如何让自己的记忆力更强？你能通过技巧让自己的记忆力远超同龄人
什么是认知心理学？
认知心理学简史
行为主义的兴衰
认知心理学是关于信息加工的学问
认知隐喻、模型、理论和视角
隐喻
模型
理论
视角
认知心理学与认知科学的关系
研究方法
心理与物理世界关联的测定
独特案例的记录
伦理问题
致学生
思考题
1. 什么是认知心理学？
2. 认知心理学有哪些主要的组成部分？
3. 认知心理学是怎样以心理学主力军的面目出现的？
4. 什么是认知模型？怎样运用认知模型来理解心智？
5. 认知神经科学是怎样影响心智科学的？这种影响可能将认知科学引向什么新的方向？
6. 进化认知心理学怎样影响我们关于认知的思考？
我思故我在。
——笛卡尔
什么是认知心理学？
当你读到或者想到这个问题的时候，你就是在进行认知。这里，认知心理学研究的内容是：对于信息的知觉（你对问题的阅读），理解（你对问题的领会），思考（你询问自己是否知道答案），答案的形成和产生（你可能会说，“认知心理学是一门关于思维的学问”——你也可能会说，“我不知道！”）。你也可以想到，认知心理学是一门研究心理事件的内在过程的学问。事实上，认知心理学与我们的一切都息息相关。
接下来我们通过对一个对认知要求很高的职业——空中交通管制员的工作来了解一下到底什么是认知心理学。
工作中的空中交通管制员
空中交通管制员需要对飞机上的旅客和飞行员的生命安全负责，他们通过对空中交通动态的管理来确保飞机之间保持安全距离。对于某些人来说，这项工作听起来似乎很简单。事实上，这是一个很不轻松的工作，有一种说法将其描述为长达几个小时的无聊，其中夹杂着一些惊魂时刻。下面是某位空中管制员对他工作的描述：
这就像在下一盘三个维度的国际象棋。你必须同时集中注意力在几件事情上，并且将你控制的那架飞机的运行情况形象化。15英里开外的某个高度有一架航空器，另一个方向20英里开外的另一架航空器对你进行呼叫，并且给出了自己所在的高度。你预计在该区域很快会有另一航班到达。你坐在那里，脑子却在高速运转，我该做什么？这项工作的全部内容，其实就是快速地做决定。你需要不断地更新你的信息，你对自己负责的部分每分每秒的情况变化必须清清楚楚。这项工作最重要的就是要能够快速地思考和清晰地表达。这里面有很多压力……结果可能是灾难性的。
旧金山港湾区的出入通道图。
美国联邦航空局（FAA）提供。
日常生活中的认知
在这本书中，你会看到很多这样的专栏，介绍与当前章节内容有关的日常生活经验。
就像空中交通管制员一样，不论是现在还是其他时刻，你都参与了无数的认知活动。你获得外部输入，比如书页上的信息和你周围的环境（图书馆的安静氛围或者学生会、学生宿舍的混乱）；这些输入影响你对所读文本的选择性注意，最终将影响你是否能够准确知觉这些信息；假如你能够注意到并形成知觉，那么你就是在形成有关这些信息的内部表征，那些表征可以被存储在记忆中；你可能还会参与决策（比如，阅读多长时间，阅读时要不要做笔记），最后，你可能会采取一些行动（因为环境太过吵闹而换地方，记笔记，完成本章节的阅读或只读完专栏中的内容）。你现在就在进行着很多认知过程。
认知心理学家如何考察空中交通管制员的工作呢？一位认知心理学家会将空中交通管制员的工作分解成一个个单独的任务和相关的认知加工过程。比如，一个简单的分解方式可能包括以下几个部分：（1）外部输入，包括天气预报，雷达显示屏上呈现的信息以及与飞行员的无线电通信；（2）对外部输入的选择性注意和知觉；（3）形成能够存储在记忆中的内部表征；（4）决策和计划，最后是（5）采取行动，即按键或与飞行员沟通。空中交通管制员的筛选主要依据他们的认知能力，同样，任何工作、活动中都会发生许多与认知有关的过程。
当你读完这本书的时候，你会对这些加工过程有更加清晰的理解。现在，我们将要向你介绍一下认知心理学的发展简史，从而为学习认知加工过程（比如空中交通管制员涉及的加工过程）奠定基础。
认知心理学简史
在心理学的所有领域中，认知心理学很可能拥有最长的历史，它可...
有关知识在心智中是如何表征的这一问题，提出了两个视角——经验主义和先天主义。经验主义者坚持认为，知识来自一生所获的经验。比如，我们知道的一切都是学习所得。先天主义者则认为知识的基础是大脑的先天特征。也就是说，作为我们生来就有的“硬件”，大脑中装有一些既存的知识。
经验主义者的观点是这样的，比如，你在高中的时候可能学过毕达哥拉斯定理（如下所示）:直角三角形的直角边长的平方和等于斜边的平方。毫无疑问，你在高中几何课上的经验产生了知识。然而，先天主义者会认为，有关三角形的知识可能在你出生之前就已经存在于你的大脑中了，这为你理解毕达哥斯拉定理打下了基础。
a2＋b2＝c2
我们如何弄清楚金字塔的高度？
解决方法：通过对直角三角形的求解
从科学的角度看，上述两个主义都无法完全证明自己的正确性，所以争论一直持续，不能确定哪个主义更胜一筹。现在人们已经接受了更加中立的观点，认为从经验中获得的信息会得到与生俱来就具有接受能力的大脑的加工，这可以促进我们对这些经验的理解，从而形成知识。
这个绵延不绝的论战中所遇到的困境源于我们对知识的定义——“知识是在记忆中对信息的存储和组织”，这个说法同时适合论战双方：“存储”意味着经验的重要性，“组织”意味着大脑中存在着某种先天结构性能力。文艺复兴时期的哲学家和神学家似乎都相信知识存储于大脑之中。
柏拉图
亚里士多德
18世纪被公认为是启蒙运动时期（文艺复兴），在这个时期发生了许多技术、社会和政治上的变化。科学开始崭露头角，不再畏惧教会的束缚。当时的哲学治疗（之后被称做心理学）已经发展到这样一个阶段：科学心理学开始成为一个重要角色。英国的经验主义者——贝克莱、休谟以及后来的米勒父子——提出，内部表征可以分为三种类型：（1）直接感觉的事件；（2）存储于记忆中的事件；（3）事件在思维过程中的转译形式。休谟在他的著作中谈到哲学家如何看待内部表征。“通过想象，构建怪兽的模样，将无关的形状和外观联结起来，那是很容易的，不会比想象最自然的和最熟悉的事物更加困难。”在这段话中，休谟提到了内部表征和转译，并假定内部表征是根据可以定义的规则形成的，这种形成和转译需要时间和努力。尽管这些内容写于19世纪60年代，但都是现代认知心理学的基本假设。
在19世纪，心理学家开始从哲学转向建立一个以可检验的假设和经验数据为基础而不是以哲学思辨为基础的学科。早期心理学家的活动在这一进程中起到了显著的作用。到了19世纪后叶，关于知识表征的理论又一次分为两大流派：结构和过程。德国的冯特（Wundt）和他的美国学生铁钦纳（Titchener）基于他们有关内省的研究强调了心理表征的结构，而奥地利的布伦塔诺（Brentano）强调了心理表征的过程或行动。布伦塔诺将内部表征看作心理学中无足轻重的、静态的实体，而把对于比较、判断和感受等认知行动的研究看作是心理学合适的主题。这些针锋相对的理论实际上延续了两千年前柏拉图和亚里士多德之间的争论。然而，与过去哲学家仅仅停留在思辨不同，心理学家运用实验来验证他们的理论。
