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作者:Michael I. Posner
教育神经科学得以发展的关键要素就是20世纪80年代末认知神经影像技术的进步。这些方法为我们的读写能力、计算能力和专长的获得以及教育的其他方面都带来启发。
一、血液动力学影像
很久以来,科学家一直试图对人脑进行成像,但是直至计算机断层扫描技术“CT”的出现才开启了神经影像的新时代。CT用数学算法将X射线结合起来,形成脑结构的扫描图像。然而我们最急需的是能够反映日常任务执行过程中脑功能的图像。绘制脑功能图像的努力开始于对血流量的测量。放射性核素在与介质形成联系时会发射光子,研究者就利用这一特性统计不同脑区的发射频率来记录血流量的变化。绘制这些图谱的主要方法是单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和正电子发射断层扫描(PET)
(一)PET成像的运用
在20世纪80年代末,研究者已经能够检测到人类在执行思维任务时整个脑的变化。其中用到的一个方法就是正电子发射断层扫描。我们知道,当脑细胞处于活跃状态时,它们会改变自身局部的血液供应。PET正是利用这一原理来呈现激活脑区的位置。
创伤性,并且可以运用于儿童。这一技术(fMRI)不仅能比PET更好地呈现局部脑的激活,而且还有另外两个特点,这两个特点对认知和教育的研究都非常重要。
(二)1990年的一个重大进展就是运用磁共振(MR)技术来测量局部血氧量的变化。它无放射性、无第一,由于fMRI不使用任何放射性物质,因此它可以用于对儿童的研究,并且可以通过重复扫描来比较个体脑激活的差异。
第二,因为个体可以接受多次扫描而没有危害,fMRI可以让研究者在相同的实验中将不同类型的试次结合起来,这样被试就不能对每个任务形成特定的应对策略。
使用fMRI不仅可以研究很多与认知加工(如阅读、听力、想象等)有关的脑神经网络,还可以探究情绪、社会以及与个性相关的加工过程。
(三)联结
关系。
正如阅读和脑激活的研究所揭示的,一些神经区域在执行任务时都会按照一定的顺序被激活。探究这种联结的一个方法是使用fMRI来研究脑区激活的时间顺序以及激活脑区间的二、脑电图成像
由于fMRI是基于血流量成像的,它的变化相对较慢,因此可能很难检测到时间上的微小差异。但是记录头皮电生理活动的脑电图(EEG)是一种时间精确性非常高的技术。
(一)事件相关电位
当多次呈现一个刺激(例如一个单词)时,电活动或者磁活动可以叠加抵消背景噪音而保留刺激出现时间的波形,从而形成事件相关电位。事件相关电位反映了刺激对脑的影响,并且在刺激呈现后以毫秒为单位产生反应。它展现的是信号诱发的脑激活图谱。
(二)脑电波
来自头皮电极的复杂电信号可以解析成正弦波或余弦波而分离出来。研究者对这些脑电波非常感兴趣,包括它们所代表的脑状态以及不同系统间脑激活的整合。