Trends in Cognitive Sciences 2021年度综述汇编| 北师大毕彦超教授封面综述入选

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我们很高兴推出2021年Trends in Cognitive Sciences编辑推荐的综述合辑。这组综述和观点文章涵盖了不同的主题，从人们为什么会相信和分享网上的假新闻，到双语是否有益于老年人的认知储备，再到如何得到更精确、可靠的fMRI测量结果，充分反映了认知科学领域的广袤图景。本合辑包含了2021年Trends in Cognitive Sciences下载和引用量最高的一些文章，以及一些编辑推荐文章，希望大家会喜欢。如果您发现认知科学领域的某个研究主题亟需总结，且您有意就此撰写综述文章的话，请通过电子邮件与我们联系：[e-mail]。

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是时候停止关注静息状态了吗？

所谓静息状态（resting state），指的是让实验参与者安静地躺着，没有特定的输入或输出。传统上，人类神经影像学进行的是基于任务的研究，因此静息状态代表了该领域研究范式的转变。从科学和方法学的角度来看，我们对静息状态的探索是富有成效的，但时至今日，我们还能从静息状态学到多少？虽然静息状态在许多子领域中仍然占主导地位，但既往经验已经证明了任务研究数据的好处，除了有助于理解大脑，还有望提供有关思维的见解。来自美国达特茅斯学院的Emily S. Finn提出，停止强调静息状态，转而支持更实际的实验研究，可以加速人类神经科学的进展，包括颇有前景的综合设计，这些设计不仅重视自主产生的活动，同时更利于控制和解释。

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从探索到利用：生命晚期发展中的思维模式转变

老年时期，人们倾向于将既往知识而非探索性的寻觅作为思维和行动的起点，认知、情感和大脑功能的变化共同促进了老年时期思维性质的转变。与年龄有关的利用差异是由既往知识积累、认知控制水平降低和向情感目标转移导致的。这些因素都伴随着皮层网络以及注意力和奖励回路的变化。通过将这些因素统一起来，从探索转向利用，可以得到一个认知、情感和大脑老化的综合模型。来自加拿大麦吉尔大学（McGill University）的R. Nathan Spreng团队回顾了该模型的相关证据，确定了决定因素和后果，并评估了晚年时期以利用为偏向的思维模式所带来的挑战和机遇。

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人脑中知识的双重编码

人脑如何编码有关周遭世界的知识？虽然人工智能等学科代表了基于人类语言的世界知识，但知识的神经认知模型一直由感官具身化（sensory embodiment）所主导，该假设认为知识来自感觉和运动经验，并由感觉、运动和联想的高级皮层支持。以往学术界一直未能确定另一种非具身化符号系统（disembodied symbolic system）的神经相关因素。北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的毕彦超教授总结近来一系列研究，探索了视觉剥夺（visually deprived）的个体对颜色等视觉属性知识的掌握情况，提供了积极、令人信服的证据，表明在背侧前颞叶和复杂的语言网络中，除了感官衍生的知识表征（knowledge representation），还存在非感官、语言衍生的知识表征，刻画出了一个双重编码的知识神经框架。

详细解读：Trends Cogn Sci 封面综述| 北师大毕彦超教授：人脑知识的双重编码理论

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推理式社会学习：人类社会学习和教学的认知基础

人们常常将社会学习（social learning）描绘成一个复制和信任他人的被动过程。但这种观点并没有完全抓住人类社会学习的强大之处：社会信息往往是由优秀的教师“策划”的。来自斯坦福大学心理学系的Hyowon Gweon认为，向他人学习（社会学习）和帮助他人学习（教学）都可以视为概率推断，由针对人们思考、计划和行动方式的直观理解所指导。即使是年幼的儿童，也能从他人提供的证据中得出丰富的推论，并产生帮助他人学习的有用证据，这与该观点是一致的。推断式的社会学习（inferential social learning）通过一个共同的理论视角研究社会学习和教学，综合解释了人类认知如何支持抽象知识的获取和交流。

