fNIRS超掃描在親子互動腦機(jī)制研究中的應(yīng)用

曾夢淳，李夢霞，李文杰，孫曉輝

（湖州師范學(xué)院教師教育學(xué)院，浙江湖州 313000）

親子互動是兒童早期社會交往的最主要形式，也是促進(jìn)兒童認(rèn)知與社會性行為發(fā)展的最主要途徑，對兒童未來形成良好的社會技能和情緒感知能力具有重大意義［1］。親子互動包含父母與兒童兩個主體共同參與互動，雙方有效的行為交流與信息傳遞是高質(zhì)量親子互動的保障。社會互動中的親子同步可以從行為（例如，特定的雙向互動模式）、生理（例如，心率一致性），以及神經(jīng)數(shù)據(jù)（例如，共享意向性期間的神經(jīng)活動同步）中進(jìn)行量化與觀察。已有研究探索了親子行為同步的存在和影響，以及互動對象之間行為的互惠性（即互動同伴之間表現(xiàn)出相互性、適應(yīng)性、靈活性和一致性，reciprocity）和時間結(jié)構(gòu)（即互動系統(tǒng)內(nèi)各要素按時間關(guān)系形成的組織形式，temporal structure）的動態(tài)變化［2］。以往研究對親子互動腦機(jī)制研究缺乏互動屬性，僅給嬰幼兒呈現(xiàn)互動對象的語音或圖片［3］或僅記錄互動過程中的單一大腦活動［4］。這種“偽交互”情境無法對雙人互動參與的社會認(rèn)知活動的腦機(jī)制作全面解讀［5］，無法解釋親子的行為和神經(jīng)同步之間的關(guān)系，無法說明在真實互動環(huán)境中親子間腦活動的信息如何傳遞和協(xié)調(diào)。

功能性近紅外光譜腦成像技術(shù)（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）是一種非侵入式腦成像技術(shù)，而超掃描技術(shù)（hyperscanning）支持同時測量兩個或多個被試的大腦，有助于探索社會互動情境中的腦際機(jī)制和腦間耦合［6］。兩種技術(shù)的結(jié)合推動了研究人際互動中進(jìn)行信息傳遞時的神經(jīng)機(jī)制，使社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究進(jìn)入新的發(fā)展階段。因此，本文將在介紹親子同步、梳理fNIRS與超掃描技術(shù)的特點與優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，總結(jié)fNIRS超掃描在親子互動中的具體研究進(jìn)展，分析該技術(shù)在親子互動中的應(yīng)用潛力，為親子互動的社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究提供更多思路。

一、親子同步與fNIRS超掃描技術(shù)

（一）親子同步：親子在互動中行為和生物信號的耦合

同步（synchrony）是人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ姷纳鐣臃绞街唬鐣又袀€體往往通過行為的同步形成對他人的認(rèn)知或增強(qiáng)與他人的交流。社會同步（social synchrony）, 也稱人際同步（interpersonal synchrony），指在社會互動時從屬關(guān)系成員間情緒、行為和態(tài)度等的協(xié)調(diào)［7］，是社會互動雙方雙腦協(xié)調(diào)的關(guān)鍵機(jī)制［8］。在互動過程中，個體通過動作有意、無意地提供互動暗示或信息傳遞，并傾向于自動同步對方的行為、情緒、生理和神經(jīng)活動［9］。其中，親子同步（parent-child synchrony）是一種以自發(fā)性社會反應(yīng)和共同調(diào)節(jié)為特征的親子互動模式，其特征是社會互惠、偶然性反應(yīng)以及行為和生物節(jié)律的二元匹配［10］。已有行為研究發(fā)現(xiàn)，從嬰兒期到青春期，親子互動中的同步成分對兒童的社交、自我調(diào)節(jié)、情緒管理和認(rèn)知技能的發(fā)展有長期影響［11］。

