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我們的研究團隊

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視覺認知實驗室(VCL)雖以理論性的基礎研究為主，但隨著研究成果的累積，我們逐步嘗試將實驗室的發現運用在教育學習領域及特殊族群的注意力議題上，例如學齡前兒童的自我控制能力以及注意力發展。以基礎知識理論的學理根本為依據，並透過嚴謹的實驗設計與先進的技術儀器進行驗證，使我們越來越清楚地瞭解大腦心智的運作情形以及與認知行為之間的關聯

我們希望汲取國際領先的學術發展趨勢和最新的研究技術，交流彼此的研究經驗與構思跨國合作案，精進自我學術成果以邁向國際頂尖。同時更期許透過個人與學界先進的共同努力，帶動台灣認知神經科學研究的發展並將成果回饋給國家社會。

研究方向

  1. 視覺選擇與眼動的神經機制
  2. 視覺短期記憶
  3. 認知控制的神經機制
  4. 認知控制注意力的發展
  5. 認知神經科學與犯罪科學
  6. 運動與認知
  7. 腦刺激技術與其應用

研究方向

視覺選擇與眼動的神經機制

我們的生活周遭處處充斥著大量的訊息，如何從中注意與擷取有用的資訊便顯得相當重要，而此認知行為與機制主要和大腦及注意力有關。受到注意力機制所涵蓋與影響的範疇甚廣，情緒、抑制控制、衝動控制、自我控制、眼球運動與視覺搜尋等都在其中，這些機制相互之間的關連交織錯雜且都十分重要。 

實驗室過去長期以來已針對注意力及眼球運動及其神經機制的議題進行了一系列的深入研究。我們發現同一個腦區（例如：額葉眼動區）可以同時有兩種神經群共同負責視覺注意力的控制和眼球運動的準備與執行，然而他們的神經運作機制卻完全不同，在時間向度上的運作亦有先後次序之分，最重要的是這兩個系統可以獨立運作。我們運用了跨顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）直接證明了額葉眼動區（frontal eye fields, FEF）在調控目標出現在特定位置機率扮演著關鍵性的角色，研究結果顯示目標出現在特定位置的機率的表徵是受到額葉眼動區影響而非輔助眼動區（supplementary eye fields, SEF）。

此外，我們亦使用眼動的表現與特徵，進行一系列的實驗，探討機率訊息如何調控注意力與眼球運動的歷程，結果發現事件發生的機率與物體出現空間位置的機率，可以預測反向眼動損耗值大小。這一系列的研究是國際學術界首度使用事件機率發生的觀點以探討反向眼動損耗值，並探討其可能的神經機制，對於基礎理論有重要的貢獻。必須特別說明的是，由於這些作業經常在前額葉受損的病患身上使用，所以這些發現也對臨床應用有所幫助。近年來，我們更進一步結合數學與物理模型理論，解析眼動與注意力相關腦區，並為此提出相關的模型與理論。我們目前的理論主張前額葉皮質（如額葉眼動區）在接收到快速傳導的巨細胞神經訊息之後，一齊與後頂葉皮質共同影響枕葉與顳葉視覺區，進行視覺注意力的運作，而且眼球運動的準備與執行，皆是在視覺注意力的歷程完成之後才開始運作的。 

事實上注意力並非只是一個單純的認知行為，影響其運作的背後神經機制相當複雜，是一個交織細密的網絡系統。過去5年來，「注意力神經網絡是否可以區分為背側和腹側注意力網絡的二個個別系統」是研究者長期關切與多方討論的研究議題，尤其是腹側注意力網絡的系統功能在學界一直有很大的不確定性。背側和腹側注意力系統分別處理個體自己主動搜尋的注意力和被動受到刺激特性吸引的注意力。我們實驗室過去已累積了一系列關於背側注意力網絡系統的研究，且對於腹側注意力網絡系統也有相當的了解。這二種注意力是以動態且不斷互相轉換的形式組成，我們透過功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging, fMRI）的實驗（關於腹側注意力網絡系統的研究在過往大多建立在以fMRI為主的相關性證據上）觀察到這個轉換角色主要在於右側TPJ（temporoparietal junction，顳葉與頂葉交界區），並認為其可能負責作為網絡的中斷者。為更進一步驗證此假設，實驗室成員張期富等人（Chang, Hsu, Tseng, Liang, Tzeng, Hung, and Juan, 2012）利用TMS來驗證FEF和TPJ在二種注意力網絡上所擔負的任務作用，是國際學術界第一次使用TMS驗證腹側注意力網絡系統中之TPJ在注意力重新引導中所扮演的角色。這項研究不但證實了腹側注意力網絡與依附性注意力引導（contingent reorienting）的因果關係，當注意力需要重新引導到其它空間位置時，以TMS刺激TPJ後將影響注意力轉移的歷程。另外，我們也發現此種影響在左右視野上有所差異，顯示TPJ的處理可能包含空間資訊。此項發現與過去相關性研究大為不同，過去對於TPJ功能皆假設無空間資訊處理，本研究結果首次提出TPJ與視覺注意力的空間處理具有更進一步的互動歷程。同時此研究亦比較左右TPJ的效果，支持此腹側注意力網絡是側化在大腦右側的假設。 