几乎在同一时间，威廉·詹姆斯（William James）对蓬勃发展于德国、又被冯特的学生（如铁钦纳）带到了美国的新心理学进行了批判性的分析。詹姆斯在美国的哈佛大学建立了第一个心理学实验室，于1890年写下了心理学的权威著作——《心理学原理》，提出了一个关于心智的非常合乎逻辑的模型。詹姆斯认为，心理学研究的主题是我们对于外界事物的经验。詹姆斯的理论与当代认知心理学最直接的联系也许是他对于记忆的见解，包括了结构和过程。与詹姆斯同时代的唐德斯（Donders）和卡特尔（Cattell）当时正在进行这样的实验：他们让参与者对短暂的视觉呈现产生知觉，以此来研究心理操作所需要的时间。他们发表的众多实验报告都致力于解决我们现在所说的认知心理学中的课题。这些心理科学先驱的实验技术、研究主题、程序甚至于对结果的解释似乎都预示着半个世纪后一个正式的学科分支的诞生。
行为主义的兴衰
随着20世纪行为主义的出现，我们曾经使用过的术语——知识的表征——其命运发生了急剧变化。关于人类和动物心理学的行为主义观体现在将丰富多彩的经验还原为刺激—反应心理学这一理论框架之中。
结果，19世纪末建立起来的关于心智过程的心理学研究的概念体系突然变得落伍，取而代之的就是行为主义。关于内部心理操作和结构的研究——例如注意、意识、记忆以及思维——被打入冷宫长达50年之久。那些投身于这类主题的研究者不得不重新构建他们在行为主义领域的工作。对于行为主义来说，内部状态属于“居间变量”的范畴，干扰变量被定义为一种假设结构，可以看作是刺激对行为产生作用的中介过程。由于他们仅对行为（人和动物所做的可以被客观观察的事情）进行观察，而不是考察支撑行为的心智过程，结果忽略了这些内部状态。
我的专业是行为研究，我需要学会将我的理念转换成行为主义的新术语。我对说和听非常感兴趣，这种转化有的时候相当棘手。但是身为一个科学家，他的声望正是依赖于他如何应对这些棘手的问题。
——乔治·米勒（George Miller）谈认知革命
1932年，就在认知革命横扫心理学的前些年，加利福尼亚大学伯克利分校的行为主义学爱德华·托尔曼（Edward Tolman）发表了他的著作《动物和人的目的性行为》。在这一开创性工作中，托尔曼观察到老鼠在走迷津的时候似乎知道迷津中的位置关系，而不是一系列刺激—反应联结。托尔曼进行了一系列独创性的实验：
爱德华·托尔曼（1886—1959）
提出认知地图概念。
Photograph courtesy of Archives of the History of American Psychology, University of Akron, Akron, Ohio 44303.
训练老鼠学会通过一条迂回曲折的道路寻找到食物，结果发现老鼠会沿着食物所在方向的捷径行进，而不是一直沿着某条特定的道路走。也就是说，老鼠学会的是食物的相对位置，而不是如何获得食物，这使得老鼠在可以选择的情况下更倾向于走其他新异的（未训练过的）道路。这种不通过直接训练就可以学会的能力是行为主义学家悬而未决的问题。按照托尔曼的解释，动物逐渐勾勒出它所处环境的“图片”，该图片在以后寻找目标时可以派上用场。这种图片就叫做认知地图。托尔曼实验中的老鼠可以从许多不同的出发点到达一个相同的目的地（那里有食物），表明它们拥有了自己的认知地图。这种“内部地图”实际上是老鼠表征环境信息的方法。他的关于动物认知地图的假说确实预示着当代人对知识在认知结构中如何得到表征这一问题的关注。
在初始训练中使用的装置托尔曼的老鼠迷津 Tolman，Ritchie Karlish（1946）
在测试中使用的装置
1932年还发生了另一件重大事件，剑桥大学学者巴特利特（Frederick Bartlett）写下《记忆》一书，他反对当时流行的一种观点：用无意义音节就可以研究记忆和遗忘——这是艾宾浩斯（Ebbinghaus）在前一个世纪提出的。巴特利特提出，欲研究人类记忆，只有在自然条件下使用丰富且有意义的材料而非无意义音节这种人为刺激，才能得到更为有意义的结果。巴特利特要求参与者阅读一则故事，然后努力回忆尽可能多的内容。他发现，故事回忆的一个重要方面是参与者对于故事的态度。用巴特利特的话来说，“回忆在很大程度上是建立在这种态度的基础之上的。而且它的主要作用就是为态度提供辩护。”实际上，你回忆出来的故事内容是建立在故事创造的总体印象之上的。因此，对于具体事实的回忆就会倾向于进一步确证参与者自己的印象，这会导致对事实的扭曲或者填补缺失的部分。
从最早的表征性知识的概念到最近的研究，我们一直认为知识极大地依赖于感觉输入。这个主题贯穿古今：从古希腊哲学家开始，经过文艺复兴时期学者的思考，一直到当今，认知心理学家还在探究着。但是，对世界的内部表征等同于世界的物理特征吗？越来越多的证据表明，对现实世界的许多内部表征与外部现实不是一回事。托尔曼用实验动物所做的研究，巴特利特用人类参与者所做的研究，都说明从感觉得来的信息是以抽象表征的形式存储的。他们的观念与20世纪30年代的时代精神是背道而驰的，这种时代精神集中关注着动物和人类的外显行为。由于行为主义无法充分地解释他们的发现，这些研究以及接下来20年的其他研究在行为主义衰落的过程中越来越有影响力，它们对未来认知心理学家的思考具有重大影响。
在20世纪50年代，学者们的兴趣再次开始集中于认知过程。随着心理学家越来越转向对认知过程的研究，新的期刊和专业组织也建立起来。在对认知过程的研究越来越明显地崛起的情况下，人们明白，不同于被行为主义统治的20世纪30、40年代的时尚，一个的崭新的心理学正在出现。1956年，乔治·米勒发表了他的里程碑式的论文《神奇的数字7±2：我们的信息加工容量的某些极限》，它将认知的经验评价带到了最前沿。
在米勒发表论文的那一年，还发生了引爆认知革命的事件。1956年的夏末，在美国麻省理工学院召开了一个信息理论研讨会。信息通讯领域的许多领军人物出席了会议，聆听包括乔姆斯基（Noam Chomsky）（语言学），布鲁纳（Jerome Bruner）（思维），纽威尔（Allen Newell）和西蒙（Herbert Simon）（计算机科学），以及米勒（信息加工）在内的多位学者的演讲。研讨会对许多与会者产生了不可磨灭的影响，他们普遍感觉到某种新的因素正在诞生，它将显著改变关于心理过程的概念。数年后，米勒在反思这次会议时写道：
从研讨会归来时，我产生了一个强烈的信念，这个信念与其说是理智的，不如说是直觉的。我想，人类实验心理学、理论语言学和对认知过程的计算机模拟，都是一个更大的整体的组成部分；未来我们将可以看到这些学科所共同关心之处逐渐完善和相互协调……20年来，我一直在为建立一门认知科学而工作，而且这种努力在我知道这门学科的名称之前就开始了。（p.9）
前面说过，认知心理学的很大一部分内容要阐述知识是怎样在心智中表征的。关于知识表征的活跃研究又使人想起了几个世纪以来同样的基本问题：知识是怎样获得、存储、转译和运用的？什么是意识？意识中的观念是从哪里来的？知觉和记忆指的是什么？什么是思维？上述认知能力是怎样发展起来的？
上述问题体现了表征知识的基本论题——观念、事件和事物在心智中是如何存储的。但是直到20世纪60年代，奈瑟（Ulrich Neisser）写成第一本认知心理学教科书时，才把能够代表认知心理学新领域的这些分散的主题集合起来。也许有人会说其余的内容就过时了（姑且这么说）。然而，不管是过去还是现在，认知心理学都在不断地对心智过程进行科学探索，通过将这些领域新的方法学、学科以及思想结合起来，以便进一步完善自身的定义。