親子互動的同步性不僅與行為和情感狀態(tài)的匹配有關(guān)，還與生物和神經(jīng)節(jié)律有關(guān)［8］。Feldman在生物行為同步模型中提出，生物節(jié)律和社會信號的同步首先在嬰幼兒與父母或者照顧者的互動中出現(xiàn)，這種同步有助于嬰幼兒早期大腦的發(fā)育和塑造［12］。當(dāng)父母與兒童在社會互動中相互交流時，他們的行為和生理活動通常在對齊和錯位狀態(tài)之間波動［13］，表現(xiàn)為行為同步與腦間同步（Inter-Brain Synchrony, IBS）。腦間同步指兩組及以上的互動對象的腦活動情況的相關(guān)或相干性，呈現(xiàn)腦間同步現(xiàn)象表示不同互動對象在同一認(rèn)知活動中的大腦活動情況相似［14］。超掃描研究中的腦間同步指不同大腦或大腦內(nèi)不同腦區(qū)的信號在頻率、相位、波幅等特征上呈現(xiàn)的穩(wěn)定的相對關(guān)系［15］，Miller等人將fNIRS超掃描中的腦間同步解釋為對應(yīng)的含氧血紅蛋白（HbO2）信號之間的相關(guān)程度，這些信號是特定在任務(wù)頻率上發(fā)生的HbO2波動［16］。腦間耦合（brain-to-brain coupling）是指兩個人在互動參與（如共同觀看電影）期間大腦信號的時間對齊［5］，大腦之間的即時互動可以理解為雙向行為刺激對大腦的耦合［17］。目前，研究者將興趣延伸到不同情景任務(wù)中的親子互動時產(chǎn)生的腦間同步與其時間匹配，關(guān)注親子同步中行為與神經(jīng)同步的關(guān)系，以及這種腦間同步是否有助于促進(jìn)積極的社會互動等方面。

（二）功能性近紅外光譜腦成像技術(shù)（fNIRS）與超掃描技術(shù)

fNIRS與超掃描技術(shù)為研究早期社會互動背后的社會認(rèn)知和情感過程中的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)提供了新的工具和機(jī)遇。fNIRS可以觀察大腦局部區(qū)域神經(jīng)皮質(zhì)血流動力的動態(tài)變化，該技術(shù)通過觀測神經(jīng)激活時血氧水平增減，來分析大腦各部區(qū)域的激活情況和功能變化［18］。超掃描技術(shù)又被稱為多人同步交互式記錄，以功能連接分析追蹤被試不同大腦區(qū)域間神經(jīng)活動和大腦信號的實時變化［19］，探究腦間同步與行為指標(biāo)間的關(guān)系［20］。fNIRS超掃描技術(shù)可以同時觀測社會交互雙方的行為和腦活動，從神經(jīng)層面探索父母與兒童交互過程的信息傳輸與交換，從而更好地理解親子雙方的互動行為和交互策略，探明親子互動的神經(jīng)機(jī)制。

在社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究常用的腦功能成像技術(shù)中，fNIRS因成本低、便攜性好、時空分辨率高、具有實時連續(xù)動態(tài)捕捉的功能等優(yōu)勢，與超掃描技術(shù)的結(jié)合具有明顯的應(yīng)用潛力。與功能性核磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging, 簡稱fMRI）的超掃描對比，fNIRS超掃描技術(shù)能在更自然、自由的互動環(huán)境中以高時間分辨率測量局部血流動力學(xué)效應(yīng)，生態(tài)情境適用性更高；與腦電圖（Electroencephalogram, EEG）的超掃描技術(shù)對比，fNIRS超掃描技術(shù)更不易受到頭動等運動偽影的影響，因此在研究嬰幼兒認(rèn)知發(fā)展和親子互動研究中有更廣泛的應(yīng)用前景［21］。fNIRS超掃描技術(shù)既可以彌補(bǔ)行為研究的不足，又因為無檢測侵害性，且對頭動容忍度高等特點，更容易被嬰幼兒的監(jiān)護(hù)人所接受。

二、運用fNIRS超掃描技術(shù)的親子互動研究

親子互動的行為學(xué)研究已成果豐碩［22］，但行為學(xué)手段無法揭示嬰幼兒認(rèn)知機(jī)制的空間和時間特性。fNIRS技術(shù)在親子自然互動過程中的超掃描研究極大地促進(jìn)了研究者對社會互動神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)的探索。隨著fNIRS超掃描技術(shù)的不斷完善，親子互動中腦機(jī)制的空間特性、腦間同步以及性別配對差異等方面的研究也取得了相應(yīng)進(jìn)展。

