位的產(chǎn)生,,2.動(dòng)作電位的性質(zhì)1）動(dòng)作電位遵從全或無規(guī)律（all-or-none law）

6、2）不同神經(jīng)元沿軸突傳遞動(dòng)作電位的速度不同3）當(dāng)動(dòng)作電位傳過一個(gè)軸突節(jié)段后，這部分神經(jīng)元就進(jìn)入不應(yīng)期,,神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo),3.突觸傳遞,一、不能有其他遞質(zhì)或化學(xué)分子附著到受體分子上；二、神經(jīng)遞質(zhì)的形狀必須與受體分子形狀匹配，就像鑰匙與鑰匙孔一樣精細(xì)匹配,神經(jīng)遞質(zhì),人的大腦內(nèi)有30多種神經(jīng)遞質(zhì)，其中比較重要的介質(zhì)有乙酰膽堿、GABA、去甲腎上腺素、5-羥色胺、多巴胺、內(nèi)啡肽，以及多種氨基酸。,二、神經(jīng)系統(tǒng),自主神經(jīng)系統(tǒng),腦科學(xué)與行為,,

7、人的大腦只有一個(gè)柚子那么大，重1.4千克左右，由大約1000億神經(jīng)細(xì)胞夠構(gòu)成。在高倍顯微鏡下觀察人的大腦時(shí)，就像進(jìn)入一個(gè)奇妙的世界。那里，到處都像是縱橫交錯(cuò)的蜘蛛網(wǎng)，密布著細(xì)細(xì)的纖維和一些透明的小球。更為奇妙的是，還可以看到四處飛馳的電脈沖，而所有的物體又都浸泡在一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的化學(xué)物質(zhì)海洋中。,大腦和行為之間究竟有什么關(guān)系？,（一）腦結(jié)構(gòu)及其功能,1.腦干、丘腦和小腦,各類脊椎動(dòng)物的腦都有腦干,2.邊緣系統(tǒng),邊緣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)僅出現(xiàn)在哺乳動(dòng)物

8、的腦內(nèi),3.大腦,,1）腦葉額葉：具有運(yùn)動(dòng)控制和進(jìn)行認(rèn)知活動(dòng)的功能；位于外側(cè)裂之上和中央溝之前頂葉：負(fù)責(zé)觸覺、痛覺和溫度覺；位于中央溝之后枕葉：視覺信息到達(dá)的部位；位于后頭部顳葉：負(fù)責(zé)聽覺過程，位于外側(cè)裂下部,,2）大腦皮層的分區(qū)及機(jī)能運(yùn)動(dòng)皮層區(qū):位于中央溝前的額葉；控制身體中600多塊的隨意肌，產(chǎn)生隨意動(dòng)作。軀體感覺皮層區(qū)：位于中央溝之后左、右頂葉；負(fù)責(zé)處理溫度、觸覺、軀體、位置和疼痛的信息。聯(lián)合皮層區(qū)：將不同感覺模式的

9、信息結(jié)合起來，用于籌劃對(duì)外界刺激作出適當(dāng)反應(yīng)。,運(yùn)動(dòng)和體干感覺皮層,左右交叉上下倒置,例如：請(qǐng)大聲說出這個(gè)物體,,如何說出書面圖,（二）腦半球功能單側(cè)化,大腦兩半球具有相同的功能區(qū)域左、右半球在某些方面成為優(yōu)勢(shì)半球，這種不對(duì)稱被稱為大腦兩半球單側(cè)化,大腦半球單側(cè)化,著名生理心理學(xué)家斯佩里（Roger Sperry) 通過對(duì)裂腦人的研究，在大腦兩半球特殊能力研究中做出了重要貢獻(xiàn)，1981年獲諾貝爾獎(jiǎng)。,,裂腦人研究,結(jié)論,大腦

10、兩半球在結(jié)構(gòu)和功能上都有明顯的差異。從結(jié)構(gòu)上說，人的大腦右半球略大于和重于左半球，但左半球的灰質(zhì)多于右半球；右半球的顳葉具有明顯的不對(duì)稱性，顳葉的不對(duì)稱性是和丘腦的不對(duì)稱性相關(guān)的；各種神經(jīng)遞質(zhì)的分布，左右半球也是不平衡的。從功能上說，在正常情況下，大腦兩半球是協(xié)同活動(dòng)的。進(jìn)入大腦任何一側(cè)的信息會(huì)迅速地經(jīng)過胼胝體傳達(dá)到另一側(cè)，作出統(tǒng)一的反應(yīng)。裂腦研究說明，兩半球具有不同的功能，語言表達(dá)主要定位在左半球，該半球主要負(fù)責(zé)言語、閱讀、書寫、