精選期刊文獻
  1. Chang, CF., Hsu, TY., Tseng, P., Liang, WK., Tzeng, OJL., Hung, DL. & Juan, C.H*. (April, 2013) Right Temporoparietal Junction and Attentional Reorienting. Human Brain Mapping 34(4):869-77. PDF
  2. Chiau HY, Tseng P, Hsu WY, Su JH, Tzeng OJL, Hung, DL, Muggleton NG, Juan CH* (Aug, 2011) Trial type probability modulates the cost of antisaccades. Journal of Neurophysiology 106(2):515-526. PDF
  3. Chao CM, Tseng, P., Hsu, TY, Su JH, Tzeng, OJL., Hung, DL., Muggleton NG, Juan, CH* (Nov, 2011) Predictability of Saccadic Behaviors is Modified by Transcranial Magnetic Stimulation Over Human Posterior Parietal Cortex. Human Brain Mapping, 32(11):1961-72. PDF
  4. Muggleton, N. Juan, C-H. Cowey, A. Walsh, V. O’Breathnach, U (Feb, 2010) Human frontal eye fields and target switching. Cortex. 46(2):178-84. PDF
  5. Juan, C-H*. Muggleton, N. Hung, D. Tzeng, O, Cowey, A and Walsh, V. (Oct, 2008) Segregation of visual selection and saccades in human frontal eye fields. Cerebral Cortex, 18(10):2410-2415. PDF
  6. Juan, C-H. Shorter-Jacobi, S.M. and Schall, JD (Oct, 2004). Dissociation of Spatial attention and saccade preparation. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 101 (43), 15541-15544. PDF
(* 標記為通訊作者)
聲明：上述文章版權屬於原出版商，您可以因個人使用合理下載這些PDF檔，但請不要任意發布PDF檔牟取利益或其他商業用途。

視覺短期記憶

視覺注意力與短期記憶和流體智力有極高的相關性。過去的研究已顯示，若視覺短期記憶容量較高，則相對的流體智力表現較佳，在其他認知作業表現也相對比短期記憶容量低的族群來得更好。因此如何改善短期記憶容量，進而改善整體認知功能，尤其是如精神分裂患者等的特殊族群，實是一項重要研究方向。

目前已有實驗結果發現，短期記憶的容量可能受到注意力的調節，因此我們使用跨顱直流電刺激（transcranial direct-current stimulation, tDCS）作用於負責空間注意力控制腦區之一的後側頂葉區，並透過實驗觀察刺激前後的認知行為表現差異。我們在受試者參與視覺短期記憶作業的同時，量測與記錄他們的腦波狀況，發現整體視覺短期記憶容量較差的族群，經由tDCS影響後，除了改善視覺短期記憶容量的表現外，同時在腦波注意力相關指標上（N2pc）也獲得正向提升結果的反映。因此，由我們的實驗結果可以清楚了解到tDCS的確可改變注意力表現，進而影響視覺短期記憶的容量，這個研究發現已發表於Journal of Neuroscience 2012, 32(31):10554 –10561。

未來，我們將會更進一步探討如何透過改變注意力進而影響空間短期記憶表現，並發展相關作業，同時也希望能將之應用到特殊族群的臨床研究或治療之中。我們期望採取早期介入方式，透過合適的訓練課程幫助特殊族群可從小就開始改善空間短期記憶的表現；此外，針對特殊成人族群，也可運用非侵入性的tDCS來影響他們整體認知功能的表現。實驗室最終期望可藉由理論和實務層面的結合，以達到科學應用化的目標。