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海马系统中的领域蓝图

当我们熟练地在熟悉的地方导航时，我们忽视了距离和坐标的神经计算。但我们清楚地感知到空间被划分为具有社会意义的不同领地。“我的空间”与“你的空间”的区分是我们所有人都熟悉的。空间边界的本质是社会性的，因为它们根据等级和隶属关系调节个人对空间中的相关设施的使用权限。大脑是如何将空间几何学与社会领地（social territory）结合起来的呢？来自法国里昂大学的Sylvia Wirth和Angela Sirigu团队提出，这与催产素在内嗅-海马区（entorhinal–hippocampal regions）的作用有关。基于下丘脑神经肽在海马系统中的功能作用，研究人员展示了催产素诱导的可塑性如何改变位置和网格细胞（place and grid cells）的几何编码，从而表征社会领地。

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理解对认知控制能力的限制

人类能同时执行的控制任务（control-dependent task）数量，以及对单一任务的专注程度，受到了极大的限制。这些限制是大多数认知理论的普遍假设。但人类受到这些限制的原因仍然难以捉摸。来自普林斯顿大学的Sebastian Musslick团队总结了心理学、神经科学和机器学习的最新相关洞见，认为认知控制的限制可能是机体对神经结构中基本计算困境的合理适应。既往研究提示，多任务限制可能来自于学习效率和处理效率之间的权衡，对单一任务专注程度的限制可能反映了认知稳定性和灵活性之间的权衡。

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可靠的fMRI测量策略

fMRI潜力很大，有望成为了解风险、确定干预措施优先次序和改善脑部疾病治疗的转化工具。但近期研究发现，许多最广泛使用的fMRI测量方法可靠性很低，削弱了这种应用潜力。来自杜克大学的Maxwell L. Elliott团队提出，许多fMRI测量方法之所以不可靠，是因为它们的设计目标是识别群体效应，而非精确量化个体差异。为了得到更精确可靠的fMRI测量结果，该团队强调了四种基于既有心理测量属性的新策略：扩展聚合（extended aggregation）、可靠性建模（reliability modeling）、多回声fMRI（multi-echo fMRI，ME-fMRI）和刺激设计（stimulus design）。研究人员乐观地认为，如果采用这些策略来提高可靠性，那么fMRI就可以充分发挥其临床工具潜力。

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准备电位是什么？ 

准备电位（readiness potential）是一种缓慢的电位积累，由脑电图在头皮上记录得到，与参与运动准备的神经活动有关。准备电位因Benjamin Libet于1983年在Brain期刊发表的一篇文章而闻名，他利用准备电位和自我报告有意识运动意向之间的时间差来证明人类缺乏自由意志。准备电位对于理解自我产生的行动以及相关的自由意志问题有帮助，这促使人们继续研究这一神经现象。来自美国查普曼大学（Chapman University）的Aaron Schurger和达特茅斯学院（Dartmouth College）的Adina L. Roskies团队指出，近来学术界对准备电位的理解取得了进展，包括准备电位的计算模型，因此我们需要重新评估准备电位对于理解意志和自由意志这一哲学问题的重要性。

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关系的感知

世界不仅包含物体和特征（红苹果、玻璃碗、木桌），还包含它们之间的关系（桌子上放着碗，碗里装着苹果）。对认知发展而言，这些关系的表征通常是早熟的，在语言习得方面具备优先性；但大脑一开始是如何提取这些关系的呢？尽管这些关系本身并没有投射到我们的眼睛里，但越来越多的研究表明，即使是非常复杂的关系，也表现出了自动视觉处理的关键特征。在物理、偶发事件和社会领域中，大脑无法忽视并且会迅速提取诸如支持、匹配、原因、追逐，甚至社会互动等关系，而这些关系会影响其他知觉过程。来自约翰·霍普金斯大学的Alon Hafri和Chaz Firestone指出，大脑不仅能判断和理解复杂、结构化的关系，还能看到这些关系，这揭示了视觉感知本身令人惊叹的丰富内涵。

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双语能力：通往认知储备之路

认知储备（cognitive reserve）的特点是认知水平和大脑结构分离，从而减少大脑结构退化对认知功能的影响。因此，认知储备有望帮助维持认知功能、防止痴呆症症状。来自加拿大约克大学（York University）的Ellen Bialystok评估了“双语能力有益于认知储备”这一说法的支持性证据，并介绍了四种类型的证据：1）健康老化（healthy aging）作用下的大脑和认知功能；2）痴呆症症状的发作年龄；3）患者的临床水平和神经病理学之间的关系；以及4）痴呆症后期的认知衰退率。在所有情况下，与单语者相比，双语者所显示出的模式，与双语能力保护认知储备的解释是一致。