（一）親子互動的腦機(jī)制：關(guān)注前額葉皮層的激活與腦間同步

研究發(fā)現(xiàn)，在不同社會互動任務(wù)中，神經(jīng)活動增強(qiáng)所激活的腦區(qū)不同。合作競爭任務(wù)主要激活前額葉皮層［23］，情緒感知任務(wù)主要激活內(nèi)側(cè)前額皮層、顳頂聯(lián)合區(qū)、后上顳溝、顳極［24］，雙人對話任務(wù)中則主要激活左側(cè)額下回［25］。這些腦區(qū)在社會互動與認(rèn)知任務(wù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，在多人同步互動的任務(wù)范式中也扮演重要角色。

在以往fNIRS超掃描研究中，個體間的前額葉皮層（prefrontal cortex, PFC）的激活及腦間同步已被廣泛證實與親子互動有關(guān)。前額葉皮層是覆蓋額葉前部的大腦區(qū)域，負(fù)責(zé)對傳入的信息進(jìn)行加工、整合，并通過廣泛連接不同腦區(qū)來為個體做出判斷和執(zhí)行的功能，選擇適當(dāng)?shù)那楦泻瓦\動反應(yīng)。首先，嬰幼兒在前額葉皮層周圍的腦區(qū)激活出現(xiàn)在能夠產(chǎn)生情感聯(lián)結(jié)的親密互動中。Minagawa-Kawai等人的fNIRS研究發(fā)現(xiàn)，不同于觀察不熟悉的陌生嬰兒，母親在觀察自己的孩子時，眼眶額葉皮質(zhì)（Orbitofrontal cortex, OFC）被激活，且激活強(qiáng)度與嬰兒的心情愉悅度成正比；嬰兒在觀察自己母親的笑臉時，也同樣激活了OFC腦區(qū)［26］。這提示嬰兒在互動中與母親有相似的神經(jīng)功能，OFC可能是形成和協(xié)調(diào)親密關(guān)系的基礎(chǔ)，在調(diào)節(jié)和編碼依戀系統(tǒng)的情感中起著重要作用。在這一研究的基礎(chǔ)上，Azhari等人進(jìn)一步使用了fNIRS超掃描技術(shù)，對比父親—幼兒組和陌生成人—幼兒組在共同觀看敘事動畫時的神經(jīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)父子雙方在左側(cè)內(nèi)側(cè)前額葉皮層的腦間同步增強(qiáng)［27］?？梢?，處于依戀關(guān)系中的父子組，在互動時更容易適應(yīng)彼此社交線索的微妙變化，在傳遞情緒和行為信息時，形成PFC腦間同步現(xiàn)象［12］。其次，與大腦的其他區(qū)域相比，親子在合作任務(wù)互動中的前額葉皮層的激活水平更顯著，腦間同步程度更高［28］。在Quinones-Camacho等人的fNIRS超掃描研究中，4-5歲的幼兒與其母親共同完成破壞性行為診斷觀察表：生物同步范式（旨在探究幼兒在不同情景中對生物信號和行為信號雙向調(diào)控的能力，DB-DOS: BioSync），包括輕度挫折期（要求親子在每2分鐘block內(nèi)完成5個拼圖）和恢復(fù)期（即挫折期結(jié)束后的休息時間）兩種任務(wù)。實驗發(fā)現(xiàn)，親子在輕度挫折和恢復(fù)期間都在外側(cè)前額葉皮層出現(xiàn)腦區(qū)激活和腦間同步現(xiàn)象，表明PFC是親子在合作互動中共同調(diào)節(jié)情緒的生物學(xué)機(jī)制［29］。Reindl等人改編 Cui［23］的電腦按鍵游戲任務(wù)（目的是合作抓到球或為自己贏得球），設(shè)計了2（任務(wù)類型：合作/競爭）×2（兒童的實驗搭檔：父母/陌生成年人）的被試內(nèi)實驗設(shè)計。該研究發(fā)現(xiàn)，只有在親子合作情景中，互動雙方的背外側(cè)前額葉皮層和額極皮層出現(xiàn)顯著激活與腦間同步性［30］；Miller等人的親子合作實驗結(jié)果也支持以上結(jié)論［16］。以上研究表明腦間同步是在互動過程的相互作用中產(chǎn)生的，這種相互作用的特點是共同的目標(biāo)、共同的注意力和相互適應(yīng)，而前額葉皮層在關(guān)注和理解互動對象的行動或想法的合作互動中起到關(guān)鍵作用。然而，在考慮問題解決的互動中，前額葉皮層和顳頂聯(lián)合區(qū)（temporoparietal junction, TPJ）的激活與同步構(gòu)成了支持親子互動的神經(jīng)機(jī)制的重要組成部分，共同影響親子互動中的信息傳遞和相互理解。例如，Nguyen等人的fNIRS超掃描研究中發(fā)現(xiàn)，父親和學(xué)齡前兒童在共同解決七巧板任務(wù)時，雙方的雙側(cè)背外側(cè)前額葉皮層和左側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)均出現(xiàn)明顯激活［31］?？梢?，前額葉皮層是參與構(gòu)成心智化網(wǎng)絡(luò)（Theory of mind，ToM）的重要腦區(qū)之一，互動雙方可以通過激活該腦區(qū)，整合編碼自己和他人的信息，理解他人的觀念和意圖，從而調(diào)控行為和互動交流［32］。

