的，大脑认知世界的规律等，至今仍是科学史上一个令人困惑又令人兴奋的命题。借助科学仪器来认识大脑成为现代认知科学的有效途径，其中最先进的是脑功能成像技术。 通过以功能磁共振成像为代表的脑成像方法，人类第一次可以直接“看到”大脑的认知活动，认知科学有了研究大脑认知和智力的“望远镜”和“显微镜”。脑功能成像领域像高能物理学一样被国际科学界称为“大科学”。脑电测量等技术也普遍应用，如：MEG测量的是脑神经细胞内的电流，是直接检测神经元的电活动，而不是检测神经元活动的间接反应（代谢变化），因此MEG直接给出了因自发或诱发而引起的大脑活动情况。 三、感觉
（一）感觉概述
1.感觉的含义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。 人的认识过程可分为若干阶段，感觉属于人的认识过程的最初级阶段感觉就是对事物的个别属性的反映。人的感觉刺激不只来自外部世界的事物及现象，也可来自机体内部，如内脏器官的活动状态与自身的运动、姿势等。
感觉是关于客观事物最原始的心理信息。但对于一个有一定知识与经验的人来说，对感觉到的信息都会有所组织，有所划分。一切较高级、较复杂的心理现象如知觉、记忆、思维等都是在感觉基础上产生的。感觉是我们认识世界的第一步，是关于世界一切知识的最初源泉。
2.感觉的编码
2.感觉的编码：所谓编码是指将一种能量转化为另一种能量，或者将一种符号转化为另一种符号。外界的物理能量或化学能量只有经过感官的换能作用，才能转化为神经系统能够接受的神经能或神经冲动，这个过程就是感觉编码。
19世纪德国著名生理学家缪勒提出了神经特殊能学说，认为感觉的不决定于刺激的性质，而决定于感觉神经的性质。
近年来感觉编码的研究形成了两种有代表性的理论。一种是特异化理论。认为不同性质的感觉是由不同的神经元来传递信息的。有些神经元传递红色信息，有些神经元传递甜味信息，当这些神经元分别被激活时，神经系统把它们的激活分别解释为“红”和“甜”。另一种是模式理论或模块理论。这种理论认为，编码是由整组神经元的激活模式引起的。红光不仅引起某种神经元的激活，而且引起相应的一组神经元的激活，只不过某种神经元的激活程度较大，而其他神经元的激活程度较小。整组神经元的激活模式才产生了红色的感觉。研究还发现，不同的感觉系统中，神经系统同时采用了特异化编码和模式编码。 3.感觉的测量：
绝对感受性和绝对感觉阂限
刺激物只有达到一定强度才能引起人们的感觉。这种刚刚能引起感觉的最小刺激量，叫绝对感觉阈限；而人的感官觉察这种微弱刺激的能力，叫绝对感受性。绝对感受性可以用绝对感觉阈限来衡量。用公式表示为： E=1/R
在这个公式中，E代表绝对感受性；R代表绝对感觉阈限
两个同类的刺激物，它们的强度只有达到一定的差异，才能引起差别感觉，即人们能够觉察出它们的差别，或把它们区别开来。这种刚刚能引起差别感觉的刺激物间的最小差异量，叫差别阈限或最小可觉差。对这一最小差异量的感觉能力，叫差别感受性。德国生理学家韦伯曾系统研究了触觉的差别阈限。经过研究发现，为了引起差别感觉，刺激的增量与原刺激量之间存在着某种关系。这种关系可用以下公式来表示：K=△I／I.
其中I为标准刺激的强度或原刺激量；△I为引起差别感觉的刺激增量，即J.N.D.K为一个常数。这个公式叫韦伯定律。对不同感觉来说，K的数值是不相同的，即韦伯分数不同。根据韦伯分数的大小，可以判断某种感觉的敏锐程度。韦伯分数越小，感觉越敏锐。 韦伯分数适合于中等强度的刺激。 费希纳对数定律：
1860年德国物理学家G费希纳在韦伯研究的基础上，进一步探讨了刺激与感觉强度的关系，推导出一种数学关系式：P=KlgI.