精選期刊文獻
  1. 5. Yi-Jen Wu, Philip Tseng, Chi-Fu Chang, Ming-Chyi Pai, Kuei-Sen Hsu, Chou-Ching Lin, Chi-Hung Juan (2014, Aug). Modulating the Interference Effect on Spatial Working Memory by Applying Transcranial Direct Current Stimulation over the Right Dorsolateral Prefrontal Cortex. Brain and Cognition, 91: 87–94. (SCI). MOST 103-2410-H-008-023-MY3. 
  2. Tzu-Yu Hsu, Philip Tseng, Wei-Kuang Liang, Shih-Kuen Cheng, and Chi-Hung Juan (2014, Apr). Transcranial direct current stimulation over right posterior parietal cortex changes prestimulus alpha oscillation in visual short-term memory task . Neuroimage, 98:306–313. (SCI, 2/14 (Neuroimaging), 26/251 (Neurosciences) & 3/120(Radiology, Nuclear Medicine & Medical imaging)).MOST 101-2628-H-008-001-MY4. 
  3. Tseng, P., Hsu, TY, Chang, CF, Tzeng, OJL, Hung, DL, Muggleton, NG, Walsh, V, Liang, WK, Cheng, SK & Juan, CH*. (Aug, 2012) Unleashing potential: tDCS over the right posterior parietal cortex improves change detection in low-performing individuals. Journal of Neuroscience 32(31):10554 –10561 PDF
  4. Tseng, P., Hsu, TY., Muggleton, NG., Tzeng, OJL., Hung, DL. & Juan, C.H*. (Mar, 2010) Posterior Parietal Cortex Mediates Encoding and Maintenance Processes in Change Blindness. Neuropsychologia, 48(4):1063-70. PDF
(* 標記為通訊作者)
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認知控制的神經機制

視覺注意力與短期記憶等基礎認知能力與前額葉的執行功能以及自我控制能力有緊密關聯。近年來，許多長年追蹤的縱貫性研究已指出，4至7歲孩童的注意力控制能力的發展程度可用於解釋認知功能表現的個別差異，並可有效預測學業表現以及未來的發展（甚至可以長達到30年後的表現），例如：社經地位、身體健康、婚姻狀態、藥物濫用與否、犯罪傾向與親子關係等（Moffitt et al., 2011）。對於生活表現與發展，自我控制能力的解釋力亦比起智力要來得更高。我的實驗室長年深究衝動控制主題的探討，相關成果已發表於Behavioral Brain Research 2008、NeuroImage 2009、Journal of Cognitive Neuroscience 2010、Cognition 2012、PLoS One 2013等。

我們首先使用停止訊號反應作業配合跨顱磁（電）刺激與腦造影技術，探討成人衝動控制的神經關鍵機制。研究結果顯示，TMS施於前額葉上內側，會對衝動抑制能力產生影響，這個發現是國際學術界首度使用TMS建立前額葉上內側在衝動抑制神經網絡的關鍵角色的研究，我們將這項研究成果彙整投稿，成為台灣第一篇TMS研究刊登在NeuroImage這份腦造影科學領域的重要期刊的學術論文。之後，我們接續的另一篇NeuroImage論文更進一步發現，使用tDCS的正極電流短暫刺激前額葉上內側（Pre-SMA）後，可使受試者的衝動控制表現變好，這是國際學術界首次發現anodal tDCS施打於Pre-SMA可以改善受試者的衝動抑制能力，對於衝動抑制理論的建立與矯正運用、臨床治療、犯罪防治、教育等各方面皆有相當大的助益，是一項兼具理論與應用的重要研究成果。

