本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
来自波士顿的问候,认知神经科学学会第21届年会正在这里举行。星期六和星期日安排了满满的专题研讨会、讲座和超过400张海报。以下仅是其中一些亮点。
双语大脑是今年会议上的热门话题,特别是当研究人员努力应对语言学习的益处和挑战时。对于许多大学语言专业的学生来说,这是一个令人高兴的消息,由田纳西大学诺克斯维尔分校的哈里特·伍德·鲍登领导的一组研究人员已经证明,多年的语言学习会改变一个人的大脑处理方式,使其更像母语人士的大脑。他们发现,在西班牙语方面学习了大约七个学期的以英语为母语的学生,在处理口语西班牙语语法时,表现出与母语人士非常相似的大脑激活。该研究使用了脑电图 (EEG),其中电极放置在头皮上,以拾取和测量下方大脑神经元的电活动。相比之下,最近开始学习西班牙语的学生对这些语言要素的处理方式明显不同。这项研究的重点是名词-形容词一致性的识别,特别是在性和数方面。
然而,口音可能仍然更难掌握。哥伦比亚大学的研究人员与以西班牙语为母语的人合作,研究在听和 воспроизведении 英语元音(西班牙语中不使用的元音)时遇到的困难。这项研究的重点是区分“dock”中延长的 o 音和“duck”中柔和的 u 音,这在口语西班牙语中是不存在的。科学家们使用脑电图来测量以英语为母语和以西班牙语为母语的人对这些元音的大脑反应。西班牙语母语者对“dock”元音的反应与英语母语者完全相同,但对“duck”元音的反应则不然,后者对于前者来说更难识别。这一发现是更大规模研究的一部分,暗示了一种可能性,即像“dock”中在声道边缘产生的 o 音比在声道中间产生的柔和 u 音更容易感知。通过识别这些类型的偏好,研究人员希望更好地训练语言学习者适应其母语典型音库之外的声音。
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避孕似乎不会影响认知,根据马萨诸塞大学阿默斯特分校的莉娜·菲科及其同事的研究。在为数不多的神经内分泌学研究之一中,菲科调查了含有炔雌醇的避孕药是否会改变服用这种避孕药多年的女性的心理地图绘制能力或语言能力。语言和导航任务都受到雌激素的支持。但由于炔雌醇抑制雌激素,菲科想知道服用避孕药是否可能存在认知成本。相反,她观察到,在月经周期的低雌激素阶段,服用这些药丸的女性与不服用药丸的女性对照组之间没有差异。未来,菲科希望评估老年人群中服用药丸的时间长短是否与任何认知变化有关。
圣母大学的研究人员有一些初步证据表明,酒精可以设置你身体的内在闹钟。事实上,它可以让轻松的星期天早晨看起来像疯狂的星期一。该小组想研究酒精这种生理压力源如何改变身体的皮质醇觉醒反应,在这种反应中,当一个人醒来时,应激激素皮质醇会大量涌入并达到峰值。早期的工作表明,这种反应与心理压力有关,导致工作日或其他焦虑时期提前起床。圣母大学小组发现,在周末晚上喝大约四杯酒的大学生,第二天早晨醒来时的皮质醇水平明显高于不饮酒者。事实上,研究人员认为,这种诱发压力的效应类似于工作日皮质醇水平产生的效应。
最后,研究人员已经弄清楚了声音诱发闪光错觉的新细微之处。在这种错觉中,个体要么看到一道闪光并听到两声蜂鸣声,要么看到两道闪光并听到一声蜂鸣声。奇怪的是,如果人们听到两声蜂鸣声,他们会报告看到两道闪光,如果他们听到一声蜂鸣声,则只会报告看到一道闪光。意大利米兰-比可卡大学的科学家们决定稍微调整一下来复制这种错觉。他们没有实际闪烁灯光,而是要求受试者闭上眼睛,然后使用磁场来改变神经元周围的电流,并刺激枕叶(一种称为经颅磁刺激的技术)。这种刺激触发了光幻视,或光闪烁的感觉——尽管没有任何实际的光闪烁。由于这些幻影闪光是直接在视觉系统中诱发的,因此这种方法使研究人员能够定时刺激和反应,以解开这种错觉是否依赖于遇到闪光或蜂鸣声后不久的视觉处理。事实上,他们发现,如果在相对较短的时间内呈现刺激,他们的受试者会在研究人员仅用两次听觉蜂鸣声诱发一次闪光后报告看到两次光幻视。这表明,大脑早期视觉皮层的体验可以被声音调节。主要作者西尔维娅·孔文托解释说,这种感觉重叠可能反映了对我们的祖先有益的大脑组织。即使它引入了一些错误,这种联系也将使我们的大脑能够更快地收集和组织来自环境的信息。
到目前为止,讲座和专题研讨会汇集了历史和假设的良好结合。乔恩·卡斯,他在范德比尔特大学研究哺乳动物大脑的组织,例如,介绍了他正在进行的绘制运动皮层可能的“子区域”的工作。这个想法部分受到普林斯顿大学神经科学家迈克尔·格拉齐亚诺在 2009 年进行的研究的启发,他证明,通过刺激麻醉猴子运动皮层上的特定位置,动物会执行诸如将手放到嘴边的行为。卡斯此后在几种灵长类动物物种(包括婴猴、松鼠猴和猫头鹰猴)中研究了这种和类似的行为——包括抓握、伸展和攀爬行为。他的发现使他得出结论,运动皮层可能分为具有特定活动目的的功能子区域,这些子区域直接控制身体各部分的运动,并且这些子区域的组织可能在灵长类动物中是一致的。
在完全不同的方面,关于发展认知神经科学的专题研讨会反思了该领域的经验教训如何潜在地指导教育和司法系统的政策。例如,哈佛大学的玛格丽特·谢里丹回顾了罗马尼亚孤儿院研究的最新发表的研究结果,该研究揭示了极度剥夺如何残酷地抑制心理发展。这项研究补充了对贫困中成长的儿童的认知困境的持续研究。从更积极的方面来看,有一些干预措施可以帮助这些儿童缩小差距。俄勒冈大学的神经心理学家海伦·内维尔讨论了她的团队如何成功地训练幼儿提高他们的注意力技能,通常通过简单而有趣的活动,要求孩子们集中注意力并忽略干扰。
会议最令人感动的时刻之一是麻省理工学院神经科学家苏珊娜·科金的开幕主题演讲。科金谈到了H.M.的遗产,这位病人接受了手术以预防癫痫发作,但却失去了形成新记忆的能力。科金花了数十年时间研究 H.M.,她讨论了 H.M. 如何帮助阐明不同记忆形式之间的区别以及它们在大脑中的位置(要了解更多关于 H.M. 的信息,请查看《大众科学·心灵》五月/六月号)。但科金也讨论了首字母缩写背后的这个人,描述了他温和且非常乐观的性格,考虑到他反复面对一个令人困惑、没有背景的现在。她的演讲包括科金和 H.M. 在 1992 年聊天的动人心魄且强有力的录音节选。在摘录中,H.M. 声称“不介意”所有的测试和研究,只是简单地说,“我认为我身上的问题可以帮助你帮助其他人。”