（二）親子互動中的腦間同步：與行為同步密不可分

腦間同步可能是親子互動的神經(jīng)基礎(chǔ)，生物行為同步反映了積極的社會互動中行為和生物層面信號的相互匹配［27］。Feldman認(rèn)為親子生理和行為的時間同步匹配是依戀關(guān)系的基礎(chǔ)［8］。父母與兒童能夠調(diào)節(jié)他們的行為（如社會注視）、情感和自主活動（如心率），雙方對生物信號和行為信號的協(xié)調(diào)可以鞏固和促進(jìn)安全的依戀關(guān)系，實現(xiàn)較高的任務(wù)績效［33］。一方面，不同互動情景會影響互動雙方的行為和腦間同步。Nguyen等人的研究發(fā)現(xiàn)，與獨立解決問題和休息階段相比，父子在合作解決問題時表現(xiàn)出的雙側(cè)背外側(cè)前額葉皮層和左側(cè)顳頂葉交界處的腦間同步性增加，且父親態(tài)度與腦間同步呈正相關(guān)［34］。這是由于親子在其他兩種情景中需要獨立完成，而在合作中需要關(guān)注彼此的行動，并根據(jù)對方的預(yù)期反應(yīng)不斷調(diào)整自己的反應(yīng)時間和行為表現(xiàn)。另一方面，互動過程中的腦間同步強(qiáng)度能反映和預(yù)測任務(wù)情境中的互動行為。Zhao等人設(shè)計了自由游戲的情景，發(fā)現(xiàn)母子在左側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)的腦間同步增強(qiáng)與兒童的約束順從和互動行為呈顯著正相關(guān)，且在母子互動和兒童行為的關(guān)系中起中介作用［35］?？梢?，腦間同步與互動中的人際行為協(xié)調(diào)有關(guān)，腦間同步不僅可以促進(jìn)雙方對特定任務(wù)的關(guān)注和理解，還可以增加溝通線索的顯著性，提高社交互動的可預(yù)測性。此外，親子腦間同步的變化可能是親子關(guān)系中斷的生物學(xué)信號，外側(cè)額葉前皮質(zhì)的神經(jīng)同步是親子共同調(diào)節(jié)情緒的生物學(xué)機(jī)制，這種神經(jīng)同步缺陷可能會增加高應(yīng)激兒童出現(xiàn)臨床精神病理癥狀的可能性［29］。以上研究在一定程度上說明了親子的腦間同步與其行為互動之間有效的信息傳遞相關(guān)，雙方的腦間耦合影響親子互動過程中的行為交流。

