安德森-認知心理學(xué)及其啟示2認知心理學(xué)研究方法

第二章認知心理學(xué)研究方法第一節(jié)抽象分析方法第二節(jié)計算機模擬方法第三節(jié)流程圖示研究第四節(jié)口語報告法第五節(jié)反應(yīng)時測量法第六節(jié)內(nèi)隱聯(lián)想測驗方法第一節(jié)抽象分析法

一、涵義又稱會聚性證明法（Convergentvalidationmethod）它是指采用人與計算機之間的功能類比，并以其他實驗分析為輔助，通過綜合與抽象，以推理、判斷的方式得出某些（種）推斷結(jié)論的研究方法二、基本程序主要工具是計算機程序用它來模擬人的某些心理活動過程，通過個人的實驗來累計數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析得出某些確定性的推斷，然后把所得結(jié)論用計算機程序加以描述，再輸入計算機之中，觀察在輸入相同的刺激信息條件下計算機的輸出狀態(tài)如果計算機輸出狀態(tài)同人類被試輸出的反應(yīng)一致，說明人的心理活動過程和計算機程序有其相似之處如果不一致，則表明據(jù)已構(gòu)成的計算機程序來說明人的內(nèi)部心理活動過程是不完善、不正確的，需要進行修正費肯鮑姆（FAFeigenbaum）關(guān)于EAPM程序報告（初級知覺和記憶程序，ElementaryPerceptualandMemorizerProgram）。EPAM通過建立一個分類樹或辨別網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習(xí)。即連續(xù)加工和一次只考慮編碼一種信息。如區(qū)分A、H、V、Y四個字母的加工EPAM連續(xù)加工程序第二節(jié)計算機模擬方法一、涵義指利用計算機來模擬、檢驗、發(fā)現(xiàn)人的認知活動及其行為表現(xiàn)的規(guī)律的研究方法。指導(dǎo)思想：凡是計算機能夠順利運行的，必須是在程序上清晰的、有序列的，而不是假設(shè)性的或推測的。通過計算機的運作來模擬人類認知活動的嚴密性和邏輯性二、計算機模擬方法的基本過程計算機模擬主要是用來揭示人的高級心理活動過程，特別是人的思維活動過程首先把人的認知操作編制成計算機程序（必須具有層次的、邏輯嚴密的、可運行的）其次在計算機上進行實驗驗證，從中觀察和了解人的認知活動過程在辨別、比較、分析、推理和解決問題上的心理活動過程計算機模擬對于研究人的認知活動過程已經(jīng)產(chǎn)生了三種積極的影響：計算機模擬可以用來驗證人的思想活動過程計算機模擬可以用來修正關(guān)于人的認知理論或認知觀點計算機模擬可以發(fā)現(xiàn)尚未發(fā)現(xiàn)的認知活動問題，從而增強對人的認知活動過程的了解第三節(jié)流程圖示研究涵義：指以作業(yè)圖或信息流程圖的形式表示人的心理活動，并以此分析人的信息加工過程的研究方法信息加工流程模式：用流程圖的方式來分析與概括人的信息加工過程，是一種簡明、扼要地說明人的心理活動過程的具體方法。系列方框（一個方框表示信息加工的一個步驟），箭頭標(biāo)出信息流向的方位和先后次序第四節(jié)口語報告法涵義：又稱口述記錄分析法，指被試在解決某項問題時“出聲思考”（出聲講出）其思維內(nèi)容，研究者記錄后進行分析，從而揭示被試認知活動規(guī)律的研究方法基本過程：對被試進行訓(xùn)練，要求被試解決某個問題時出聲思考并進行錄音，整理錄音材料，分析后繪出問題解決行為圖問題行為圖包括兩個部分：一是被試所具有的知識狀態(tài)，二是被試的內(nèi)部操作過程第五節(jié)反應(yīng)時測量法一、涵義它是指刺激作用于有機體后到其作出明顯反應(yīng)所需要的時間，即刺激與反應(yīng)之間的時間間隔又稱為有機體反應(yīng)潛伏期，其過程包括刺激作用于感官、引起感官的興奮、感受器的換能、將興奮傳遞到大腦的相應(yīng)區(qū)域，大腦再對這些興奮進行分析加工并通過傳出通路將指令傳到運動器官，運動效應(yīng)器接受神經(jīng)沖動，產(chǎn)生一定的反應(yīng)它是一種反應(yīng)變量，作為個體成績指標(biāo)或內(nèi)部加工信息過程的復(fù)雜程度的指標(biāo)二、基本過程1850年赫爾姆霍茲，測定青蛙運動神經(jīng)傳導(dǎo)速度1868年唐德斯（荷蘭，F(xiàn)ＣDonders）利用反應(yīng)時觀察研究人的心理活動所需要的“心理過程速度”的時間，由此反應(yīng)時被引入心理學(xué)研究領(lǐng)域（一）減法反應(yīng)時（唐德斯反應(yīng)時ABC）簡單反應(yīng)、選擇反應(yīng)、分辨反應(yīng)（一）唐德斯減法反應(yīng)時表2-1三種反應(yīng)時測量表課題刺激物反應(yīng)數(shù)心理活動過程A一個