【脑与认知科学】第六章 心里表象

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心里表象

1. 定义

  • 心理表象 (Mental imagery) 指当事物不在面前时,在人们头脑中出现的事物的形象。
  • 广义定义为在没有外在知觉信息来源的情况下,对类似知觉信息的加工。
    2. 种类
  • 视觉表象:具有视觉特征的形象 (颜色、形状、大小等)。
  • 听觉表象:具有听觉特征的形象 (音调、响度、音色和旋律等)。
  • 动作表象:与动作系统有关的形象。
  • 言语表象:与言语有关的默诵。
    3. 特征
  • 直观性:表象具有类似知觉的直接性和生动性。
  • 概括性:表象可以反映事物的整体特征,也可以反映事物的局部特征。
  • 可操作性:可以对表象进行加工和操作,例如心理旋转、表象扫描等。
    4. 研究方法
  • 心理旋转实验:研究物体在心理表象中的旋转过程。
  • 表象扫描:研究在心理表象中进行空间扫描的过程。
  • 大小的视觉比较:研究在心理表象中进行物体大小比较的过程。
    5. 与知觉的关系
  • 心理表象与知觉加工存在联系,但并非完全相同。
  • 心理表象的加工过程可能比知觉加工更为复杂。
  • 心理表象与知觉加工可能涉及不同的脑区。
    6. 应用
  • 认知地图:对周围环境的心理表象,用于展现表象与行动之间的联系。
  • 学习和记忆:利用心理表象进行学习和记忆。
  • 创造性思维:利用心理表象进行创造性思维。
    7. 未来研究方向
  • 心理表象的神经机制。
  • 心理表象与情绪的关系。
  • 心理表象在认知发展中的作用。

视觉表象

1. 定义

  • 视觉表象是在人们头脑中出现的具有视觉特征(颜色、形状、大小等)的形象。
    2. 研究方法
  • 心理旋转实验:验证视觉信息在心理表象中的表征。
  • 表象扫描:研究在心理表象中进行空间扫描的过程。
  • 大小的视觉比较:研究在心理表象中进行物体大小比较的过程。
    3. 与知觉的关系
  • 视觉表象与视知觉存在联系,但并非完全相同。
  • 心理表象的加工过程可能比知觉加工更为复杂。
  • 心理表象与知觉加工可能涉及不同的脑区。
    4. 脑区
  • 海马旁回位置区:对事务和场景的视觉表象。
  • 梭状回脸部区:对脸部的视觉表象。
  • 初级视觉17区:对视觉表象起到了"因"的作用。
  • 顶叶:支持视觉表象的空间成分。
  • 颞叶:支持物体本身的表象和视觉属性。
    5. 应用
  • 认知地图:对周围环境的视觉表象,用于展现表象与行动之间的联系。
  • 学习和记忆:利用视觉表象进行学习和记忆。
  • 创造性思维:利用视觉表象进行创造性思维。
    6. 未来研究方向
  • 视觉表象的神经机制。
  • 视觉表象与情绪的关系。
  • 视觉表象在认知发展中的作用。

认知地图

1. 定义

  • 认知地图是对周围环境的心理表象,用于展现表象与行动之间的联系。
  • 它反映了个体对环境的空间认知,包括地点、路线、方向等信息。
    2. 分类
  • 行进图:可用语言描述的路线图,强调行动信息。
  • 俯瞰图:包含空间信息的地图,例如城市地图,强调空间关系。
    3. 形成过程
  • 个体通过感知环境、学习和记忆,逐渐建立起认知地图。
  • 俯瞰图的形成比行进图需要更多的时间和经验。
    4. 脑区
  • 顶叶皮层:对自我中心表征起到重要作用,例如判断方向、距离等。
  • 海马:对他我中心表征重要,例如寻路、空间导航等。
    5. 地图曲解
  • 认知地图具有多层次结构,较小区域包含在较大区域之中。
  • 这种多层次结构会产生系统性曲解,例如将城市的位置错误地判断为所属大区域的相对位置。
    6. 应用
  • 寻路:利用认知地图进行导航和定位。
  • 规划:利用认知地图进行路线规划和时间估计。
  • 决策:利用认知地图进行空间决策,例如选择居住地点、工作地点等。
    7. 未来研究方向
  • 认知地图的形成机制。
  • 认知地图的个体差异。
  • 认知地图在虚拟现实中的应用。

知识表征

1. 定义

  • 知识表征是指信息在人脑中的存储和呈现方式。
  • 它决定了个体如何理解和运用知识。
    2. 类型
  • 符号表征:将知识以符号形式存储,例如语言、文字、数字等。
  • 概念表征:将知识以概念形式存储,例如类别、属性、关系等。
  • 图式表征:将知识以图式形式存储,例如脚本、图式、框架等。
  • 知觉表征:将知识以知觉形式存储,例如视觉图像、听觉声音等。
  • 心理模型:将知识以模型形式存储,例如对物体、事件、系统的整体理解。
    3. 影响因素
  • 个体经验:个体经验会影响知识表征的方式。
  • 学习方式:不同的学习方式会影响知识表征的形成。
  • 认知风格:不同的认知风格会影响知识表征的偏好。
    4. 应用
  • 教育教学:根据知识表征的类型,设计不同的教学方法和策略。
  • 人机交互:根据用户的知识表征,设计更符合用户认知习惯的界面和交互方式。
  • 人工智能:构建人工智能系统的知识库,需要考虑知识表征的合理性和有效性。
    5. 未来研究方向
  • 知识表征的脑机制。
  • 知识表征的个体差异。
  • 知识表征与学习的相互作用。

