想象未來的認(rèn)知加工成分及其腦網(wǎng)絡(luò)*

徐曉曉 喻 婧 雷 旭

(西南大學(xué)心理學(xué)部; 認(rèn)知與人格教育部重點實驗室, 重慶 400715)

1 引言

人類意識的一項基本功能是個體可以暫時遠(yuǎn)離當(dāng)前環(huán)境, 對即將發(fā)生的事件或場景進(jìn)行心理模擬(D'Argembeau, Xue, Lu, Van der Linden, &Bechara, 2008), 即想象未來(imagining the future)。這是一個關(guān)注個體內(nèi)心世界的過程, 特別強(qiáng)調(diào)對未來可能發(fā)生的事件或場景的“模擬”。瑞典生理學(xué)家David Ingvar首次使用“模擬”描述個體對未來的思考(Ingvar, 1979)。想象未來與心理模擬(mental simulation)、預(yù)先體驗(pre-experiencing)、未來情景思考(episodic future thinking)、未來事件的情景模擬(episodic simulation of future events)、情景預(yù)見(episodic foresight)等概念相近。想象未來通常以目標(biāo)為導(dǎo)向并帶有更多的自傳體性質(zhì)。想象未來具有一系列適應(yīng)性價值：幫助個體及時調(diào)整計劃;促進(jìn)各種目標(biāo)傾向的行為; 進(jìn)行有效決策; 調(diào)節(jié)情緒; 增加自我認(rèn)同感等。但過分消極和不合理的想象未來很可能導(dǎo)致個體焦慮, 出現(xiàn)適應(yīng)困難,甚至產(chǎn)生自殺行為。一些研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥、自閉癥、精神分裂癥等疾病表現(xiàn)出想象未來的功能異常(D'Argembeau, Raffard, & Van der Linden, 2008;Washington et al., 2014; Williams et al., 1996)。此外, 來自認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)等方面的證據(jù)一致表明, 想象未來包含多個認(rèn)知加工成分, 如自我參照加工、心理場景構(gòu)建、主觀時間感、情緒加工等(Buckner & Carroll, 2007; Hassabis &Maguire, 2007; Sharot, Riccardi, Raio, & Phelps,2007; Tulving, 2002)。

隨著神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展、研究手段的更新, 能無創(chuàng)觀察大腦神經(jīng)活動的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技術(shù)成為目前研究想象未來神經(jīng)機(jī)制的重要手段。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)是一組通常在外部注意指向的任務(wù)中負(fù)激活, 而在自傳式記憶、想象未來、心理理論、道德判斷、自我參考的情感決策等內(nèi)部心理活動中正激活的大腦區(qū)域(Andrews-Hanna, Reidler,Sepulcre, Poulin, & Buckner, 2010; Buckner,Andrews-Hanna, & Schacter, 2008; Shulman et al.,1997)。額葉(frontal lobes)、內(nèi)側(cè)顳葉(medial temporal)、后部扣帶皮層(posterior cingulate cortex,PCC)、壓后皮層(retrosplenial cortex, Rsp)、外側(cè)頂葉皮層(lateral parietal cortex)、顳葉(temporal areas)等多個默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域參與了想象未來任務(wù),特定腦區(qū)支持想象未來的多個認(rèn)知加工成分已得到證實(Schacter et al., 2012)。但目前, 支持想象未來認(rèn)知加工成分的大腦機(jī)制仍不夠清晰, 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)及其子系統(tǒng)在想象未來中的功能貢獻(xiàn)需要進(jìn)一步明確。本文在綜述與想象未來認(rèn)知加工成分有關(guān)的腦區(qū)、想象未來的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型以及與之相關(guān)的大尺度腦網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上, 重點提出了想象未來的腦網(wǎng)絡(luò)研究框架, 為想象未來研究提供新的視角。此外, 還指出了目前的想象未來實驗設(shè)計、腦成像研究及理論研究存在的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施, 以期深入了解想象未來及其神經(jīng)機(jī)制。

2 想象未來的實驗范式

目前, 常用的想象未來實驗范式有：思維采樣范式(thought-sampling procedures) (D'Argembeau,Renaud, & Van der Linden, 2011)和詞語-線索范式(word-cuing paradigms) (Addis & Schacter, 2008)。

2.1 思維采樣范式

思維采樣需要被試檢測日常生活中想象未來的頻率和內(nèi)容, 主要有以下兩種方式：一種是通過被試自我報告考察想象未來的頻率和內(nèi)容, 如讓被試留意一天當(dāng)中想象未來的頻率, 一旦出現(xiàn)未來傾向的思考, 盡快記錄思考的內(nèi)容(D'Argembeau et al., 2011)。另一種則通過關(guān)注任務(wù)執(zhí)行過程中的思維漫游現(xiàn)象, 考察想象未來的頻率和內(nèi)容。例如在判斷屏幕上的“+”是否閃爍的任務(wù)中, 以聲音提示的方式隨機(jī)插入探測問題, 詢問被試聲音提示出現(xiàn)前是否進(jìn)行了任務(wù)無關(guān)的思考(Andrews-Hanna, Reidler, Huang, & Buckner, 2010)。任務(wù)結(jié)束后被試一般要完成考察具體思考內(nèi)容的問卷。需要注意的是, 被試完成的任務(wù)一般與想象未來無關(guān)。

2.2 詞語-線索范式

詞語-線索范式首先給被試呈現(xiàn)一個線索詞,讓被試根據(jù)這個線索詞想象未來可能發(fā)生的事件。線索詞可以是名詞(如沙灘)、情緒詞(如熱情的)、也可以是一個事件(如生日)。為確保被試能夠產(chǎn)生心理細(xì)節(jié), 想象內(nèi)容不一定與線索詞本身有關(guān)。由于詞語-線索范式通常無法檢測被試的想象過程, 通過評價問題或問卷考察想象未來的具體內(nèi)容及想象策略尤為必要?？疾煜胂笪磥砭唧w內(nèi)容的問卷包括“未來情景量表” (?stby et al.,2012)?？疾煜胂笪磥砭唧w策略的問卷有“想象策略問卷”, 分別從“自我參照加工”和“構(gòu)建心理場景”兩方面進(jìn)行考察(Andrews-Hanna et al., 2010)。

