认知神经科学
认知神经科学研究大脑如何产生感知、记忆、注意力、语言和决策等心理过程。它将行为和认知层面与神经元、回路和大规模脑网络层面联系起来，利用病灶研究、神经影像学、电生理学和计算模型来探究大脑的物理活动如何产生心智。
Definition
认知神经科学是一门跨学科研究，旨在探究认知背后的神经机制，它整合了心理学、神经生物学以及计算和成像方法，以将心理功能与可识别的脑系统活动联系起来。
Scope
本领域旨在将认知神经科学作为神经科学领域内的参考学科介绍给读者。它介绍了其指导性问题、主要方法以及子主题中涉及的主要认知领域：记忆系统和巩固、执行功能和前额叶皮层、语言和言语网络、奖赏和决策，以及空间认知和导航。它是一个简要的领域地图，而非对任何一个系统进行详尽的阐述。
Sub-topics
Core questions
- 特定大脑区域和分布式网络如何支持记忆、语言和决策等不同的认知功能？
- 哪些方法允许从可观察的大脑活动推断不可观察的心理过程，以及它们的局限性是什么？
- 关于正常认知的发现如何增进对神经和精神疾病的理解？
Key concepts
- 功能定位和分布式处理
- 大规模脑网络
- 默认模式网络
- 病灶-损伤推断
- 功能性神经影像学（fMRI, PET）
- 电生理学（EEG, MEG, 单细胞记录）
- 结构-功能映射
- 神经影像学中的可重复性和统计推断
Mechanisms
认知神经科学在多个层面将认知与大脑联系起来。经典的病灶-损伤研究通过损伤后的缺陷来推断某个区域的功能；功能性磁共振成像（fMRI）和正电子发射断层扫描（PET）等神经影像学方法描绘了与任务相关的区域活动变化；脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）和单细胞记录等电生理学方法则以更精细的时间尺度捕捉神经动态。当代的一个核心主题是，认知并非源于孤立的区域，而是源于大规模、解剖学上分布的网络中协调活动，其组织结构可以通过图论工具进行表征（Bullmore & Sporns, 2009; Bressler & Menon, 2010）。例如，默认模式网络是一组在内部导向思维时比在许多外部任务中更活跃的区域（Buckner et al., 2008）。
Clinical relevance
认知神经科学的见解有助于临床医生和研究人员理解中风、创伤性脑损伤、痴呆症和精神疾病的认知后果，以及认知测试如何映射到受影响的脑系统。本条目是一个教育性参考资料，描述了认知与大脑的关系；它不提供任何个体的诊断标准或治疗指导。
Evidence & guidelines
此处总结的发现基于病灶研究、神经影像学和电生理学的综合证据，这些证据已在标准教科书（Gazzaniga et al., 2018）和当代综述中得到巩固。该领域也积极参与了统计功效和可重复性问题的讨论，例如邻近心理科学领域的大规模重复研究（Open Science Collaboration, 2015）；这些方法论争议在相关的子主题中有所提及。
History
认知神经科学的根源在于19世纪的临床神经病学，当时Paul Broca和Carl Wernicke通过病灶研究将语言与特定的皮层区域联系起来。该术语本身是在20世纪70年代后期认知心理学和神经科学融合时创造的。20世纪80年代和90年代功能性神经影像学的出现，以及电生理学和计算模型的发展，使该领域从一个主要基于病灶推断的领域转变为一个能够观察健康大脑工作状态的领域，最近又发展成为一个网络和连接组学框架。
Key figures
- Michael Gazzaniga
- Brenda Milner
- Endel Tulving
- Marcus Raichle
- Stanislas Dehaene
Related topics
Seminal works
- bullmore-sporns-2009
- buckner-2008
- bressler-menon-2010
Frequently asked questions
- 认知神经科学与认知心理学有何不同？
- 认知心理学主要通过行为来描述心理过程，而认知神经科学则额外探究这些过程在大脑中是如何实现的，利用神经影像学、电生理学和病灶研究将认知与神经系统联系起来。
- 单独一项脑成像研究能否证明某个区域“执行”某种认知功能？
- 不能。成像显示的是某个区域的活动与某项任务相关，这对于因果关系的主张是必要的，但并非充分条件；需要来自病灶、刺激和电生理学研究的综合证据来支持因果作用。