超掃描神經(jīng)影像技術(shù)在人際互動研究中的應(yīng)用

惠濼潼

摘 要 人際互動是構(gòu)成人類社會的基礎(chǔ)，它反映在人類社會的方方面面。研究人際互動對于人類個體及群體都有至關(guān)重要的意義。近年來近紅外超掃描技術(shù)為我們研究真實(shí)情景人際互動提供了重要的技術(shù)支持。本文回顧了使用近紅外光譜成像超掃描技術(shù)對人際互動的研究。詳細(xì)闡述了超掃描在合作、交流、模仿等人際互動研究中的得出的結(jié)果。最后討論了該技術(shù)在人際互動研究中的優(yōu)缺點(diǎn)及未來發(fā)展。

關(guān)鍵詞 人際互動 近紅外光譜成像超掃描 合作 交流 模仿

中圖分類號：R688；R445.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

人類社會被貫穿于個體、家庭、社區(qū)甚至國家的復(fù)雜人際互動所塑造。人際互動的主要形式有：合作，競爭，對話等。了解人際互動過程中大腦活動的特點(diǎn)對于理解人際關(guān)系，進(jìn)而提升生活質(zhì)量，解決問題（如孤獨(dú)癥）有重要價值。神經(jīng)影像（Neuronimaging）技術(shù)的發(fā)展使研究者在對大腦不產(chǎn)生損傷的情況下對其活動進(jìn)行測量成為可能，這種技術(shù)深化了我們對社會認(rèn)知過程神經(jīng)活動機(jī)制的理解。

然而，當(dāng)前對人際互動神經(jīng)影像學(xué)的研究集中在單被試研究方面，這些研究存在以下兩個方面的問題。首先，人際互動涉及兩個或多個人，然而大多數(shù)研究一次只觀測一個人的大腦活動，但是通過研究一個人的大腦是不能完全揭示涉及兩人及以上的人際互動的腦機(jī)制；第二，現(xiàn)實(shí)生活中的人際互動發(fā)生在自然情景中，但之前的大多數(shù)研究主要是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行的，而如何在實(shí)驗(yàn)室里模擬日常人際互動是一個社會神經(jīng)科學(xué)普遍存在的挑戰(zhàn)。

1腦成像超掃描技術(shù)

腦成像超掃描（Hyperscanning）技術(shù)是同時獲得兩個或多人腦部活動數(shù)據(jù)的技術(shù)，它通過同時記錄多個人的大腦激活情況而揭示人際互動的腦機(jī)制。超掃描范式提供了一種有價值的觀察社會互動過程中社會認(rèn)知神經(jīng)信號的方式。Duane和Behrendt在1965年采用腦電技術(shù)（Electroencephalogram，EEG）開展了第一個超掃描研究。最近，研究者使用多種神經(jīng)成像技術(shù)（如EEG、functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）進(jìn)行超掃描研究。

當(dāng)前有大量研究采用fMRI技術(shù)同時測量兩個人在人際互動過程中的大腦活動特點(diǎn)。然而，fMRI不能提供真實(shí)情景下的社會互動，在實(shí)驗(yàn)過程中被試必須躺下且不能動，實(shí)驗(yàn)中被試也不能用聲音交流。這導(dǎo)致fMRI超掃描研究獲得的人際互動結(jié)論難以推廣至日常生活。也有研究者采用EEG超掃描探討真實(shí)社會情境下的人際互動，但這種技術(shù)最大的缺陷在于不能對神經(jīng)電信號進(jìn)行精確定位。

新進(jìn)發(fā)展的功能性近紅外光譜成像技術(shù)（functional Near-Infrared Spectroscopy，fNIRS）可以在無侵入情況下探測大腦皮層氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的濃度變化，從而測量大腦血流情況，根據(jù)血流情況來定位激活腦區(qū)。另外，相對于fMRI，fNIRS的造價較低、設(shè)備維護(hù)簡單，更重要的是它具有實(shí)驗(yàn)過程中被試可以自由移動的高靈活特性。與其他研究人際互動的腦成像技術(shù)相比，其最大的優(yōu)點(diǎn)是生態(tài)效度較高。因此，最近采用fNIRS超掃描的研究獲得蓬勃發(fā)展，這些研究大多是使用一臺fNIRS掃描儀同時測量兩個人的大腦活動特點(diǎn)，該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要額外的fNIRS和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可節(jié)省資金；在數(shù)據(jù)獲得階段不需要同步化處理；不像其他的跨點(diǎn)超掃描，它不需要復(fù)雜的協(xié)調(diào)和計(jì)劃；操作簡單、便捷。這些優(yōu)點(diǎn)使得單設(shè)備fNIRS成為研究社會認(rèn)知的有力工具?；诖耍琭NIRS逐漸成為較多涉及人際互動的社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究通用的新興技術(shù)。

2人際互動的功能性近紅外光譜成像研究

2.1人際合作

人際合作是兩個或多個人或群體為達(dá)到共同目的，自覺或不自覺地在行動上相互配合的一種互動方式；人際沖突則指人與人、群體與群體對于一個共同目標(biāo)的爭奪。以往的研究表明合作行為過程中， 大腦一致性增長的區(qū)域包括前額葉，眶額葉皮層，左側(cè)頂島蓋，前扣帶回等腦區(qū)。由于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制，之前對合作的研究都集中于單個被試的研究。近年來有研究者采用fNIRS超掃描技術(shù)對人際合作行為進(jìn)行了開創(chuàng)性研究。

