认知神经科学在心理学研究中的意义重大：首先，认知神经科学的诞生使各个学科和层次的有机融合进入新层面。认知神经科学将传统的生理心理学、心理生理学、神经心理学、认知心理学成功地整合在一个新的研究范式下。认知神经科学的特点是强调多学科、多层次、多水平的交叉，研究的层次包括分子、突触、神经元、网络、脑区、系统、全脑及整体行为乃至环境、社会等。目前心理学基本上还处于整合前的分裂状态，从这个意义上，认知神经科学将对心理学的整合提供一个建设性的平台，从而作出自己的贡献o其次，认知神经科学正在改变心理学界关于心理学研究所持有的些观念：认知心理学中实验研究范式的进一步发展，使我们对人的意识过程与无意识过程的探讨成为可能;无损伤性技术对正常人在进行某种认知操作时的脑活动模式进行无创伤性的脑功能成像。生物医学构像技术特别是近年功能性磁共振成像可以用于对人类认知活动的研究;脑事件相关电位、脑磁图和高分辨脑成像等生理学方法，可以为人脑认知功能研究提供许多新的数据。目前，在认知神经科学的方法学上已取得了不少进展，同时也存在不少问题。认知神经科学包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能成像技术，另一类是清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种;后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维(阵列)电极记录法和其他生理心理学方法。但这些远未满足认知神经科学研究的要求。例如，脑认知成像技术可以为我们对认知过程的脑功能形成直观的图像，然而这种图像仅可提供结构或区域性功能关系。
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