劉小龍, 劉華芳

(四川師范大學(xué) 腦與心理科學(xué)研究院, 四川 成都 610066)

1 研究背景

神經(jīng)成像技術(shù)的出現(xiàn)使得研究者可以從更科學(xué)的角度探索人類的腦神經(jīng)機(jī)制,也為諸多心理疾病的干預(yù)和治療提供了重要依據(jù).神經(jīng)影像技術(shù)既有廣闊的發(fā)展?jié)摿?但也存在諸多弊端.例如先前的神經(jīng)影像學(xué)在研究社會(huì)互動(dòng)的相關(guān)神經(jīng)機(jī)制時(shí)存在2個(gè)局限性:第一,每次只能研究一個(gè)參與者的腦神經(jīng)活動(dòng),無法同時(shí)評(píng)估2個(gè)大腦的動(dòng)態(tài)互動(dòng),但人類社會(huì)互動(dòng)多是2人及以上同時(shí)產(chǎn)生行為交互;第二,單腦研究生態(tài)效度較低,大多數(shù)研究在封閉實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,任務(wù)由計(jì)算機(jī)指導(dǎo),然而實(shí)際社會(huì)互動(dòng)是在更自然的情況下進(jìn)行.有研究發(fā)現(xiàn)[1],與人-機(jī)互動(dòng)相比,人-人互動(dòng)具有更高的生態(tài)效度,在活動(dòng)中可以激活更多腦區(qū).

這些局限性在一定程度上阻礙了心理與腦科學(xué)的進(jìn)展,因此,在腦成像技術(shù)的快速發(fā)展以及科研需求的催生下,超掃描技術(shù)(hyperscanning)應(yīng)運(yùn)而生.超掃描技術(shù)這一概念最早是由是Montague等[2]在fMRI研究中提出,是指依托不同腦成像技術(shù),對(duì)2個(gè)或多個(gè)社會(huì)互動(dòng)個(gè)體同時(shí)進(jìn)行神經(jīng)記錄,可用于分析大腦信號(hào)間的相似性、相關(guān)性、相干性以及因果關(guān)系等;主要有基于腦電、腦磁圖、功能性磁共振成像和功能性近紅外光譜成像的超掃描技術(shù)等.近年來,超掃描技術(shù)發(fā)展迅速,很快成為主流認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究手段之一,現(xiàn)已涉及多個(gè)研究領(lǐng)域,包括:模仿任務(wù)、協(xié)調(diào)任務(wù)、眼神交流任務(wù)、經(jīng)濟(jì)游戲、合作和競爭、自然情景下的互動(dòng)等多方面.

本文首先介紹了4種依托不同腦成像技術(shù)的超掃描技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn),隨后依據(jù)合作和競爭、模仿任務(wù)、眼神交流任務(wù)、自然情景下的互動(dòng)、協(xié)調(diào)任務(wù)和經(jīng)濟(jì)游戲6大類分別對(duì)超掃描研究的實(shí)驗(yàn)范式以及結(jié)論進(jìn)行總結(jié)分析.文末,提出了超掃描發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及相關(guān)建議.

本文數(shù)據(jù)來源主要基于知網(wǎng)、PubMed和Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫獲取文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息,時(shí)間為2022年9月—2023年2月.以“hyper scanning”“inter-brain coherence”“inter-brain connectivity”“inter-brain correlation”“inter-brain synchronization”“brain-to-brain coupling”“inter-brain phase synchronization”“between-brain connectivity”“inter-individual neural synchronization”等作為英文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫檢索的主題詞[3],英文文獻(xiàn)類型不限定,發(fā)表時(shí)間限定2000年1月1日—2023年5月1日.

進(jìn)一步篩選條件主要包括使用“fMRI”“EEG”“MEG”“fNIRS”等腦成像實(shí)驗(yàn)設(shè)備,同時(shí)符合模仿任務(wù)、協(xié)調(diào)任務(wù)、眼神交流任務(wù)、經(jīng)濟(jì)游戲、合作和競爭、自然情景下的互動(dòng)等6大方面,并且盡量選取2000年以來的1～3區(qū)主流雜志期刊文章,最終整理文獻(xiàn)為82篇.

2 超掃描腦成像技術(shù)與分類

根據(jù)超掃描依托的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)的不同,可以分為功能性磁共振成像超掃描(functional magnetic resonance imaging, fMRI)、腦電圖超掃描(electroencephalography, EEG)、腦磁圖超掃描(magnetoencephalography, MEG)、功能性近紅外光譜技術(shù)超掃描(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)等[4].以下針對(duì)幾類腦成像技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡要介紹(見圖1和表1).

表1 腦成像技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

圖 1 腦成像技術(shù)時(shí)間/空間及侵入性對(duì)比

2.1 EEG超掃描EEG超掃描技術(shù)是指應(yīng)用多臺(tái)EEG儀器測量記錄2人或多人的大腦神經(jīng)電活動(dòng).EEG超掃描具有時(shí)間分辨率可達(dá)毫秒級(jí)并且可記錄全腦信號(hào)的特點(diǎn).但EEG不同機(jī)器敏感度差別和局域網(wǎng)波動(dòng)等易對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響,并且其只能對(duì)頭皮的微電流進(jìn)行記錄,無法準(zhǔn)確定位信號(hào)來源,導(dǎo)致空間分辨率比較差[5-7].

2.2 fMRI超掃描fMRI超掃描技術(shù)是指同時(shí)使用多臺(tái)fMRI儀器對(duì)2個(gè)或多個(gè)被試同時(shí)進(jìn)行掃描.fMRI具有空間分辨率高、較高的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性和較好的成像深度等優(yōu)點(diǎn).但因磁共振儀器體型巨大,所以很難將2臺(tái)甚至多臺(tái)儀器放置在同一實(shí)驗(yàn)室中使用,也導(dǎo)致生態(tài)效度較低[5],并且磁共振儀器價(jià)格昂貴,并非適用于所有實(shí)驗(yàn)室.另外,文獻(xiàn)[2]的研究發(fā)現(xiàn),磁共振儀器的微小差異,如梯度磁場、頭部線圈敏感度以及主磁場的差異等,都可能會(huì)對(duì)掃描結(jié)果產(chǎn)生顯著影響.

2.3 MEG超掃描MEG超掃描和以上3種超掃描技術(shù)一樣,也是運(yùn)用多臺(tái)儀器對(duì)多人同時(shí)進(jìn)行大腦活動(dòng)記錄.MEG具有較高的空間分辨率,并且信號(hào)傳遞不受腦內(nèi)組織影響.但因MEG價(jià)格極其昂貴,很大程度上限制了MEG超掃描技術(shù)的應(yīng)用[5].

