1、2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,1,生理心理学,physiological psychology,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,2,生理心理学的要旨 生理心理学的基本观点 生理心理学研究的途径和原则 生理心理学的研究技术和方法 ,第一章 生理心理学导论,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,3,本章重点和难点 生理心理学的研究技术和方法，及各自的优势和局限性本章必读书目与参考书目 1. Carlson N.R，Physiology of behavior, Allyn &Bacon，2000。 2.谭郁玲，临床脑电图与脑电地形图学，人民卫生出版社，1999。 3
2、.邵 郊：生理心理学, 人民教育出版社，1978。 4.沈政,林庶芝 ：生理心理学, 北京大学出版社,1993,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,4,生理心理学的要旨,生理心理学(physiological psychology)是研究心理现象和行为产生的生理过程的心理学分支。它试图以脑内的生理事件来解释心理现象，又称生物心理学、心理生物学或行为神经科学。 生理心理学是一门综合性学科，它与生理学、神经解剖学 、神经生理学、生物化学、心理(或行为)药物学、神经病学、神经心理学、内分泌学以及行为遗传学等都有密切的联系。 生理心理学综合各邻近学科的研究成果，来窥探心理现象赖以产生的脑的组织
3、和工作的奥秘。生理心理学研究脑的各部分结构的功能，重在了解这些部分如何参与脑的整体工作。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,5,生理心理学的基本观点,古代我国思想家认为：“心之官则思”。 近世的科学家认识到我们是用脑思维的。 心理现象和脑的物质活动的关系二元论心身平行论交互作用的二元论一元论(心与物基本上是一个系统的两个方面，即心 理过程和脑的生理过程是同时的。心理是神经细胞组织的“层出”特性，说明：一切心理活动都是脑细胞的有组织的整体活动),2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,6,脑组织的整体活动的观点并不忽视整个神经系统活动的组织等级(或水平)关系。,2018/10/30
4、,宁夏大学教科院心理系,7,生理心理学研究的途径和原则,临床病例的研究 实验室的研究动物实验和问题动物实验的方法范式,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,8,神经心理学家的研究集中注意的是局部脑损伤对行为和心理能力的影响。这是关于人脑各部分功能的知识的直接来源。早在19世纪，神经病学家就已看到脑的不同部分的局部损伤所产生的某些行为变化。 意外的事故有时会给人带来意外的知识：盖齐受伤的颅骨,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,9,利用各种动物作实验时，应该有比较的观点。从比较和分析各种动物实验的结果中发现一般的规律和鉴别那些属于个别物种的特殊性质。 从事心理学的生理和生物基础的研
5、究，要结合:(1)动物行为的结构模式和功能；(2)行为的演化；(3)行为的个体发生和发育;(4)行为的生理机制,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,10,生理心理学实验研究的两种方式,以对脑或整体施加的各种干涉(如脑的局部破坏，电刺激，化学刺激，血液中激素水平的控制，以及外界的各种刺激)作为自变量，以行为的变化作为因变量。 以控制行为(如束缚、隔离、挑逗和训练某种技能)作为自变量，以脑内或体内的物质变化(包括神经组织的物质代谢，生长，和体内激素水平的变化等)作为因变量，观察他们之间的因果关系。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,11,一 、常规解剖学检查方法 1.1常规组织学
6、方法 1.2组织化学技术二、 干预脑功能的手段 2.1手术损伤法 2.2刺激法 2.3脑立体定位技术 2.4脑损毁后的行为评定,三 、脑功能的电磁记录技术 3.1脑电图 3.2诱发电位 3.3脑磁图四、 常用的脑成像技术 4.1计算机断层扫描技术 4.2正电子放射扫描技术 4.3核磁共振显影技术,生理心理学的研究技术和方法,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,12,一、常规解剖学检查方法,麻醉，用生理盐水灌注动物心脏,10%的福尔马林固定脑组织,一般的切片机，10.80微米的薄片,大细胞和较突出纤维束的轮廓,行为实验,1.1 常规组织学方法,灌注,固定,切片,染色：玻璃载物片，投入化学
7、试剂中染色， 盖上盖玻片。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,13,1.2 组织化学技术,A.荧光组织化学技术- 甲醛诱发荧光的组织化学方法,脑内单胺类神经递质,+,甲醛蒸汽,甲醛缩合反应,黄绿色荧光的物质,研究动物行为与单胺类神经递质化学通路间关系。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,14,步骤：,行为测量,指在真空中通过冰点以下的温度，使组织中的冰全部升华而出，从而迅速地去掉组织中的水分，达到干燥的目的,用热的甲醛蒸汽熏已经干燥的组织标本,低温干燥,甲醛缩合反应,石蜡包埋、切片,荧光显微镜 下观察,单胺类递质在脑组织内定位分布情况,处死动物，切下所需的脑组织,2018/
8、10/30,宁夏大学教科院心理系,15,B.辣根过氧化酶法（Horseradish peroxidase, HRP）,神经细胞标记方法单一神经元完整形态学变化,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,16,步骤：,将辣根过氧化酶注入脑内,细胞微电极或微电泳技术,酶沿神经元轴浆流分布于细胞的各 组成部分，使其蛋白质氧化变黑,常规冰冻，制成切片,行为测量,显微镜下观察,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,17,二 、干预脑功能的手段,研究脑功能的最重要的方法之一脑损毁，观察动物随后的行为实验切除术（experimental ablation）,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系