早期的親子關(guān)系通過協(xié)調(diào)互動行為建構(gòu)大腦的社會參與機(jī)制［36］，但腦間同步與行為同步的關(guān)系尚不能確定。有研究發(fā)現(xiàn)，親子在挫折期（完成較難的拼圖任務(wù)）和恢復(fù)期（玩玩具等休息任務(wù)）都會導(dǎo)致神經(jīng)同步，但只有在挫折期的行為同步與腦間同步緊密相關(guān)［29］。這一實驗結(jié)果證實了Levy等人的腦磁圖超掃描研究結(jié)果，解釋了自下而上的振蕩機(jī)制對神經(jīng)耦合的作用，即基于社交互動過程中的行為同步可能會推動個體間大腦活動的同步［37］。相反，Konvalinka和Roepstorff認(rèn)為行為同步并非導(dǎo)致腦間同步的直接原因，而是在交互過程中個體之間自上而下調(diào)節(jié)的結(jié)果［17］。在Reindl等人的fNIRS超掃描研究中，發(fā)現(xiàn)合作任務(wù)中的兒童與父母或陌生成人配對的合作率無顯著差異，僅在親子合作中出現(xiàn)腦間同步現(xiàn)象，這表明合作期間的親子腦間同步性增加并不是由可觀察到的行為差異導(dǎo)致；此外，親子合作中在前額葉腦區(qū)部分通道的相干性能顯著預(yù)測后續(xù)任務(wù)中的合作率，即腦間同步可能是影響親子情感聯(lián)系的潛在神經(jīng)機(jī)制，支持互動期間親子雙方社會行為和情緒狀態(tài)的耦合［30］?；谏鲜鲅芯繝幷摚琀amilton提出可以整合大腦和行為數(shù)據(jù)，將具身交互預(yù)測模型整合到超掃描研究中，為fNIRS超掃描研究親子互動的腦間同步性提供了極好的思路［38］。

（三）親子互動的性別配對差異：性別影響親子的腦間同步

親子互動的行為同步研究發(fā)現(xiàn)，父母與兒子或女兒之間的互動模式存在差異［39］，母子在行為交互和自主活動方面比母女更協(xié)調(diào)［40］。運用fNIRS超掃描技術(shù)來探討親子互動的腦間同步研究發(fā)現(xiàn)，兒童性別與父母角色的差異對親子的腦間同步有影響，不同性別配對間的互動呈現(xiàn)腦間同步的強(qiáng)度不同。

父母與不同性別子女互動時的腦間同步存在差異。Miller等人發(fā)現(xiàn)母子和母女在獨立狀態(tài)下的腦間同步顯著不同，且只有母子配對組從獨立到合作條件下表現(xiàn)出腦間同步性顯著增加［16］；但也有研究得出相反的結(jié)論，親子合作中母女之間出現(xiàn)腦間同步的顯著增加，且實驗搭檔和兒童性別之間的交互作用顯著［30］。親子互動中的腦間同步會在不同互動任務(wù)中表現(xiàn)出性別配對差異，這可能與父母在互動任務(wù)時對兒子和女兒會采取不同的處理和互動方式有關(guān)，父母往往鼓勵傳統(tǒng)性別類型的活動［41］，對兒子冒險、對女兒謹(jǐn)慎［42］。從不同的父母角色出發(fā)，了解母親或父親與幼兒之間行為和大腦活動模式的一致性和差異性，有助于闡明父母角色對于幼兒發(fā)展過程中發(fā)揮的獨特貢獻(xiàn)。以往研究發(fā)現(xiàn)了母親和子女之間顯著的腦間同步與合作任務(wù)績效和互惠行為之間呈正相關(guān)，母子間的腦間同步越強(qiáng)，母子間的互動具有更好的任務(wù)表現(xiàn)和溝通。但Nguyen等人的研究表明，在親子合作解決問題中，父親—孩子被試對的腦間同步可能存在與母親—孩子被試對中不同的潛在過程，父子的腦間同步性與任務(wù)表現(xiàn)無關(guān)［31］。這可能是由于父—子問題解決的神經(jīng)動力學(xué)與母—子之間不同，且父—子在聯(lián)合解決問題時較少以話輪轉(zhuǎn)換等互動方式進(jìn)行信息協(xié)調(diào)。值得注意的是，育兒壓力、父母年齡等因素也會影響親子互動中腦間同步的強(qiáng)度。Azhari等人運用共同觀看范式開展了系列fNIRS超掃描研究，不僅發(fā)現(xiàn)更大的育兒壓力與前額葉皮層左中區(qū)的腦間同步性降低有關(guān)［43］，還發(fā)現(xiàn)了年齡較大的父親在親子互動任務(wù)中表現(xiàn)出較少的腦間同步性［27］。這些研究表明了親子腦間的不同步性可能是父母養(yǎng)育壓力和不良協(xié)同調(diào)節(jié)之間強(qiáng)有力聯(lián)系的基礎(chǔ)，且親子間的同步性可能受到父母年齡的調(diào)節(jié)。