2.4 fNIRS超掃描fNIRS超掃描技術(shù)是指同時(shí)用多個(gè)近紅外儀器測量2人或多人的頭部含氧血紅蛋白以及脫氧血紅蛋白的濃度改變,以此探知大腦的活動(dòng)變化.fNIRS超掃描與fMRI超掃描、EEG超掃描、MEG超掃描相比,具有應(yīng)用場景廣、對(duì)受試者要求低等諸多方面的優(yōu)勢:

1) 在購買方面,fNIRS的價(jià)格相對(duì)中等,通常在數(shù)十萬至數(shù)百萬元之間,比fMRI更為便宜,因此大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都能夠負(fù)擔(dān)得起這項(xiàng)費(fèi)用;價(jià)格方面的優(yōu)勢也為近年來fNIRS超掃描的蓬勃發(fā)展提供了前提條件.

2) 在應(yīng)用場景方面,超掃描技術(shù)致力于探索互動(dòng)中個(gè)體的神經(jīng)激活,而fNIRS具有便攜可靈活移動(dòng)這一大優(yōu)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)場景并不局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi),可以在更為自然的情境(如演奏和睡眠)中開展,因此在生態(tài)情境適用性方面,fNIRS超掃描較其他研究方法具有很強(qiáng)的優(yōu)勢[5,8].

3) 在受試者要求方面,fNIRS對(duì)被試要求較低,允許參與者在實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生肢體活動(dòng),因此特別適用于以低齡兒童、老人以及特殊人群為研究對(duì)象的腦功能成像研究.

4) 在參與者實(shí)驗(yàn)感受方面,fNIRS具有良好的參與體驗(yàn),具有無創(chuàng)性的特點(diǎn),并且在實(shí)驗(yàn)過程無噪聲產(chǎn)生,也允許參與者在實(shí)驗(yàn)過程中有部分身體活動(dòng).

5) 在技術(shù)層面,fNIRS時(shí)間分辨率較高,能夠敏銳捕捉到不同時(shí)間段的神經(jīng)變化,并且對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中被試產(chǎn)生的動(dòng)作不是特別敏感,比其他神經(jīng)成像技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影更有耐受性.

但fNIRS也具有一些缺點(diǎn),例如空間分辨率較低,以及探測深度只能達(dá)到皮質(zhì)表面,因此若要探究大腦內(nèi)部深部結(jié)構(gòu)問題,還需使用fMRI等設(shè)備進(jìn)行研究.

3 fNIRS超掃描技術(shù)主要研究領(lǐng)域

fNIRS技術(shù)是一種無創(chuàng)的腦功能成像技術(shù),通過測量腦部皮質(zhì)區(qū)域的血氧含量變化來反映腦區(qū)活動(dòng)的變化[9].該技術(shù)基于光學(xué)原理,利用近紅外光(NIR)穿透頭皮和顱骨,被血紅蛋白和氧合血紅蛋白吸收,測量其反射和散射的光強(qiáng)度,從而推斷出血紅蛋白和氧合血紅蛋白的含量及其比值,進(jìn)而反映腦血流量和腦氧合水平的變化[9-10].fNIRS技術(shù)具有響應(yīng)速度快、無創(chuàng)、便攜、適用于嬰幼兒和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的腦功能成像等優(yōu)點(diǎn)[11].

fNIRS超掃描技術(shù)就是基于以上原理,同時(shí)用多個(gè)近紅外儀器測量2人或多人的頭部含氧血紅蛋白以及脫氧血紅蛋白的濃度改變,對(duì)2個(gè)或多個(gè)社會(huì)互動(dòng)個(gè)體同時(shí)進(jìn)行神經(jīng)記錄,進(jìn)而分析參與者大腦信號(hào)間的相似性、相關(guān)性以及因果關(guān)系等.

fNIRS技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛,包括神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)和人機(jī)交互等領(lǐng)域.在神經(jīng)科學(xué)中,fNIRS技術(shù)可以用于研究腦區(qū)活動(dòng)的時(shí)空特征、功能連接、注意力、記憶和情緒等方面[12-13];在心理學(xué)中,fNIRS技術(shù)可以用于研究決策、認(rèn)知控制和情緒調(diào)節(jié)等方面[14];在運(yùn)動(dòng)科學(xué)中,fNIRS技術(shù)可以用于研究運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)等方面[15];在康復(fù)醫(yī)學(xué)中,fNIRS技術(shù)可以用于評(píng)估和干預(yù)腦損傷后的恢復(fù)情況[16-17];在人機(jī)交互中,fNIRS技術(shù)可以用于研究人機(jī)交互的認(rèn)知和情感過程[11,18].此外,fNIRS技術(shù)應(yīng)用場景也較為寬泛,例如可以在實(shí)驗(yàn)室中探索被試在合作任務(wù)中的決策反應(yīng)[19],也可以在音樂廳記錄2位小提琴手在演奏時(shí)的大腦激活[20],還可以在醫(yī)院中探索新生兒情感韻律加工的神經(jīng)機(jī)制[21].

社會(huì)互動(dòng)主要涉及社會(huì)決策和社會(huì)交流兩方面[22].社會(huì)決策重點(diǎn)關(guān)注人們?cè)诨?dòng)情境中所做出的與博弈有關(guān)的行為,例如合作與競爭、經(jīng)濟(jì)游戲等;社會(huì)交流又可以劃分為表情交流(如眼神交流)和動(dòng)作交流(如模仿與協(xié)調(diào))等.因當(dāng)前關(guān)于表情交流以及動(dòng)作交流的超掃描研究范式多使用研究者預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行,可能與真實(shí)場景存在差異,所以本文將自然情景下的互動(dòng)作為社會(huì)交流中單獨(dú)的部分進(jìn)行說明.

在超掃描研究中,fNIRS可以用于探究多個(gè)個(gè)體之間的腦活動(dòng)同步性、交互作用以及群體決策等問題.近年來,隨著科研設(shè)備的完善和發(fā)展以及研究者們對(duì)互動(dòng)情境下神經(jīng)機(jī)制的深入探索,關(guān)于fNIRS超掃描研究的文章越來越多,涉及的領(lǐng)域也不斷拓寬.本文已經(jīng)覆蓋了大多數(shù)fNIRS超掃描研究領(lǐng)域,但并非全部涵蓋.例如,社會(huì)交流除表情交流和動(dòng)作交流外,還包括言語交流等方面.但由于目前對(duì)該方面的研究不多,因此本文關(guān)于言語交流方面的超掃描表述相對(duì)較少.

綜上,本文將fNIRS超掃描應(yīng)用劃分為以下6種,即:合作與競爭、模仿任務(wù)、眼神接觸、自然情景下的互動(dòng)、協(xié)調(diào)聯(lián)合任務(wù)和經(jīng)濟(jì)游戲.

3.1 合作與競爭合作和競爭是人際交往的2種基本形式.合作是指通過與他人的互動(dòng),從而達(dá)到共同目的,實(shí)現(xiàn)特定共同利益的行為.合作能夠支持群體感,并可能增加自我效能表現(xiàn)、人際凝聚力和一般社會(huì)幸福感.競爭是指個(gè)體在群體活動(dòng)中試圖壓倒對(duì)方、戰(zhàn)勝對(duì)方的心理需求和行為活動(dòng).在競爭中,個(gè)體努力維護(hù)自身利益,不惜犧牲他人利益.

