第二章 认知的生理基础——大脑
一、大脑结构
曾经，认知科学与脑科学的研究是分开的，以往对认知机制的解释是理论化和符号化的，缺乏解剖学依据，亦或是在神经水平上解释不了那些“形而上学”的心理概念。
但随着当代对认知领域的跨学科研究兴起，人们对大脑是如何运作以实现认知功能这一课题愈发感兴趣，对脑的研究也同时促进了神经科学与人工智能方面的发展。
一个完整的脑结构包括：前脑、中脑和后脑。其中中脑和后脑负责维护基础生理功能，认知功能则由前脑承担。
1.1前脑的支持系统
后脑由脑桥、髓质（延髓）和小脑组成，延髓连接脊髓与大脑，既传递信息，也调节诸如呼吸、心跳等基本体征。延髓的上方是脑桥，信息在这里对侧传递至前脑的左右半球，脑桥交叉的原因可能与提高信息交换效率有关，同时它也调节人的平衡感、生理节律，并涉及视听觉加工。
小脑如同大家知道的一样，负责运动行为的协调、节奏感，它不仅包含了调节肌肉活动的神经元，也控制了视觉与听觉间的注意力转换。你会发现这样的功能是人类的原始祖先得以生存的绝对必要条件，小脑也是最早进化出的脑结构之一。
中脑处于前脑与后脑之间，包含了上下丘脑和网状结构，调节人的内分泌和警觉系统，其中下丘脑通过释放荷尔蒙控制垂体，这种化学物质控制着人的日常生理需求和包括情绪在内的生理指标。
黑质与一些重要的神经核也位于此，前者是多巴胺的主要分泌区，后者与诸如眼球运动这样的躯体动作调节有关。另外，丘脑并不归属于前脑或中脑，而是占据由下丘脑承托的一个叫“间脑”的腔室，负责将感觉信息进行初步分析，再投射至大脑皮层，是感觉神经元的中转站。
1.2前脑的结构
前脑由端脑（cerebrum）和边缘系统组成。边缘系统参与调节本能和情感行为，其中比较为人所知的部分如海马、杏仁核分别控制着记忆与情绪体验。
与认知关联最大的部分显然是端脑，最主要的部分是皮质和髓质，分别是神经细胞体和神经纤维的聚集地。皮质分为额叶、顶叶、颞叶和枕叶，其中顶叶为躯体感觉皮层，枕叶负责视觉信息加工，颞叶处理听觉，额叶则控制精细动作、
动作计划以及利用工作记忆进行思考。
前额皮质是最具可塑性的脑区，成熟最晚，同时也是受衰老、毒素、压力等负面因素影响最大的区域。
二、脑功能定位
了解认知在大脑中的运作，首先要定位该过程发生在何处。较为科学的脑功能定位源于对脑损伤的研究，像负责表达和理解语言的脑区就分别被称为布洛卡区和维尔尼克区，临床案例表明上述两个区域受损的病患的确出现了不可逆的语言障碍。另外，顶叶的初级躯体感觉皮质与运动皮质也对应了诸如四肢、面部的感觉与控制功能。
然而更为高级的认知加工却不再限于单一区域，协同性和可塑性开始体现，如果这部分脑区有受损，其它完好部分的脑区可以“代偿性”地接管受损的功能。一般认为，人类在4岁之前，大脑这种可塑性代偿功能是最强的。
大脑的左右半球存在着独特的协同方式，这意味着两个半球的功能并非对等，而是各有所长，我们称其为功能偏侧化。
大部分人的左脑擅长陈述性知识学习和对事实的分析，右脑则擅长程序性知识学习和对视听信息的整合与感知，然而大部分认知活动需要两个半球功能的协同才能完成，这一点通过著名的“裂脑人研究”被清楚地体现。
大脑结构与功能初探
