认知和感知:真的有区别吗?

如果每一个介绍性的心理学教科书是错误的最基本的角色和心理科学的基本组件?几十年来,教科书教,之间有明显的界限的感觉——我们如何看待,听觉,触觉,味觉和嗅觉,更高级的认知过程,使我们能够整合和解释我们的感官。然而新兴跨学科研究表明感知和认知之间的描述可能会比我们之前所认为的要更模糊。自上而下的认知过程似乎影响知觉甚至最基本的组件,影响我们如何看待。新发现还表明,我们所谓的低级知觉过程如气味可能会比之前认为的更聪明。辨别什么是自顶向下或自底向上的可能比科学家曾相信复杂得多。

神经影像混合碗

新的神经影像学技术的进步让研究人员观察知觉过程实时视觉和触觉等主题查看图片,听音频,或运行他们的手指在触觉半岛体育官方网址入口对象。

功能磁共振成像(fMRI)措施大脑血流量的变化,让研究人员观察大脑的特定区域和结构时活跃的任务。半岛体育官方网址入口然而,fMRI运作的时间尺度上远比大脑的发音速度慢。另一种成像技术,脑磁图描记术(MEG),利用传感器在测量大脑活动参与者的头皮。梅格允许近实时记录的大脑活动极快,但缺乏功能磁共振成像的精度确定结构在大脑是活跃的。

资深研究科学家APS的这是在计算机视觉中,神经科学,和人机交互在麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室,正在一个有前途的新方法相结合的功能磁共振成像和梅格数据允许研究人员观察大脑的视觉感知在何时何地发生。半岛体育官方网址入口主要问题与结合功能磁共振成像和梅格,奥利瓦解释说,是,这两种方法提供不同类型的数据从不同类型的传感器。

孤立地“当前非侵入性脑成像技术不能解决大脑的时空动态,因为它们提供高空间或时间分辨率但不是两个,”奥利瓦和他的同事们Radoslaw马丁Cichy(柏林自由大学)和Dimitrios Pantazis(麻省理工学院)2016年的一篇论文发表在文章中写道大脑皮层。

奥利瓦引用的新方法为研究人员提供了观察视觉处理能力以毫秒的速度和解决一毫米。半岛体育官方网址入口

在一项研究中,奥利瓦和他的同事创造了一个巨大的视觉感知神经影像数据库通过16个参与者完成相同的任务在两个功能磁共振成像和梅格机器。这种独特的数据集允许研究小组建立一个矩阵比较空间数据从功能磁共振成像和梅格的时态数据。

“我们使用表征几何,它是这一概念的相似的两个或两个以上的刺激是如何在你的空间数据,”奥利瓦解释道。

来自本研究的发现提供了新的见解对视觉感知的最基本的组成部分,如形状或颜色,导致高级认知过程相关的分类和记忆。在2014年的一篇论文发表在自然神经科学奥利瓦和他的同事们发现,大脑活动的流动从看到对象识别和分类是一个植物或动物都发生以猛烈的速度——就160毫秒。

虽然奥利瓦指出,这些实验不能区分自下而上和自上而下的加工,有一些惊人的发现。一些大脑区域将成为活性相对较晚视觉物体识别比预期的更早开始活跃。

这部小说神经影像学方法允许研究人员创建时空地图的人类大脑,还包括神经表征的持续时半岛体育官方网址入口间,可以帮助指导理论和模型架构,奥利瓦说。

区分观看和思考

最近发表的大量研究表明,我们的“高阶”等认知过程的信念,欲望,和动机可以发挥重要的自上而下的影响基本的知觉过程,改变我们的基本视觉感知。然而,耶鲁大学心理学教授和APS的布莱恩肖勒坚称,感觉可以从认知进行没有任何直接影响。

肖勒耶鲁感知与认知实验室,在那里他探索问题如何感知、记忆和学习生产我们的经验世界的互动。在一个大胆的一份2016年的论文与查兹费尔斯通(约翰·霍普金斯大学),他写道:“这些数以百计的研究-单独或集体真自上而下的影响感知提供令人信服的证据。“肖勒和费尔斯通说,基本的视觉感知实际上是比大多数研究人员认为更聪明。半岛体育官方网址入口