认知心理学是关于信息加工的学问
我们说认知心理学是关于信息加工的学问，指的是认知心理学主要研究人们如何注意和获得关于客观世界的信息，这些信息如何被大脑存储和加工，研究人们如何解决问题、如何思维、如何形成语言，以及如何通过外显行为来证明这些过程。
奈瑟（Neisser，1967）对此进行了更清晰的阐述：“……认知这一术语是指将知觉输入进行转换、简化、细化、存储、恢复以及使用的所有这些过程……很显然，认知涉及了个体可能做的任何事情；每一个心理现象同时都是认知现象。”（p.4）
认知心理学包含了心理过程的所有内容——从感觉到知觉、模式识别、注意、意识、学习、记忆、概念形成、思维、表象、语言、智力、情绪以及所有这些方面在人的一生中如何发展变化（从发展的角度考虑）——并且贯穿于行为的各个领域。由于认知心理学囊括的范围很广，所以这一列表也相当的长（图1.1）。
认知隐喻、模型、理论和视角
隐喻
人们经常用隐喻来描述认知过程。例如，记忆可以比作文件柜、计算机、难解之谜或者录像机。每一个隐喻都提供了一种宜人的方式，来帮助说明记忆的结构和功能。虽然隐喻很有用，但是有时也会误导人们。比如，我们经常被要求向陪审团解释记忆的过程，我们必须解释清楚，记忆和录像机实际上是有区别的。从根本上来说，我们要做的是基于认知模型来讨论记忆。模型本质上是隐喻的一种可检验的、更加细节化的形式。同样，它也可以帮助我们理解实际的记忆过程。模型虽然只是对记忆的生物过程的一种表现，但它也具有很多其他作用，可以帮助我们与他人交流这些具体的过程，也可以帮助科学家基于模型来作出预测。
图1.1认知心理学的主要研究领域。
模型
模型是用来描述过程的一种组织化的结构。模型是建立在源于观察的推论之上的。它的目的是提供关于观察对象的一个容易理解的表征，同时帮助进行预测。在将认知过程概念化这样一个分析任务中，模型是非常有用的。形式主义是指模型潜在的规则，是表现建立模型所用规则的一种方式。当模型丧失其作为分析或描述工具的生命力时，就需要对它进行修正，甚至放弃之。除了可以用模型来帮助理解认知过程，我们也可以简单地用一个模型来描述和理解“订购一份外带焙烤式比萨”的过程。（图1.2）
图1.2
虽然订购一份比萨对于大部分人来说是一个很容易理解的过程，但是我们可以对该过程进行更深入的考察（为它设计一个模型）。我们可以看到在这个过程中存在一系列的阶段或行动，它们以线性的方式首尾相接，你需要按照顺序一个一个地完成这些阶段。所以说，一个模型首先可以通过清楚地描述过程来帮助我们的理解。当然，模型能为我们做的还有很多。即便是预定比萨的这个模型也可以用来进行预测。我们可以预测，如果有人进入商店，那么他会带着一份比萨出来。虽然这只是个简单的预测，但也算是预测。模型的另一个优点是，当我们要对这个模型进行研究时，可以考察它包含的所有阶段，也可以将我们的考察集中在某个特定的加工阶段。比如，“排队并订购比萨”这一阶段具体还包含了一些更细节的部分。决策（队伍有多长？薄的还是厚的饼皮？需要哪些配料？）是一定会发生的。顾客和收银员之间的交流过程也是一定会发生的，这对于交换信息、付钱或其他形式的付款来说是不可或缺的。这是一个有用的模型，因为它描述了订购比萨的过程，使得我们可以对该过程的各个方面进行考察，帮助我们作出有关这一过程的预测。
现在回到我们关于记忆提出的录像机隐喻，我们可以看到，让个体基于日常经验，根据该隐喻将记忆想成录像机，是如何促进他们对记忆的理解的。将记忆比作录像机，使得我们可以来考虑这样一些问题：聚焦在一个物体上、记录一个物体或者场景、回放等等。然而，当你身为法庭上的一名陪审员（或者任何强调准确性和精确性的环境）时，这一隐喻便太简单了，并且具有误导性，因为它没有真正体现记忆到底是怎么运作的。这时，记忆的认知模型相较而言就更加准确而有用了。就像订购比萨的模型，它是描述性的，允许我们集中注意在这一过程的特定方面，并且可以帮助我们预测。在我们向陪审员描述记忆时，记忆的认知模型（比如下面的那个简易模型，图1.3）不仅可以帮助我们阐明记忆的过程，还可以帮助陪审员评价目击者的记忆。
图1.3
现在你可能在想，“那个模型不还是和录像机差不多？”一定程度上来说，你这么想是对的。但是，录像机隐喻存在一些误导性的陷阱，而模型可以避免这一点，从而帮助我们更具体、更准确地来对待记忆过程。当把记忆想成录像机时，通常会产生一种错觉，认为我们在回忆时可以倒回到一个特定的场景或者从过去挑出一件特定的事情，并且回忆时的画面和发生时的画面一模一样，其实不是这样的。事实上，对于这个三阶段模型，我们可以进入并详细讨论其中的任何一个阶段（就像在订购比萨的模型中一样）。这样一来，我们就可以向陪审团解释记忆是如何编码的，这种在大脑中的编码与VHS录像磁带或者DVD光盘上的影像有何区别。
接下来我们要看一个比订购比萨的模型或者记忆的三阶段模型更复杂的模型。模型可以是复杂的、多阶段的且非线性的。换言之，模型可以表明同时发生的多个过程。回想一下在本章开头谈到的空中交通管制人员，这一工作包含了一系列特定的任务以及这些任务的认知加工。有一些应用认知心理学家专门研究空中交通管制人员，因而可以对他们的工作表现进行预测（或许可以减少一些代价高昂的错误）。研究者通过认知模型将这些任务和过程概念化。从图1.4中可以看出，该模型考虑到了外部事件，知觉到的事件以及产生的行为。除此之外，它还向我们阐明了并不是所有的过程都是直线前进的，有一些过程之间会相互作用，来回传递信息，知觉到的事件与外部事件之间就是这样来回传递信息的（用双向箭头说明）。另外，从行为（比如，通信系统）到外部事件之间还有一条反馈回路。
图1.4空中交通管制人员的认知任务模型。
理论
另一方面，理论试图解释过程的某个方面，某些理论会比其他理论得到更多的证实。理论试图解释现象的特定方面，经常用于检验假设。比如，达尔文的进化论试图解释自然界如何随着时间变化。虽然它仅仅是一个理论，但是得到了很多数据的证实。你可以通过收集数据来检验理论，这些数据最终可能支持理论也可能推翻理论。
视角
认知心理学中存在几种视角，这些视角对于该学科的发展以及对这一学科的思考具有一定的影响。视角会引导科学家提出研究问题和对研究结果的评价。这里我们要介绍四个这样的视角：信息加工、神经科学、计算机科学和进化心理学。
信息加工
信息加工视角基本上是将事件以时间顺序排列，有很多认知模型采用这种方法。这种视角始于一组假设（共有三个假设）。认知活动可以分解为一系列阶段。每一个阶段都对输入的信息进行独一无二的加工。最终的反应被假定为这一系列阶段和操作的结果。每一个阶段都从先前的阶段接收信息，然后完成其独特的功能。由于信息加工模型的所有成分之间都存在某种相互联系，为了方便起见，我们可以认为这个序列始于输入信息。
最早提出也是被引用最多的一个模型是基于这种视角的记忆模型。早在1890年，詹姆斯就扩展了记忆的概念，认为记忆包括了初级记忆和次级记忆。他的假设是，初级记忆用于处理即时发生的事件，而次级记忆则负责经验中那些永久性的、“不会磨灭”的痕迹。该模型的结构如下（图1.5）：
图1.5詹姆斯的记忆模型。
詹姆斯提出的模型太简单，之后沃和诺曼（Waugh Norman，1965）提出了一个修订模型，这次修订使该模型满足了一个代表性模型的许多要求。同样地，该新模型也考虑到了各种假设和预测的产生（图1.6）。不过，相对于今天的记忆模型，它仍然过于简单。这个模型并不能准确地描述人类的一切记忆过程和存储系统，因此必定会有人提出更加复杂的模型。