三、 fNIRS超掃描技術(shù)在親子互動研究中的應(yīng)用潛力

親子互動中包含父母和兒童兩個角色，互動過程中的同步需要行為和生理信號的協(xié)調(diào)相互作用，反映一方對另一方的生理、認(rèn)知、情感和行為狀態(tài)的雙向協(xié)調(diào)。以往研究多局限于單人神經(jīng)科學(xué)，fNIRS超掃描技術(shù)的發(fā)展推動了真實情境下親子互動中的高生態(tài)效度研究，拓展了社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)多領(lǐng)域的研究。fNIRS超掃描可應(yīng)用在家庭教育中的多類互動場景，為探討在親子互動過程中的父母與孩子之間信息的溝通交流、家庭教育環(huán)節(jié)的優(yōu)化等提供必要的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制解釋與實驗證據(jù)。

（一）親子共讀中的“共識、共情、共行”研究

親子共讀是一種父母與兒童互動式的閱讀方式，父母運用適當(dāng)?shù)墓沧x策略，與兒童共同閱讀與交流，激發(fā)兒童的閱讀興趣和語言能力，與父母建立穩(wěn)固的情感聯(lián)結(jié)［44］。已有行為實驗發(fā)現(xiàn)，閱讀意義建構(gòu)過程是由父母與兒童在閱讀過程中的相互作用實現(xiàn)的，需要親子間聚共識、達(dá)共情、促共行。Fletch和Finch發(fā)現(xiàn)，對比單向朗讀，當(dāng)父母向兒童提問并使用激勵策略時，兒童更有可能做出回應(yīng)，親子共讀的質(zhì)量更高［45］?！肮病辈粌H表現(xiàn)在行為的同步，即親子雙方的共同閱讀，更表現(xiàn)在大腦間的同步，即出現(xiàn)腦間耦合。Hutton等人運用fMRI技術(shù)檢驗了家庭閱讀環(huán)境和學(xué)齡前兒童在聽故事任務(wù)中的大腦活動間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在聽故事的腦成像實驗中，家庭閱讀接觸較多的孩子會表現(xiàn)出與語義處理（提取意義）有關(guān)的左腦區(qū)域的較高激活度［46］；親子共享閱讀質(zhì)量的得分與支持復(fù)雜語言表達(dá)、社交情緒整合和工作記憶的左腦區(qū)域的激活呈顯著正相關(guān)［47］。Ohgi等人使用fNIRS技術(shù)測量幼兒與母親共讀繪本時額葉的血流動力學(xué)反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)親子共讀圖畫書時，幼兒的前額葉腦區(qū)域被激活，且親子間的語言—非語言行為的數(shù)量與幼兒的氧血紅蛋白值的變化之間存在顯著正相關(guān)［4］。以上研究由于技術(shù)優(yōu)勢限制等，未采用超掃描技術(shù)，無法實時考察親子共讀時雙方的腦區(qū)激活水平，無法直接關(guān)注共讀時的互動行為參與和親子的腦間同步性間的關(guān)系，可見探索腦腦交互作用的研究證據(jù)具有重要性。Piazza等人運用fNIRS超掃描技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)在故事共讀中聽者—聽者（幼兒—幼兒）的腦間同步及其與實時單詞學(xué)習(xí)之間的關(guān)聯(lián)，但說話者—聽者（父母—幼兒）的腦間同步或耦合有待研究［48］。fNIRS超掃描技術(shù)可以廣泛運用到親子共讀過程中，探討共讀過程中親子雙方的腦活動機(jī)制、腦間同步與閱讀信息共識、腦間同步與閱讀產(chǎn)生的共情、腦間同步與閱讀產(chǎn)生的共行等。