線索詞是目前想象未來實驗最為常用的材料類型。線索詞操作簡單, 易于條件控制。有研究者在單一的線索名詞或情緒詞基礎(chǔ)上, 讓被試回憶有關(guān)自我的真實事件, 并提供與事件有關(guān)的人物(非自己)、地點、物體等信息, 隨后對多個事件的人物、地點、物體信息進(jìn)行隨機(jī)組合, 構(gòu)成新的、未發(fā)生過的未來事件線索, 被試根據(jù)線索想象未來可能發(fā)生的事件(Addis, Pan, Vu, Laiser, &Schacter, 2009)。如讓被試根據(jù)來自不同事件的人物(李明)、地點(雪地)、物體(手套)線索想象未來某個時刻戴著保暖手套和李明一起在雪地滑雪的場景(圖1A)。此外, 也有研究者使用文本和視頻材料研究想象未來。文本材料提供的線索信息更豐富, 通常用于思維更為發(fā)散的想象未來實驗中,而且可以添加進(jìn)一步操作, 擴(kuò)充實驗內(nèi)容。如為防止單一想象而不需要被試做出任何按鍵反應(yīng)引起的分心, 可以要求被試根據(jù)想象內(nèi)容做出決策(圖1B)。但文本材料對描述語言要求高。由于閱讀速度的個體差異, 神經(jīng)成像可能無法獲得鎖時性較高的大腦活動。隨著網(wǎng)絡(luò)視頻內(nèi)容的增多, 視頻信息也被運用到想象未來實驗中(Summerfield,Hassabis, & Maguire, 2009) (圖1C)。如實驗第一周讓被試觀看電影和新聞報道, 第二周讓被試提供電影中可能發(fā)生但未發(fā)生的事件, 以及現(xiàn)實生活中可能被報道新聞事件的線索信息, 第三周被試根據(jù)提供的線索信息展開想象。豐富生動的視頻材料可極大提高被試的興趣和參與度, 容易引發(fā)聯(lián)想, 生態(tài)效度較高。標(biāo)準(zhǔn)化的視頻材料通過控制情節(jié)出現(xiàn)的時間提高了對實驗的操作控制。以后的想象未來實驗可充分利用視頻材料的優(yōu)勢。

圖1 想象未來實驗的材料類型

思維采樣范式是一種間接、被動考察想象未來的方法, 而詞語-線索范式則直接考察被試的想象未來狀況。目前, 越來越多的研究采用詞語-線索范式考察想象未來的神經(jīng)機(jī)制。

3 想象未來的認(rèn)知加工成分與相關(guān)腦區(qū)

想象未來包含多個認(rèn)知加工成分, 如自我參照加工、心理場景構(gòu)建、主觀時間感、情緒加工等。自我參照加工、心理場景構(gòu)建是想象未來的核心成分, 而主觀時間感、情緒加工則是目前想象未來研究的重要參數(shù)。這些不同的認(rèn)知加工成分由大腦特定區(qū)域負(fù)責(zé)。

3.1 自我參照加工

自我參照加工(self-referential processing)是對個人緊密相關(guān)的信息進(jìn)行的加工(Northoff et al.,2006), 如判斷個人性格特點、喜好等。Buckner和Carroll (2007)提出的“自我投射” (self-projection)理論, 即個體從當(dāng)下視角轉(zhuǎn)換到另一種包括時間距離、社會距離(如自己、陌生人)、空間距離的心理想象視角。該理論強(qiáng)調(diào)個體提取與自身相關(guān)的信息, 并對這些信息進(jìn)行整合以預(yù)先體驗未來可能發(fā)生的事件。自我投射也強(qiáng)調(diào)時間因素的作用,這與“心理時間之旅” (mental time travel)相似(Tulving, 2002)。

自我參照加工主要激活內(nèi)側(cè)前額葉皮層(medial prefrontal cortex, mPFC)和后部扣帶皮層(posterior cingulate cortex, PCC)。功能磁共振和纖維素追蹤等影像研究表明這兩個區(qū)域是全腦的連接中樞(Bullmore & Sporns, 2009)。它們的活動通常與具有重要意義的個人信息、個體內(nèi)心狀態(tài)、情緒體驗密切相關(guān)(Andrews-Hanna et al., 2010)。Hassabis, Kumaran和Maguire (2007)讓被試想象新異的場景、回憶一周前構(gòu)建的場景以及真實的情景記憶, 發(fā)現(xiàn)mPFC和PCC只在回憶真實情景記憶時有顯著激活。他們的另一項研究讓被試分別想象4種不同性格類型的人物在不同場景中的行為、自己在不同場景中的行為以及空場景。與空場景相比, mPFC和PCC在想象自己和4種人物的行為反應(yīng)中有顯著激活(Hassabis et al., 2014)。這些區(qū)域在想象不同人物行為中的激活可能和個體運用自我參照推測人物的心理活動與行為有關(guān)。D'Argembeau等人(2010)也發(fā)現(xiàn)這兩個區(qū)域與自我參照加工密切相關(guān)。