近年來,研究者通過按鍵反應(yīng)[19,23-24]、聯(lián)合繪圖任務(wù)[25-26]、非目標(biāo)刺激中識(shí)別目標(biāo)刺激[27-29]和磁盤游戲[30]等實(shí)驗(yàn)范式,對(duì)合作與競爭活動(dòng)進(jìn)行了諸多研究,也發(fā)現(xiàn)了很多一致性的成果(見圖2).

文獻(xiàn)[19]在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了合作、競爭、單獨(dú)被試1和單獨(dú)被試2共4種實(shí)驗(yàn)任務(wù),在合作條件下,要求被試在綠色圓圈出現(xiàn)后按下應(yīng)答鍵,當(dāng)2名被試的反應(yīng)時(shí)間之差小于給定閾值時(shí),可得一分,反之丟一分.隨后屏幕會(huì)出現(xiàn)反饋信息告知2名被試反應(yīng)快慢,以供被試調(diào)整按鍵時(shí)間,以便獲得高分.研究結(jié)果表明,在合作中,右側(cè)上額葉皮層的腦間一致性(INS)顯著增強(qiáng),并且腦間一致性的提高也伴隨著合作績效的提升.文獻(xiàn)[23]的研究同樣運(yùn)用fNIRS超掃描進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)范式,結(jié)果發(fā)現(xiàn)情侶之間的合作行為比朋友和陌生人組之間的合作行為更好,并且和文獻(xiàn)[19]研究結(jié)果類似,都在右側(cè)上額葉皮層識(shí)別到腦間一致性的顯著增加.

圖 2 合作與競爭實(shí)驗(yàn)操作[24]

已有眾多研究表明,在合作過程中,同伴之間的大腦活動(dòng)會(huì)出現(xiàn)同步,這種神經(jīng)同步是否會(huì)受制于性別的影響,值得研究者們探討.目前,已有眾多研究揭示了男性與女性合作行為的差異.文獻(xiàn)[31]運(yùn)用按鍵反應(yīng)研究伴侶為異性或同性時(shí)的合作差異,結(jié)果證實(shí)在異性伴侶合作中,額葉區(qū)域出現(xiàn)顯著的腦間一致性激活,而同性合作中,則沒有這種激活.文獻(xiàn)[32]的研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn),他們運(yùn)用fNIRS超掃描對(duì)按鍵中的被試進(jìn)行記錄,結(jié)果表明異性在合作過程中,右額極和右下前額葉皮層表現(xiàn)出明顯的激活.此外,文獻(xiàn)[31-32]也都發(fā)現(xiàn)合作任務(wù)中,組合中有一名男性或者2名都是男性時(shí)的合作程度顯著高于2名女性的組合.與文獻(xiàn)[31]的研究相比,文獻(xiàn)[32]還發(fā)現(xiàn)了同性在合作任務(wù)中的激活差異,具體表現(xiàn)為:2名女性合作時(shí),右側(cè)顳葉皮層腦間一致性顯著增加;而2名男性合作時(shí),腦間一致性顯著增加的位置位于右下額葉.但不同的是,另外一項(xiàng)研究[33]卻發(fā)現(xiàn)只有在2名男性合作中才能觀察到左下額區(qū)明顯的腦間一致性激活,并且2名男性組合在合作和競爭中的腦間一致性差異明顯大于其他性別組合.關(guān)于性別影響合作和競爭狀態(tài)的研究,既有助于深入了解在自然情境中的人際合作與競爭中,性別構(gòu)成對(duì)腦間一致性激活的影響,也可以為使用超掃描技術(shù)理解人類互動(dòng)提供多方位見解.

不僅內(nèi)在特征性格和性別組成等會(huì)影響合作中的互動(dòng),有研究證明外界反饋也會(huì)影響合作中的大腦激活.文獻(xiàn)[27-29]使用fNIRS超掃描記錄主試給予被試虛假反饋后被試的行為與大腦反應(yīng).文獻(xiàn)[29]的研究采用正向反饋,即告訴被試“有良好的合作”,結(jié)果發(fā)現(xiàn)反饋操作后,被試反應(yīng)速度加快,背外側(cè)前額葉皮層的腦間連通性增強(qiáng).而在文獻(xiàn)[27]的研究中,采用相反的方式,向被試呈現(xiàn)負(fù)向反饋,即告訴被試“糟糕的合作”,結(jié)果發(fā)現(xiàn)負(fù)反饋誘發(fā)了背外側(cè)前額葉皮層部位腦間連通性減少.由此可知,外部反饋可以調(diào)節(jié)行為和大腦的反應(yīng),具體來說:正向反饋增加背外側(cè)前額葉的腦間連通性,反之降低.

總的來說,諸多學(xué)者使用超掃描技術(shù)為探索合作與競爭過程中的神經(jīng)激活做出了巨大貢獻(xiàn),并且形成的諸多實(shí)驗(yàn)范式也為后人所借鑒使用.縱覽前人的研究,大部分學(xué)者表明:在合作活動(dòng)中,被試雙方往往會(huì)在額葉區(qū)域出現(xiàn)較為顯著的腦間一致性激活.此外,也確定這種同步性的激活會(huì)受到反饋條件以及性別和成員組成等因素的影響.現(xiàn)已形成的關(guān)于合作任務(wù)較為統(tǒng)一的研究結(jié)論,為后人在此領(lǐng)域的探索提供了充分借鑒和依據(jù).

然而,對(duì)于競爭活動(dòng)的探究卻不如合作任務(wù)充分,因此對(duì)于競爭任務(wù)所激活的腦區(qū)目前存在較多爭議,分析來看,這或許與競爭情境的復(fù)雜性以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的差異有關(guān).此外,當(dāng)前研究普遍采用性別(例如男男、女女和男女)以及人際關(guān)系(例如朋友、情侶和陌生人)進(jìn)行分組,未有研究探討不同人格特質(zhì)等內(nèi)在因素會(huì)為合作與競爭活動(dòng)帶來怎樣的神經(jīng)激活差異.

在今后的研究中,一方面可以致力于完善與競爭活動(dòng)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)范式,加強(qiáng)該領(lǐng)域的探索,早日形成較為統(tǒng)一的結(jié)論.另一方面,也需要跨越普通分組的范圍,探索不同人格特質(zhì)和社會(huì)價(jià)值取向等內(nèi)在因素對(duì)合作與競爭任務(wù)的影響.