一個簡單反應(yīng)B多個多個簡單反應(yīng)、刺激分辨、選擇反應(yīng)C多個一個簡單反應(yīng)、刺激分辨(二)因素相加法(加法反應(yīng)時實驗)減法反應(yīng)時實驗的延伸，最初是由斯騰伯格(Sternberg,1966,1967,1969)發(fā)展出來的其邏輯是安排兩種反應(yīng)時作業(yè)，其中一個作業(yè)包含另一個作業(yè)所沒有的一個因素，而在其它方面均相同，從這兩個作業(yè)的反應(yīng)時之差來判定與之相應(yīng)的加工階段Sternberg的經(jīng)典實驗因素相加法有助于確定信息加工過程的各個階段，但確定不同加工階段的順序是有困難的(三)“開窗”實驗“開窗”實驗是反應(yīng)時實驗的一種新技術(shù)。它通過對某種認知作業(yè)的分析，把每種認知成分經(jīng)歷的時間過程比較直接地估計出來能夠直接地測量每個加工階段的時間，從而能明顯地看出這些加工階段，好像打開窗戶一覽無遺，是反應(yīng)時實驗的一種新的技術(shù)漢密爾頓(Hamilton,1977)、哈其和里吉曼(Hockey&Rejman,1981)的字母轉(zhuǎn)換實驗，如“KENC+4”正確反應(yīng)：OIRG，編碼、轉(zhuǎn)換、貯存三個階段短時記憶信息編碼是否只有聽覺編碼？（Posner等，1969）任務(wù)：給被試并排呈現(xiàn)2個字母，要求被試以按鍵反應(yīng)來指出這2個字母是否相同，記錄反應(yīng)時。材料：2種字母對，AA（讀音和書寫一樣）與Aa（讀音相同、書寫不同）。2種情況下的正確反應(yīng)都為“相同”。設(shè)計：4種呈現(xiàn)方式，2個字母同時呈現(xiàn)、間隔0.5秒、1秒、2秒。短時記憶信息編碼是否只有聽覺編碼？（Posner等，1969）反應(yīng)時是字母間隔的函數(shù)短時記憶信息編碼是否只有聽覺編碼？（Posner等，1969）反應(yīng)時是字母間隔的函數(shù)短時記憶信息編碼是否只有聽覺編碼？（Posner等，1969）結(jié)果：同時呈現(xiàn)時，AA對的反應(yīng)時顯著小于Aa對；隨著間隔時間增加，AA對的反應(yīng)時快速增加，但Aa對沒有發(fā)生大的變化，二者差別逐漸縮小。解釋：AA對可以直接以視覺特征比較，Aa對必須在聽覺編碼的基礎(chǔ)上才能匹配，同時呈現(xiàn)情況下之所以花時多是需要從視覺編碼過渡到聽覺編碼；隨著間隔時間增加，AA對視覺編碼的優(yōu)勢逐漸消失，聽覺編碼出現(xiàn)，反應(yīng)時隨之增加，與Aa對的差別自然縮小。反應(yīng)時實驗存在的問題速度與正確率權(quán)衡（tradeoff)問題目前的主導(dǎo)看法是，就一般的反應(yīng)時實驗來說，在實驗達到高正確率的條件下，反應(yīng)時數(shù)據(jù)是有效的。在統(tǒng)計實驗結(jié)果時，應(yīng)單獨對反應(yīng)錯誤率進行統(tǒng)計，在分析結(jié)果時加以考慮第六節(jié)內(nèi)隱聯(lián)想測驗方法一、內(nèi)隱聯(lián)想測驗方法格林沃爾德（Greenwald）在1988年介紹了內(nèi)隱聯(lián)想測驗（ImplicitAssociationTest，IAT）“Flower-insectIAT”：通過計算機呈現(xiàn)一種花的名字，一種昆蟲的名字，一個積極詞匯，一個消極詞匯，要求被試對這些刺激信息進行分類，并按實驗要求撳鍵做出反應(yīng)一、內(nèi)隱聯(lián)想測驗方法實驗中被試需要完成兩個聯(lián)合任務(wù)，在聯(lián)合任務(wù)1中，被試對花的名字和積極詞匯做出反應(yīng)（如按A鍵），對昆蟲的名字和消極詞匯共同做出反應(yīng)（如按5鍵）；在聯(lián)合任務(wù)2中，被試對花的名字和消極詞匯共同做出反應(yīng)，對昆蟲的名字和積極詞匯做出反應(yīng)。通過反應(yīng)時的差異來推斷是否存在聯(lián)系及其緊密程度。如聯(lián)合任務(wù)1的反應(yīng)時間短IAT效應(yīng)為考察指標(biāo)。