9、,18,A. 吸出法,麻醉动物,打开颅骨,切开脑膜,副压吸引泵的玻璃细管的管口放在要吸出的皮质表面，将皮质吸到管内,吸出大脑皮质,2.1 手术损伤法,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,19,B. 电解损伤,一种高频交流电,一根只有尖端部分裸露的不锈钢丝,(皮层下区域的脑损毁),电极插入确定的脑结构,通以射频(radio frequency，RF)电流。,电流通过脑组织产生热量，将电极尖端部分的细胞烧伤致死,同时也将把过路神经损毁,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,20,a .直流电解：直流电通过脑组织可将神经元内的物质电解，导致神经元的死亡。易留下金属的离子。可不伤及有髓鞘
10、的纤维，因髓鞘有绝缘性,b.交流电损毁：高频率的交流电通过脑组织能产生热量，可将电极周围的细胞体和轴突烧伤。 不会留下金属离子。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,21,C. 神经化学损伤,原理：用神经毒剂或化学阻断剂来干扰脑内蛋白质，核酸或其它一些神经递质的代谢来导致脑机能失调。特异性高、选择性强 永久性的脑损伤，非暂时脑损伤（可逆性脑损伤）。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,22,D. 冷冻法,原理：利用冷冻探头，放在开颅后的硬脑膜下，使温度降至20C 时，即可产生大脑皮质局部性短暂功能阻断效应。拿掉冷冻探头，脑组织温度回升，其功能不仅可以恢复，尚无组织变性的继发性后
11、作用。可逆性脑损伤,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,23,2.2 刺激法,A. 物理刺激法a 电刺激法 b.激光刺激 c.X射线辐照 d.微波照射,用微弱电流或化学物质直接作用于脑的个别部位而产生行为反应的方法,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,24,B. 脑内化学刺激,a .化学刺激选择性强，容易阐明其机理。 对神经的传导发生直接影响。b.工具性药物,将生物化学物质通过预先埋植在动物脑的一定部位的小管注入动物脑内，以观察药物对动物行为的影响,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,25,2.3 脑立体定位技术,A. 脑图谱 参考点：囟门、前囟。,2018/10/30
12、,宁夏大学教科院心理系,26,B.立体定位仪,三个主要部分：1. 标尺。 2. 电极和导管夹持器。 3.固定动物头部的耳杆、门齿沟。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,27,使用立体定位仪进行实验：,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,28,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,29,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,30,2.4 脑损伤后的行为评定,损毁研究（lesion studies）：解释脑损伤结果：必须非常谨慎。 大脑所有区域都是相互关联的事实使损毁研究的解释复杂化。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,31,三 、脑功能的电磁记录技术,脑内
13、信息表达神经元的兴奋模式动作电位脑的电活动的获得：直接获得脑电图间接获得脑成像技术,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,32,3.1 脑电图,19世纪后期，电测量和电记录技术的发展，成为推动当代神经科学的最大动力之一德国精神科医生Hans Berger发现人脑存在持续的电活动，而且可以记录。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,33,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,34,A.脑电记录 B.脑电图,自发脑电活动大脑皮层连续的节律性电位变化。脑电图（electroencephalogram，EEG）。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,35,脑电图包含有多个频
14、率成分，一般划分为四个波段,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,36,3.2 事件相关电位,人体诱发电位（evoked potential，EP）：平均诱发电位（average evoked potentials, AEP）“事件相关电位”（event-related potential, ERP）：由于ERP是脑产生的，所以有人有时称之为事件相关脑电位（event-related brain potentials）。（魏景汉等，2001）,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,37,A.ERP定义,广义:凡是外加一种特定的刺激作用于机体，在给予刺激或撤消刺激时，在神经系统任何部
15、位引起的电位变化 。,撤消刺激时引起电位的物理量约等于给予刺激时的1/7,狭义： 凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统的某一部位，在给予刺激或撤消刺激（）时，在脑区引起的电位变化。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,38,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,39,B.ERP的成分,按潜伏期分类： 早成分 中成分 晚成分 按照刺激来源分类： 外源性成分 内源性成分,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,40,C. ERP的特性： （1）淹没，约2微伏 约10微伏。 （2）两个恒定：潜伏期、波形。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,41,3.3 脑电图技术,单极