“我们试着证明这不仅仅是语义,但这些都是简单的实证问题,“肖勒在综合科学研讨会上说在2019年的国际公约的《心理科学》期刊上。

根据肖勒,因果历史只是一个例子的现象被广泛认为是典型的高级思维,但真正基于低级视觉感知。举个例子,如果你看到一个饼干咬了,你含蓄地明白原来形状的饼干事件改变了过去,他说。

在发表的一项研究心理科学,肖勒作者Yi-Chia陈(耶鲁大学)使用一个简单精致的系列动画的平方形状“咬”了。当最初的广场已经失踪,推断因果历史,像一个cookie失踪一个咬人的形状
比了一个三角形,参与者认为形状的变化逐渐即使动画显示瞬时变化。

“当我们看到和思维之间的区别,我们可以认识到,也许这种表示法的根源可能在于低级视觉感知,“肖勒解释道。

在另一个一系列的实验,肖勒和费尔斯通用直观的物理表明人们可以告诉在100毫秒的块是否不稳定,要摔倒。

“当你看到一个现象,在这样的刺激,我发现我看到物理似乎在瞬间。你只是有一个内脏感觉,似乎并不需要太多想,例如,如何稳定堆板,是否会下降,也许它会下降的速度有多快,哪个方向就会下降,”肖勒说。

联合在自然界中

新的研究在自上而下的认知对知觉的影响导致了科学家的新问题是否真正有“联合在自然”之间的认知和感知。

哲学“现在,就像在心理学中,有一个历史悠久的有关认知和感知基本上一样的,“说Ned块,哲学教授,纽约大学的心理学和神经科学。

块指出由感性科学证据支持不同的知觉和认知之间的联合。孤独的黄蜂,黄蜂的一个物种,并不住在蜂巢,是纯粹的知觉在生物学的证据的一个例子,他说。虽然黄蜂有优秀的视觉感知能力,认知是认知的和无意识的。

当谈到的问题定义人类感知和认知的界限,块指向安娜·富兰克林的工作的视觉感知和认知教授苏塞克斯大学的。富兰克林对婴儿的色彩感知进行了广泛的研究。

虽然彩虹的颜色是一个连续的波长,人类感知颜色绝对——我们打破独特风格的连续光谱成块组。使用眼动研究和目光,富兰克林和他的同事们发现,婴儿能感知颜色类别4到6个月的年龄。然而大量的研究表明,婴儿不开始开发概念的颜色直到他们大约一年。

阻止引用1980儿童语言研究APS的梅布尔大米(堪萨斯大学)儿童3大花了超过1000学习试验几个星期学习单词“红色”和“绿色”。

即使是查尔斯·达尔文指出,孩子似乎很难学习单词颜色:“(我)被观察吓了一跳,他们似乎完全无法粘贴正确的名字颜色的彩色版画,尽管我多次试图教他们。我清楚地记得宣称他们是色盲,“达尔文在1877年写了他的孩子。

“我们的想法是,6 - 11个月大的婴儿颜色知觉没有概念,这表明颜色知觉可以发现,“块说。“我认为最简单的认为所有的知觉
是发现的。”

聪明的感觉神经元

约翰麦克甘的工作使用先进的光学技术探索感官认知的神经生物学的气味。麦克甘,罗格斯大学的心理学教授,使用嗅觉系统作为模型来研究神经感官刺激的处理。

在最近的一系列实验,麦克甘很感兴趣看认知过程早期的知觉,感觉神经元本身的水平。

对于这个研究,麦克甘的实验室使用转基因老鼠。小窗口是在每个鼠标的头骨植入大脑处理气味的嗅球,让研究人员看到老鼠的大脑反应的气味。半岛体育官方网址入口

“不是比喻点亮;他们从字面上点亮,通过显微镜下,你可以看到它”麦克甘解释道。

转基因小鼠暴露在一个特定的气味同时他们经历了一次痛苦的打击。老鼠开始出现典型的因为看见行为不仅shock-associated气味的气味,但在嗅球神经元的激活模式是可见的;暴露在焦虑有关气味导致更多的神经递质释放的嗅感觉神经元与基线水平相比之前暴露于痛苦的冲击。