（二）親子互動中同步化與依戀建立的研究

親子依戀是嬰幼兒與父母之間形成的積極的、強(qiáng)烈而持久的情感聯(lián)結(jié)，是情感社會化的重要標(biāo)志。fNIRS超掃描技術(shù)被認(rèn)為是研究親子依戀有潛在價值的工具。已有研究探討了依戀相關(guān)結(jié)構(gòu)與行為［49］、自主反應(yīng)［50］等親子同步中跨越不同時間尺度上的特征。親子依戀的行為研究發(fā)現(xiàn)，母親的敏感性、特定的互動情境及兒童的社會預(yù)期等都會影響親子依戀關(guān)系［51］，并進(jìn)一步影響兒童安全感、信任感的建立，情緒表達(dá)或調(diào)節(jié)能力的發(fā)展等［52］。親子依戀的腦機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，情感行為和生物信號的耦合可能會讓父母和兒童共同調(diào)節(jié)他們的情感喚起，這被認(rèn)為是兒童調(diào)節(jié)情緒能力的重要信號［53］。Reindl等人發(fā)現(xiàn)，同一區(qū)域的腦間同步可影響父母和兒童情緒調(diào)節(jié)能力之間的聯(lián)系［30］，安全依戀型兒童能內(nèi)化來自其照顧者的有效情緒調(diào)節(jié)策略［54］?？梢?，較高的腦間同步性介導(dǎo)了父母和兒童情緒調(diào)節(jié)之間的聯(lián)系，但腦間同步性在情緒協(xié)同調(diào)節(jié)的潛在生物機(jī)制中的作用仍有待探討。Miller等人首次用fNIRS超掃描來評估母子雙方大腦間同步和依戀之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)兒童的逃避型依戀和不良行為表現(xiàn)與前額葉皮層的低同步有關(guān)［16］；Azhari等人的研究發(fā)現(xiàn)，焦慮依戀的母親和孩子之間的腦間耦合減少可能會破壞共享體驗的質(zhì)量［55］，即母親依戀焦慮的程度也與腦間同步有關(guān)。未來可進(jìn)一步研究親子的腦間同步和依戀之間的潛在聯(lián)系，不同依戀程度的父母和兒童在負(fù)面或積極的情緒任務(wù)下進(jìn)行親子互動的腦機(jī)制和行為差異等。

（三）親子游戲中行為與腦間同步的研究

親子游戲是家庭的主要活動之一，是兒童最早接觸和開展的游戲形式，是促進(jìn)親子溝通和兒童健康成長的重要教育資源。研究表明，4-6歲兒童在親子游戲中獲得的安全感、自信心、被照顧感比其他游戲更足，學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知能力發(fā)展更好，并且親子游戲經(jīng)驗可作為兒童參與其他活動的經(jīng)驗基礎(chǔ)［56］。已有研究發(fā)現(xiàn)親子雙方在游戲中很容易達(dá)到某種行為同步，且行為同步有助于加深親密關(guān)系［57］，促進(jìn)彼此的親社會行為［58］。Pan等人運用fNIRS超掃描技術(shù)考察了在游戲中成人參與者的關(guān)系對腦間同步的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，參與者的關(guān)系越親密，合作表現(xiàn)更好，腦間同步性程度更高［59］。在互動游戲情境中，親密關(guān)系中成人的腦間同步是否與親子關(guān)系間的互動結(jié)果一致，仍有待考究。Liu等人在自然交互式環(huán)境中研究玩疊疊樂（Jenga?）游戲時，分為合作、競爭、平行獨立和面對面交流四種實驗條件，發(fā)現(xiàn)在合作和競爭相互作用過程中，成人配對組右側(cè)前額葉的腦間同步性增強(qiáng)；在合作條件下，背內(nèi)側(cè)前額葉皮層出現(xiàn)腦間神經(jīng)同步［60］。疊疊樂是經(jīng)典的木質(zhì)積木益智類游戲，越來越多運用于親子游戲中，但目前尚未有研究關(guān)注該親子互動過程的合作行為與腦間同步。Zhao等人采用fNIRS超掃描研究了7歲兒童與其母親或陌生人在自由游戲任務(wù)中的大腦活動，發(fā)現(xiàn)兒童在母子互動中的主動回應(yīng)越多，母子在顳頂聯(lián)合區(qū)的大腦活動同步就越強(qiáng)，兒童的順從行為就越多［35］，這一研究也凸顯了父母角色在幼兒早期能力培養(yǎng)中的重要性。在自然互動的條件下，采用fNIRS超掃描技術(shù)探究親子游戲中父母與兒童的行為同步和腦間同步，可以深入研究其對親子間情感聯(lián)結(jié)、共情程度、親子關(guān)系增進(jìn)以及兒童認(rèn)知和社會性發(fā)展等的影響。