图1.6经过修正的沃和诺曼认知模型。
引自Waugh和Norman（1965）。
詹姆斯的模型以及沃和诺曼的模型都建立在序列事件的基础上。一个刺激呈现后，我们通过感觉系统加以检测，在记忆中加以存储和转译，最后对其做出反应。你可能已经注意到了人类认知的模型与计算机处理中的序列步骤有些相似；实际上，认知心理学家从计算机隐喻上借鉴了很多。
神经科学
神经科学视角关注产生认知经验的脑功能基础。在认知心理学发展的早期阶段，很少有人关注生理心理学或者神经解剖学，可能是因为当时太过依赖于计算机隐喻。此外，神经解剖学以及相关领域似乎与认知心理学中的主要课题——例如知觉、记忆和思维——相去甚远，很少有重合之处。
关于大脑及其功能的早期知识来源于战争和事故造成的脑外伤。例如，在第一次世界大战中，神经外科医生治疗了榴霰弹造成的脑外伤，从中学到了不少东西，了解了大脑某些区域的特定功能（例如与视觉、言语、听觉等等有关的分别是哪些区域）和综合功能。假定行为缺陷与大脑特定区域的损伤有关，这就引导研究者推论出那些区域负责特定的心理功能。这就像逆向工程，工程师会把东西拆开来以便看清楚它到底是怎么运作的。
神经学家们争论的中心问题是，大脑是不是一个整体性的器官？是整个基本组织共同实现认知功能，还是不同的功能有自己的神经定位，与特殊区域相联系？例如，学习是发生在大脑特定区域的特定事实，还是大脑许多部位共同作用的一个结果？拉什利（Karl Lashley）是致力于解决这些问题的科学家中的佼佼者。他在实验中先让老鼠学会走一个迷宫，然后将它们大脑的特定部位损毁（通过手术移除）（Lashley，1929）。他证明了走迷宫的成绩下降的幅度与损毁的大脑总量相关，而与损毁的部位无关。相较于第一次世界大战中神经外科医生的发现，这些结论显得很奇怪，不过随着神经科学中的日趋发展，这一争论在日后得到了解决。
近年来，神经科学得到了长足的进步，无论是对大脑结构上的还是功能上的研究。20世纪60年代，研究者们在大脑皮层发现了一些结构要素，这对后来的认知心理学产生了直接影响。其中部分发现是在约翰·霍普金斯医学院工作的蒙特卡索（Vernon Mountcastle）做出的，他的工作涉及大脑皮层——大脑的最顶层，这里一向被认为是参与高级心理过程的地方。蒙特卡索（Mountcastle，1979）发现，大脑皮层的神经元之间的联结数目多于以前认为的很多倍。最引人注意的可能是这样一个发现：除了信息加工的那种串行通路，神经元的联结系统还会以平行排列的方式以扇形发散和分布。平行排列形成的神经元联结网络分布于广阔的区域，不同位置可以在同一时间产生不同的功能。这一加工类型与串行或序列加工（一个神经冲动先到达一个神经元，然后再传到另一个神经元）形成鲜明的对照。根据平行观点，大脑运行的方式应该是，信息加工网络分布于整个大脑皮层，而不是局限于某几个部位。蒙特卡索的研究帮助调和了第一次世界大战中外科医生的发现和拉什利的发现，认为本质上双方都是正确的。外科医生正确是因为大脑各个局部与视觉、言语、动作等等的特定关联，这些区域专门完成与上述功能相关的输入接收和输出产生。拉什利的研究也得到了一定的证实，因为一些研究发现，许多功能实际上是分布于整个大脑的。如果将因特网作为大脑如何运转的隐喻也是讲得通的。因特网涵盖了世界各地的个人电脑服务器（比如你的邮箱账号就在你们大学的服务器上），这些服务器为当地人群（比如你们大学的学生和教职人员）提供特定的服务。大部分服务器之间是相互连接的，所以如果有的坏了，网络仍然可以保持大部分服务器不受影响。例如，你所在的大学的服务器坏了，你就没法查看你的邮件，没法通过那个账号上网。然而，世界上其他使用互联网的人绝大部分不会意识到这一状况，除非他们想发邮件给你，或者想进入你们大学的网页。
计算机科学
尽管在多个世纪以前，帕斯卡、笛卡尔以及其他一些哲学家就已经梦想过能执行计算的机器，但是直到大约60年之前计算机才被发明，计算机科学这一学科才正式诞生。计算机受到广泛的欢迎，现在几乎应用于现代生活的每个方面。计算机不仅可以作为感兴趣于心智研究的科学家的工具，而且还对学者关于心智的看法产生了哲学上的影响。一开始，我们觉得这些计算机是出色的数字处理工具，能够执行大量复杂的数学运算，而所花的时间却比人类做同样运算少得多。实际上，最早的一些计算机是由军队开发的，帮助解决有关选择军事基地的数学方程式。但是，我们很快就发现，计算机不仅仅是超级计算器，它还可以执行类似于人类问题解决和智力行为这些功能。
电子数字积分计算机（ENIAC），美国军方，1946年。
计算机做得好的那些事，人类相对来说往往做不好，例如执行快速数学运算和遵守逻辑规则等。而人类做得好的事，如果计算机也要尝试，做得就没那么好，例如进行概括、做出推测、理解复杂的模式以及产生情绪等。例如，如果我们要求你笔算求2.19的平方根，你可能需要几分钟的时间；而计算机可以在几毫秒内得出答案。另一方面，计算机的表现始终不如人类的一个领域就是面孔识别。如果某张面孔被编入了计算机的数据库，那么计算机可以认出这张脸。但是当看到一张新异的脸时，计算机不能对年龄、性别或者情感做出推测；而人类在几毫秒内就可以完成。
鲁梅尔哈特（左）和麦克莱兰。
他们正式提出以神经活动为根源的PDP模型。
第二代认知计算机科学家致力于制造一种在结构和信息加工上类似于人脑的计算机。计算机科学家根据他们所知道的有关大脑神经网络的知识，利用人工神经网络来设计计算机。他们的办法是将“电子代理神经元”分层次相互联结，其组织“硬件”模仿了大脑“湿件”，而且包含相关的程序，以模仿有机体的神经网络功能。
例如，鲁梅尔哈特、麦克莱兰以及PDP的研究团队（David Rumelhart James McClelland，1986）基于人类心智的加工机制提出了一个以神经活动为根源的模型。大脑不仅是相互联结的，它还会沿着神经网络发送兴奋性的或抑制性的信号。兴奋性信号告诉神经元将信息传递下去，抑制性信号告诉神经元不要将信息传递下去。例如，大脑不会在单个神经元中存储记忆，甚至也可能不会在某个局部存储记忆，但是它一定会将记忆存储于一整群分布于大脑多个部位的神经元中。如果两个神经元同时被激活，它们之间的联系（联系的兴奋性或抑制性特征）就会增强；反之，如果其中一个被激活，另一个被抑制，联系就会减弱。采用这类模型的计算机科学家把这些模型称为“平行分布式加工（PDP）”。“这些［PDP］模型假定，信息加工是通过无数简单加工元素的相互作用而进行的，这些元素称为单元，各个单元向其他单元发送兴奋性的或抑制性的信号”（McClelland，Rumelhart， Hinton，1986，p.10）。由于是模仿大脑设计而成的，PDP模型可以帮助我们理解大脑的加工过程及其结构。见下面有关神经网络的图解。
典型的神经网络。
人脑和计算机之间的相似之处并不总是清晰的，不过，现在我们已经知道了电脑和人脑的内部工作机制之间存在本质差异。但是，不管怎么样，计算机视角对认知心理学学科的持续发展仍然有着深远而积极的影响。
进化心理学