3.2 模仿任務(wù)人類模仿行為是指在觀看一次或幾次之后,模仿他人一系列動(dòng)作或行為的能力.模仿已被證明在嬰兒發(fā)育[34]和社會(huì)認(rèn)知[35]等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用.在日常生活中,模仿是我們學(xué)習(xí)知識(shí)、與他人進(jìn)行社會(huì)互動(dòng)和交流的重要基礎(chǔ),不僅可以促進(jìn)我們對(duì)信息的理解和行為的習(xí)得,也可以更好地了解世界[36].

已有研究[7,37-38]表明,在社會(huì)互動(dòng)中的情緒感知和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)主要與鏡像神經(jīng)元(MNS)和心智化系統(tǒng)(MS)有關(guān).鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)由初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層、顳上回、額下回和頂下小葉等區(qū)域組成,通常涉及動(dòng)作的協(xié)調(diào)和模仿;心智化系統(tǒng)主要由前額皮層和顳頂聯(lián)合區(qū)等區(qū)域組成,通常在推斷和理解他人意圖中發(fā)揮作用,例如自然社會(huì)中的互動(dòng)和經(jīng)濟(jì)游戲等.

超掃描技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)使得研究者可以更深刻地探查鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)是如何在模仿與動(dòng)作協(xié)調(diào)中起作用的[22].文獻(xiàn)[39]以即時(shí)模仿面部表情為任務(wù)進(jìn)行了超掃描功能磁共振成像,在實(shí)驗(yàn)中被試模仿3種面部表情,分別為快樂、悲傷和中立情緒.研究結(jié)果證實(shí),右頂下小葉通過相互模仿作用,在分享動(dòng)作表征中起著關(guān)鍵作用,并且被試間模仿交互過程中,增強(qiáng)了右頂下小葉的腦間同步.同樣的,文獻(xiàn)[40]的研究也表明頂葉區(qū)域在互動(dòng)模仿中的重要性.他們?cè)诒辉囀植磕７逻^程中運(yùn)用EEG超掃描記錄腦神經(jīng)活動(dòng),發(fā)現(xiàn)互動(dòng)同步狀態(tài)與右側(cè)中央頂葉之間的alpha-mu帶的腦間同步網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)相關(guān),這些區(qū)域被認(rèn)為在社會(huì)互動(dòng)中起著關(guān)鍵的作用.此外,文獻(xiàn)[40]還指出2個(gè)頂葉區(qū)之間存在功能不對(duì)稱性.文獻(xiàn)[41]的研究也充分證實(shí)了在模仿互動(dòng)學(xué)習(xí)中,鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)所發(fā)揮的重要作用(見圖3).研究者通過fNIRS超掃描記錄被試模仿唱歌時(shí)的大腦活動(dòng)狀態(tài),發(fā)現(xiàn)在互動(dòng)學(xué)習(xí)任務(wù)中,從雙側(cè)下額皮層記錄到的大腦活動(dòng)在模仿者和被模仿者之間同步進(jìn)行.此外,當(dāng)模仿者觀察被模仿者以及進(jìn)行更積極的互動(dòng)模式時(shí),此皮層的大腦激活尤其明顯.文獻(xiàn)[41]還發(fā)現(xiàn)這種腦間一致性的激活,還可以預(yù)測模仿者的行為表現(xiàn).

圖 3 模仿任務(wù)實(shí)驗(yàn)操作[41]

但并非所有研究者的結(jié)論均指向鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)所涉及的腦區(qū).例如一項(xiàng)關(guān)于腦磁圖超掃描的研究[42]發(fā)現(xiàn),當(dāng)母親和孩子之間進(jìn)行輪流口頭模仿任務(wù)時(shí),母親和孩子之間的社會(huì)互動(dòng)顯著增強(qiáng)了頂葉和額葉區(qū)域的腦間活動(dòng).

總體來看,大多數(shù)研究結(jié)果都表明:在模仿過程中,主要激活鏡像神經(jīng)元系統(tǒng),包括額下回和頂下小葉等區(qū)域.這也肯定了前人關(guān)于鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的組成以及作用的探索和結(jié)論.

模仿是我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾囊环N能力,也是我們可能會(huì)無意識(shí)表現(xiàn)出來的行為.模仿貫穿于我們學(xué)習(xí)生活的方方面面,但當(dāng)前研究十分不足,僅局限于表情模仿和動(dòng)作模仿等.在檢索超掃描文獻(xiàn)的過程中也發(fā)現(xiàn),該領(lǐng)域已發(fā)表文獻(xiàn)量甚至不足合作與競爭領(lǐng)域的三分之一.另一方面,現(xiàn)有研究肯定了鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)在模仿行為中的重要作用.但模仿涵蓋表情模仿、動(dòng)作模仿和言語模仿等,當(dāng)進(jìn)行不同方面的模仿行為時(shí),是否會(huì)顯著激活鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的某一個(gè)腦區(qū)是非常值得探討的問題.但由于文獻(xiàn)量的限制,當(dāng)前無法對(duì)此做出完整總結(jié).

展望未來,學(xué)者們可以開拓模仿行為的其他范疇,將在模仿行為中發(fā)揮重要作用的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行功能細(xì)分,并早日形成一致性結(jié)論,幫助大家更好地認(rèn)識(shí)到不同模仿行為所帶來的大腦激活差異.

3.3 眼神接觸眼神接觸是人類非語言交流的重要渠道,有學(xué)者表示,嬰兒會(huì)根據(jù)凝視交流經(jīng)驗(yàn)調(diào)整對(duì)成年人目光注視的使用,并且眼睛接觸的早期發(fā)展也是后來社交技能發(fā)展的重要基礎(chǔ)[43-44].超掃描的誕生,使得研究者可以深入探討眼神接觸的腦神經(jīng)機(jī)制.

眼神接觸可以分為雙方眼神的直接接觸和眼神對(duì)于圖畫等的間接接觸.已有研究者證實(shí),2種不同的眼神接觸方式,激活的大腦區(qū)域也有差異.Hirsch等[44]運(yùn)用fNIRS超掃描將2名參與者之間直接眼神接觸的神經(jīng)效應(yīng)和注視面部靜態(tài)眼睛圖像的神經(jīng)效應(yīng)相比較,結(jié)果證實(shí)眼-眼接觸相關(guān)的腦內(nèi)神經(jīng)活動(dòng)大于眼-圖凝視相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng),并且與眼-圖凝視相比,眼-眼接觸中左額葉區(qū)域功能連接更敏感.相似的一項(xiàng)研究[45]也發(fā)現(xiàn),相對(duì)于直接注視動(dòng)態(tài)人臉視頻,眼對(duì)眼真實(shí)接觸時(shí)配對(duì)腦間一致性激活更顯著.但與文獻(xiàn)[44]的結(jié)論不同的是,文獻(xiàn)[45]認(rèn)為腦間一致性顯著增加的區(qū)域在于角回,而非額葉.