Cui等采用fNIRS超掃描技術(shù)同時掃描兩個人在進(jìn)行電腦合作游戲時的大腦活動特點(diǎn)，試圖揭示合作的腦機(jī)制。11對被試參與該研究，每對被試需要完成四類游戲：合作，競爭及兩個控制游戲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相對于競爭和控制游戲條件，被試對在完成合作游戲過程中出現(xiàn)顯著的額上回（Superior Frontal Cortex，SFC）激活的一致性。研究者還發(fā)現(xiàn)隨著被試對實(shí)驗(yàn)過程熟悉度的增加，被試對間的合作性也顯著提高，因此研究者認(rèn)為練習(xí)可以促進(jìn)合作。Li等進(jìn)一步對合作游戲中被試對間的性別進(jìn)行操縱，游戲中被試對性別分為同性被試對和異性被試對。研究發(fā)現(xiàn)合作過程存在性別差異。男性被試對和異性被試對間的合作性顯著高于女性被試對，同時大腦活動的一致性與合作任務(wù)表現(xiàn)之間的正相關(guān)僅存在于異性被試對。

積木廣泛用于社會心理研究，如友誼、社交缺陷兒童的人際互動行為等。Liu等的研究創(chuàng)造了一個真實(shí)的互動情景，在該情景中兩人進(jìn)行合作搭積木游戲，并用fNIRS對游戲過程中被試對大腦激活情況進(jìn)行掃描。研究者把合作分為三個不同水平及一個控制條件：完全合作，平行游戲，阻礙交互以及一個控制條件，對話。完全合作涉及高水平的人際間合作，然而阻礙條件最不利于合作。對話部分的設(shè)計(jì)用來控制來自口頭交流引起的神經(jīng)活動。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合作和阻礙條件下有強(qiáng)烈的一致性，前者激活的腦區(qū)位于布魯?shù)侣?、第9區(qū)，后者激活的腦區(qū)位于布魯?shù)侣?區(qū)。

2.2人際交流

從進(jìn)化的角度來看，在人際交流過程中我們的祖先更適應(yīng)面對面的交流形式，這種交流特點(diǎn)是面部表情、身體姿態(tài)和口語等多種感覺通道的信息同步進(jìn)行。然而，在今天我們具有更多的交流方式，如手機(jī)和e-mail，它們逐漸的支配了人們的日常生活。面對面交流和其他類型交流的主要區(qū)別表現(xiàn)為：面對面交流涉及多種感覺信息整合；面對面交流涉及搭檔間持續(xù)的輪流說話行為。當(dāng)前電子郵件等高科技交流方式與面對面交流的神經(jīng)機(jī)制的異同尚不清楚。

Jiang等采用fNIRS超掃描技術(shù)對面對面交流和其他交流方式的腦機(jī)制進(jìn)行探討。研究中包括四類交流方式：面對面對話；面對面獨(dú)白；背對背對話和背對背獨(dú)白。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明被試對間的左側(cè)額下回（Inferior Frontal Cortex，IFC）激活一致性僅存在于面對面交流的過程中。通過比較面對面交流和面對面獨(dú)白的腦激活特點(diǎn)表明輪流說話行為對神經(jīng)活動的一致性具有至關(guān)重要的意義。此外，研究者對大腦激活一致性時間點(diǎn)與被試對交流過程的錄像帶進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)一致性發(fā)生的時間點(diǎn)與被試交流發(fā)生的時間點(diǎn)相匹配，這種交流包括對話，微笑，點(diǎn)頭等，這一方面說明被試大腦一致性主要由面對面交流控制，而不只是簡單的口語信息傳遞；另外一方面說明通過神經(jīng)同步性可以精確的預(yù)測交流行為。

3結(jié)論及展望

功能性近紅外光譜成像超掃描技術(shù)為人際互動提供了一種新穎的研究方法，這種方法使得對真實(shí)情境下人際互動的研究成為可能。超掃描技術(shù)可以揭示單個大腦掃描所不能揭示的信息，該研究方法標(biāo)志著神經(jīng)生物指標(biāo)的新階段，它可以被用來診斷社會認(rèn)知相關(guān)的疾病，也可用來對治療的效果進(jìn)行定量。傳統(tǒng)的神經(jīng)生物指標(biāo)通常是基于單腦的結(jié)構(gòu)或活動。相反，該階段所描述生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是基于兩個大腦神經(jīng)信號的相關(guān)。該階段的信息可以為人際缺陷（如自閉癥）研究提供重要的信息，對于診斷和治療社會認(rèn)知紊亂有巨大的潛能。

然而，該技術(shù)最大的缺點(diǎn)是空間定位不準(zhǔn)，同時兩被試各自的電極通道所處的腦區(qū)無法精確對應(yīng)。為了解決這個問題，Liu等引入了MNI坐標(biāo)系統(tǒng)，希望使用這種方法提高腦區(qū)定位的精確度。另外一個缺點(diǎn)是無法探測深層腦區(qū)，在以后的研究應(yīng)該將fNIRS和fMRI結(jié)合起來。其次，利用超掃描技術(shù)研究社會認(rèn)知尚處于初步階段。很多人際交互常常不止發(fā)生在兩個人之間，而且目前大多數(shù)研究只測量了部分腦區(qū)。為了實(shí)現(xiàn)多人研究及全腦掃描的目的，還需要進(jìn)一步深化超掃描技術(shù)。

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