IAT效應(yīng)指前后兩個聯(lián)合任務(wù)中個體平均反應(yīng)時的差值，如果在一定顯著性水平上大于0，則實驗假設(shè)成立，若小于0則說明假設(shè)不成立，則類別與屬性的關(guān)系反轉(zhuǎn)，若沒有顯著性差異，則說明類別與屬性兩個維度之間沒有所預(yù)期的內(nèi)在聯(lián)系存在二、TheGO/No-go聯(lián)想測驗方法GNAT是格林沃爾德最近提出來測量內(nèi)隱社會認知的研究方法，它是對IAT的有機補充它考察目標(biāo)類別和屬性維度（如積極和消極評價）概念之間的聯(lián)結(jié)強度，彌補了IAT實驗設(shè)計中需要提供類別維度，不能對某一對象做出評價的限制吸收信號檢測論的思想，實驗中包括目標(biāo)刺激（信號）和分心刺激（噪音），如目標(biāo)類別（Fruit）和積極評價（Good）作為信號，而將目標(biāo)類別（Bugs）和消極評價（Bad）作為噪音，當(dāng)呈現(xiàn)Fruit和Good時被試按空格做出反應(yīng)（稱為Go），當(dāng)呈現(xiàn)Bugs和Bad時被試不做出反應(yīng)（稱為No-go）在GNAT實驗程序中包括了兩個實驗階段，在階段1，被試對目標(biāo)類別和屬性類別做出反應(yīng)（Fruit和Good），對Bugs和Bad則不做出反應(yīng)；在階段2中被試對目標(biāo)類別和屬性類別做出反應(yīng)（Fruit和Bad），對Bugs和Good不做反應(yīng)采用d′做指標(biāo)，將正確的“Go”反應(yīng)稱為擊中率，將不正確的“Go”反應(yīng)視為虛報率2002年BNosek的研究，當(dāng)將Fruit和Good作為信號時，d′=2.77，而將Fruit和Bad作為信號時，d′=1.65，有顯著性差異Eysenck&Keane認為認知心理學(xué)主要有四種研究方法，即：實驗認知心理學(xué)（experimentalcognitivepsychology）：它繼承了認知心理學(xué)的實驗傳統(tǒng)且不涉及計算建模（computationalmodelling）方面的內(nèi)容。認知科學(xué)（cognitivescience）：它開發(fā)各種計算模型來理解人類認知。認知神經(jīng)心理學(xué)（cognitiveneuropsychology）：它通過研究腦損傷患者的認知損害（cognitiveimpairments）來為正常人類認知研究提供有價值的資料。認知神經(jīng)科學(xué)（cognitiveneuroscience）：它通過運用一些技術(shù)手段（如腦功能成像）研究大腦功能以理解人類認知。3.3認知神經(jīng)心理學(xué)(cognitiveneuropsychology)認知神經(jīng)心理學(xué)研究腦損傷患者的認知活動模式。研究這些患者保持完整或損害的認知特性具有重要價值。一是因為腦損傷患者的認知活動通?？捎糜嘘P(guān)認知心理學(xué)理論來解釋。這些理論對正常認知活動中所涉及的過程或機制進行了規(guī)范。當(dāng)選擇性損傷上述某些機制時，原則上這些理論也應(yīng)該能夠解釋那些腦損傷患者所表現(xiàn)出來的許多認知損害現(xiàn)象。二是來自于腦損傷患者的相關(guān)證據(jù)有助于拒絕由認知心理學(xué)家提出的某些理論,并且建立關(guān)于正常認知活動的新理論。認知神經(jīng)心理學(xué)的主要目標(biāo)：從腦損傷患者身上保持完好的和受損害的各種認知能力推斷正常和完整的認知過程（Ellis和Young,1988）。單分離效應(yīng):被試在A任務(wù)表現(xiàn)正常，而B任務(wù)表現(xiàn)異常雙分離效應(yīng)：兩個被試，一個在A任務(wù)表現(xiàn)正常，而B任務(wù)表現(xiàn)異常；而另一個在B任務(wù)表現(xiàn)正常，而A任務(wù)表現(xiàn)異常比如，長時記憶和短時記憶系統(tǒng)認知神經(jīng)心理學(xué)的目標(biāo)模塊化(modularity)所有認知神經(jīng)心理學(xué)方法都基于一個假設(shè)，那就是大腦中存在眾多模塊(modular)或認知處理器(cognitiveprocessor)。由于這些模塊功能相對獨立，因此損傷其中的一個將不會直接影響到其他模塊的運作。各模塊在解剖上也是獨立的，故大腦損傷常常只影響一些模塊，而其他模塊保持相對完好。認知神經(jīng)心理學(xué)方法可能有助于發(fā)現(xiàn)這些認知模塊。認知神經(jīng)心理學(xué)的基本假設(shè)3.4認知神經(jīng)科學(xué)(CognitiveNeuroscience)認知神經(jīng)科學(xué)旨在闡明心理活動的腦基礎(chǔ)(theneuralbasesofthemind)，或者說，認知神經(jīng)科學(xué)的任務(wù)在于揭示心理與腦的關(guān)系。認知神經(jīng)科學(xué)是認知科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它建立在現(xiàn)代認知心理學(xué)和現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)上，具有高度的跨學(xué)科性、學(xué)科交叉性，體現(xiàn)了心理學(xué)的一種發(fā)展趨勢。3.2腦成像研究：神經(jīng)影像技術(shù)(I)