进化心理学视角基于这样一个理念：只有通过机能主义的方法才能最充分地理解认知。换言之，在生物和社会进化的背景中，一项特定认知加工能够实现什么功能？想一想由达尔文（Charles Dawin）奠定的进化论，它对生物和行为特征进行了评价，评价这些特征如何适应于有机体，进而评价这些特征多大程度带来繁衍的成功以及由此产生的代际传承。有关进化论的一个困惑是，人们在弄清楚“被认为能够塑造特征的环境压力到底是指什么”这一问题上犯的错误。考斯米德和托比（Cosmides Tooby，1997）很好地解释了该困惑：
过去，人类以及人类心智进化时所处的环境与现在完全不同。在物种进化史99%以上的时间里，我们的祖先都生活在狩猎—采集式的社会。也就是说，我们的祖先以几十个人组成的小规模游牧群的形式存在着，通过采集植物和打猎来获得食物。实际上，我们的每一个祖先的一生都是一场“野外露营之旅”，并且这种生活方式持续了1000万年左右。
在这1000万年里，自然选择慢慢地塑造着一代又一代人类的大脑，那些能够很好地解决我们祖先（采集—狩猎者）每天遇到的问题的神经回路逐渐形成。这些问题包括：求偶、打猎、采集植物、与朋友谈判、保护自己免受侵略、抚养孩子、选择一个好的栖息地等等。为了解决这些问题，那些拥有良好设计的神经回路的祖先会留下更多的孩子，我们就是他们的后代。
我们的祖先以狩猎—采集的方式渡过的光阴是其他任何形式的1000倍。一个对于你我来说似乎都相当熟悉的世界——这个有马路、学校、杂货店、工厂、农场和国家的世界在整个人类进化史面前不过是一个瞬间。计算机时代只比现在的大学生略微年长几岁，工业革命也只有200岁。1万年前农业第一次在地球上出现，直到5000年前才有一半的人口不再打猎和采集，而开始从事农业。自然选择是一个缓慢的过程，目前还没有足够的世代能让它设计出可以很好地适应后工业时代生活的神经回路。（p.9）
因此，认知过程可以用物种长期的生物史和进化史来解释。威廉·詹姆斯、约翰·杜威（JohnDewey）和其他的一些机能主义者从“如何让我们适应环境的改变”这一功能角度考察了心理过程。例如，詹姆斯可能会问“我们为什么会有记忆？”“记忆如何帮助我们生存和适应？”根据达尔文的理论及其现代解释（Tooby Cosmides，2001），适应性特征能够得以存在至今，是因为它们被选择（由于它们能够实现某种生存功能）并且被传递给了后代；进化的副产品本身形同虚设，但是它们也以得以存在至今，因为它们与那些具有特定功能的特征有关（比如同时害怕有毒和无毒的蛇）；最后，随机的变异可能会将奇怪的、非功能性的特征引入一个物种（例如，暴露在太阳下会打喷嚏）（Cosmides Tooby，1997）。
心智与世界……共同发展，最终相互吻合。
——威廉·詹姆斯
依循这样的逻辑，詹姆斯就会这样说：既然存在记忆（没有被淘汰），它必然具有一定的功能。进化视角的主要前提是这样一个假定：存在普遍的人类认知特性，而且心智的这些常见的、广泛共有的特性是进化所得的心理机制产生的一个结果。谢泼德（Shepard，1987）阐述了进化心理学的主题：
我寻求的是潜伏在具体的心理过程和行为之下的心理学的一般规律，而不考虑这些规律由于个人的、文化的和物种的原因而表现出的外在差异。此外，我还要从世界的特征中寻求这种心理学一般规律的进化起源，这些规律如此普遍而恒久，以至于与大量物种产生了关联。（p.254）
进化视角的一个优点是它为人们发展理论和模型提供了一些限制，强调特定的过程和特征应当具有实用性以及整体的好处。因此，如果不能从中获得好处，要这样的过程或特征做什么呢？例如，对面孔识别感兴趣的研究者认为识别他人面孔的能力是相当重要的，甚至有一个专门的脑区来负责该功能（或该过程）。换言之，这个脑区是大脑为了使人类拥有这种能力而产生的适应性变化。事实上，之后的神经科学证明了这个专门的脑区存在于大脑的颞叶。
认知心理学与认知科学的关系
认知革命的副产品就是让来自几个绝对分离的领域——包括语言学、计算机科学、发展心理学以及认知心理学——的学者走到一起，聚焦他们共同的兴趣点——比如认知能力的结构和过程。这些人一起建立了一个统一战线来打败行为主义。例如，乔姆斯基（Noam Chomsky）认为大脑有一个语言习得装置,它所能起到的作用超出了刺激—反应行为主义心理学解释的那些东西。同样，皮亚杰提出了儿童需要经历的几个重要的认知发展阶段，这也是仅仅用行为主义无法加以解释的。计算机科学家提供了这样一种视角，认为计算机的信息加工可以视为脑加工的概念化。这些科学家保持了他们自己独特的方法论、文献和科学研究的流程，但是他们团结在一起，致力于研究认知以及将有关这些过程的科学研究带到最前沿的目标。这一科学共同体被称为认知科学。
如今，认知科学作为一门跨学科很大程度上依赖于以下这些领域：计算机科学、哲学、心理学、神经科学、语言学以及人类学（下图）。这些领域中对认知过程感兴趣的科学家如果拥有两个或两个以上的这些领域的专业知识，就可以自称为认知科学家。由于这一领域的跨学科性质，你会发现，除了心理学，哲学、计算机科学等其他院系也有认知科学课程。认知科学深受计算机科学的影响，主要表现在认知科学中的很多课程都集中在计算机模型、人工智能（AI）以及神经科学这些方面。而当认知心理学涉及以上这些主题时，它当仁不让地聚焦了人类认知的所有方面。这些基本知识之后变成了对其他学科有专业兴趣的科学家必须具备的内在结构。
加德纳（Gardner）的六角形模型。
认知科学关系图。
注：实线表示较强的跨学科联系；虚线表示较弱的跨学科联系。
能建构和检验认知模型，这是计算机科学在认知科学领域中居主导地位的一个原因。计算机模型的好处是它可以模拟过程并提供输出。模型的参数可以不断地被调整，直到模拟结果可以对应于行为研究所得的数据。一旦成功了，认知科学家可以进一步模拟，以预测在假象情况下人们会如何做出反应。相比于让人类参与者进行大量实验，用计算机的好处是不会占用那么多资源（时间和金钱）。在从一个人类参与者身上获得数据所耗费的时间里，计算机程序可以够运行成千上万的模拟，这使得它们成为非常强大的研究工具。用计算机模拟的另外一个好处是，就像我们之前所说，现代高速计算机可以运行PDP（神经网络）模型，这种模型被设计得在加工上更加接近人类大脑的工作方式。
模拟人工智能对于认知科学的意义很可能就像是数学对于所有科学都具有的那种广泛意义。如果说数学是科学界的女王，那么人工智能就可以获得认知科学界的威尔士王子的位置。
——佚名
一个有关面孔识别的认知模型和PDP模型的例子如下所示。计算机模型的优势是模型中各元素是相互联结的，并且其参数可以调整，以便准确地产生类似于面孔识别的结果。认知模型描述认知过程，而计算机模型模拟认知过程。
虽然计算机科学主导着认知科学，但是认知科学的真正根源还是认知心理学，因为大体上所有这些领域感兴趣的都是基本的认知过程以及由此产生的行为。
研究方法
认知心理学的方法源于早期德国研究者用来研究记忆、联想以及加工过程的那些方法。这些方法后来成为实验心理学的支柱性工具。随着认知心理学开始形成一门交叉性学科，来自其他领域的一些方法得到借鉴和改进，用于有关认知过程的研究中。研究方法是我们用来了解、理解以及检验已有观念、发展新观念的工具。这里我们提供一个简单的概述。
有很多方法可以提供给心理学领域的科学家。其中一些方法可以帮助研究者描述现象（观察研究）；还有一些方法可以帮助研究者解释现象（实验）。通过实验可以确定因果关系，这对于认知心理学家来说是非常有用的。
