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自1970年代中期开始，对于人类心灵(Human Mind)及其运作的研究进入了一个崭新的纪元。来自认知心理学、神经心理学、生理学、神经科学、语言学、信息科学等不同领域的研究人员，基于对〝脑─行为〞(brain-behavior)关系的共同兴趣，开始了彼此之间的对话。到了1980年代中期，脑造影〈brain imaging〉技术的突破性发展更提供了不同领域研究人员之间的合作桥梁。这个新兴的跨领域人类心灵研究学科即是认知神经科学(Cognitive Neuroscience)。美国的老布什总统曾宣称1990年到1999年为脑研究的十年(the decade of the brain)；认知神经科学奠基者之一的葛詹尼加(Michael Gazzaniga)更宣称二十一世纪为脑研究世纪(the century of the brain)，这些宣言象征着人类开始有能力以新的生物科技研究人类神经元的分子生物活动、神经元细胞间的整合、脑可塑性以及脑和行为之间的关系。作为脑科学研究最受瞩目、不可或缺的一环，认知神经科学承继了过去认知心理学的知识、概念以及研究方法，运用新发展的脑造影技术，探讨相关认知行为运作的生理基础。
认知神经科学的议题
认知神经科学承继了过去认知心理学的知识以及概念，其研究的议题着重在人，或者说是人类的脑，作为一个讯息处理系统如何登录 (encode)由外界或内在环境进入的各式讯息，这些讯息如何形成表征(representation)储存于大脑而后被提取、处理进而产生对外界输出的讯息。因此认知神经科学研究的议题涵盖不同管道的感觉与知觉(如视觉、听觉、触觉等)历程，这些知觉讯息彼此间的交互作用以及所形成的记忆，基于这些记忆所产生的语言、动作，以及注意力资源在进行这些认知历程时的调配与作用等等。依循认知心理学对这些认知历程的实验研究法，认知神经科学家针对不同的讯息处理阶段操弄相关的实验变项，而后纪录受试者在不同实验情境下的作业表现(例如反应时间、正确率)藉以推论、检验人类认知活动的历程。然而，不同于传统认知心理学家仅能依赖受试者外显的行为表现来推论内在的认知历程，认知神经科学家同时量测受试者进行这些实验作业时的脑部活动。这种利用脑部活动在不同实验作业下的异同探讨、推论认知活动历程的研究是建立在一个基本的假设上：所有的认知功能，或者说是人类讯息处理历程，都是根基于人脑中所进行的神经活动，因此认知历程和神经活动有特定的对应关系。藉由比较不同实验作业下受试者展现的脑部活动(包括强度以及脑部区位)的异同，配合外显的行为资料，认知神经科学家能够更进一步的了解不同认知活动在人脑中的处理历程，也更能利用生理、神经活动来探讨或是验证认知心理学家所提出认知理论的心理真实性(psychological reality)。
举例而言，阅读是一项复杂的认知活动，文字包含了字型、字音以及字义的讯息。认知心理学家提出的阅读理论认为阅读拼音文字 (例如英文)时，在文字的物理讯息被传递至视觉皮质后，字型讯息会首先被提取、分析，而后根据对于文字的熟悉程度的不同，字型讯息可能以字音讯息为中介激发字义，或者是不透过字音直接激发字义。然而由于中文的输写系统不同于拼音文字，有些认知心理学家认为中文是象形文字不表音，因此完全不须经由语音即可激发字义。台湾中研院副院长曾志朗院士及中央大学认知神经科学研究所所长洪兰教授以一系列行为实验提出证据支持语音讯息在中文阅读中扮演重要角色，开启了诸多中文与拼音文字阅读历程异同的研究。最近由洪教授、曾院士以及台北荣总谢仁俊医师所主持的研究团队以脑功能造影技术探讨中文阅读的神经机制，发现阅读中文时脑部活动的区位与文献中所得知阅读拼音文字时脑部活动的区位大致相同，而其中部分脑部区位的活动也已被认为和字音提取有关。这项研究结果因此更进一步确认字音在中文阅读扮演一定的角色，也显现出阅读不同文字系统时人类认知历程的一致性。
再以人类记忆为例，认知心理学家在行为实验中发现阅读一系列语意相关的字词后进行记忆测试时，受试者会误认先前未曾出现过的语意相关字词。例如在看过床铺、作梦、枕头、休息、卧房等词语后，受试者报告曾经看过〝睡觉〞这个词，尽管事实上它并未被包含在先前的字列中。受试者并且报告对于曾经出现过字词的真记忆 (veridical memory)与对未曾出现过字词的伪记忆(false memory)的清晰程度相当。然而当实验者要求受试者仔细描述对这些字词记忆时发现真记忆相对于伪记忆伴随着较多的感官(sensory)细节。认知心理学家因此开始探讨此类鲜明伪记忆产生的内在机制，也困惑于受试者为何无法利用感官细节的多寡区辨真记忆与伪记忆。美国杜克大学的认知神经科学家卡贝瑟(Robeto Cabeza)发现在进行此类记忆测验时，大脑颞叶(temporal lobe)前端的活动状态不会因所报告记忆的真伪有所改变，然而颞叶后端在受试者报告真记忆时比报告伪记忆时有较多的活动。这个实验结果可能代表了颞叶前后区分别与记忆中语意讯息与感官讯息的提取有关，而伪记忆的发生源自于对于来自颞叶前区、无法区辨真伪记忆的语意讯息的依赖。
除了知觉、记忆、阅读、注意力等认知心理学家着重的议题外，认知神经科学的议题也扩展到情绪、社会行为、人类发展、精神医学等领域。例如认知神经科学家菲而普斯 (Elizabeth Phelps)与社会心理学家巴纳吉(Mahzarin Banaji)探讨杏仁核(amygdale)活动强度与美国白人对黑人评价之间的关系，而大脑额叶(frontal lobe)的异常活动与精神分裂症之间的关系也已经成为精神医学着重要研究主题。简言之，源自认知心理学的理论架构及研究方法，加上脑造影技术使得认知神经科学得以多重角度探讨人脑与行为关系的不同议题。
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