計算機斷層掃描術(shù)（CT,computerizedtomography）這一技術(shù)是將X－射線攝影和計算機圖像處理技術(shù)相結(jié)合的一種新的腦組織活體形態(tài)觀察技術(shù)。磁共振成像技術(shù)（MRI,magneticresonanceimaging）根據(jù)腦內(nèi)氫原子分布的數(shù)據(jù)進行構(gòu)像腦電記錄（EEG,electroencephalography）和腦磁圖技術(shù)（MEG,magnetoencephalography），所測量的分別是心理活動時的腦電與腦磁信號，其中腦電記錄包括自發(fā)腦電波（EEG,electroencephalogram）、腦事件相關(guān)電位（ERP,event-relatedpotential），總稱為腦電生理成像(electrophysiologicalimaging)技術(shù)EEGMeasurement3.2腦成像研究：神經(jīng)影像技術(shù)(II)正電子發(fā)射斷層掃描（PET,positronemissiontomography），其通過將帶有放射性核素標(biāo)記的化合物注入人體，以獲得心理活動時的腦代謝圖像或腦血流圖像功能磁共振成像（fMRI,functionalmagneticresonanceimaging），它主要通過測量腦活動時腦內(nèi)各處血流含氧量的變化來反映腦功能基于腦活動時腦內(nèi)組織光學(xué)性質(zhì)變化的多種光學(xué)成像技術(shù)，如近紅外光譜技術(shù)（NIRS,nearinfraredspectroscopy）和光學(xué)相干層析技術(shù)（OCT,opticalcoherencetomography）。PETfMRI3.2腦成像研究：各技術(shù)的比較理想的能用于研究人腦功能的神經(jīng)影像技術(shù)應(yīng)能滿足如下條件：無損傷性、較好的時間和空間分辨率、足夠高的靈敏度、操作上經(jīng)濟方便。ERP：時間分辨率極高（1毫秒）、空間分辨率（約10-20毫米）；fMRI：時間分辨率（2秒）、空間分辨率（1.0-1.5毫米）；PET：時間分辨率（45秒）、空間分辨率（4毫米），有微創(chuàng)傷性。認知神經(jīng)科學(xué)(CognitiveNeuroscience)認知神經(jīng)科學(xué)旨在闡明心理活動的腦基礎(chǔ)(theneuralbasesofthemind)，或者說，認知神經(jīng)科學(xué)的任務(wù)在于揭示心理與腦的關(guān)系。認知神經(jīng)科學(xué)是認知科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它建立在現(xiàn)代認知心理學(xué)和現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)上，具有高度的跨學(xué)科性、學(xué)科交叉性，體現(xiàn)了心理學(xué)的一種發(fā)展趨勢。實驗法（empiricalmethod）大部分關(guān)于認知過程和結(jié)構(gòu)的研究都是通過嚴格控制變量來觀察被試行為（如反應(yīng)時和/或操作準確性）而獲得的。這種方法已被證明非常有效。通過這一方法獲得的數(shù)據(jù)也被用來發(fā)展和證明眾多認知心理學(xué)理論。然而，我們在運用這些數(shù)據(jù)時需考慮兩個潛在的問題。1．速度和操作準確性只能為認知心理學(xué)家對他所關(guān)心的內(nèi)部過程和結(jié)構(gòu)提供間接的信息。2．行為數(shù)據(jù)通常是在人為環(huán)境的實驗室里收集的。人們在實驗室中對一件事情的表現(xiàn)可能同日常生活中的大相徑庭。