不僅直接眼神接觸和間接眼神接觸會(huì)造成不同皮層區(qū)域的激活,有研究表明眼神接觸的不同距離和方向也會(huì)產(chǎn)生激活差異.文獻(xiàn)[46]通過fNIRS超掃描探討不同空間距離和注視方向等非語言因素對(duì)人際溝通的影響以及對(duì)腦間神經(jīng)的影響的研究發(fā)現(xiàn),更近的空間距離和更直接的凝視角度可以增強(qiáng)腦間神經(jīng)同步,優(yōu)化大腦間的信息傳遞,改善交流結(jié)果(見圖4).文獻(xiàn)[47]的研究也發(fā)現(xiàn)在社交游戲中配對(duì)的直接凝視在臉部暴露時(shí)明顯增強(qiáng)背內(nèi)側(cè)前額葉的血液動(dòng)力學(xué)反應(yīng).

圖 4 眼神接觸/眼神交流實(shí)驗(yàn)操作[46]

關(guān)于眼神交流任務(wù)檢索到的文獻(xiàn)量和上一部分模仿任務(wù)類似,都較少,但也可以看出作為新興研究領(lǐng)域,這2個(gè)方面的研究前景非常廣闊.文獻(xiàn)量雖少,但現(xiàn)有研究較為完善地涵蓋了眼神活動(dòng)的控制變量,即直接與間接和距離與方向的問題;并且現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)范式以及相關(guān)結(jié)論對(duì)于后人在此領(lǐng)域的探索都是很有價(jià)值的借鑒.

由于目前針對(duì)眼神接觸的超掃描研究并未開展很多,因此關(guān)于激活腦區(qū)也未形成統(tǒng)一定論.這也啟示我們,未形成一致結(jié)論的原因可能與實(shí)驗(yàn)范式、注視時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)材料等方面緊密相關(guān),這對(duì)于學(xué)者日后開展類似研究是極其重要的參考.

在后續(xù)的科研中,研究者們可以致力于開發(fā)更多的眼神交流實(shí)驗(yàn)范式,完善實(shí)驗(yàn)手段.此外,大家或許都有與陌生人眼神接觸會(huì)躲閃以及害羞的人更容易不敢直視他人眼睛的體驗(yàn),所以未來研究可以嘗試從熟悉度(如情侶、朋友或陌生人)以及人格特征(如內(nèi)向和外向)的角度進(jìn)行分組,探求不同人際關(guān)系以及不同人格特質(zhì)的神經(jīng)激活差異,不斷推進(jìn)與眼神接觸相關(guān)的跨腦神經(jīng)耦合功能和機(jī)制的理解.

3.4 自然情景下的互動(dòng)在“模仿任務(wù)”部分已經(jīng)提出,社會(huì)互動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)以及情緒感知主要與我們的2個(gè)系統(tǒng)有關(guān),分別是鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)和心智化系統(tǒng).鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)包括額下回和頂下小葉等腦區(qū),主要在動(dòng)作協(xié)調(diào)以及模仿中起作用;心智化系統(tǒng)包括前額皮層和顳頂聯(lián)合區(qū)等腦區(qū),在推斷和理解他人語言意圖等方面發(fā)揮作用.在自然情景下的互動(dòng),既需要理解他人語言或行為,也需要及時(shí)作出動(dòng)作或心理的協(xié)調(diào),因此,在人際互動(dòng)中,鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)以及心智化系統(tǒng)都有可能被激活,以下研究也充分證實(shí)了這一點(diǎn).

文獻(xiàn)[48]運(yùn)用fNIRS超掃描測量2個(gè)大腦的神經(jīng)活動(dòng),檢驗(yàn)面對(duì)面交流和其他類型交流之間的神經(jīng)差異,結(jié)果證實(shí)在面對(duì)面交流時(shí),左下額葉的神經(jīng)同步顯著增加(見圖5).類似研究[49]也發(fā)現(xiàn)當(dāng)配對(duì)在合作唱歌或者哼唱的時(shí)候,左下額葉皮層也出現(xiàn)了腦間一致性激活.這可能是因?yàn)樵诿鎸?duì)面交流或者一起唱歌時(shí),我們需要對(duì)他人的行為做出反應(yīng),進(jìn)而調(diào)整自己的動(dòng)作狀態(tài),從而激活了鏡像神經(jīng)元系統(tǒng).

圖 5 自然情景下的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作[48]

在自然情景互動(dòng)中,領(lǐng)導(dǎo)者角色具有重要的作用,可以引導(dǎo)活動(dòng)的走向甚至影響工作的最終結(jié)果.文獻(xiàn)[20]運(yùn)用fNIRS超掃描同時(shí)測量一對(duì)小提琴手合奏或獨(dú)奏古典音樂時(shí)的大腦活動(dòng),研究者通過音樂作品的選擇,誘導(dǎo)分出領(lǐng)導(dǎo)者(第一小提琴手)和追隨者(第二小提琴手)的角色.結(jié)果發(fā)現(xiàn)扮演追隨者的音樂家在合奏條件下在顳頂葉有更大的氧合血紅蛋白激活.文獻(xiàn)[50]的研究也發(fā)現(xiàn)在左側(cè)顳頂交界處,存在領(lǐng)導(dǎo)者小組的腦間一致性激活高于無領(lǐng)導(dǎo)者小組;并且還發(fā)現(xiàn),在特定時(shí)期基于腦間一致性激活和溝通頻率,可以成功預(yù)測領(lǐng)導(dǎo)力.以上研究通過針對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者角色的探索證實(shí)了心智化系統(tǒng)的顳頂葉區(qū)域在自然互動(dòng)中的重要機(jī)能.

日常生活中,我們或許都遇到過“雞尾酒會(huì)效應(yīng)”,例如在嘈雜的環(huán)境中準(zhǔn)確捕捉到他人呼喚自己名字的聲音.針對(duì)這一奇特現(xiàn)象,諸多研究運(yùn)用fNIRS超掃描進(jìn)行了探索.文獻(xiàn)[51]通過錄制演講者音頻,隨后添加不同等級(jí)噪聲后播放給聽眾進(jìn)行研究.在音頻播放中,聽者左側(cè)額下回、右側(cè)顳中回和角回的神經(jīng)耦合明顯高于基線.隨后,文獻(xiàn)[52]進(jìn)一步探索人們?nèi)绾芜m應(yīng)在噪聲中理解非母語語音信息,結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)非母語語音的處理也與基于聽者-說話者的神經(jīng)耦合有關(guān).另外,文獻(xiàn)[53]的研究也證實(shí)在多說話者情境中,聽者與被關(guān)注的說話者在左側(cè)顳頂交界處的腦間一致性有選擇性地增強(qiáng),并且進(jìn)一步指出,言語反應(yīng)發(fā)生之前,這種聽者與說話者的腦間一致性就已經(jīng)出現(xiàn)了顯著增加.