11、數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯推理等；而知覺物體的空間關(guān)系、情緒、欣賞音樂和藝術(shù)則定位于右半球。應(yīng)該指出，大腦半球功能的單側(cè)化并不是絕對(duì)的。,,討論：“左撇子”是否更聰明？,,一本叫《左撇子的神奇世界》的新書指出，左撇子是一個(gè)盛產(chǎn)天才的群體。從拿破侖、克林頓到本·拉登，從牛頓、愛因斯坦到比爾·蓋茨，從卓別林、瑪麗蓮·夢(mèng)露到趙本山，都是左撇子。左撇子在當(dāng)代政治經(jīng)濟(jì)文化生活中的作用其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于他們?cè)谌丝谥械谋壤?（三）

12、 內(nèi)分泌系統(tǒng),內(nèi)分泌系統(tǒng)是通過某些特殊的生物化學(xué)物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)體的控制與調(diào)節(jié)的內(nèi)分泌活動(dòng)方式有兩種，一是通過植物神經(jīng)來直接調(diào)節(jié)內(nèi)分泌腺的腺體活動(dòng)另一種方式是神經(jīng)系統(tǒng)使腦垂體分泌激素來調(diào)節(jié)其它內(nèi)分泌腺的活動(dòng),（四）對(duì)腦的竊聽,大腦皮層受損的著名個(gè)案：-1848年9月13日，鐵路監(jiān)工蓋吉在一次意外爆破中受傷-他的朋友和熟人都說：“他不再是以前的蓋吉了”,1.最初的認(rèn)知科學(xué)研究,——人體解剖——?jiǎng)游锬X損毀法——直接刺激,2.當(dāng)代

13、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué),認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，其研究任務(wù)在于闡明認(rèn)知活動(dòng)的腦機(jī)制?，F(xiàn)有的腦認(rèn)知功能研究技術(shù)大致可以分為兩類：一類是通過改變（損傷或刺激）腦組織和腦活動(dòng)并觀察行為上相應(yīng)的變化來研究腦與行為之間的關(guān)系。屬于生理心理學(xué)的范疇。eg:腦損傷，電刺激，透顱磁刺激。另一類是在人們完成認(rèn)知任務(wù)的同時(shí)，觀察他們的腦活動(dòng)變化。這屬于心理生理學(xué)的范疇。eg：?jiǎn)渭?xì)胞記錄，腦電，腦磁，PET，fMRI,1、腦電（EEG/ERP）,腦電

14、圖（ electroencephalography，簡(jiǎn)稱EEG），通過頭皮表面電極記錄得到腦電活動(dòng)變化，一般認(rèn)為這種電活動(dòng)反映了電極下神經(jīng)元群活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的突觸后電位總和。除了記錄電極以外，還在頭皮表面放置參考電極，實(shí)際記錄下來的信號(hào)是記錄電極和參考電極之間的電位差。腦電信號(hào)微弱，電極引出的電位變化通過高倍放大器后才能被計(jì)算機(jī)記錄下來。,ERP技術(shù),由特定認(rèn)知任務(wù)所引起的腦電活動(dòng)比較微弱，被淹沒在整體的EEG中難以觀察，事件相關(guān)電位（

15、ERPs, event-related potential）技術(shù)可以將其抽提出來，其核心是疊加平均技術(shù)。通過疊加平均，只有那些與刺激相關(guān)（時(shí)間鎖定、振幅鎖定）的腦電成分保留下來，而與刺激無關(guān)的成分衰減了。所提取出來的信號(hào)就是ERP，它是由刺激事件（包括物理刺激和心理事件）所引起的腦電波，也稱誘發(fā)電位（evoked potentials，EP）。,技術(shù)特點(diǎn),1）無損?？梢栽谌梭w上重復(fù)多次使用。2）腦電信號(hào)直接反映了神經(jīng)元電活動(dòng)變化。

16、3）時(shí)間分辨率非常高，可以達(dá)到1ms以下。4）空間分辨率較低。電極個(gè)數(shù)和腦內(nèi)興奮源推測(cè)。5）費(fèi)用低廉。128導(dǎo)，100萬左右。,研究動(dòng)態(tài),研究者可以通過記錄分析人們?cè)趫?zhí)行各種認(rèn)知任務(wù)時(shí)的ERP信號(hào)，動(dòng)態(tài)地觀察大腦在認(rèn)知過程中的活動(dòng)變化，進(jìn)而探索這些認(rèn)知功能的神經(jīng)機(jī)制。ERP技術(shù)被廣泛應(yīng)用于知覺、注意、學(xué)習(xí)、記憶、語言等多種認(rèn)知過程的研究中，并取得了非常豐富的研究成果。,EEG Measurement,2、腦磁（MEG/ERF）,