研究者也可采用內(nèi)省法（introspection）。根據(jù)《牛津英語詞典》的定義，內(nèi)省就是一個人對自身心理過程的檢查與觀察。內(nèi)省依賴于意識經(jīng)驗，而意識經(jīng)驗是個人的且不為他人所知。Nisbert和Wilson(1977)在分析了一些研究實例后，指出內(nèi)省法對認知研究基本上沒有什么價值。在一個研究里，主試先讓被試看5對依次排列且基本雷同的長筒襪，然后要求被試判斷最喜歡哪一對。在被試做出選擇后，主試要求被試回答為什么選擇那一對。絕大多數(shù)被試都選擇了最右邊那一對。因而事實是，長筒襪的相應(yīng)空間位置顯著影響了被試的判斷。但所有被試都否認了這一因素的作用，認為這些長筒襪的顏色、質(zhì)地等方面的細微差異導(dǎo)致他們做出那樣的選擇。

認知科學(xué)認知科學(xué)家開發(fā)各種計算模型（computationalmodel）以理解人類認知過程。一個理想的計算模型能引導(dǎo)人們?nèi)ヒ?guī)范一個理論并預(yù)測個體在新情景中的行為。數(shù)學(xué)模型在信息加工范式出現(xiàn)很久之前就已經(jīng)在實驗心理學(xué)領(lǐng)域（如智力測驗）廣為運用了。計算模型最大的優(yōu)點就是它們能對一個現(xiàn)象作出解釋性和預(yù)測性說明由于計算模型可以說是認知科學(xué)方法的標(biāo)志計算建模（computationalmodelling）：從流程圖到模擬過去，許多實驗認知心理學(xué)家在闡述其理論時所用的語言總是模棱兩可。這一現(xiàn)象使其他研究者很難確定所獲證據(jù)是否能支持某一理論。相反，認知科學(xué)家用計算機程序來表述認知理論，使得所有細節(jié)都清晰可辯。在六、七十年代，認知心理學(xué)家喜歡用流程圖（flowchart）而不是程序去描述認知理論。計算機科學(xué)家在編寫具體程序代碼前需要畫一些流程圖，作為設(shè)計圖或工作計劃。流程圖比文字表述更具體和專門化，但如果不與具體程序配合使用，還是顯得不夠精確。

認知心理學(xué)家使用流程圖常常招致尖銳的質(zhì)疑，如:“流程圖的每個邏輯方塊里究竟發(fā)生了什么？”“沿著這些箭頭究竟又發(fā)生了什么？”等。這些問題又引來進一步的嚴厲批評。人們需要知道“什么是句子編碼？”、“多長才是太長？”和“怎樣檢測句子歧義？”等一系列問題。關(guān)于計算機模擬的三個議題能不能在達到書面程序之前對一個理論進行解碼？能不能把一個程序的心理學(xué)特征與其它特征區(qū)分開來？計算機程序和人類被試在反應(yīng)時上會表現(xiàn)出差別嗎？認知神經(jīng)心理學(xué)認知神經(jīng)心理學(xué)研究腦損傷患者的認知活動模式。研究這些患者保持完整或損害的認知特性是具有重要價值的。一是因為腦損傷患者的認知活動通?？捎糜嘘P(guān)認知心理學(xué)理論來解釋。這些理論對正常認知活動中所涉及的過程或機制進行了規(guī)范。當(dāng)選擇性損傷上述某些機制時，原則上這些理論也應(yīng)該能夠解釋那些腦損傷患者所表現(xiàn)出來的許多認知損害現(xiàn)象。二是來自于腦損傷患者的相關(guān)證據(jù)有助于拒絕由認知心理學(xué)家提出的某些理論并且提出關(guān)于正常認知活動的新理論。

Ellis和Young（1988,p.4）提出認知神經(jīng)心理學(xué)的主要目標(biāo)應(yīng)該是：從腦損傷患者身上保持完好的和受損害的各種認知能力推斷正常和完整的認知過程…認知神經(jīng)心理學(xué)家也希望能夠斷言，如果正常且完整的認知系統(tǒng)不以某種方式組織的話，在腦損傷患者中觀察到的那些癥狀模式可能就不會發(fā)生了研究的效果應(yīng)該是，認知心理學(xué)和認知神經(jīng)心理學(xué)之間會產(chǎn)生雙向的影響，即前者影響后者而后者也可影響前者。認知神經(jīng)心理學(xué)研究實例：Atkinson和Shiffrin(1968)提出，長時記憶與短時記憶之間存在重要差別（即兩種記憶系統(tǒng)說）且信息需通過復(fù)述（rehearsal）和在短時記憶中進行的其它加工活動而進入長時記憶。Shallice和Warrington(1970)發(fā)現(xiàn)腦損傷患者KF的短時記憶受到嚴重損害，而長時記憶則保持完整。這一結(jié)果支持了上述假說。