其中I指刺激量，P指感觉量。按照这个公式，感觉的大小（或感觉量）是刺激强度（或刺激量）的对数函数。
费希纳定律提供了度量感觉大小的一个量表，对许多实践部门有重要意义。但他假定所有最少可觉差在主观上相等，已经为事实所否定。费希纳定律只有在中等强度的刺激时才适用。
史蒂文斯幂定律：
20世纪50年代，美国心理学家斯蒂文斯用数量估计法研究了刺激强度与感觉大小的关系。研究发现，心理量并不随刺激量的对数的上升而上升，而是刺激量的乘方函数（或幂函数）。换句话说，知觉到的大小是与刺激量的乘方成正比例的。这种关系可用数学式表示为： P=KIn
公式中的P指知觉到的大小或感觉大小；I指刺激的物理量；K和n是被评定的某类经验的常定特征。这就是斯蒂文斯乘方定律。
斯蒂文斯的乘方定律同样具有理论和实践的意义。在理论上，它说明对刺激大小的主观尺度可以根据刺激的物理强度的乘方来标定。在实践上，它可以为某些工程计算提供依据。
（二）视觉
视觉刺激：视觉是人类最重要的一种感觉。它主要由光刺激作用于人眼产生的。在人类获得的外界信息中，80%来自视觉。 视觉的生理机制 1.视觉系统的生理机制
从生理结构上研究主要是从眼球的结构、视网膜（包括上面的锥体和棒体细胞）等角度加以认识。
视觉系统的生理机制就是一个接收视觉信息、处理视觉信息、感知视觉信息的过程。从解剖——生理的联系，可以将其归纳为三个阶段：（1）视觉信息的光学处理过程；（2）视觉信息的神经处理过程；（3）视觉信息的皮层整合定型过程。 2.视觉的传导机制
电信号从感受器产生以后，沿着视神经传至大脑。传递机制由三级神经元实现：第一级为网膜双极细胞；第二级为视神经节细胞，由视神经节发出的神经纤维，在视交叉处实现交叉，鼻侧束交叉至对侧，和对侧的颞侧束合并，传至丘脑的外侧膝状体；第三级神经元的纤维从外侧膝状体发出，终止于大脑枕叶的纹区（17区）。视觉的机制不仅把神经兴奋从外周传人中枢，而且对输入的信号进行了加工处理。这对各种视觉现象的产生有重要的意义。 首先，网膜上锥体细胞和棒体细胞的数量远远超过视神经节细胞（100万）的数量。因此，来自视觉感受器的神经兴奋必然出现聚合作用，即来自许多锥体和棒体细胞的神经兴奋，会聚到一个或少数几个视神经节细胞上。由于锥体细胞与棒体细胞的数量不同，它们会聚到双极细胞和视神经节细胞上的会聚比例也不同。这对视觉信息加工有重要的影响。 视觉系统内的侧抑制作用，也影响到神经信号的加工。侧抑制是指相邻的感受器之间能够互相抑制的现象。侧抑制是动物感受神经系统内普遍存在的一种基本现象。由于侧抑制作用，一个感受器细胞的信息输出，不仅取决于它本身的输入，而且也取决于邻近细胞对它的影响。
3.视觉的中枢机制
大脑枕叶的纹状区是实现对视觉信号初步分析的区域。当这个区域受到刺激时，人们能看到闪光；这个区域被破坏，病人会失去视觉而成为瞎子。与第17区邻近的另一些脑区，负责进一步加工视觉的信号，产生更复杂、更精细的视觉，如认识形状、分辨方向等。这些部位受损伤，病人将失去对物体、空间关系、人面、颜色和词的认识能力，产生各种形式的失认症。
视觉感受野指网膜上的一定区域或范围。从20世纪60年代以来，休伯（Hubel）和威塞尔（Wiesel）等对视觉感受野进行了系统研究。当感受野受到刺激时，能激活视觉系统与这个区域有联系的各层神经细胞的活动。网膜上的这个区域就是这些神经细胞的感受野。根据感受野的研究，休伯等人认为，视觉系统的高级神经元能够对呈现给网膜上的、具有某种
特性的刺激物作出反应。这种高级神经元叫特征觉察器。高等哺乳动物和人类的视觉皮层具有边界、直线、运动、方向、角度等特征觉察器，由此保证了机体对环境中提供的视觉信息作出选择性的反应。 4.视觉的基本现象
色觉：颜色是光波作用于人眼所引起的视觉经验。
颜色具有三个基本特性，即色凋、明度和饱和度。色调主要决定于光波的波长。对光源来说，由于占优势的波长不同，色调也就不同。色调取决于物体表面对不同波长的光线的选择性反射。明度是指颜色的明暗程度。色调相同的颜色，明暗可能不同。颜色的明度决定于照明的强度和物体表面的反射系数。饱和度指某种颜色的纯正程度或鲜明程度。纯的颜色都是高度饱和的，例如鲜红、鲜绿等。混杂上白色、灰色或其他色调的颜色，是不饱和的颜色，例如酱紫、粉红、黄褐等。完全不饱和的颜色根本没有色调，如黑白之间的各种灰色。颜色的三个特性及其相互关系可以用三度空间的颜色立体表示。