17、當(dāng)神經(jīng)元興奮時(shí)，除了產(chǎn)生與突觸活動(dòng)相關(guān)的電流之外，還會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。與腦電相似，可以通過特殊的技術(shù)手段將頭皮表面很小的磁場(chǎng)檢測(cè)出來。腦磁圖（magneto encephalography , MEG），就是一種在頭皮表面測(cè)量腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生的微弱磁場(chǎng)的技術(shù)。與ERP相似，研究者也可以通過疊加平均技術(shù)在MEG中抽取事件相關(guān)磁場(chǎng)（event-related fields，ERFs）。,3、正電子發(fā)射斷層掃描（PET）,神經(jīng)元需要從血液中獲取氧

18、和葡萄糖作為其營(yíng)養(yǎng)和活動(dòng)能源。在腦組織興奮時(shí)其附近的血管血流量會(huì)增多以滿足神經(jīng)活動(dòng)的需要。正電子發(fā)射斷層掃描（PET, positron emission tomography）技術(shù)，就是利用正電子放射性同位素來標(biāo)記血流量在腦內(nèi)的分布，通過測(cè)量與某個(gè)認(rèn)知過程有關(guān)的局部腦血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）變化，來推測(cè)在這個(gè)認(rèn)知過程中伴隨著哪些腦區(qū)域的活動(dòng)。,技術(shù)特點(diǎn),1）掃描時(shí)要給人體注射一定劑

19、量的放射性物質(zhì)，短期內(nèi)最好不要接受多次PET掃描。2）并不是直接測(cè)量腦神經(jīng)活動(dòng)，只是通過測(cè)量腦血流量來間接推測(cè)腦活動(dòng)。腦血流量和神經(jīng)活動(dòng)之間的關(guān)系復(fù)雜。3）空間分辨率高。目前最高可達(dá)5-10mm3。4）時(shí)間分辨率非常差。需要幾十秒。5）設(shè)備昂貴?；匦铀倨骱屯凰?。,PET,4、功能磁共振成像（fMRI）,功能磁共振成像（fMRI, functional magnetic resonance imaging），測(cè)量的是“血氧水平

20、依賴”（blood oxygenation level dependent，BOLD）信號(hào)。大腦活動(dòng)時(shí)，其血氧含量中氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的比率發(fā)生變化，引起腦部組織的磁化率變化，測(cè)量其引起的信號(hào)改變，以此反映相關(guān)的大腦活動(dòng)功能變化。與PET相比，fMRI成像時(shí)間可以短于100ms，空間分辨率可以達(dá)到1mm，可以無創(chuàng)性的多次實(shí)驗(yàn)。,研究動(dòng)態(tài),fMRI涉及的腦結(jié)構(gòu)大都在皮質(zhì)區(qū)域水平。時(shí)間和空間分辨率都還有較大的局限性。并且，fMR

21、I信號(hào)的變化與神經(jīng)元的興奮和抑制之間的確切關(guān)系是什么，還是一個(gè)沒有完全解決的問題。fMRI的一個(gè)發(fā)展方向是提高成像的時(shí)空分辨率和信噪比，發(fā)展新的成像技術(shù)克服BOLD-fMRI研究的限制。另一個(gè)發(fā)展方向是多種成像技術(shù)的結(jié)合。如與ERP結(jié)合使用。,fMRI,眼動(dòng)研究技術(shù),1、基本概念眼跳，我們看東西時(shí)，不斷發(fā)動(dòng)一些眼動(dòng)以使我們的注視點(diǎn)由一個(gè)位置變換到另一個(gè)位置，這個(gè)過程就叫眼跳。潛伏期，發(fā)動(dòng)一個(gè)眼跳需要一定的時(shí)間，這段時(shí)間就是眼跳的

22、潛伏期。在眼跳的過程中我們視覺輸入的敏感性會(huì)降低，這個(gè)現(xiàn)象叫眼跳抑制。在注視一個(gè)目標(biāo)時(shí)，我們的眼睛不會(huì)真正靜止下來，而是有一種持續(xù)的顫動(dòng)叫做眼球震顫?；靥?，與視覺運(yùn)動(dòng)方向相反的眼跳運(yùn)動(dòng)?；貟?，注視點(diǎn)從一行的末尾跳到另一行的開始。,2、研究動(dòng)態(tài),利用眼動(dòng)技術(shù)可記錄多種指標(biāo)，包括注視和凝視時(shí)間，眼跳時(shí)間和位置、回跳時(shí)間等?？捎脕硌芯块喿x、視覺搜索和場(chǎng)景瀏覽等問題。目前，研究者正試圖改進(jìn)技術(shù)，使視覺場(chǎng)景與真實(shí)接近。比較流行的眼動(dòng)儀