對KF的研究達到了兩個目的：一是它提供證據(jù)支持兩種不同記憶系統(tǒng)假說。二是它也指出了Atkinson和Shiffrin(1968)理論模型的嚴重缺陷。根據(jù)該模型，如果長時學(xué)習(xí)和記憶確實依賴于短時記憶，那么在短時記憶嚴重損害情況下居然長時記憶還保持完整的結(jié)果就有些不可思議了。KF的例子清楚地顯示了認知神經(jīng)心理學(xué)研究的潛在意義。針對該患者的研究發(fā)現(xiàn)了六十年代末占主導(dǎo)地位的記憶理論所存在的嚴重缺陷。這項研究也證明了個案研究的價值。

認知神經(jīng)心理學(xué)家怎樣去設(shè)計研究認知功能的各種任務(wù)呢？一個關(guān)鍵目標(biāo)就是促使被試出現(xiàn)分離現(xiàn)象（dissociation），即患者在第一項任務(wù)中表現(xiàn)正常而在第二項任務(wù)中表現(xiàn)異常的現(xiàn)象?；颊逰F在短時記憶和長時記憶測驗成績上就出現(xiàn)了分離現(xiàn)象。這一證據(jù)被用來證明正常個體也至少存在兩個不同記憶系統(tǒng)。雙重分離現(xiàn)象（doubledissociation）從一個單一分離現(xiàn)象作出一個普遍性推論存在一個潛在的問題。一位患者在第一項任務(wù)上表現(xiàn)不好但在第二項任務(wù)上表現(xiàn)正常，可能只是因為第一項任務(wù)更復(fù)雜的緣故，而不是由第一項任務(wù)涉及腦損傷引起的某些特定功能損害造成的。對這一問題的解決辦法就是在患者身上發(fā)現(xiàn)雙重分離現(xiàn)象。所謂雙重分離就是一個患者在任務(wù)1上表現(xiàn)正常在任務(wù)2上表現(xiàn)異常，而另一患者在任務(wù)2上表現(xiàn)正常在任務(wù)1上表現(xiàn)異常的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)雙重分離現(xiàn)象，則結(jié)果就不能用任務(wù)難度不同來解釋。KF短時記憶異常而長時記憶正常，但遺忘癥（amnesia）患者長時記憶嚴重異常而短時記憶正常。這些發(fā)現(xiàn)建議大腦中存在兩個彼此獨立的記憶系統(tǒng)。如果腦損傷只限于某一局部且只影響單一認知過程或機制，那么認知神經(jīng)心理學(xué)研究就變得相對容易了。事實是腦損傷常常牽涉相對廣泛的區(qū)域，因而多個認知系統(tǒng)或多或少地受到了損害。這就意味著，我們要用一定的智慧才能從腦損傷患者身上獲得的資料作出關(guān)于人類認知的解釋。

理論假設(shè)絕大多數(shù)認知神經(jīng)心理學(xué)家認可除最后一條外的所有假設(shè)：認知系統(tǒng)具有模塊化（modularity）特點。也就是說，認知系統(tǒng)由相對獨立的認知過程或模塊(module)組成。每一模塊在某種程度上來說都獨立于其它模塊而工作。一般來說，腦損傷只是損害了其中的一些模塊。大腦的物理組織與心理結(jié)構(gòu)之間存在具有重要意義的對應(yīng)關(guān)系。這一假說被稱為心腦同形觀（isomorphism）。研究腦損傷患者的認知功能可幫助了解正常人的認知機制。需要指出的是，這一假設(shè)是與上述其它假設(shè)緊密聯(lián)系在一起的。絕大多數(shù)患者可根據(jù)綜合癥（syndrome）而加以分類。每一綜合癥都是根據(jù)同時出現(xiàn)的一組癥狀而劃定的。認知神經(jīng)科學(xué)各種研究大腦功能的技術(shù)主要表現(xiàn)為時間分辨率(temporalresolution)和空間分辨率（spatialresolution）上的區(qū)別(Churchland和Sejnowski,1991)。從時間指標(biāo)來說，一些技術(shù)能提供毫秒級的活動信息（這種分辨率適合于思維研究），而另一些技術(shù)則從更長的時間范圍如幾分鐘或數(shù)小時來考慮大腦的活動。從空間指標(biāo)來說，一些技術(shù)提供單細胞水平的活動信息，而另一些則提供多組細胞的活動情況。