认知模型
Brouce Young（1986）。
在本书中，你会详细了解由认知心理学家做的很多实验和研究。这里，我们仅仅简要地描述一下这些方法，让你对其有一个初步的了解，以便帮助你理解认知过程本身以及我们将要介绍的各种研究。
在开始讨论方法之前，我们需要介绍一下有关定义的问题（“概念性的”还是“操作性的”），因为这些问题可以说是认知过程研究的核心。摩托车驾驶员在什么情况下可以被认为是“醉酒”了，这就是一个概念性定义的例子。我们对“醉酒”是什么意思有一个大致的理解（这就是概念性定义），但是这没法精确地告诉我们到底驾驶员喝了多少或者喝了什么才算醉酒。操作性定义要求你能精确且明晰地说明某一概念，从而将抽象的意义转化为具体的指标。在研究过程中，这一环节的有趣（有创造性）之处在于，你作为研究者可以根据研究问题和研究兴趣来确定操作性定义。因此，“醉酒”可以用任意多种方式来实现其操作性，包括生理定义（“醉酒”＝血液中酒精浓度达0.08），观察定义（利用“路边清醒度测试”来对行为进行等级评定或打分），以及自我报告定义（通过访谈或者问卷直接询问个体）。
不考虑那些具体的方法，方法学的另一个共同特征是分析单元。分析单元是你的研究的对象（焦点），也是你最终要测量的东西。理解分析单元最好的方法就是确定你实际要测量的是什么。例如，如果你在一个特定的细胞上收集神经放电数据，那么你的分析单元就是细胞。如果你在儿童身上收集IQ数据，那么你的分析单元就是每一个孩子。如果你在测量5分钟内两个人的单词交换量，那么你的分析单元就是对话。如果你在测量某支球队犯规的次数，那么你的测量单位就是球队这一群体。除此之外，分析单元甚至可以是地理的（城市、州或国家）或是人工制造的（书、照片、画等）。认知心理学主要采用个体作为分析单元。心理学的其他领域以及学科，如社会学和人类学，则更依赖其他分析单元。但是不管使用哪种分析单元，搞清楚研究者当下使用的是哪一种分析单元是非常重要的。
想获得前所未有的结果，必先尝试前所未用的方法。
——弗朗西斯·培根
每一类研究方法都依赖于某些特定的假设，我们会在每个环节提醒你注意这些假设。
我们将要介绍的两类主要研究方法可以大致分为：（1）心理与物理世界关联的测定；（2）独特案例的分析。但是，由于领域的跨学科性质，可能存在一些重合的部分。我们会尽可能保持分类的一贯性。
心理与物理世界关联的测定
此类方法专门用来测量个体对物理世界中发生的外部事件的反应或应对。与早期哲学家一样，早期的心理学研究者感兴趣的是物理世界如何被转译成心理世界，以及对外部世界的感知受到怎样的限制。这种兴趣持续至今。
心理物理学
心理物理学关于刺激（具体而言，是刺激的物理特性）与由这些刺激引起的感觉和知觉之间关系的科学。它假定心理状态和物理刺激之间存在着函数关系。例如，韦伯（Weber）对人的重量感知能力感兴趣。如果一个人拿着一个给定重量的物体，那么要至少再加多少重量，人方能察觉到差异的存在，这种最小增量，就被称为最小可觉差。该研究的一个伟大贡献是，这些遵循数学原理的重量检测使我们可以通过公式计算来预测最小可觉差，因此具有规律性。
参与最小可觉差任务的儿童。
心理物理学家对知觉阈限感兴趣。费希纳（Fechner）设计了多种心理物理法，包括（但不限于）绝对阈限测定法、差别阈限测定法以及调整法。例如，在一项关于光感的绝对阈限的研究中，要求实验者从绝对黑暗开始系统地增加光的强度，直到观察者感觉到光亮。心理物理学的分析单元是典型的个体，实际上就是研究者自己。他们可以作为观察者，在自己身上进行这些实验。直到今天，阅读一篇有关视知觉的学术论文，看一张包含某个观察者（通常情况下是作者自己）原始数据的图表也还是很常见的。心理物理学的一个假设是我们都以相似的方式来感知，因此，对于研究者来说，测量他们自己的知觉经验也就不存在什么问题。心理物理学包含了一些心理学中最古老的方法。
单细胞研究
单细胞研究曾被休贝尔和维塞尔（Hubel Wiesel，1959）用于研究猫的视觉皮层的功能（下图）。他们因为这项研究获得了诺贝尔奖，休贝尔之后更是获得了一项殊荣——以他的名字命名了休贝尔太空望远镜。单细胞研究是侵入性的，因为研究者必须打开参与者的颅骨，因此这类研究很少在人类身上进行，主要是在遵循人类研究指南的前提下在动物身上实施。科学家们推测，由于细胞之间通过电脉冲进行信息传递，微电极（比人的头发丝还细）尖端可以进入细胞，但不会破坏细胞。这样，我们就可以用电极测量细胞的电活动，以便从细胞水平来评价知觉经验。休贝尔和维塞尔要做的基本上就是控制住猫，向它呈现视觉刺激（在屏幕上移动的光点或光带），并将电极系统地插入猫的视觉皮层直到它们测到放电反应。该方法的假设是，如果某个细胞对某一视觉刺激有反应，那么该细胞与该刺激之间就存在一定的关系。单细胞记录也被用于大脑的其他区域，比如外侧膝状体核（LGN）和大脑皮层。
猫的单细胞研究。
反应时研究
反应时研究是认知心理学产生的标志，用于研究认知过程。在冯特实验室进行的那些早期实验对心理活动的耗时进行了测定，并采用唐德斯（Donders）的复杂反应时实验来进行说明。这些研究基本上考察了完成一项简单任务（比如，对出现的白光进行反应）所需要耗费的时间，并将这一时间与对黄光进行反应所需的时间进行比较。早期研究者相信，利用这两个时间之间的差异可以推断出用于辨别黄光和白光所需要的额外加工。反应时研究基本上是依赖于这样的假设：认知活动需要花费时间，一个阶段结束了，下一个阶段才能开始。因此，很多认知心理学研究测定了对某一刺激做出反应或完成某一任务所需的时间。另一个例子是由斯坦福大学的谢波德（Shepard）所做的一项研究，他发现，对于实验参与者来说，将一个物体进行45°的心理旋转比进行15°的心理旋转所花的时间更长。记住，这里是将物体进行心理旋转而不是实际的旋转，据此，谢波德总结道：心理事件对应着真实世界的物理性质。
基于谢波德和梅茨勒的“心理旋转任务”
基于标准朝向的心理旋转任务
启动效应研究
在启动效应的研究中，先快速呈现一个刺激（启动物），一定延迟后，再呈现第二个刺激，要求参与者针对第二个刺激做一些判断，比如，“第二个刺激是否与第一个刺激一样？”好几代认知心理学家都进行过启动效应研究，实验心理学的一种简单启动技术（对参与者进行提示以便做出反应）甚至可以追溯到19世纪。随着速示器（可以快速呈现刺激并测量反应时的装置）、计算机以及最近的脑成像技术的出现，启动实验也原来越流行了。启动效应研究（尤其那些用于检验语义效应的实验）的基本原理是，通过激活与甲项目有关的乙项目，使得对甲项目的接受更容易。这种效应叫做语义启动效应。
第二种效应叫做客体启动效应，该效应与语义启动效应很相似。一般有两个阶段：第一个阶段，先呈现一个物体，比如一张飞机的素描，然后呈现一个短至100毫秒、长至几个月的间隔；第二个阶段，呈现一个与第一阶段相似但通常在某个程度上或改变、或旋转、或复杂化、或退化（比如，有一些轮廓没有了）的物体，并测量参与者的反应准确性（有时也测量其反应时）。在一些研究中，上述顺序可以倒过来，即先让参与者看退化后的形状，然后要求他们识别出完整的物体。控制组的参与者接受相同的处理，但是没有向他们呈现第一个项目。（Tulving Schacter，1990）