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虚假新闻的心理学

人们为什么会相信和分享虚假或高度误导性的网络新闻？来自加拿大里贾纳大学（University of Regina ）的Gordon Pennycook 和来自麻省理工学院的David G. Rand就这一主题回顾了大量相关文献。有一种常见的说法是，对假新闻的易感性是由政治驱动的，但事实恰恰相反，人们在评估与自己政治立场一致的新闻时，其实“更能”辨别真假（尽管总体上更倾向于相信）。相反，不能辨别真相的情况与缺乏仔细推理和相关知识，以及援引熟悉事物等启发式方法（heuristics）有关。此外，人们相信的东西和他们在社交媒体上分享的东西之间严重脱节。这种脱节在很大程度上是因为注意力不集中，而非故意分享错误信息。因此，采取干预措施可以成功促使社交媒体用户更加关注准确性。此外，也可以利用群众的真实性评分来改善社交媒体的排名算法。

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新生儿有模仿能力吗？

尽管学术界已经就新生儿是否拥有模仿能力争论了几十年，但人们普遍认为新生儿具有模仿能力，并援引这一点论证人类社会行为存在先天的镜像神经元系统。近来，强大的追踪数据和新的分析为“新生儿不具备模仿能力”这一可能重新注入了活力。尽管相关证据仍然是混杂的，但长久以来人们试图解释为何该效应难以检测，而近期研究则排除了这些解释，指出只有一些研究小组观察到了该效应，并揭示已发表文献中存在的偏倚问题，推动了该研究议题的进展。来自澳大利亚昆士兰大学（University of Queensland）的Virginia Slaughter认为，随着测试程序和报告标准的更新，以及对新的研究问题（如婴儿如何学会模仿）的探索，我们将会取得更多进展。

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专门用于社会感知的第三条视觉通路

现有模型提出，灵长类动物的视觉皮层被分为两条功能不同的通路。腹侧通路（ventral pathway）计算物体的身份；背侧通路（dorsal pathway）则计算物体的位置以及与该物体有关的行动。来自英国约克大学（University of York）心理学系的David Pitcher认为，尽管这种划分依然很流行，但这种两条视觉通路的模型亟需修订。对人类和非人灵长类动物的研究均显示，大脑外侧表面（lateral surface）存在第三条视觉通路。这第三条通路通过运动选择区（motion-selective areas）从早期视觉皮层（early visual cortex）投射到颞上沟（superior temporal sulcus）。研究表明，颞上沟可以计算移动中的脸部和身体动作（如表情、眼睛注视、视听结合、意图和情绪），表明第三条视觉通路是专门用于社会感知的动态方面的。

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利用认知地图和认知图谱构建知识结构

人类和动物利用对世界空间结构的思维表征来进行导航。经典观点认为，这些表征采用的是欧几里得认知地图（Euclidean cognitive maps）的形式，但其他理论认为它们是由路径连接的位置所组成的认知图谱（cognitive graphs）。研究表明思维/大脑中同时存在类似地图和类似图谱的表征，它们依赖于部分重叠的神经系统，来自宾夕法尼亚大学的Russell A. Epstein团队回顾了相关的研究证据。地图和图谱可以同时或单独运作，它们可以应用于空间和非空间知识。通过为复杂的信息提供结构框架，认知地图和认知图谱可能提供基本的组织模式，使我们能够在物理、社会和概念空间中进行导航。

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大脑隐秘的预测能力：自发活动有什么用？

大脑在休息状态所产生的动态活动在空间和时间上是高度结构化的。来自意大利国家研究委员会认知科学与技术研究所（Institute of Cognitive Sciences and Technologies，National Research Council）的Giovanni Pezzulo团队认为，在诸如休息或做梦等状态下的自发活动（spontaneous activity），是生成模型（generative models）自上而下动态的基础。在活动任务（active task）中，生成模型为感知、认知和行动提供自上而下的预测信号。当大脑处于休息状态，刺激较弱或不存在时，自上而下的动态通过最大化解释的熵和最小化模型复杂性，来优化生成模型的未来互动。大脑区域内和跨区域相关活动的自发波动，可能反映了生成模型“通用先验”（generic prior）之间的转换，这些通用先验包括低维潜变量（latent variables），以及最常见的感知、运动、认知和内感受（interoceptive）状态的连接模式。即使在休息状态下，大脑也具备主动性和预测性。

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