單細胞記錄單細胞記錄(single-unitrecording)是四十多年前發(fā)展出來的一項記錄單個神經(jīng)元活動的精細技術(shù)。直徑約為萬分之一毫米的微電極(micro-electrode)被插進動物大腦以獲得細胞膜外電位（extracellularpotential）記錄。一個立體定位裝置被用來固定動物的位置以及幫助確定電極在三維空間的準確位置。單細胞記錄是一項靈敏度非常高的技術(shù)，百萬分之一伏特的電壓都可能被檢測到。這一技術(shù)最為著名的應(yīng)用是Hubel和Wiesel(1962,1979)對視覺的研究。他們用貓和猴子作被試研究了基本視覺過程的神經(jīng)生理學(xué)機制。Hubel和Wiesel發(fā)現(xiàn)在初級視覺皮質(zhì)中分別存在一些簡單和復(fù)雜的細胞以及眾多更為復(fù)雜的細胞。這兩種細胞均對某一特定朝向的直線條做出最大反應(yīng)。Hubel和Wiesel的發(fā)現(xiàn)是如此的清楚和有說服力，以致它能約束許多后續(xù)的視知覺理論，其中包括Marr的理論

評論單細胞記錄技術(shù)對提供腦功能在神經(jīng)元水平上的具體活動信息非常有效，因而相對其它技術(shù)而言也就更加精細一些。這一技術(shù)的另一優(yōu)勢是關(guān)于神經(jīng)元活動的信息可在一個非常寬泛的時間范圍內(nèi)（從幾毫秒到幾小時或幾天）采集。該技術(shù)的主要局限是由于需穿透神經(jīng)組織，所以當(dāng)運用于人類時不太受歡迎。另一個局限是它只能提供神經(jīng)元水平的活動信息。因此有必要發(fā)展其它技術(shù)來評估大腦皮質(zhì)在更廣泛領(lǐng)域里的活動情況。事件相關(guān)電位(ERPs)腦電圖(electroencephalogram-EEG)是通過在頭皮表面記錄大腦內(nèi)部的電活動情況而獲得的。大腦內(nèi)部的非常微小的電變化都能被置于頭皮表面的電極記錄到。這些變化可通過示波器（oscilloscope）中的陰極射線管（cathode-raytube）而得以顯示。EEG的關(guān)鍵問題是腦電活動的自發(fā)性或大量的背景活動阻礙了對刺激引起的信息加工活動的記錄。解決辦法是多次呈現(xiàn)相同刺激。隨后，每一刺激呈現(xiàn)后的EEG片段被抽取出來并根據(jù)刺激的觸發(fā)時間加以排列。把這些EEG片段疊加后平均就獲得一個單一波形。我們通過這種技術(shù)就從腦電圖記錄中獲得了事件相關(guān)電位，從而允許我們把刺激的效應(yīng)從背景活動中分離出來。

事件相關(guān)電位在評估某些認知活動的時間特點上尤為有效。例如，一些研究注意的專家提出對目標(biāo)和非目標(biāo)刺激的加工是在早期階段以不同的方式分別進行的，而另外一些研究者則認為被試以非常相似的方式對這兩種刺激進行充分加工。通過事件相關(guān)電位技術(shù)獲得的證據(jù)支持前一種觀點。如Woldorff等(1993)采用聽覺刺激進行的一項研究就發(fā)現(xiàn)，在刺激呈現(xiàn)大約20-50毫秒后，針對目標(biāo)刺激的事件相關(guān)電位明顯大于針對非目標(biāo)刺激的事件相關(guān)電位。

評論相對于其它技術(shù)而言，事件相關(guān)電位可提供關(guān)于大腦活動的更具體的時間信息，同時也有非常廣泛的臨床用途，如多發(fā)性硬化癥（multiplesclerosis）的診斷就是一個例子事件相關(guān)電位并不能提供關(guān)于腦功能定位方面的精確信息。這一問題部分是因為腦顱（skull）和大腦組織（braintissue）干擾了來自大腦內(nèi)部的電場所引起的。更進一步說，事件相關(guān)電位只有在刺激非常簡單且所給任務(wù)（如目標(biāo)檢測）只涉及基本過程時才更為有說服力。由于這些限制（包括一個刺激需呈現(xiàn)多次的實驗范式），因此事件相關(guān)電位技術(shù)不宜研究形式復(fù)雜的認知活動，如問題解決和推理等。