精選期刊文獻
  1. Wei-Kuang Liang; Men-Tzung Lo; Albert C Yang; Chung-Kang Peng; Shih- Kuen Cheng; Philip Tseng; Chi-Hung Juan* (2014, Apr). Revealing the brain's adaptability and the transcranial direct current stimulation facilitating effect in inhibitory control by multiscale entropy. Neuroimage, 90 (2014) 218–234. (SCI, Ranking:2/14 (Neuroimaging), 26/251 (Neurosciences) & 3/120(Radiology, Nuclear Medicine & Medical imaging); ). NSC 99-2410-H-008-022-MY3. 
  2. Yu, JX, Hung, DL, Tseng, P., Tzeng, OJL, Muggleton, NG & Juan, CH*. (Aug, 2012). Sex differences in how erotic and painful stimuli impair inhibitory control. Cognition 124(2):251-255. PDF
  3. Hsu, TY., Tzeng, LY., Yu, JX., Kuo, WJ., Hung, DL., Tzeng, OJL., Walsh, V., Muggleton NG., & Juan, C.H*. (Jun, 2011) Modulating inhibitory control with direct current stimulation of the superior medial frontal cortex. Neuroimage, 15;56(4):2249-57. PDF
  4. Muggleton, NG. Chen, C-Y. Tzeng, OJL. Hung, DL. & Juan, C-H*. (Dec, 2010). Inhibitory control and the frontal eye fields. Journal of Cognitive Neuroscience, 22(12): 2804-2812. PDF
  5. Chen, C-Y. Muggleton, NG. Tzeng, OJL. Hung, DL. & Juan, C-H*. (Jan, 2009). Control of prepotent responses by the superior medial frontal cortex. Neuroimage, 44(2): 537-545. PDF
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認知控制注意力的發展

因為學齡前與青少年時期是成長的重要階段，因此這段時間亦為大腦與注意力發展的敏感期，如何及早偵測發展上可能的缺損並介入，將對這些學童的未來發展與社會福祉有關鍵性的影響性。已有許多研究指出，從學齡前兒童的專注程度可有效預測他們國小階段的閱讀表現（Horn & Packard, 1985）。根據DSM-IV估計，注意力缺陷過動症（簡稱ADHD）在學齡兒童的盛行率為3%至10%，許多研究已證實ADHD的症狀初發多在兒童及青少年時期，並會持續到成人階段，可是目前在國內符合ADHD診斷標準的學童中，只有少部分曾經接受正確的診斷及治療。

因為學齡前與青少年時期是成長的重要階段，因此這段時間亦為大腦與注意力發展的敏感期，如何及早偵測發展上可能的缺損並介入，將對這些學童的未來發展與社會福祉有關鍵性的影響性。已有許多研究指出，從學齡前兒童的專注程度可有效預測他們國小階段的閱讀表現（Horn & Packard, 1985）。根據DSM-IV估計，注意力缺陷過動症（簡稱ADHD）在學齡兒童的盛行率為3%至10%，許多研究已證實ADHD的症狀初發多在兒童及青少年時期，並會持續到成人階段，可是目前在國內符合ADHD診斷標準的學童中，只有少部分曾經接受正確的診斷及治療。

上述內容已說明過衝動控制能力的重要性，然而現階段的研究對於自我控制的了解尚未擴及到其運作的神經機制與孩童的發展歷程。若能夠瞭解此類行為的神經調控機制，將有助增進個人在各方面的表現與社會繁榮安定。為此，我們除了針對成年人的衝動控制能力進行深究之外，同時也觀察學齡前兒童5歲與6歲的孩童在衝動控制的行為能力與腦波上的表現，結果發現5歲孩童與6歲孩童的表現具有相當顯著的差異，清楚地顯示這段時間確為衝動控制發展的敏感期。我們採用注意力理論與典範作為研究基礎，並根據以腦電波資料，探討注意力相關作業和訓練時的大腦反應和變化，從而評估受試者的注意力效能，以及在訓練前後的差別。由腦造影的研究顯示，學齡前兒童的前額葉發展特別迅速，所以我們將實驗室所開發的注意力訓練作業應用到小朋友的發展上，發現其N2波以及不同的腦波頻率，在不同年紀的發展階段，展現的型態亦有所不同。隨著年齡的進展，腦波越趨向成人的型態且表現較好。這個發現已於2013年發表在 Developmental Neuropsychology。這項研究發現若能持續進行更深入的研究與開發，同時結合實驗室的其他相關研究，將對衝動與自我控制理論的建立及教育學習與矯正運用有重要助益，將有助早期篩選具有注意力與衝動控制發展遲緩或過動等問題的孩童，提早發現他們的狀況，並使用最新的研究發現與方法，幫助他們在自我控制的發展上獲得最好的調整及提升。希望這些研究數據與測量工具的研發，可建立起台灣學齡前兒童其注意力發展的情形並逐步建立常模與量表，幫助教育界與臨床治療界得以早期篩選出注意力發展遲緩但尚未達到過動與注意力不足診斷標準的孩童，並使用注意力理論與最新的發現，發展增進學童注意力的方案，讓他們可以在注意力的發展趕上同年齡的同學，以提高學習各種智能的效率。