眼动研究
大脑的很多区域是用于加工视觉信息的。由于我们只能获得我们正在看到的内容，研究者便开发了一些技术来准确地确定在每个给定时刻个体的注视点在什么地方。因为眼动通常是无意识的，你无法仅仅问清楚他/她每时每刻看到的是什么，所以对眼动进行客观测量是非常有必要的。眼动在有关阅读的研究中尤其有用。利用眼动，研究者可以准确地判断个体正在看哪个单词或哪句句子，以及他们接下来看到了哪里。通过眼动研究，研究者发现有阅读障碍的人与没有阅读障碍的人具有不同的眼动模式。该方法的假设是，大脑会指示眼睛朝向视觉世界中对实现认知功能很重要的那些位置。
偏侧化研究
在定位大脑的功能区的过程中，研究者发现大脑的两半球可能负责不同类型的认知功能。负责言语的布洛卡区和负责语言的维尔尼克区就是这种情况，因为它们位于（偏侧化于）大脑的左侧。之后，研究者开始寻找大脑左侧或右侧特有的那些功能。有两条研究线路，其中一条比另一条具有更小的侵入性。用于研究功能偏侧化的非侵入性技术是，在右视野或左视野快速呈现一个刺激。由于视觉系统独特的结构，右半球加工的是呈现在左视野的图片，左半球加工的是呈现于右视野的图片。要求参与者根据呈现的刺激做出及时的反应。这并不是说呈现给左半球的信息就完全得不到右半球的加工。实际上，信息主要是通过胼胝体（一种包含着很细的轴突的成束结构）与大脑的另一半球进行交流。这些偏侧化研究基于这样一种假设：如果将一个物体呈现给左半球，但最终却需要得到右半球的加工，这一过程比一开始就将物体直接呈现给右半球所花费的时间长。在20世纪60年代，加扎尼加（Michael Gazzaniga）在圣巴巴拉市加利福尼亚大学进行了一项研究，选取了那些正在接受预防性手术治疗的极端癫痫病病人。为了降低癫痫发作的扩散，外科医生切断了胼胝体，从而切断两个半球的交流。这种侵入性外科手术被证明对于减少癫痫发作具有潜在好处。对这些病人采用单侧的刺激呈现，这样一来，加扎尼加就可以在两半球互不交流的情况下研究大脑半球的偏侧性。随着时间的推移，其他一些原来不太负责两半球的交流的通道开始起交流信息的作用，偏侧化表现随之有所减弱。
独特案例的记录
个案研究
我们很早之前就说过，心理学家有时可以通过逆向工程的办法来研究大脑的加工。例如，对于在第一次世界大战中受伤的士兵，或其他患有令大脑局部功能丧失的中风或退化性疾病的人，研究者可以考察他们的认知缺陷，并将其归因于受损的部位。这些临床个案研究从本质上讲是依据观察获得结果的。它们不是实验。这些伤病缺陷只发生在较小比例的人口身上，因此我们发现的只是几个证据充分的个案。通常采用他们姓名的缩写来保护个人隐私。早期在自然发生的缺陷上做研究是很困难的，因为想要确定神经损伤到底发生在什么地方几乎是不可能的事情。很明显，如果枪炮造成的只是外伤，那么这些迹象可以表明损伤发生在了什么地方。有两个非常有名的案例，研究者在他们的病人（布洛卡和威尔尼克）身上分别发现了在言语知觉和言语产生上的缺陷。虽然他们能够证明认知缺陷的存在，但是他们没法确定损伤发生的位置，只有等到病人死后且尸体可以被用于实验方能做出鉴定。今天的成像技术允许我们在这些病人还活着的时候对他们进行研究。该研究方法的假设是，对于特定的功能存在特定的脑区，它们并不仅仅依赖于神经网络。
成像研究
大脑图像技术可以大大促进功能定位。成像研究可以分为显示结构的成像、显示过程的成像，以及同时显示结构和过程的成像。结构成像对于提供有关神经损伤的细节及其发展变化是非常有用的，而过程成像可以帮助我们确定事情发生的时间和地点。在下一章中我们会更加详细地介绍这些内容。这里，我们要指出这些方法基于的一些假设。一些成像技术主要是监测流向特定脑区的血流量。血液的作用是将氧气带到各个脑区，并把这些脑区的代谢废物带走。假设某些脑区参与了认知活动，那么这些脑区需要大量的氧气，并产生大量代谢废物，因此更多的血液会被引向该区域。
伦理问题
认知过程的研究者面对的是人类和动物。动物能够忍受的事情人类并不总能接受。例如，对于大脑的侵入性探测，在人类身上仅可能出现在极少数的术前程序中，但在猫和狗身上进行的研究中，这种操作是很容易接受的。同样，成人可以忍受的操作儿童可能难以忍受。例如，一些成像技术要求使用放射性同位素，这对儿童是有害的，但对于成年人就没那么严重。不管怎么样,所有的研究必须符合联邦政府规定的道德准则。如今，在动物身上进行的研究即便符合法律上公认的准则，也要受到类似于PETA（People for the Ethical Treatment of Animals，善待动物组织）这样的组织的审批。有关这方面的辩论仍在进行，并且有时还会发生有人闯进实验室放生实验动物这样的风波。如果方法合适，采用动物进行的研究能够为我们提供很有价值的数据，而这通过其他方式是无法获得的。与医学界和生物学界的科学家一样，我们必须依据动物的生活质量和人类获得的生活质量的成本来衡量收益。
致学生
这本书尝试以有用又有趣的方式向你展示认知心理学的主要领域。在本章中，我们让你对什么是认知心理学有了一个初步的理解，并总结了认知心理学的历史。我们已经向你介绍了一些你将在整本书中都会看到的认知心理学的特征。书中引用的一些言论并不一定是因为出自某个名人之口，也不一定是因为它们赞同书中的内容，而是因为它们发人深省，应该引起大家的讨论（花上一秒钟阅读一下吧！）。“日常生活中的认知”这一栏目的主要目的是引导你认识身边的认知过程。这些对于帮助你理解自己以及他人体验到的认知过程来说是非常重要的（所以读一读吧！）。“试一试”栏目的特点是鼓励你自己去体验一项认知过程。这种尝试也很有意义，因为在体验的过程中你需要将注意力集中在这些认知过程上，否则就可能错过它们（所以行动起来吧！）。“聚焦认知神经科学”栏目回顾了与本章内容有关的神经科学方面的文章。最后，“点播台”部分涵盖了一个有趣的研究领域以及当前与该章有关的一些研究发现。
在每章的最后你会找到“学生资源中心”。该部分给你提供的内容包括：学习指引——总结了该章的主要内容、关键词、新起点——向你提供书和期刊文章的题目以便你获得更多详细信息（比如说想要一份附参考书目的读书报告或一篇研究论文），另外还提供能够反映教材中相关原理的电影片名；搜索词则可以让你在网上进一步深入地了解相关主题（有很多搜索引擎可以使用；我们提供的搜索词是专门针对谷歌的）。学生资源中心的目的是帮助你很好地完成你的小测验、测试以及研究项目，以及对你的认知过程产生终身的理解。
点播台
面孔识别
