1.2 大脑情感学习模型

受神经生理学研究的启发，Morén提出了大脑情感学习（Brain Emotional Learning, BEL）模型，该模型根据哺乳动物大脑边缘系统的结构建立，不完全模拟了情感刺激在大脑反射通路中的传递与处理过程。在情感信号的刺激下，哺乳动物大脑中的杏仁体和眶额皮质之间会产生情感学习，并将学习结果传给下一级神经中枢以便产生相应的行为。大脑情感学习模型模拟了哺乳动物大脑中的情感学习机制，该模型主要包括杏仁体（Amygdala）、眶额皮质（Orbitofrontal Cortex）、丘脑（Thalamus）和感官皮质（Sensory Cortex）4个部分，如图1.1所示。

图1.1 大脑情感学习模型

杏仁体是大脑情感学习的主要部位，它对来自不同感觉器官的信息进行加工处理，并把处理结果输送到其他脑组织，如神经中枢、中脑等。杏仁体可以通过评估外部刺激产生情感，并把刺激与情感的对应关系记下来。当发生同样的情感刺激时，杏仁体便会根据记忆快速做出反应，避免大脑重复学习。

眶额皮质是辅助杏仁体调节情绪的重要大脑皮质，因覆盖在眼眶之上而得名。大脑在工作过程中会产生脑电波，根据外界刺激信号的不同，神经元的连接关系和功能也会发生改变，这个过程称为大脑的“学习”。当大脑产生情绪反应时，眶额皮质辅助调节杏仁体的输出，避免杏仁体出现“过学习”或“欠学习”现象。在大脑情感学习模型中，学习单元主要包括杏仁体和眶额皮质，两者分工不同但又协同工作，学习过程是适应感官输入信号而进行权值调节的过程，即模拟大脑神经网络中突触连接关系的变化，重塑大脑的认知功能。杏仁体和眶额皮质协同工作的结果决定模型的总体输出，当输出值达到目标要求时，学习过程结束。

在哺乳动物大脑中有多个特殊的环路，这些环路是实现各种感知和认知功能的基础。在大脑情感学习模型中，感官输入信号反射通路如图1.2所示。杏仁体是产生情绪的核心部分，它可以接收来自不同感觉联合区的信息，根据外界刺激产生相应的情绪。感官输入信号通过两条长短不同的反射通路到达杏仁体，长通路如图1.2中的虚线所示，感官输入信号的传输通路为丘脑→感官皮质→眶额皮质→杏仁体；短通路如图1.2中的空心箭头所示，感官输入信号的最大值到达丘脑后直接送入杏仁体，即丘脑→杏仁体。大脑采用不同的反射通路加工不同的信息，在长反射通路中，信息经过精细加工后影响深层次的认知；在短反射通路中，信息只经过粗略加工便迅速反应。

图1.2 感官输入信号反射通路

大脑情感学习模型模拟了大脑双反射通路的信息处理机制，可以满足不同信息的加工需求。