精選期刊文獻
  1. 徐慈妤,洪蘭,曾志朗, 阮啓弘*. (2013, Sep). 台灣認知神經科學研究的崛起:以注意力相關研究為例. 中華心理學刊, Vol.55, No.3, 343-357. (TSSCI). NSC 101-2628-H-008-001-MY4. 
  2. Lee HW* and Juan CH*. (in press, 2013). What can cognitive neuroscience do to enhance our understanding of education and learning? Journal of Neuroscience and Neuroengineering.
  3. Lo, Y. H., Liang, W. K., Lee, H. W., Wang, C. H., Tzeng, O., Hung, D., Cheng, S. K., & Juan, C. H.* (July, 2013). The neural development of response inhibition in 5- and 6-year-old preschoolers: an ERP and EEG study. Developmental Neuropsychology 38(5):301-16. PDF
  4. 林宜親,李冠慧,宋玟欣,柯華崴,曾志朗,洪蘭,阮啟弘*（2011年03月）。以認知神經科學取向探討兒童注意力的發展和學習之關聯。教育心理學報，Mar; 42(3), 517-542.。PDF
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認知神經科學與犯罪科學

世界衛生組織的資料顯示，全球具衝動犯罪行為者都有注意力、衝動控制與執行功能的問題，造成大量社會成本的無謂增加，由此可知社會的治安問題實為不容忽視的一環。是以實驗室特別針對暴力行為、成癮行為、性侵害、撒謊行為等各種犯罪現象，研究受刑人的腦神經反應與一般人的差異，自大腦神經生理與認知心理等面向，逐一分析犯罪形成的原因，希望能將各種研究成果逐步運用於犯罪防治上。

犯罪行為的成因相當複雜，不能單只針對動機或犯罪者的背景進行分析，本實驗室團隊與洪蘭教授團隊希望藉由科學層面的力量，透過神經、腦部生理機制的實驗證據來了解這些犯罪者的真正癥結，以期採取最適當的方式處理、預防及改善。這種以認知神經科學的角度來探討犯罪行為的研究在國內相當少見，但卻十分重要。

為此，我們前進監獄針對衝動型暴力犯與性侵害犯的認知控制行為進行研究，我們以暴力青少年犯及性侵害累犯作為研究對象，試圖結合周邊干擾作業以及訊號停止作業，並使用事件相關腦電位（event-related brain potentials, ERPs）及功能性磁振造影（fMRI）為研究工具，探討為何他們會一犯再犯，而不能經由錯誤中學習。此研究重點在於探討這些犯罪者在高衝突情境下的抑制表現是否會更差？他們在有時間壓力情境下的抑制表現是否會更差？他們在有時間壓力下的衝突監控能力如何？他們在行為抑制、衝突監控、錯誤偵測及錯誤後補償歷程與一般人之差異，同時探討這些歷程之間是否具有交互作用。

實驗室團隊深入監獄針對衝動型暴力犯使用停止訊號作業反應等典範進行實驗，發現這類受刑人的衝動抑制能力比起其他受刑人來得差，且只在具有時間壓力的情況下，才會特別明顯；另一方面，進行腦電波測量的結果，也發現衝動型暴力犯之和衝動抑制相關的N2波形與其他受刑人不同。這些發現都有助我們了解神經元作用對於認知行為的影響，以及大腦神經機制與認知行為之間的關聯，並藉以釐清犯罪行為的成因，從而加強社會治安的平和，確保國家長治久安。

精選期刊文獻
  1. Chen, C-Y. Muggleton, N.G. Juan, C-H*. Tzeng, OJL. Hung, DL*. (Mar, 2008). Time pressure leads to inhibitory control deficits in impulsive violent offenders. Behavioural Brain Research. 2 Mar 5;187(2):483-8. PDF
  2. Chen, C-Y. Tien, Y-M. Juan, C-H. Tzeng, OJL. Hung, DL. (Aug, 2005). The neural correlates of impulsive-violent behavior: An ERP study. Neuroreport, 16(11): 1213-6. PDF
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運動與認知