值得注意的是PCC和mPFC兩者的功能各有側(cè)重。PCC可進(jìn)一步劃分為腹側(cè)后扣帶皮層(vental posterior cingulate cortex, vPCC)和背側(cè)后扣帶皮層(dorsal posterior cingulate cortex, dPCC)。vPCC與內(nèi)部心理加工任務(wù)有關(guān), dPCC負(fù)責(zé)監(jiān)測相關(guān)行為刺激和外部環(huán)境變化。靜息狀態(tài)下vPCC、dPCC與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)其他區(qū)域都有較強(qiáng)的連接。但在外部注意指向的認(rèn)知任務(wù)中, dPCC與額頂控制網(wǎng)絡(luò)有更強(qiáng)的連接, 被認(rèn)為調(diào)節(jié)了內(nèi)部心理狀態(tài)和外部環(huán)境的平衡(Leech, Braga, & Sharp, 2012)。mPFC可進(jìn)一步劃分為內(nèi)側(cè)前額葉皮層前部(anterior medial PFC, amPFC)、背內(nèi)側(cè)前額葉皮層(dorsal medial PFC, dmPFC)和腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層(ventromedial prefrontal cortex, vmPFC)。amPFC主要負(fù)責(zé)自我參照加工, 如知覺自我相關(guān)信息、回憶過去、想象未來等。對非自我的熟悉他人(如朋友、家人、戀人等)做出重要決策時, amPFC也有強(qiáng)烈激活(Andrews-Hanna, 2012)。dmPFC是加工社會信息的一個關(guān)鍵神經(jīng)區(qū)域, 它在推測自己或他人心理狀態(tài)、道德判斷等任務(wù)中有顯著激活(Li,Mai, & Liu, 2014)。vmPFC在自我參照加工, 表征不同類型刺激的情感意義或主觀價值等方面有著突出作用(D'Argembeau, 2013)。

3.2 心理場景構(gòu)建

Schacter和Addis (2007)提出的“建設(shè)性情景模擬假設(shè)” (constructive episodic simulation hypothesis)與Hassabis和Maguire (2007)提出的“場景構(gòu)建”理論(scene construction)都強(qiáng)調(diào)構(gòu)建心理場景的重要性?！敖ㄔO(shè)性情景模擬假設(shè)”認(rèn)為想象未來利用儲存在記憶中的情景信息, 通過自我參照加工和視覺想象預(yù)先體驗未來可能發(fā)生的事件。它不是對過去事件的簡單重復(fù), 而是靈活地提取和再整合過去信息, 形成連貫的新的未來事件。該理論并不強(qiáng)調(diào)時間因素在想象未來中的作用。與之相似的一個理論是“場景構(gòu)建”, 即在心理上產(chǎn)生并保持一個復(fù)雜和連續(xù)場景或事件的過程。場景構(gòu)建比簡單的視覺想象更復(fù)雜, 簡單的視覺想象是在心理上產(chǎn)生并保持單個元素, 場景構(gòu)建則需要把一系列單個元素(如視覺、聽覺、味覺、人、物、地點等信息)重組成連貫的場景或事件。場景構(gòu)建要求被試描述他們眼中多維度、非時間、非個人的新異場景, 但也接受自我和時間因素在想象未來中的作用。

構(gòu)建心理場景需要個體提取情景記憶, 而這一過程需要與記憶、空間信息加工緊密相關(guān)的腦區(qū)的參與, 包括海馬(hippocampal formation, HF)、海馬旁回(parahippocampal cortex, PHC)、壓后皮層、后部頂下小葉(posterior inferior parietal lobe,pIPL)等。早期腦損傷的證據(jù)表明, 這些腦區(qū)受損會嚴(yán)重影響個體想象未來的能力, 其中海馬旁回的損傷會導(dǎo)致空間和場景識別能力大大受損(Andrews-Hanna, Smallwood, & Spreng, 2014)。無論是想象新異場景、回憶已構(gòu)建的場景還是回憶過去真實的情景記憶, 海馬、海馬旁回等區(qū)域有一致的激活(Hassabis & Maguire, 2007)。構(gòu)建心理場景離不開一定的空間環(huán)境, 而空間距離的遠(yuǎn)近會影響想象未來的行為學(xué)指標(biāo)和神經(jīng)活動。與遠(yuǎn)距離的空間環(huán)境相比, 近距離空間環(huán)境下發(fā)生的未來事件更生動, 包含更多細(xì)節(jié)內(nèi)容。而且內(nèi)側(cè)前額葉皮層和壓后皮層也有更大程度的激活(Tamir & Mitchell, 2011)。但隨著空間距離遠(yuǎn)近的線性變化, 大腦活動會呈現(xiàn)怎樣的變化, 目前還知之甚少。

3.3 主觀時間感

想象未來具有時間指向性, “構(gòu)建水平理論”(construal level theory, CLT)認(rèn)為時間距離通過改變心理事件的表征方式來改變?nèi)藗儗ξ磥硎录姆磻?yīng)(Liberman, Sagristano, & Trope, 2002; Trope& Liberman, 2003)。想象遠(yuǎn)距離的未來事件是抽象的、概括的、去情境化的表征, 反映著事物的本質(zhì)特征, 是一種高水平建構(gòu); 而想象近距離的未來事件是具體的、情境化的表征, 反映著事物的次要特征, 是一種低水平建構(gòu)(近距離：如即將到來的周末; 遠(yuǎn)距離：如1年后)。研究表明隨著時間距離的增加, 產(chǎn)生未來事件的頻率降低, 而且想象的內(nèi)容更不生動, 包含更少的情景細(xì)節(jié)。更有趣的是, 近的未來主要與行動計劃有關(guān), 而遠(yuǎn)的未來涉及決策、情緒調(diào)節(jié)、行動計劃等(D'Argembeau et al., 2011) (近距離：今天、下周、1周后至1個月; 遠(yuǎn)距離：1個月后至1年間、未來1～5年、未來5～10年、10年后)。與近距離的未來事件相比, 遠(yuǎn)距離的未來事件具有更多的個人意義(Addis & Schacter, 2008) (近距離：下周; 遠(yuǎn)距離：未來5～20年)。與此相似的還有“心理時間之旅” (mental time travel) (Tulving, 2002), 它不僅強(qiáng)調(diào)自我是想象未來的載體, 也突出想象未來的時間指向性。