另外,在學(xué)校日常教學(xué)活動(dòng)中,超掃描研究在監(jiān)控教學(xué)過程、預(yù)測教學(xué)效果以及識(shí)別教學(xué)影響因素等方面都發(fā)揮著重要的作用,也有學(xué)者[4,54]建議未來的研究者可以更多地關(guān)注不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生大腦的互動(dòng)機(jī)制及人際神經(jīng)科學(xué)方法應(yīng)用于技能教學(xué)及線上教學(xué)評(píng)估的巨大潛力.而在日常生活中,文獻(xiàn)[55]的研究表明大多數(shù)的親子互動(dòng)會(huì)激活大腦前額葉皮層,同時(shí)因互動(dòng)任務(wù)和父母性別等的不同有所差異,并提議未來可以充分挖掘fNIRS超掃描技術(shù)在親子共讀、親子依戀和特殊兒童的親子互動(dòng)等方面的研究潛力.

此外,還有研究證明了心智化系統(tǒng)的其他腦區(qū)在情景互動(dòng)中的作用.例如文獻(xiàn)[56]觀察到被試在面對(duì)面玩積木時(shí),前額葉出現(xiàn)腦間一致性的顯著增加.還有學(xué)者進(jìn)行了一項(xiàng)有趣的研究,主試邀請(qǐng)76名單身異性戀大學(xué)生進(jìn)行了19次快速約會(huì),結(jié)果表明在快速約會(huì)(而不是閱讀任務(wù))中,背外側(cè)前額葉皮層的人際神經(jīng)同步預(yù)測了是否發(fā)展成情侶的結(jié)果.同時(shí),文獻(xiàn)[57]指明社會(huì)吸引力(而不是身體吸引力)會(huì)影響快速約會(huì)期間的人際神經(jīng)同步,并且顯著預(yù)測背外側(cè)前額葉的腦間一致性激活.

關(guān)于自然情景下的互動(dòng),已有大量文獻(xiàn)發(fā)表并取得豐碩的研究成果.目前研究領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展至生活互動(dòng)、學(xué)校學(xué)習(xí)和日常交流等多個(gè)方面.這些研究證實(shí)了鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)和心智化系統(tǒng)在自然情景互動(dòng)中扮演著重要角色,并為我們的實(shí)踐活動(dòng)提供了諸多指導(dǎo),例如指導(dǎo)教學(xué)、預(yù)測教學(xué)成果等.

盡管目前的研究已經(jīng)在日常生活的許多方面對(duì)自然情景下的互動(dòng)進(jìn)行了探究,但互動(dòng)的范圍非常廣泛,既可以是簡單的人際交流,也可以是彼此通過努力達(dá)成共同目標(biāo)的過程,因此,在未來還可以進(jìn)一步探究其他領(lǐng)域的互動(dòng)研究.

此外,雖然之前的研究已證實(shí)自然情景互動(dòng)主要涉及鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)和心智化系統(tǒng),但這2個(gè)系統(tǒng)涉及較多腦區(qū),而現(xiàn)有研究并沒有明確具體腦區(qū).通過日后的大量研究,可能會(huì)幫助我們更準(zhǔn)確地定位某類活動(dòng)所激活的代表性區(qū)域.

相比于其他按照預(yù)先設(shè)定程序進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室研究,自然情景下的互動(dòng)探究具有更大的實(shí)踐內(nèi)涵.因此,研究者可以更多地探討結(jié)果的實(shí)踐意義,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)論推廣至實(shí)踐中,更好地指導(dǎo)我們的日?；顒?dòng).

3.5 協(xié)調(diào)聯(lián)合任務(wù)協(xié)調(diào)任務(wù)需要2人或多人共同進(jìn)行,他們?cè)谙嗤繕?biāo)下一起行動(dòng),這類任務(wù)主要是探討行為同步和腦活動(dòng)同步的關(guān)聯(lián)性.在日常生活中,很多活動(dòng)都和協(xié)調(diào)任務(wù)有關(guān),例如文獻(xiàn)[58]發(fā)現(xiàn)母子合作中右側(cè)背外側(cè)前額葉和額極PFC的腦間一致性顯著提高.文獻(xiàn)[25]發(fā)現(xiàn)籃球運(yùn)動(dòng)員在協(xié)作任務(wù)中在背外側(cè)前額葉區(qū)域也被觀察到有顯著的人際神經(jīng)同步.

聯(lián)合行動(dòng)可以使個(gè)體在時(shí)間和空間上相互協(xié)調(diào),以實(shí)現(xiàn)共同結(jié)果.這種互動(dòng)通常包括2個(gè)關(guān)鍵要素:共同目標(biāo)和行動(dòng)協(xié)調(diào).針對(duì)這2個(gè)成分在聯(lián)合協(xié)調(diào)行動(dòng)中所起的作用機(jī)制尚不明確的問題,文獻(xiàn)[59]采用fNIRS超掃描進(jìn)行了研究(見圖6).實(shí)驗(yàn)中他們將共享目標(biāo)作為互補(bǔ)型聯(lián)合行動(dòng),行動(dòng)協(xié)調(diào)作為模仿型聯(lián)合行動(dòng).通過讓被試進(jìn)行聯(lián)合繪圖任務(wù)發(fā)現(xiàn),下額葉在聯(lián)合行動(dòng)中具有重要作用,且其子成分在腦區(qū)上有明顯的偏側(cè)化,具體表現(xiàn)為右下額葉皮層的腦間一致性激活更多對(duì)應(yīng)共享目標(biāo),而左下額葉皮層的腦間一致性激活更多對(duì)應(yīng)行動(dòng)協(xié)調(diào).

圖 6 協(xié)調(diào)/聯(lián)合任務(wù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[59]

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造力的提升與團(tuán)隊(duì)成員的協(xié)調(diào)方式也密切相關(guān).文獻(xiàn)[60]在被試運(yùn)用不同交流模式進(jìn)行創(chuàng)造性替代使用任務(wù)時(shí),使用fNIRS超掃描進(jìn)行記錄.結(jié)果證實(shí)輪流創(chuàng)造條件下的獨(dú)特性顯著更好;并且fNIRS生理數(shù)據(jù)顯示,在輪流創(chuàng)造條件下,右腦角回的人際大腦同步增量也顯著高于其他條件.文獻(xiàn)[61]利用fNIRS超掃描探討不同反饋對(duì)群體創(chuàng)造性表現(xiàn)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在積極反饋條件下,額極和雙側(cè)背外側(cè)前額葉的腦間一致性增量與群體創(chuàng)造性表現(xiàn)一致,證實(shí)了積極反饋比消極反饋更有利于群體創(chuàng)造性發(fā)展的觀點(diǎn).此外,文獻(xiàn)[62]的研究還表明性別也會(huì)影響群體創(chuàng)意的產(chǎn)生.研究發(fā)現(xiàn)女性-女性組在創(chuàng)造性替代使用任務(wù)過程中右側(cè)后頂葉皮層腦間一致性激活增量高于其他性別組合,這與她們較高的創(chuàng)造性表現(xiàn)相一致.