“本质上,就像从鼻子进入大脑的信息已经有了不好的事情的记忆融入它,“麦克甘说科学播客的采访。

在另一项实验中,小鼠暴露于大约一打轮前一系列的灯和音频音调气味。在试验中,研究人员跳过预期音,嗅气味感半岛体育官方网址入口觉神经的反应要小得多。这是意想不到的,因为嗅感觉神经元激活在感觉处理——他们是身体接触的气味进入鼻粘膜,麦克甘解释道。

“所以嗅感觉神经元怎么知道所有这些东西冲击和灯光和色调呢?”他问道。

这些中间神经元的轴突被人群包围的位置进入大脑,理论上这些区域连接到其他的大脑区域。所以即使中央杏仁核的核不连接到嗅觉系统,麦克甘和同事辛西娅快(APOPO,非营利组织在坦桑尼亚)发现,杏仁核仍然是一个电路的一部分,鼻粘膜神经终端通过一系列中间神经元相连。

“这意味着也许没有所谓的纯粹的“自下而上”的气味在老鼠大脑表示,因为这是进入老鼠的大脑,“麦克甘阐述。

学习如何忽略

的思想学习和决策任务可能让一只老鼠的图片学习是否推动杆的基础上一盏灯打开或关闭,但这不是决策在现实世界中实际是什么样子,根据雅艾尔和合,普林斯顿普林斯顿大学神经科学研究所教授。想想一个平凡真实的任务,比如过马路。有迎面而来的汽车,停放着的车辆,其他行人、人行横道,路灯的倒计时。

如果我们的任务是穿过马路,我们可能参加迎面而来的汽车的速度和距离,而无视他们的颜色。另外,如果我们试图在纽约市,计程车的时候我们需要注意所使用的黄色出租车。但是我们如何学习如何解决相关或不相关的因素在这种杂乱的场景吗?

“所有的学习泛化,因为你从来没有真正同一条街上两次完全相同的配置,所以没有两个事件是完全相同的,“和合解释道。“我们问的问题在我的实验室是“我们如何学习的表示每个任务将支持高效的学习环境和有效的决策吗?“”

为了更好地理解我们如何了解忽视,和合的实验室使用了被称为维度的一个任务的任务。参与者在磁共振成像扫描仪显示组刺激(即与不同的维度。,颜色,形状,纹理)。获得奖励,他们必须学会项目选择的设置。从只有一个功能相关的维度——由研究者决定奖赏的概率。半岛体育官方网址入口摩擦是参与者不告知提前维度是什么相关和目标特性会得到奖励。

“这就是喜欢过马路,你可以忽略一些东西,只专注于一个维度——无论是颜色,或形状,或纹理。问题是人类的大脑如何学习这个,”又解释道。

和合然后使用这trial-by-trial选择数据开发计算模型,反映了参与者的学习和决策策略。与这10年的工作任务,你们实验室已确定,参与者不似乎是使用简单的强化学习,贝叶斯推理,或简单的假设检验,她说。相反,最好的模型使用他们所谓的特性强化学习+衰减:每次试验后,每个选择特性的值更新和调整,以反映任何预测错误,而其他值都腐烂对零,模仿不太注意这些。

“我试着去了解什么是认知如何塑造我们参加和我们如何决定参加,“和合解释道。“我们已经显示到目前为止,关注限制了我们学习的,我们认为这一个特性,而不是bug;通过约束学习只有维度相关的任务,我们可以学会过马路10试验而不是在10000年试验。”

本文是部分基于一个综合科学研讨会在2019年国际公约的《心理科学》(icp)在巴黎。了解在布鲁塞尔icp 2021。

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