多個大腦區(qū)域參與了想象未來的時間距離編碼。有研究發(fā)現(xiàn), 腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層、背內(nèi)側(cè)前額葉皮層、后部扣帶皮層/壓后皮層、顳下回、顳頂聯(lián)合處(temporoparietal junction, TPJ)在遠(yuǎn)的和近的未來事件中均有顯著激活(D'Argembeau et al.,2008) (近距離：未來幾天或幾周, 不超過1個月;遠(yuǎn)距離：1年后)。一項自傳式記憶研究發(fā)現(xiàn), 無論是近的還是遠(yuǎn)的時間距離, 腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層、海馬、其他內(nèi)側(cè)顳葉和新皮層區(qū)域都有重要參與(Bonnici et al., 2012) (近距離：2周前; 遠(yuǎn)距離：10年前)。而與遠(yuǎn)的未來相比, 內(nèi)側(cè)前額葉、壓后皮層、顳中回、紋狀體、小腦等區(qū)域在近的未來條件下有更強(qiáng)的激活(Tamir & Mitchell, 2011)(近距離：未來24小時; 遠(yuǎn)距離：1年后)。更有趣的是, 同一腦區(qū)的不同部分在時間距離編碼中表現(xiàn)不同, 腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層和海馬在想象遠(yuǎn)距離和近距離的未來事件時都有顯著激活, 但是腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層前部(D'Argembeau et al., 2008)(近距離：未來幾天或幾周, 不超過1個月; 遠(yuǎn)距離：1年后)和海馬后部(Addis & Schacter, 2008)(近距離：下周; 遠(yuǎn)距離：未來5～20年)在遠(yuǎn)距離的未來事件中有更突出的作用。但目前不同時間距離未來想象神經(jīng)機(jī)制的研究仍不充足, 結(jié)果尚不清晰。此外, 時間遠(yuǎn)近的劃分比較籠統(tǒng), 未來能否識別出加工具體時間距離(如1天、1周)的腦區(qū),需要進(jìn)一步研究。

3.4 情緒加工

人們每天進(jìn)行的想象未來幾乎2/3以上的內(nèi)容帶有積極或消極的情緒色彩(D'Argembeau et al.,2011)。這種情緒體驗伴隨未來預(yù)期結(jié)果出現(xiàn), 它們能提供有價值的內(nèi)隱或外顯信息, 以便大腦做出有利于長遠(yuǎn)打算的判斷。想象未來具有樂觀偏向性(Sharot et al., 2007)。有研究發(fā)現(xiàn), 與消極未來事件相比, 積極未來事件更生動, 包含更多的情景細(xì)節(jié)。而且隨著時間推移, 消極情緒事件消退的更快, 記憶更不深刻(Szpunar, Addis, & Schacter,2012)。

前面提到的中樞區(qū)域PCC和mPFC不僅負(fù)責(zé)信息整合, 也參與到內(nèi)隱情緒任務(wù), 如自傳式記憶、自我評價、想象未來等。這些腦區(qū)在積極刺激和消極刺激中都有激活(Bado et al., 2014)。Sharot等(2007)讓被試根據(jù)呈現(xiàn)的一系列線索產(chǎn)生有關(guān)未來的積極(如彩票中獎)或消極生活情景(如戀人分手), 與非情緒的控制條件相比, PCC和mPFC在情緒性未來事件想象中都有激活。但想象積極未來事件時mPFC有更大程度的激活, 尤其是vmPFC。vmPFC不僅與自我參照加工有關(guān),也被認(rèn)為在加工社會情緒中起著關(guān)鍵作用(Li et al., 2014)。而PCC可能反映著事件的一般情緒內(nèi)容, 尤其在加工與自我相關(guān)的信息時(Vogt, Vogt,& Laureys, 2006)。此外, 不同類型的情緒性未來想象也激活了常規(guī)的情緒加工系統(tǒng)—邊緣系統(tǒng),如杏仁核、腦島、前扣帶等。但目前尚不明確各類情緒性未來想象(如快樂、悲傷、鄙視、厭惡等)是否采用了有別于通常的情緒加工大腦環(huán)路。

由上文可知, 想象未來主要激活大腦的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò), 而其他腦網(wǎng)絡(luò)也有重要參與作用。中樞區(qū)域PCC和mPFC主要負(fù)責(zé)自我參照加工, 海馬、海馬旁回、壓后皮層、后部頂下小葉、腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層等區(qū)域負(fù)責(zé)構(gòu)建心理場景, 海馬和腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層在想象未來的時間加工中有突出作用, 而情緒性未來想象不僅激活了默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)也激活了負(fù)責(zé)情緒加工的邊緣系統(tǒng)。以上研究增加了我們對想象未來神經(jīng)機(jī)制的了解, 但只關(guān)注腦區(qū)激活不利于我們認(rèn)識想象未來任務(wù)中腦區(qū)之間的整合作用。而且某一認(rèn)知成分自身發(fā)生變化(如時間遠(yuǎn)近)或幾個成分相互作用時, 腦區(qū)激活無法揭示其神經(jīng)機(jī)制的變化規(guī)律。因此, 從腦區(qū)間的相互作用, 即腦網(wǎng)絡(luò)這一視角, 考察想象未來的神經(jīng)機(jī)制受到越來越多的關(guān)注。

4 想象未來的腦網(wǎng)絡(luò)模型

特定腦區(qū)負(fù)責(zé)想象未來的多個認(rèn)知加工成分。當(dāng)這些成分相互作用時, 大腦必須通過多個腦區(qū)的交互作用才能完成想象未來任務(wù)。腦網(wǎng)絡(luò)模型的興起和發(fā)展, 為想象未來神經(jīng)機(jī)制的研究提供了新的途徑。美國國立精神衛(wèi)生研究院院長Thomas Insel認(rèn)為：“腦科學(xué)需要連接組學(xué), 就像現(xiàn)代遺傳學(xué)需要基因組學(xué)一樣, 它是我們深入理解腦功能和腦疾病機(jī)制的唯一途徑” (Lehrer,2009)。在這一大背景下, Andrews-Hanna等人(2010)最早提出想象未來的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型。