群體內(nèi)的不良協(xié)調(diào)方式還可能產(chǎn)生群體極化.文獻(xiàn)[63]證實(shí)群體極化伴隨著雙側(cè)前額葉區(qū)和左顳頂葉交界處平均腦間同步性的增強(qiáng),并且右側(cè)前額葉在群體極化的風(fēng)險(xiǎn)性轉(zhuǎn)變中平均腦間同步性增強(qiáng)更加顯著.

總體而言,大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為在協(xié)調(diào)聯(lián)合任務(wù)中,主要激活額葉區(qū)域,這與合作活動(dòng)的神經(jīng)激活相似.這可能是因?yàn)檫@2類活動(dòng)都與行動(dòng)協(xié)調(diào)有關(guān),并需要觀察他人的行為同時(shí)調(diào)節(jié)自身反應(yīng).在該領(lǐng)域檢索到的文獻(xiàn)量比模仿行為稍多,但與合作和競爭領(lǐng)域相比,文獻(xiàn)量仍然存在較大差距.這可能與實(shí)驗(yàn)范式較為復(fù)雜,不易開展有關(guān).

未來的研究可以專注于開發(fā)一些簡單實(shí)用的實(shí)驗(yàn)范式,以進(jìn)一步豐富與協(xié)調(diào)聯(lián)合有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究.此外,已知協(xié)調(diào)聯(lián)合行為與合作行為存在諸多聯(lián)系,后續(xù)的研究可以進(jìn)一步深入探討這2種活動(dòng)在行為改變和神經(jīng)激活方面的異同.

3.6 經(jīng)濟(jì)游戲信任游戲是經(jīng)濟(jì)交換游戲的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)范式,其中參與者1會(huì)給參與者2部分錢款,隨后參與者2決定是否返還以及返還多少給參與者1.文獻(xiàn)[64]的研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)玩家所表達(dá)的互惠性強(qiáng)烈地預(yù)測了他們伙伴所表達(dá)的未來信任,并且這一行為發(fā)現(xiàn)反映在背側(cè)紋狀體的神經(jīng)上.文獻(xiàn)[65]關(guān)于fMRI超掃描的研究發(fā)現(xiàn)副扣帶皮層在建立可信關(guān)系中起著重要作用,文獻(xiàn)[66]的研究也證明了經(jīng)濟(jì)交流中扣帶皮層的因子特異性反應(yīng).

囚徒困境游戲[67-69]逐漸成為經(jīng)濟(jì)游戲常用的實(shí)驗(yàn)范式,其需要2個(gè)參與者在游戲中同時(shí)做出自己的決定,通常包含3種實(shí)驗(yàn)條件:雙贏、雙輸和以牙還牙.文獻(xiàn)[67]關(guān)于EEG超掃描的研究發(fā)現(xiàn),與玩合作或針鋒相對(duì)策略的配對(duì)相比,背叛者配對(duì)的超腦網(wǎng)絡(luò)的腦間聯(lián)系明顯較少.此外,文獻(xiàn)[70]的研究創(chuàng)新性地將囚徒困境應(yīng)用于抑郁傾向與社會(huì)合作的研究,結(jié)果表明高抑郁傾向被試比低抑郁傾向被試的合作率更低,同時(shí)雙側(cè)背外側(cè)前額葉的激活也更弱.該研究為理解抑郁癥患者與他人合作意愿的降低提供了新的腦成像證據(jù).

最后,通牒實(shí)驗(yàn)范式[71-72]也被經(jīng)常使用,該范式涉及2個(gè)角色:提議者與接受者.實(shí)驗(yàn)中2人對(duì)一筆金錢進(jìn)行分配,提議者分配后要求接受者決定是否接受對(duì)方的提議.若接受,則按照提議者提出的方案進(jìn)行金錢分配;若不接受,則雙方均無收益.文獻(xiàn)[71]的研究發(fā)現(xiàn)在面對(duì)面的經(jīng)濟(jì)交流中,右側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)有較強(qiáng)的腦間同步,且隨游戲雙方共享意愿的增加而增加.文獻(xiàn)[14]采用修訂版的最后通牒任務(wù)[73],也就是“若接受者認(rèn)為金錢分配不合理,可以對(duì)提議者采取懲罰措施,接受者每拿出1元,提議者相應(yīng)減少5元”,同時(shí)結(jié)合fNIRS超掃描技術(shù)對(duì)社會(huì)互動(dòng)視角下人際公平形成的腦機(jī)制進(jìn)行探索.結(jié)果表明懲罰條件下右側(cè)背外側(cè)前額葉皮層、頂下小葉和顳-頂聯(lián)合區(qū)的腦間活動(dòng)同步性都要顯著強(qiáng)于無懲罰條件,而且修訂條件的分配金額差異越大,右側(cè)頂下小葉的腦間活動(dòng)同步性差異也越大.文獻(xiàn)[14]的研究擴(kuò)展了修訂版的最后通牒任務(wù)應(yīng)用,也為探討人際公平的內(nèi)在機(jī)制提供了新的研究視角.

文獻(xiàn)[74]探索性地將經(jīng)濟(jì)游戲與實(shí)際生活相結(jié)合,運(yùn)用fNIRS超掃描對(duì)獨(dú)生子女如何影響信任互動(dòng)中的人際大腦同步性進(jìn)行探索,行為結(jié)果表明獨(dú)生子女組比非獨(dú)生子女組產(chǎn)生較少的合作決定,腦成像結(jié)果表明獨(dú)生子女組的內(nèi)側(cè)前額葉皮層的人際同步性明顯弱于非獨(dú)生子女組.文獻(xiàn)[75]的研究還發(fā)現(xiàn)博弈策略中的虛張聲勢與右角回有一定的關(guān)系.此外,文獻(xiàn)[76]的研究還證實(shí)經(jīng)濟(jì)游戲欺騙中存在性別差異(見圖7).

圖 7 經(jīng)濟(jì)游戲類別的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[76]

總體來看,關(guān)于經(jīng)濟(jì)游戲的超掃描研究已經(jīng)形成了諸多較為統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)范式,而且這些實(shí)驗(yàn)范式非常有趣,能夠牢牢抓住實(shí)驗(yàn)者的注意力.該領(lǐng)域成熟的研究,不僅為后人開展類似實(shí)驗(yàn)提供了優(yōu)秀的樣例,并且這些實(shí)驗(yàn)范式也為其他學(xué)者在實(shí)驗(yàn)范式上進(jìn)行個(gè)性化修改提供了借鑒和幫助.

但是由于實(shí)驗(yàn)范式不同,研究程序會(huì)有較大差異,所以關(guān)于經(jīng)濟(jì)游戲所激活的腦區(qū)目前還未有一致性結(jié)論.除此之外,現(xiàn)有研究多用性別作為分組條件,但已有研究[77]表明不同人際關(guān)系(如情侶、朋友和陌生人)在經(jīng)濟(jì)游戲中的欺騙行為會(huì)有顯著差異.因此,期待未來會(huì)有更多的研究者從事此類研究,并且探索不同人際關(guān)系在其中的影響,早日發(fā)現(xiàn)激活顯著的代表性腦區(qū).