视觉对比：视觉对比是由光刺激在空间上的不同分布所引起的视觉经验。可分成明暗对比与颜色对比两种。明暗对比是由光强在空间上的不同分布造成的。对比不仅能使人区别不同的物体，而且能改变人的明度经验。颜色也有对比效应。一个物体的颜色会受到它周围物体颜色的影响而发生色调的变化。对比使物体的色调向着背景颜色补色的方向变化。 马赫带：指人们在明暗交界的边界上，常常在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗的线条。从刺激物的能量分布来说，亮区的明亮部分与暗区的黑暗部分，在刺激的强度上和该区的其他部分相同，而我们看到的明暗分布在边界处却出现了起伏现象。可见，马赫带不是由于刺激能量的实际分布，而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。马赫带现象可以用侧抑制理论加以解释。
视觉适应：适应是我们熟悉的一种感觉现象。它是由于刺激物的持续作用而引起的感受性的变化。在视觉范围内，可区分为暗适应和明适应。（1）暗适应。暗适应指照明停止或由亮处转入暗处时视觉感受性提高的时间过程。研究发现，视网膜上的棒体细胞和锥体细胞都参与暗适应过程，但作用的大小及起作用的阶段不同。整个暗适应过程大约持续30-40分钟。暗适应的机制一般用感受器内光化学物质的变化来解释。当光线停止作用后，视黄醛与视蛋白重新结合，产生还原过程。（2）明适应。明适应是指照明开始或由暗处转入亮处时人眼感受性下降的时间过程。明适应进行的时间短暂。在一秒钟的时间内，由明适应引起的阈限值上升，就已很明显。在5分钟左右，明适应就全部完成了。一般用漂白原理解释明适应。当视色素吸收光线时，视色素中的视黄醛完全脱离视蛋白，网膜颜色由红转橙，转黄，最后成为无色透明的物质。
后像：刺激物对感受器的作用停止以后，感觉现象并不立即消失，它能保留一个短暂时间，这种现象叫后像。后像可以分为正后像和负后像。后像的品质与刺激物相同叫正后像；后像的品质与刺激物相反，叫负后像。
闪光融合：断续的闪光由于频率增加，人们得到融合的感觉，这种现象叫闪光融合。闪光融合依赖于许多条件。刺激强度低时，临界频率低；随着强度上升，临界频率明显上升。
（三）听觉
昕觉刺激：听觉是通过听觉系统的感受和分析引起的感觉。音调主要是由声波频率决定的听觉特性。音调是一种心理量。声波频率不同，我们听到的音调高低也不同。人的听觉的频率范围为16—20000赫兹。其中1000-4000赫兹是人耳最敏感的区域。音响是由声音强度或声压水平决定的一种听觉特性。强度大，听起来响度高；强度小，听起来响度低。音响还和声音频率有关。测量音响的单位分贝。音响与频率的关系可以用等响曲线表示。 1.听觉的生理机制 2.昕觉理论 （1）频率理论
物理学家罗费尔得提出的一个理论。他们认为，内耳的基底膜是和镫骨按相同频率运动的。振动的数量与声音的原有频率相适应。如果我们听到一种频率低的声音，联接卵圆窗的镫骨每次振动次数较少，因而使基底膜的振动次数也较少。如果声音刺激的频率提高，镫骨和基底膜都将发生较快的振动。这种理论也叫电话理论。
频率理论难以解释人耳对声音频率的分析。人耳基底膜不能作每秒1000次以上的快速运动。这是和入耳能够接受超过1000赫兹以上的声音不相符合的。 （2）共鸣理论
赫尔姆霍茨提出的一个理论。他认为，由于基底膜的横纤维长短不同，靠近蜗底较窄，靠近蜗顶较宽，因而就像一部竖琴的琴弦一样，能够对不同频率的声音产生共鸣。声音刺激的频率高，短纤维发生共鸣，作出反应；声音刺激的频率低，长纤维发生共鸣，作出反应。人耳基底膜约有24000条横纤维，它们分别反应不同频率的声音。基底膜的振动引起听觉细胞的兴奋，因而产生高低不同的音调。共鸣理论强调了基底膜的振动部位对产生音调听觉的作用，因而也叫位置理论。但是由于研究发现横纤维的长短与频率的高低之间并不对应，因此这种理论根据不充分。 （3）行波理论
生理学家冯贝克西（VonKekesy）在发展赫尔姆霍茨的共鸣说合理部分基础之上提出的一种理论。他认为声波传到入耳，将引起整个基底膜的振动。振动从耳蜗底部开始，逐渐向蜗顶推进，振动的幅度也随着逐渐增高。振动运行到基底膜的某一部位，振幅达到最大值。然后停止前进而消失。随着外来声音频率的不同，基底膜最大振幅所在的部位也不同。声音频率低，最大振幅接近蜗顶；频率高，最大振幅接近蜗底（即镫骨处），从而实现了对不同频率的分析。这种理论适合于解释500赫兹以上的声音引起的基底膜的运动。 （4）神经齐射理论
韦弗尔提出的神经齐射理论认为，当声音频率低于400赫兹以下时，听神经个别纤维的发放频率是和声音频率对应的。声音频率提高，个别神经纤维无法单独对它作出反应。在这种情况下，神经纤维将按齐射原则发生作用。个别纤维具有较低的发放频率，它们联合“齐