DNA检测的最新进展已经让数以百计被冤枉的罪犯得以昭雪。心理学研究者汇集了定罪的证据后发现，错误指认的主要原因是错误的目击者证词。由社会心理学家开发的用于在实验室里考察目击者指认的传统方法，是向参与者分阶段展示犯罪史，通常是播放一段有关偷窃的简短视频剪辑。然后在纸上或者电脑上向参与者呈现一组照片，参与者只能做出一次指认（MacLin，Zimmerman， Malpass，2005）。由于获得的数据点很少，数百名参与者应邀参加了实验。另一方面，认知心理学家按传统方法进行了面孔识别研究，来考察人们如何根据日常经验识别面孔。一个典型的面孔识别研究是这样的，在编码阶段向参与者呈现几张面孔照片，过一段时间后，开始进入识别阶段，这时向参与者呈现的照片混合了编码阶段的面孔以及相同数量的之前没见过的面孔。参与者的任务就是判断哪些面孔是之前见过的（“旧的”），哪些是“新的”（即当前新混入的面孔）。用这种方法能获得很多数据点（“新的/旧的”反应），这样就只需要较少的参与者。另外，我们可以进行更加先进的统计分析，比如信号检测论。梅斯那等人（Meissner et al.，2005）将传统的目击者指认方法与典型的面孔识别研究法相结合，为方法学带来了新的转折。在他们的新范式里，在编码阶段会向参与者呈现8张面孔图片，在之后的识别阶段，他们向参与者呈现16组面孔图片，每组面孔的数量有所变化，这样研究者可以研究每组面孔数量不同所产生的效应。结果表明，随着每组面孔数量的增加，参与者的辨别准确性有所下降。虽然这并不让人感到惊讶，但是这些研究所得的结果可以帮助研究者在有关一组面孔的最优数量以及呈现方式这些方面向执法机构提出建议。不过，该研究最大的贡献是，用完善的认知心理学方法来取代很久之前由社会心理学家想出来的旧方法，从而证明了一种更加高效的数据收集方法。
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学习指引
1. 认知心理学关心的是我们如何获得、转译、表征、存储和提取知识，以及知识如何指导我们去注意什么以及如何做出反应。
2. 信息加工模型是一个得到普遍采用的模型，它假定信息加工分成一系列阶段，每个加工阶段都只执行一项单独的功能。
3. 信息加工模型提出两个问题：
（a）信息加工通过了哪些阶段？
（b）知识以怎样的形式表征？
4. 认知心理学采用的研究方法和理论思路来源于心理学的主要领域，包括神经科学、知觉、模式知觉、注意与意识、记忆、知识表征、表象、语言、发展心理学、思维与概念形成、人类智力和人工智能等。
5. 现代认知心理学的前身包括古希腊哲学、18世纪的经验主义、19世纪的结构主义；新认知革命则是在现代通讯理论、语言学、记忆研究和计算机技术等学科的发展的推动下产生的。
6. 认知革命的主旋律是：心理学的主题的内部过程。这与行为主义形成鲜明的对照，后者认为反应或行为才是心理学的真正主题。
7. 概念科学是人类设想出的帮助理解“现实”的有用隐喻。心理学家设计认知心理学的概念模型，其目的是发展一个体系，用以反映人类对世界进行知觉、思考和理解的实质。
8. 认知模型是建立在观察的基础上的，它用来描述认知的结构和过程。模型的建立可以使得进一步的观察更容易产生理解。
9. 信息加工模型在认知心理学中占统治地位，但是，其他在计算机科学和神经科学中出现的模型，已经与认知心理学结合起来，形成了认知科学。
10. 平行分布加工的认知模型认为，信息是以类似于神经网络的方式得到加工的。那些网络表明，神经过程是在不同区域同时产生的，其方式是简单联结的增强或减弱。
11. 进化认知心理学也是研究认知的一个途径，它将进化心理学和生物心理学合成一个统一的知识系统。
关键词
behaviorism行为主义
case studies个案研究
cognitive map地图
cognitive revolution认知革命
cognitive science认知科学
computer science计算机科学
empiricists经验主义者
ethics伦理学
evolutionary perspective进化视角
experiment实验
eye-tracking眼动研究
facts事实
formalism形式主义
functionalists机能主义者
imaging studies成像研究
information processing信息加工
internal representation内部表征
intervening variables居间变量
introspection内省
lateralization studies偏侧化研究
mental representation心理表征
metaphors隐喻
model模型
nativists先天主义者
neuroscience神经科学
observation studies观察研究
operational definition操作性定义
parallel distributed processing（PDP）平行分布式加工
period of enlightenment启蒙运动时期
perspectives视角
philosophy哲学
priming studies启动效应研究
psychophysics心理物理学
reaction time studies反应时研究
representation of knowledge知识表征
single-cell studies单细胞研究
speculation猜测
stimulus response刺激反应
theories理论
unit of analysis分析单元
新起点
推荐读物
Howard Gardner在《心智的新科学》（The Mind's New Science）中生动地叙述了认知科学的历史，在此高度推荐。Karl Pribram，一位神经生理学家，曾在《美国心理学家》（American Psychologist）杂志上发表了一篇很有思想深度的文章“认知革命与心智/大脑问题”（The cognitive Revolution and Mind/Brain Issues）。Posner（编）的《认知科学基础》（Foundations of Cognitive Science）和Neisser的《认知与现实：认知心理学的原理与应用》（Cognition and Reality: Principles and Implications of Cognitive Psychology）可以向你介绍认知心理学的若干重要问题。要想获得对于美国心理学，包括认知心理学兴起的透彻认识，Ernest Hilgard的《心理学在美国：一个历史的通览》（Psychology in America: A Historical Survey）是一个很好的资源。关于行为主义和认知心理学的分裂，Bernard Baars的《心理学的认知革命》（The Cognitive Revolution in Psychology）提供了很好的解释。关于适应性认知的有趣的新观点见于Barkow、Cosmides和Tooby（编）的《适应的心智：进化心理学与文化的产生》（The Adapted Mind: Evolution Psychology and the Generation of Culture）与Gazzaniga（编）的《认知神经科学》（The Cognitive Neurosciences）（特别是第10部分）和《新认知神经科学》（The New Cognitive Neurosciences）。Wilson和Keil（编）的《MIT认知科学百科全书》（The MIT Encyclopedia of the Cognitive Sciences）中也有很多有用的条目。
搜索词
·科学精选（Science a gogo）
·探索馆（Exploratorium）
·进化心理学中心（Center for Evolutionary Psychology）
·心理学史（History of Psychology）