4 總結(jié)與展望

超掃描研究可以同時(shí)對(duì)多人大腦活動(dòng)進(jìn)行記錄的特點(diǎn)使得這一研究技術(shù)快速發(fā)展并廣泛運(yùn)用.研究者們針對(duì)合作與競爭、模仿任務(wù)、眼神交流任務(wù)、自然情景下的互動(dòng)、協(xié)調(diào)任務(wù)和經(jīng)濟(jì)游戲等各方面進(jìn)行了深入研究,產(chǎn)生了諸多卓越的研究成果,不僅豐富擴(kuò)展了超掃描研究領(lǐng)域,也為指導(dǎo)社會(huì)實(shí)踐提供了重要經(jīng)驗(yàn).

雖然超掃描研究的發(fā)展前景較好,但在設(shè)備的使用、選擇和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面仍然存在一些問題,可以在未來的研究中逐步完善這些方面,以更好地推動(dòng)超掃描技術(shù)的研究發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用.

1) 在設(shè)備選擇方面,根據(jù)超掃描依托的不同腦成像技術(shù)而言,不同設(shè)備各自存在弊端,研究者可以根據(jù)不同神經(jīng)成像技術(shù)的特點(diǎn)選擇合適的研究設(shè)備.例如fMRI超掃描具有空間分辨率較高、可探索大腦深部結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn);EEG超掃描具有時(shí)間分辨率高等特點(diǎn).研究人員選擇性地使用超掃描設(shè)備,可充分避免某一神經(jīng)成像技術(shù)的弊端對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果產(chǎn)生不良影響.另外,在檢索fNIRS超掃描文獻(xiàn)的過程中,并未發(fā)現(xiàn)大量將fNIRS超掃描技術(shù)與其他研究技術(shù)(例如tDCS和TMS)相融合的文獻(xiàn),這為未來研究提供了一個(gè)很好的探索方向.其一,不同的腦成像技術(shù)測量不同的生理信號(hào),多技術(shù)的融合可以增加數(shù)據(jù)豐富性,更全面地了解腦部結(jié)構(gòu)和激活差異;另外結(jié)合多種技術(shù)也可以更好地規(guī)避單一技術(shù)的缺點(diǎn),結(jié)合多技術(shù)優(yōu)點(diǎn),提升信號(hào)的可靠性與測量精度.其二,結(jié)合tDCS、TMS等非侵入性神經(jīng)刺激技術(shù)進(jìn)行研究,還可以對(duì)比刺激前后的神經(jīng)激活差異.如果針對(duì)特殊人群(例如精神疾病患者)進(jìn)行研究,或許可以為實(shí)際臨床應(yīng)用提供具有價(jià)值的神經(jīng)生理信息,以指導(dǎo)將來的疾病治療.因此將fNIRS超掃描技術(shù)與其他研究技術(shù)相融合具有極大的發(fā)展?jié)摿椭匾难芯恳饬x.

2) 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面,可能受制于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制,目前超掃描研究多圍繞雙人實(shí)驗(yàn)展開,未來或可嘗試開展多人活動(dòng)的研究,以更好地探索互動(dòng)個(gè)體的行為及大腦活動(dòng)變化.

3) 在通道選擇方面,已有研究多針對(duì)感興趣腦區(qū)進(jìn)行記錄,這也導(dǎo)致可能忽略其他腦區(qū)的激活,因此后續(xù)研究可以嘗試覆蓋更廣泛的腦區(qū),也許會(huì)有一些意外的發(fā)現(xiàn).

4) 在被試人數(shù)方面,目前大多數(shù)超掃描研究被試數(shù)量在50人以下,僅有少數(shù)研究被試量為60～80人.不充分的被試量,可能會(huì)對(duì)研究結(jié)果準(zhǔn)確性以及外部效度產(chǎn)生影響.因此在未來的超掃描研究中,可適當(dāng)擴(kuò)大被試量,提升研究結(jié)果可靠性.

5) 在被試群體選擇方面,研究者通常選擇健康被試,而以特殊群體(例如精神障礙和自閉癥)為研究對(duì)象的超掃描文獻(xiàn)屈指可數(shù).這可能與特殊群體招募困難、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集不便以及潛在的倫理道德風(fēng)險(xiǎn)等因素有關(guān).然而,特殊群體已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)中不可忽視的一部分,因此針對(duì)這一部分的研究急需完善.通過對(duì)特殊群體的研究,可以幫助我們更好地理解與某類疾病有關(guān)的神經(jīng)基礎(chǔ),為開發(fā)治療這些疾病的方法提供幫助.此外,通過探索異常群體與正常人之間的差異,還可以對(duì)人類認(rèn)知和行為的機(jī)制進(jìn)行更深入的研究.最重要的是,精神疾病會(huì)對(duì)患者、家庭和社會(huì)帶來諸多負(fù)面影響.通過研究異常人群,可以改進(jìn)診斷和治療的方法,提高疾病的預(yù)防和控制能力,為患者、家庭和社會(huì)提供更好的支持.這不僅可以為精神衛(wèi)生領(lǐng)域帶來實(shí)際益處,也可以為神經(jīng)科學(xué)和行為科學(xué)等領(lǐng)域的研究提供重要支撐,進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展.

6) 在被試分組方面,當(dāng)前研究者主要關(guān)注性別和人際關(guān)系等因素,并未針對(duì)內(nèi)在特質(zhì)(如人格)進(jìn)行詳細(xì)分組研究.未來也可以探討不同人格特質(zhì)等內(nèi)在因素在神經(jīng)激活方面的異同,并結(jié)合其他因素進(jìn)行更為全面細(xì)致的分組研究.

7) 在參與者年齡段方面,身心發(fā)展及大腦可塑性可貫穿人的一生,但縱觀超掃描研究,大多數(shù)研究聚焦于18～40歲群體,極少有人針對(duì)老年人進(jìn)行探索.因此,未來可針對(duì)老年人的認(rèn)知發(fā)展及腦機(jī)制進(jìn)行研究,為提升老年人的幸福生活水平提供理論依據(jù).

8) 在實(shí)驗(yàn)環(huán)境方面,目前研究大多局限在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,但實(shí)際生活是在自然社會(huì)中與他人實(shí)時(shí)互動(dòng),實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的結(jié)果推廣至現(xiàn)實(shí)生活可能會(huì)暗含一些問題.因此,未來研究可以嘗試在自然場景中進(jìn)行操作,提升生態(tài)效度.

致謝四川師范大學(xué)校級(jí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備科研項(xiàng)目(SYJS2021010)對(duì)本文給予了資助,謹(jǐn)致謝意.