4.1 想象未來的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型

默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(Default Mode Network, DMN)是靜息態(tài)功能磁共振研究廣泛關(guān)注的一個腦網(wǎng)絡(luò)(Lei,Zhao, & Chen, 2013)。已有研究表明默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)廣泛參與到自發(fā)認(rèn)知任務(wù)中, 如自傳式記憶、想象未來、心理理論、自我參照加工、社會導(dǎo)航等(Buckner et al., 2008)。最近, 越來越多的研究開始關(guān)注默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)在不同任務(wù)條件下的子系統(tǒng)及其功能分工(Fornito, Harrison, Zalesky, & Simons, 2012)。受到這一思路啟發(fā), Andrews-Hanna等將默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)與想象未來相聯(lián)系, 提出了想象未來的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型(Andrews-Hanna, 2012; Andrews-Hanna et al., 2010) (圖2)。該模型基于靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù), 使用層級聚類分析將11個默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分為中線核心區(qū)域和兩個子系統(tǒng)：中線核心區(qū)域包括amPFC和PCC, 主要負(fù)責(zé)自我參照的情感決策;內(nèi)側(cè)顳葉子系統(tǒng)(MTL)包括海馬、海馬旁回、壓后皮層、后部頂下小葉、腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層, 該系統(tǒng)與依據(jù)記憶的心理場景構(gòu)建有關(guān); 背內(nèi)側(cè)前額葉子系統(tǒng)(dmPFC)包括背內(nèi)側(cè)前額葉皮層、顳頂聯(lián)合處、外側(cè)顳葉皮層(lateral temporal cortex,LTC)、顳極(temporal pole, TempP), 該系統(tǒng)與當(dāng)前自我的心理狀態(tài)有關(guān)。靜息狀態(tài)下兩個子系統(tǒng)與核心區(qū)域都有高的相關(guān)性, 但子系統(tǒng)之間相關(guān)性較低。隨后有研究者也把默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)分為一個核心和兩個子系統(tǒng)(Yeo et al., 2011)。盡管兩者的劃分還存在不一致之處, 但可以肯定的是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)存在功能分化, 未來的研究需要進(jìn)一步細(xì)化這些子系統(tǒng)的具體功能分工。

4.2 想象未來的大尺度腦網(wǎng)絡(luò)

圖2 想象未來的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型。白色=amPFC/PCC核心區(qū)域, 灰色=dmPFC子系統(tǒng), 黑色=MTL子系統(tǒng)。amPFC/PCC核心區(qū)域負(fù)責(zé)自我參照的情感決策, dmPFC子系統(tǒng)與當(dāng)前自我的心理狀態(tài)有關(guān), MTL子系統(tǒng)負(fù)責(zé)依據(jù)記憶構(gòu)建心理場景。節(jié)點大小表示重要性。

想象未來主要激活大腦的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò), 但想象未來與其他任務(wù)相結(jié)合時, 會出現(xiàn)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和其他大尺度腦網(wǎng)絡(luò)的功能協(xié)作。上文提到的情緒性想象未來任務(wù)中后部扣帶回和邊緣系統(tǒng)的共同活動, 其實質(zhì)是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和情緒網(wǎng)絡(luò)這兩個大尺度腦網(wǎng)絡(luò)間的功能協(xié)作。如果在完成想象未來任務(wù)時要求被試進(jìn)行問題解決, 還會涉及到默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的相互協(xié)作。例如, 讓被試想象自己待在朋友的房間正在戴朋友的戒指, 但無論如何也取不下來, 并根據(jù)屏幕上呈現(xiàn)的線索詞“香皂”想象問題解決的辦法。fMRI掃描發(fā)現(xiàn), 內(nèi)側(cè)前額葉皮層、后部扣帶回, 以及與執(zhí)行控制有關(guān)的外側(cè)前額葉皮層有顯著激活。功能連接分析發(fā)現(xiàn)外側(cè)前額葉皮層和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)功能耦合, 即它們之間的功能連接顯著增強(qiáng)(Gerlach, Spreng,Gilmore, & Schacter, 2011)。另一項研究考察了想象目標(biāo)結(jié)果和目標(biāo)實現(xiàn)過程的大腦機(jī)制。功能連接分析表明, 在目標(biāo)實現(xiàn)過程中后部扣帶回、背外側(cè)前額葉皮層和頂下小葉的前部有著緊密聯(lián)系,說明默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和額頂控制網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)功能耦合; 在結(jié)果模擬中內(nèi)側(cè)前額葉皮層和杏仁核聯(lián)系緊密,說明默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和獎勵加工區(qū)域出現(xiàn)功能耦合(Gerlach, Spreng, Madore, & Schacter, 2014)。

大尺度網(wǎng)絡(luò)間除了功能協(xié)作, 還表現(xiàn)出競爭和對抗關(guān)系。其中最為著名的是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)(dorsal attention network, DAN)的反相關(guān)關(guān)系。背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)外部刺激的加工,又被稱為任務(wù)正網(wǎng)絡(luò), 包括后部前額葉皮層、中央前溝下部、枕上回、頂上小葉等腦區(qū)。大量研究表明, 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)的反相關(guān)越強(qiáng)越有助于任務(wù)更好的完成(Lei, Wang, Yuan, &Mantini, 2014)。然而, 目前背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的反相關(guān)關(guān)系對想象未來調(diào)控作用的研究還比較欠缺。