心理旋转实验

1. 背景

  • 心理旋转实验是研究心理表象的经典实验,由Shepard和Metzler于1971年设计。
  • 该实验旨在探究物体在心理表象中的旋转过程,以及心理旋转与物理旋转的关系。
    2. 实验过程
  • 向被试呈现两个物体,这两个物体在空间上存在一定的角度差异。
  • 要求被试判断这两个物体是否相同。
  • 记录被试的反应时间。
    3. 实验结果
  • 反应时间与物体之间的角度差异成正比,即角度差异越大,反应时间越长。
  • 这种反应时间的变化模式与物理旋转的规律相似。
    4. 结论
  • 心理旋转实验表明,物体在心理表象中可以进行旋转操作。
  • 心理旋转的过程类似于物理旋转的过程,但并非完全相同。
    5. 意义
  • 心理旋转实验为研究心理表象提供了重要的证据。
  • 该实验结果支持了"表象是认知的基础"的观点。
  • 心理旋转实验也被应用于其他领域,例如人工智能、机器人等。

自我中心表征

1. 定义

  • 自我中心表征是指个体以自己的视角为中心来组织和加工空间信息的方式。
  • 在这种表征方式中,个体将自己视为观察者,并以自己的位置和方向作为参考系。
    2. 表现
  • 个体在描述空间信息时,会使用"我"、"这里"、"那里"等词汇。
  • 个体在判断空间关系时,会以自己的位置和方向作为参考。
    3. 脑区
  • 顶叶皮层:对自我中心表征起到重要作用,例如判断方向、距离等。
    4. 应用
  • 寻路:利用自我中心表征进行导航和定位。
  • 规划:利用自我中心表征进行路线规划和时间估计。
  • 决策:利用自我中心表征进行空间决策,例如选择居住地点、工作地点等。
    5. 与他我中心表征的区别
  • 他我中心表征是指个体以他人的视角为中心来组织和加工空间信息的方式。
  • 在自我中心表征中,个体将自己视为观察者;在他我中心表征中,个体将他人视为观察者。

他我中心表征

1. 定义

  • 他我中心表征是指个体以他人的视角为中心来组织和加工空间信息的方式。
  • 在这种表征方式中,个体将自己视为观察者,并以他人的位置和方向作为参考系。
    2. 表现
  • 个体在描述空间信息时,会使用"他"、"她"、"那里"等词汇。
  • 个体在判断空间关系时,会以他人的位置和方向作为参考。
    3. 脑区
  • 海马:对他我中心表征重要,例如寻路、空间导航等。
    4. 应用
  • 寻路:利用他我中心表征进行导航和定位。
  • 规划:利用他我中心表征进行路线规划和时间估计。
  • 决策:利用他我中心表征进行空间决策,例如选择居住地点、工作地点等。
    5. 与自我中心表征的区别
  • 自我中心表征是指个体以自己的视角为中心来组织和加工空间信息的方式。
  • 在自我中心表征中,个体将自己视为观察者;在他我中心表征中,个体将他人视为观察者。

行进图

1. 定义

  • 行进图是一种认知地图,它强调行动信息,例如路径、方向、顺序等。
  • 它可以用语言描述,例如"从家出发,沿着马路一直走,然后左转进入公园"。
    2. 特点
  • 行进图通常以第一人称视角描述,例如"我"、"我们"。
  • 行进图描述的是行动的过程,而不是空间的位置关系。
  • 行进图可以包含时间信息,例如"走了十分钟"。
    3. 应用
  • 指导行动:利用行进图进行导航和定位。
  • 规划路线:利用行进图规划路径和路线。
  • 记忆路线:利用行进图记忆走过的路线。
    4. 与俯瞰图的区别
  • 俯瞰图是一种认知地图,它强调空间信息,例如地点、方向、距离等。
  • 俯瞰图通常以第三人称视角描述,例如"地图上的A点在B点的东面"。
  • 俯瞰图描述的是空间的位置关系,而不是行动的过程。

俯瞰图

1. 定义

  • 俯瞰图是一种认知地图,它强调空间信息,例如地点、方向、距离等。
  • 它通常以第三人称视角描述,例如"地图上的A点在B点的东面"。
    2. 特点
  • 俯瞰图通常包含地图、建筑、道路等空间信息。
  • 俯瞰图描述的是空间的位置关系,而不是行动的过程。
  • 俯瞰图可以包含方向信息,例如"北"、"南"、"东"、"西"。
    3. 应用
  • 导航和定位:利用俯瞰图进行导航和定位。
  • 空间规划:利用俯瞰图进行空间规划和设计。
  • 地理学习:利用俯瞰图学习地理知识。
    4. 与行进图的区别
  • 行进图是一种认知地图,它强调行动信息,例如路径、方向、顺序等。
  • 行进图通常以第一人称视角描述,例如"从家出发,沿着马路一直走,然后左转进入公园"。
  • 行进图描述的是行动的过程,而不是空间的位置关系。
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