從大腦科學的角度來看，適度的運動確實有助提升學習的成效，能刺激大腦，增長腦細胞，重新開拓新迴路，排除如憂鬱、過動、成癮等症狀。近幾年的研究確實已指出，運動除了可以促進認知功能之外（Hillman et al., 2008），同時也與降低心理疾病如憂鬱症等之盛行率有關（Dinas et al., 2011; Dunn et al., 2005）。因此顯示運動對憂鬱症的預防有正面效益。運動的好處不僅能強健體魄，同時還具有抗憂鬱、減緩老化、預防阿茲海默症的效果，且對學習有正面性的幫助。

對於運動行為而言，衝動控制能力是左右表現的一項重要因素。我們過去已特別邀請過各種不同類型的運動員進行實驗，如有氧運動與無氧運動的運動者。經過實驗分析，他們在衝動控制能力上的表現不盡相同，研究結果發現，在衝動控制能力的表現成績方面，開放性運動類型的運動員較封閉性運動類型的運動員佳。

這個發現有助我們推論出不同的運動訓練過程，將影響到衝動控制能力的發展，從而進一步探討並開發出更好的訓練方式，或衝動行為矯治的方案。大家早已知道運動有許多好處，也知道已有非常多的研究指出運動對於生活以及人體的助益。因此我們希望能進一步透過認知神經科學的實驗方法和工具，探討運動行為與腦神經機制之間的關連，以及後續的認知行為會如何受到影響，藉以建立出一套正確的教育及訓練觀念和方法，讓學童自小便可以開始受到最正確培育。

精選期刊文獻
  1. Chun-Hao Wang; Chia-Liang Tsai; Kuo-Cheng Tu; Neil G. Muggleton ; Chi-Hung Juan; Wei-Kuang Liang (2014, Oct). Modulation of Brain Oscillations during Fundamental Visuo-spatial Processing: A Comparison between Female Collegiate Badminton Players and Sedentary Controls . Psychology of Sport & Exercise. (Accepted). (SCI). MOST 103-2410-H-008-023-MY3.
  2. Chun-Hao Wang; Chia-Liang Tsai; Philip Tseng; Albert C. Yang; Men-Tzung Lo;Chung-Kang Peng; Hsin-Yi Wang; Neil G. Muggleton; Chi-Hung Juan;Wei-Kuang Liang (2014, Oct). The association of physical activity to neural adaptability during visuo-spatial processing in healthy elderly adults: A mulitscale entropy analysis. Brain and Cognition. (Accepted). (SCI). MOST 103-2410-H-008-023-MY3.
  3. Wang, C. H., Chang, C. C., Liang, Y. M., Shih, C. M., Chiu, W. S., Tseng, P., Hung, D. L., Tzeng, O.J.L., Muggleton, N., & Juan, C. H*. (Feb, 2013). Open vs. closed sports and the modulation of inhibitory control. PLoS ONE, Volume 8, Issue 2, e55773, 1-10. PDF
  4. Wang, C. H., Chang, C. C., Liang, Y. M., Shih, C. M., Muggleton, N., & Juan, C. H*. (Feb, 2013). Temporal preparation in athletes: A comparison of tennis players and swimmers with sedentary controls. Journal of Motor Behavior, Vol. 45, No. 1, 55-63. PDF
  5. 張武業、施俊名、王駿濠、阮啟弘。(Mar, 2013)。優秀足球運動員動作控制能力的特性─有氧運動能力的重要性。大專體育學刊。第15卷 第1期，40-53. 
  6. 王駿濠, 張哲千, 梁衍明,  邱文聲, 洪蘭, 曾志朗, 阮啟弘* (June, 2012) 運動對孩童認知功能及學業表現的影響：文獻回顧與展望。教育科學研究期刊 2012 年，57（2），65-94. PDF
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腦刺激技術與其應用