正電子發(fā)射層析攝影術(shù)（PET）正電子發(fā)射層析攝影術(shù)（positronemissiontomography，簡稱PET掃描）是最受媒體注意的這一技術(shù)是根據(jù)對正電子的檢測而獲得有關(guān)大腦活動的信息的。正電子（positron）是由某些放射性物質(zhì)釋放的一種微粒子。帶有放射性標(biāo)記的液體被注射進體內(nèi)并迅速聚集在大腦的血管中。當(dāng)部分皮質(zhì)興奮時，帶放射性標(biāo)記的液體就迅速移向興奮處。接著一個掃描裝置就測量放射性液體所產(chǎn)生的正電子數(shù)量。然后，再由計算機把這一信息轉(zhuǎn)換成代表大腦不同區(qū)域興奮水平的圖像。Raichle(1994b)介紹了認知神經(jīng)科學(xué)家用來研究認知過程的PET技術(shù)。這一方法基于一種減法邏輯（subtractivelogic）。研究者首先測量某一實驗條件下和某一控制或基線條件下（如實驗任務(wù)呈現(xiàn)前的狀態(tài)）的大腦興奮水平。然后，控制條件下的大腦興奮水平被從實驗條件中的大腦興奮水平中減除。這一減法處理被認為可觀察由純實驗條件所引起的大腦興奮區(qū)域和水平。PET被多次用來研究情景記憶(episodicmemory)。情景記憶是一種長時記憶，涉及對過去情景或場合的有意識回憶。當(dāng)被試提取情景記憶時，右前額葉顯示較其它記憶提取時更高的興奮水平評論PET的主要優(yōu)點之一是其具有較高的空間分辨率（可達3-4毫米）。這一技術(shù)具有廣泛的用途，即可用來確定多種認知活動的大腦興奮區(qū)域。PET也存在許多局限性。第一，其時間分辨率很低。PET測定的是60秒或更長時段的每一大腦區(qū)域的活動量，因而也就不能顯示伴隨大多數(shù)認知過程所發(fā)生的迅速變化。第二，PET只能間接測量有關(guān)的神經(jīng)活動。正如Anderson,Holliday,Singh和Harding(1996,p.423)所指出的，“局部腦血流量（regionalcerebralbloodflow-rCBF）的變化是通過測量放射性同位素所發(fā)射的正電子的空間分布變化所獲得的，而這一變化被認為反映了神經(jīng)活動的變化?！边@一假設(shè)可能更適應(yīng)于信息加工的早期階段。第三，這是一項侵襲性技術(shù)（invasivetechnique），即實驗者需要向被試注射放射性同位素標(biāo)記液。第四，研究者很難對根據(jù)減法邏輯獲得的證據(jù)予以充分解釋。例如，研究者可假設(shè)提取情景記憶時其它記憶成分并未引起大腦某些特定區(qū)域的活動?？蓮牧硪唤嵌葋碚f，被試也可能在提取情景記憶時動機較提取其它記憶時會更強一些。這樣一來，大腦的某些活動可能是反映了動機系統(tǒng)而不是記憶系統(tǒng)的活動。磁共振成像（MRI和fMRI）磁共振成像（magneticresonanceimaging-MRI）的原理是利用電磁場去興奮大腦中的原子。這一過程所導(dǎo)致的磁場變化被一臺環(huán)繞患者的11噸重的磁體所檢測。這些變化進而由一臺計算機轉(zhuǎn)化成一幅非常精確的三維圖像。MRI掃描因可進行多角度檢測而被用來檢測大腦中非常細小的腫瘤。當(dāng)然，僅從這一點來說，它只能發(fā)現(xiàn)大腦的結(jié)構(gòu)性特點，在功能方面還無能為力。

MRI技術(shù)已經(jīng)被用來測量大腦的活動以提供功能磁共振成像（functionalmagneticresonanceimaging-fMRI）。局部神經(jīng)元興奮將引起該區(qū)域血流量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖。Raichle(1994a,p.41)指出，“血紅蛋白(haemoglobin)所攜帶的氧的含量影響了血紅蛋白的磁場特性…MRI能檢測到大腦的功能性氧消耗變化情況。”功能磁共振成像技術(shù)能清晰地顯示高活動量區(qū)域的三維圖像。功能磁共振成像比PET具有更高的時間和空間分辨率，因而也更為有效。然而它同PET技術(shù)一樣，也是采用減法邏輯，即把控制狀態(tài)或某一狀態(tài)從實驗狀態(tài)中減去的方法。Tootell等（1995b）采用fMRI技術(shù)完成的一項關(guān)于瀑布錯覺（waterfallillusion）的研究就顯示了這一技術(shù)的有效性。所謂瀑布錯覺指如果長時間目視一個朝一個方向運動的刺激（如一個瀑布），那么緊接著就會出現(xiàn)一個固定目標(biāo)朝相反方向運動的錯覺。他們的研究獲得了兩個重要發(fā)現(xiàn)。一是瀑布錯覺的逐步減小與所觀察的大腦區(qū)域興奮度的降低非常一致。另一是絕大部分由瀑布錯覺所產(chǎn)生的興奮均在視覺皮質(zhì)V5區(qū)，而一般認為V5區(qū)主要參與運動知覺的處