4.3 想象未來的腦網(wǎng)絡(luò)研究框架

由想象未來的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型和大尺度腦網(wǎng)絡(luò)可知, 各個腦區(qū)組合而成的腦網(wǎng)絡(luò)是完成不同類型想象未來任務(wù)的基礎(chǔ)。然而, 當(dāng)這些認(rèn)知成分自身發(fā)生變化(如時間遠(yuǎn)近、空間遠(yuǎn)近)以及變化的認(rèn)知成分相互作用時, 會形成怎樣的腦網(wǎng)絡(luò)以及腦網(wǎng)絡(luò)的變化特點如何, 目前還知之甚少。為揭示腦網(wǎng)絡(luò)的形成規(guī)律以及變化特點, 深入理解想象未來的神經(jīng)機(jī)制, 我們在這里提出一個想象未來的研究框架, 即想象未來背景下心理空間的腦網(wǎng)絡(luò)模型。該模型中, 腦區(qū)被簡化為節(jié)點, 腦區(qū)間的連接被簡化為邊, 節(jié)點和邊構(gòu)成想象未來的腦網(wǎng)絡(luò)。不同類型的想象未來任務(wù)構(gòu)成的腦網(wǎng)絡(luò)連接模式不同。

想象未來一般會涉及時間距離(時間的近和遠(yuǎn)), 社會距離(自我-母親-陌生人), 空間距離(空間的近和遠(yuǎn)), 這里我們把它們作為腦網(wǎng)絡(luò)模型的三個坐標(biāo)軸, 構(gòu)成想象未來的三個維度。坐標(biāo)原點代表此時、此地的自我, 坐標(biāo)軸的遠(yuǎn)端代表遙遠(yuǎn)的未來、陌生他人和遠(yuǎn)的空間距離(圖3A)。在“時間距離”這一維度, vmPFC、HF、Rsp、IPL在時間距離加工中有顯著激活, 此外, 其他默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域、小腦、紋狀體等也參與了不同時間距離的想象未來。在“社會距離”這一維度, 當(dāng)個體在對近的自我和遠(yuǎn)的陌生人做出判斷時, vmPFC、dmPFC、PCC、TPJ均有參與, vmPFC等區(qū)域在對自我或熟悉他人(如母親)進(jìn)行判斷時優(yōu)先激活,而dmPFC、TPJ等區(qū)域則在判斷不熟悉他人時優(yōu)先激活。在“空間距離”這一維度, HF、PHC、IPL、PCC起著突出作用, 尤其是在加工熟悉的空間環(huán)境時優(yōu)先激活。此外, 顳葉相關(guān)區(qū)域以及內(nèi)側(cè)枕葉皮層、枕上回等枕葉區(qū)域也參與空間距離的加工。這些顯著激活的腦區(qū)并不是孤立存在, 而是相互連接形成腦網(wǎng)絡(luò)支持想象未來的三個維度。根據(jù)腦網(wǎng)絡(luò)的變化特征, 我們進(jìn)一步把這一腦網(wǎng)絡(luò)模型分解為維度編碼模型和類別編碼模型。

圖3 想象未來背景下心理空間的腦網(wǎng)絡(luò)模型。A 時間距離、社會距離、空間距離作為腦網(wǎng)絡(luò)模型的三個坐標(biāo)軸, 構(gòu)成想象未來的三個維度, 分別存在一組相互作用的腦區(qū)支持該維度的功能。坐標(biāo)原點代表此時、此地的自我;坐標(biāo)軸遠(yuǎn)端代表遙遠(yuǎn)的未來、遠(yuǎn)的空間距離和陌生人。B 維度編碼模型。每個坐標(biāo)軸都對應(yīng)一組呈線性變化的腦網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)變化發(fā)生在節(jié)點上還是連接邊上, 又分為節(jié)點編碼和連接編碼。C 類別編碼模型。由于距離遠(yuǎn)近不同, 一些節(jié)點(邊)的激活(連接)強(qiáng)度大于其他節(jié)點(邊)。根據(jù)變化發(fā)生在節(jié)點上還是連接邊上, 也分為節(jié)點編碼和連接編碼。節(jié)點大小代表激活強(qiáng)度; 線粗細(xì)代表連接強(qiáng)度。

維度編碼模型(圖3B)：該模型認(rèn)為按照心理空間中各維度的近-遠(yuǎn), 大腦活動強(qiáng)度采用從高到低(或從低到高)的連續(xù)編碼。圖中每個坐標(biāo)軸都對應(yīng)一組呈線性變化的腦網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)變化發(fā)生在節(jié)點還是連接邊上, 又分為節(jié)點編碼和連接編碼。節(jié)點編碼, 如“空間距離”這一維度, 無論是近的空間距離還是遠(yuǎn)的空間距離, HF、PHC、IPL等區(qū)域均有參與。與遠(yuǎn)的空間距離相比, 這些區(qū)域在近的空間距離下有顯著的激活, 但腦區(qū)間的連接強(qiáng)度相同。連接編碼, 如“社會距離”這一維度, 在加工自我和母親的相關(guān)信息時, 腦區(qū)激活強(qiáng)度相同, 只是在近的自我條件下腦區(qū)間的連接更強(qiáng)。

類別編碼模型(圖3C)：該模型認(rèn)為心理空間中的各維度, 由于距離遠(yuǎn)近不同, 一些節(jié)點(邊)的激活(連接)強(qiáng)度大于其他節(jié)點(邊)。根據(jù)變化是發(fā)生在節(jié)點上還是連接邊上, 也分為節(jié)點編碼和連接編碼。節(jié)點編碼, 如“社會距離”這一維度, 雖然vmPFC、dmPFC、PCC、TPJ均參與到自己和他人的判斷中, 但vmPFC在近的自我條件下有更強(qiáng)的激活, 而dmPFC在遠(yuǎn)的他人條件下有更強(qiáng)的激活, 兩種條件的腦區(qū)連接強(qiáng)度相同。連接編碼,如“時間距離”這一維度, vmPFC、HF在想象遠(yuǎn)距離和近距離的未來事件時都有顯著激活, 但vmPFC前部和HF后部在遠(yuǎn)距離的未來事件中有更突出的作用, 與近的未來相比, vmPFC前部和HF后部在遠(yuǎn)的未來條件下可能存在更強(qiáng)的連接。