16、导联双极导联,将头皮电极与脑电机输入部分连接的方式,导联方法,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,42,A.电极放置10-20系统,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,43,B.ERP数据提取过程 EEG 放大 A/D 叠加 总 测量转 排伪 存盘 平 绘图 EOG 模滤 换 数滤 均 统计模拟/数字磁带记录 (离线式),2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,44,C.采样,模数转换 采样频率 存盘,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,45,D.处理软件,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,46,E.临床应用,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,4
17、7,F. 在当代认知神经科学中的应用,在完成某一认知任务时，脑内各部分的兴奋的时间进程。 研究脑内注意选择的解剖部位，用于检验语言理论的一些假设等。 记忆的编码和提取过程的研究 在学习阶段采用不同记忆策略,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,48,G.脑地形图,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,49,H.ERP的优势及局限性,优势：无损伤且较易获得，时间分辨率较高局限性：空间分辨率不足。（脑磁图可以补偿它的部分缺憾）,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,50,3.4 脑磁图,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,51,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,
18、52,A.脑磁图装置 脑磁图是在脑壳上的磁强计测到的脑电活动产生的磁场 超导量子干涉仪（SQUID）：,传感器 电子计算机,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,53,优势： MEG可以记录自发和诱发的脑活动。 时间分辨率可达毫秒级。局限性： 设备过于高昂,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,54,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,55,四 、常用的活体脑成像技术,4.1计算机轴断层描技术 4.2正电子放射层描技术 4.3核磁共振显影技术 4.4常用的脑观测方法的时间、空间分辨率的比较,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,56,4.1 计算机轴断层描技术 （co
19、mputerized axial tomography - CT）,原理：将X光照相和计算机处理方法结合起来观察活脑的组织病变。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,57,X射线装置：X 射线管光检测器 计算机成像,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,58,优势：脑结构成像局限：空间分辨率稍显不足，病变结构需足够大,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,59,4.2 正电子放射层描技术 （positron emission tomography, PET）,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,60,PET原理,根据神经活动中所放出的带电正离子，使某些在神经活动中使
20、用的化学物质带放射性（），然后注入病人体内。,通过回旋加速器产生的放射核素，合成能发射正电子的放射性示踪物,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,61,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,62,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,63,优势：,得到某些活性物质代谢速率的机能动态图像。 空间分辨率较高。局限性： 损伤性 设备费用高昂：即要求每一台PET配备一台加速器。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,64,4.3 核磁共振显影技术 （magnetic resonance imaging, MRI）,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,65,A.核磁共振现
21、象（ Nucleus magnetic resonance，NMR）,在一个极强的磁场中，脑内某些物质的原子核在射频电磁波的能量激发下吸收能量，随后又能发射能量的现象。,物理原理,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,66,B.磁共振显影技术（ magnetic resonance imaging MRI）,脑放置在强的均匀磁场中，一个适当的射频脉冲通过时，在频率场的激励下，原子核发生磁能级的共振，此种核磁共振效应可为安放在头壳周围的线圈所检测。计算机处理将检测数据构成脑结构图像。空间分辨率：2毫米 时间分辨率：秒级,获得脑结构图像,第四节 常用的活体脑成像技术,2018/10/30,宁
22、夏大学教科院心理系,67,C.功能磁共振显影技术（Functional magnetic resonance imaging, fMRI）,从90年代开始，发展不同的用MRI测量脑的局部血流的技术，如血氧水平依赖对比（BOLD）方法。 BOLD法原理：目前采用的BOLD法是有效的。,获得脑的功能图像,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,68,4.4 常用技术的时间、空间分辨率的比较,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,69,各种技术的比较,1. 时间分辨率fMRI、PET的时间分辨率受“血液动力学”因素的制约；永远不能达到像EEG，MEG那样高的毫秒级的时间分辨率。,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,70,2.空间分辨率fMRI可以获得较高的空间分辨率。EEG，ERP的空间分辨率不如fMRI， PET。3.损伤性fMRI：无损伤 PET：放射性 ERP：无损伤,2018/10/30,宁夏大学教科院心理系,71,本章作业（或思考题）与实习活动,1.常用的生理心理学技术主要有哪些？各自的特点是什么？哪些可用于对正常人类被试的生理心理学研究？2.总结各种脑成像技术的优势及其局限性。3.讨论脑损伤后的行为评定与研究,