（四）基于親子腦間同步對特殊兒童的診斷和干預(yù)研究

已有研究將fNIRS靜息態(tài)腦成像用在早產(chǎn)、自閉癥、阿斯伯格綜合癥等特殊兒童的腦網(wǎng)絡(luò)研究中，探討特殊兒童腦區(qū)間功能鏈接和網(wǎng)絡(luò)屬性上的異常，說明fNIRS具有臨床診斷腦功能損傷早期檢測的潛力。Tanabe等人的fNIRS超掃描研究發(fā)現(xiàn)，自閉癥患者在聯(lián)合注意中的左側(cè)枕極激活較低，與常人伙伴在右側(cè)額下回的腦間同步性也顯著低于常人—常人組［61］。張丹丹等人也曾使用fNIRS超掃描研究抑郁傾向?qū)ι鐣献鞯挠绊?，從腦間同步層面促進(jìn)對人群合作意愿下降的理解［62］。已有對特殊兒童的行動研究發(fā)現(xiàn)，與自閉癥兒童開展自由游戲等親子互動時，父母有意識地進(jìn)行同步的注意提示對維持兒童對物體的注意有促進(jìn)作用［63］；親子之間保持同步性的言語與非言語行為有利于增長兒童共同參與的時長，建立良好的親子關(guān)系，實現(xiàn)高質(zhì)量親子互動［64］。這些研究都為探索特殊兒童的親子互動提供了新的研究思路，未來可以采用fNIRS超掃描技術(shù)，對比正常兒童與特殊兒童在親子互動中的大腦機(jī)制和神經(jīng)活動規(guī)律，揭示親子互動中特殊兒童不同腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化，為特殊兒童的早期診斷和康復(fù)評估提出干預(yù)與治療方案。

四、總結(jié)與展望

fNIRS超掃描技術(shù)的出現(xiàn)，使得研究人際同步中大腦活動的動態(tài)，探究互惠溝通系統(tǒng)中的同步狀態(tài)，分析互動過程中“在線”形式的信息傳遞成為可能。這種技術(shù)打破了以往研究中無法實現(xiàn)真正互動的“偽交互”情景的研究禁錮［65］，把研究范式從“人—機(jī)交互”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭恕私换ァ保瑥年P(guān)注單腦功能轉(zhuǎn)向了解兩個大腦在現(xiàn)實生活中的社會互動中如何動態(tài)協(xié)調(diào)［66］，為多維視角探究親子互動的內(nèi)在機(jī)制提供了跨學(xué)科研究的新路徑。

親子在互動過程中行為和生物信號的耦合可能會影響兒童的大腦回路，所達(dá)到的親子同步是父母與兒童達(dá)到高質(zhì)量互動的標(biāo)志［30］。研究親子在不同互動任務(wù)中的腦間同步，可以從社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)層面探究不同個體如何理解和預(yù)測彼此的行動［67］，錨定并支持人際行為同步［68］，這將拓展廣大家庭教育研究者和教育學(xué)者對兒童早期教育的理解，促進(jìn)兒童家庭教育指導(dǎo)的專業(yè)化和精細(xì)化。從研究趨勢來看，fNIRS超掃描已在社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但在親子互動中的應(yīng)用處于起步階段。從研究內(nèi)容來看，親子互動中的行為同步與腦間同步的關(guān)系、親子互動中信息傳遞的關(guān)鍵節(jié)點、親子間大腦耦合的最適宜條件等仍然有待研究，不同互動任務(wù)類型、不同性別配對等影響因素對親子腦間同步的影響等也有待進(jìn)一步探究。