想象未來的腦網(wǎng)絡(luò)研究框架是理解想象未來的全新視角。值得注意的是, 想象未來是一個復(fù)雜的認(rèn)知過程, 各個加工成分可能出現(xiàn)交互作用,需要維度編碼模型和類別編碼模型相互合作共同支持任務(wù)的完成, 如想象“遠(yuǎn)的未來一個遙遠(yuǎn)地方的自己”或“此時此刻一個近的地方的陌生人”時, 會有不同的腦網(wǎng)絡(luò)支持這些想象任務(wù), 其中可能有維度編碼, 也有類別編碼。從目前的證據(jù)來看, 維度編碼模型對結(jié)論的解釋有一定優(yōu)勢。與遠(yuǎn)的時間距離、社會距離、空間距離相比, 核心區(qū)域mPFC和MTL子系統(tǒng)的Rsp在近距離下有更強(qiáng)的激活; 與近的社會距離相比, dmPFC子系統(tǒng)在遠(yuǎn)的社會距離中有更強(qiáng)的激活(Tamir &Mitchell, 2011)。但這只考察了大腦激活的線性變化, 很少有研究考察腦區(qū)間功能連接的線性變化狀況。維度編碼模型認(rèn)為, 當(dāng)線性變化的各維度相互作用時, 我們可以根據(jù)其變化位置預(yù)測腦區(qū)激活狀況以及形成的腦網(wǎng)絡(luò), 如想象“遠(yuǎn)的未來一個遙遠(yuǎn)地方的自己”, 我們推測與遠(yuǎn)的未來、陌生空間、自我相關(guān)的腦區(qū)有顯著激活, 且腦區(qū)激活強(qiáng)度和連接強(qiáng)度與其在維度中的分布位置有關(guān)。為全面了解想象未來的神經(jīng)機(jī)制, 我們需要弄清楚想象未來還包含哪些認(rèn)知加工成分以及與這些成分相關(guān)的腦區(qū)。這對目前的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析方法提出了挑戰(zhàn), 目前的實驗設(shè)計還不能對想象未來的成分進(jìn)行有效操縱, 數(shù)據(jù)分析方法也很難鑒別出支持這些成分的相關(guān)腦區(qū), 未來需要新的實驗范式以及辨別力更強(qiáng)、更敏感的數(shù)據(jù)分析方法。

5 研究展望

想象未來的能力體現(xiàn)了個體的眼界。中國傳統(tǒng)文化非常重視對未來的預(yù)期和展望, 成語高瞻遠(yuǎn)矚、先見之明、居安思危等, 歷史故事勾踐臥薪嘗膽、楚霸王破釜沉舟等均預(yù)示人們立足現(xiàn)實,積極展望未來的重要性。通過以往大量研究, 我們對想象未來有了更深刻的認(rèn)識, 但仍有許多問題值得進(jìn)一步探討(Schacter et al., 2012)。

5.1 想象未來的實驗設(shè)計

目前存在的問題主要有：詞語-線索范式中,單個試次持續(xù)時間長, 被試容易分心, 而這些分心也可能激活與想象未來相似的大腦區(qū)域; 與其他認(rèn)知實驗相比, 無法通過反應(yīng)時和準(zhǔn)確率考察被試的想象狀況, 缺乏監(jiān)測想象過程的客觀指標(biāo);尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的想象未來問卷; 目前用于fMRI研究的實驗范式不能有效分離出相似但不同的加工成分。這些問題的解決都有賴于發(fā)展新的實驗范式。此外, 目前的實驗材料以視覺呈現(xiàn)線索詞為主, 以后可以發(fā)展更加成熟的文本、視頻材料。想象未來需要從記憶中提取相關(guān)信息并重新組合這些信息, 形成連貫的場景或事件。目前使用的fMRI技術(shù)還不能有效的從時間演化的角度考察未來事件的形成過程。新興的同步EEG-fMRI技術(shù)在進(jìn)行功能磁共振掃描的同時記錄腦電信號,可以兼得高空間分辨率的血氧代謝信號和高時間分辨率的電生理信號(Lei, Qiu, Xu, & Yao, 2010;Lei et al., 2014)。未來可考慮從EEG-fMRI融合的角度研究想象未來。

5.2 想象未來的腦成像研究

高場強(qiáng)功能磁共振對于想象未來多個加工成分的定位至關(guān)重要, 前人研究已發(fā)現(xiàn)了相關(guān)的特異性腦區(qū), 最近的腦網(wǎng)絡(luò)研究引起了廣泛的興趣。但目前關(guān)于想象未來腦成像的研究還面臨著功能連接缺乏心理學(xué)解釋、無法刻畫腦的動態(tài)性、并行處理等問題。

功能連接(functional connectivity)是指空間上分離的神經(jīng)生理事件存在時間上的相關(guān)性。目前,想象未來的fMRI研究主要用到三類功能連接分析方法：基于種子點的功能連接在想象未來實驗中最為常用, 但結(jié)果依賴于種子點的選擇, 對信號內(nèi)的混雜偽跡敏感, 不能同時對多個系統(tǒng)進(jìn)行處理; 基于獨立成分分析的方法不需要先驗信息,僅通過對混合信號的盲分解提取出統(tǒng)計獨立的空間成分, 但結(jié)果依賴成分個數(shù)的選擇, 對成分的理解難于基于種子點的方法; 聚類分析方法是基于不同像素數(shù)據(jù)間的相似程度進(jìn)行分組的一類方法, 結(jié)果表現(xiàn)為組內(nèi)(一個網(wǎng)絡(luò))信號相似性高,組間信號相似性低, 它也對信號內(nèi)混雜偽跡敏感。由此可見, 三類方法各具優(yōu)缺點, 能否發(fā)展出想象未來獨特的功能連接分析方法有待進(jìn)一步探索。