科技的進度可謂日日推陳出新，認知神經科學家現在已可使用許多先進的腦造影研究工具來輔助研究的進行，例如功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging, fMRI）、正子造影（positron emission tomography, PET）、腦電波儀（electroencephalogram, EEG）、事件相關腦電位（event-related brain potentials, ERPs）、腦磁波儀（magnetoencephalography , MEG）、跨顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）、跨顱直流電刺激（transcranial direct-current stimulation, tDCS）等。各種實驗儀器在不同向度的資訊上各有其不同的優越性，主要可分成三種向度：時間上的優越性、空間上的優越性、相關程度及因果關係。

比如fMRI在研究上最大的優勢與貢獻在於可提供空間上的相關性證據，幫助研究者推論特定腦區的活化程度，進而得知執行這些特定作業時各腦區與該作業的關聯性。MEG或EEG/ERPs的訊號來源為神經元的活化改變，可量測一群神經元活化時的改變記錄，因此提供了相當良好的時間相關訊息。

然而，fMRI、MEG、EEG/ERPs等研究工具雖有其各自的功能優勢，但這些技術卻都只能提供所謂的「相關性證據」，並無法幫助研究者了解大腦運作與認知行為之間的「因果關係」，而TMS與tDCS的技術恰恰便可補足這項缺憾與需求，可探討特定腦區與認知功能之間的因果關係。現在有許多神經科學家、心理學家、社會學家開始希望能在行為相關性的研究發現之外，進一步建立因果關係的證據，以期更具體地了解人類心智與行為之間的運作關係，可預期未來TMS及tDCS在認知神經科學領域的使用與相關研究應用將日趨獲得重視與增長。

我們在2003年時便已將TMS技術引進台灣，而近幾年也開始運用tDCS進行研究，研究議題涵蓋決策判斷、衝動抑制、視覺工作記憶以及視覺注意力等，目前已累積許多的成果及發現，同時開始逐步將這些年來所獲得的研究成果與發現應用拓展至其他領域。

TMS可以產生一種可逆轉且短暫的磁場，在特定的時間點暫時性地干擾特定腦區，以探討特定腦區與認知功能之間的因果關係；tDCS則可透過微電流刺激來干擾腦區，且另外具有正負極的方向性，因此亦可幫助研究者同時了解受到「促進」或「抑制」之腦區的差別，這部份更超越了TMS所能提供之單純的因果關係訊息，使研究者可依此探討神經抑制與神經興奮所造成的行為差異。此二者都是非侵入性、無痛、安全且可逆的技術，其所產生的刺激並不會對受試者造成無法回復的影響，可適用的對象也非常廣泛，受試者可包括所有正常人以及相關臨床族群的需求者，應用性充足且安全無虞。

誠如上述，本計畫之研究團隊已具備多年使用TMS和tDCS的豐富經驗，在操作、理論及研究成果等各方面皆於學術研究界深獲肯定。未來我們期望能以此為基礎，投入開發tDCS/TMS/ MRI/EEG/ERPs的複合性整合運用，以保持台灣在此認知神經科學領域上既有的領先優勢，並增進台灣認知神經科學界在國際學術界的能見度與競爭能力。 

精選期刊文獻
  1. Lin-Yuan Tseng; Philip Tseng; Wei-Kuang Liang; Daisy L Hung; Ovid Tzeng;Neil G Muggleton; Chi-Hung Juan (2014, Sep). The role the superior temporal sulcus in the control of irrelevant emotional face processing: a transcranial direct current stimulation study . Neuropsychologia, 64:124-133. (SCI, 13/49,Behavioral Sciences). MOST 103-2410-H-008-023-MY3. 
  2. Liang, W. K*., Juan, C. H*. (In press, 2013). Changes when the brain is stimulated by current. Journal of Neuroscience and Neuroengineering.
  3. Tseng, P, & Juan, CH*. (in press, 2013). Virtual reality in the neuroscience of multisensory integration and consciousness of bodily self. Journal of Neuroscience and Neuroengineering.
  4. Juan, CH* and Muggleton, NG*. (Apr, 2012) Brain stimulation and inhibitory control. Brain Stimulation Apr; 5(2):63-69. PDF
  5. Juan, C-H*. Chen, C-Y and Lu, D-H. (Winter, 2005). The application of Transcranial Magnetic Stimulation in Cognitive Neuroscience. Research in Applied Psychology, 28(4), 51-74
(* 標記為通訊作者)
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研究

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