大腦最引人入勝的特點就是它可以根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)動態(tài)地更新信息處理策略, 以適應(yīng)環(huán)境和生存需要。為了支持想象未來這一認(rèn)知活動, 它需要對多個功能專門化的腦區(qū)進(jìn)行跨區(qū)域、全局化的功能整合。傳統(tǒng)的功能連接方法無法刻畫大腦網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性和方向性, 效應(yīng)連接(effective connectivity)主要考察一個腦區(qū)如何對另一個腦區(qū)進(jìn)行作用, 解決信息如何傳遞的問題, 更強(qiáng)調(diào)腦區(qū)之間相互作用的方向性(Lei et al., 2011)。因此, 未來可借助“效應(yīng)連接”幫助我們探索想象未來任務(wù)中腦區(qū)活動的先后順序, 以及信息傳遞的源和匯等一系列動態(tài)變化過程。

現(xiàn)在想象未來的腦成像研究還無法觀察到腦并行處理的特點。這可能與目前使用的基于單個體素的傳統(tǒng)功能磁共振成像分析方法有關(guān)。近年來, 通過借鑒機(jī)器學(xué)習(xí)研究中的模式分類技術(shù), 發(fā)展出的多體素模式分析(multi-voxel pattern analysis,MVPA)方法能以比傳統(tǒng)方法更高的精度檢測出與特定認(rèn)知狀態(tài)相對應(yīng)的神經(jīng)信號模式, 還能從這些模式中解碼被試所處的認(rèn)知狀態(tài)及其知覺內(nèi)容。已有研究證明MVPA能夠有效解碼心理想象這一高級認(rèn)知過程(Hassabis et al., 2014)。未來可以利用MVPA分離出不同加工成分的神經(jīng)機(jī)制,進(jìn)一步明確默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的功能特異性。此外, 可進(jìn)一步結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)里的模塊化、小世界屬性等并行觀點, 研究想象未來涉及的多網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用。

5.3 想象未來研究的理論問題

首先, 應(yīng)重視語義記憶在想象未來中的作用。先前的研究主要強(qiáng)調(diào)情景記憶的重要性, 而語義記憶和想象未來緊密相關(guān)。語義記憶受損的病人產(chǎn)生未來情景細(xì)節(jié)的能力降低, 并且在構(gòu)建語義將來情景細(xì)節(jié)上也表現(xiàn)出困難; 想象未來事件時, 個體的語義知識為提取情景細(xì)節(jié)提供指導(dǎo);一些默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域在情景和語義未來想象中有著相似的激活(Schacter et al., 2012)。未來需要進(jìn)一步關(guān)注語義記憶的作用。

其次, 未來樂觀偏向的神經(jīng)機(jī)制尚不明確。人們每天進(jìn)行的未來想象, 幾乎2/3以上的內(nèi)容帶有情緒偏向性。與非情緒未來事件相比, 情緒性未來事件被認(rèn)為發(fā)生的可能性更大、更重要。前人研究結(jié)果表明核心默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域以及負(fù)責(zé)情緒加工的邊緣系統(tǒng)在情緒性未來想象中有著突出作用。但目前的研究尚不系統(tǒng), 支持具體情緒性想象未來(如快樂、悲傷、憤怒等)的腦機(jī)制尚不清晰。

第三, 需要進(jìn)一步澄清時間因素在想象未來中的作用。腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層、海馬、尾狀核等大腦區(qū)域在想象遠(yuǎn)距離和近距離未來事件時有著突出作用, 但目前對未來遠(yuǎn)近的劃分比較籠統(tǒng),尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。此外, 是否存在支持具體時間維度(如一天、一周、一年等)的腦機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

最后, 想象未來與相關(guān)疾病的關(guān)系值得關(guān)注。想象未來不僅對健康個體具有重要適應(yīng)價值,在臨床應(yīng)用上也有巨大的潛力, 今后可能為相關(guān)神經(jīng)精神疾病的診斷治療提供臨床參考指標(biāo)。眾多研究發(fā)現(xiàn)焦慮癥、抑郁癥、自閉癥、精神分裂癥等疾病存在想象未來的功能異常, 但這些證據(jù)多來自行為學(xué)研究, 其神經(jīng)機(jī)制尚不清楚。不同類型疾病想象未來的異常在腦機(jī)制上有何差異？疾病患者與健康控制組想象未來的腦機(jī)制是否有差異？疾病患者支持想象未來不同加工成分的腦網(wǎng)絡(luò)有何異常？通過想象未來的思維訓(xùn)練能否緩解這些疾病的癥狀？這些問題的解決有待于將臨床研究與腦成像相結(jié)合。

6 小結(jié)

目前已有大量研究關(guān)注想象未來, 其相關(guān)概念和理論也被提出, 研究者對其認(rèn)知和神經(jīng)機(jī)制有了更多的了解。本文對想象未來的研究范式,認(rèn)知加工成分及相關(guān)腦區(qū), 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模型, 大尺度腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行綜述, 并提出了想象未來的腦網(wǎng)絡(luò)研究框架。但目前的想象未來研究仍存在一系列問題, 如實驗范式單一、無法監(jiān)測想象過程、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的想象未來問卷; 想象未來的腦成像研究還面臨著功能連接缺乏心理學(xué)解釋、無法刻畫腦的動態(tài)、并行處理等問題。也提出了可能的問題解決方法, 如發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化的想象未來問卷, 使用有效連接描繪大腦的動態(tài)活動等, 希望對想象未來研究有所幫助。想象未來尤其是積極未來,有助于增加個體行為靈活性, 提高問題解決能力,促進(jìn)身心健康和生存發(fā)展。對想象未來的深入了解將有利于全面提升個人幸福感, 構(gòu)建和諧社會。

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