超扫描技术与社会认知

人类及高级动物的行为常受到其与周围人或环境交互作用的影响，当个体为了满足某种需要而相互采取社会行动时就形成了社会互动。已有的社会互动脑机制研究集中在单个大脑活动，体现不出人际互动的特点。超扫描技术作为一种新兴的神经影像学技术，是指通过同时记录参与同一认知活动的两人或多人的脑活动，以分析脑间活动同步为主要手段，提供主体间的互动程度与动态变化相关的证据，从全新的考察视角阐述多人互动相关的脑—脑规律。本书介绍了近年来超扫描视角下的社会互动研究。首先，阐述了超扫描技术对于揭示社会互动机制的必要性、超扫描技术发展现状及数据分析方法。其次，重点描述了超扫描视角下的合作/竞争行为、人际交流、社会决策、人际互动与亲社会行为、自闭症人群社会交往缺陷、精神分裂症患者社会功能障碍、社会沟通系统产生等多个研究领域的脑—脑互动所特有的规律。最后，梳理了影像学数据采集、分析以及结果解释方面所面临的挑战与困境，并展望了超扫描技术在未来研究中的潜在应用。

李先春，副教授、博士生导师，华东师范大学心理与认知科学学院副院长、心理学系系主任。华东师范大学博士，美国约翰·霍普金斯大学博士后，入选上海市“浦江人才”计划。上海市心理学会理事，《教育生物学》编委，Cerebral Cortex、Human Brain Mapping以及心理学报等10多种学术期刊审稿人。研究方向为：（1）结合超扫描、眼动及生理测量技术，重点阐述合作行为、社会沟通技能获得及师生互动等社会互动多层面的内在机制，并探讨提升社会互动质量的有效干预手段；（2）结合行为学和脑科学等多模态研究手段，探讨工作记忆及其与高级认知活动的交互作用机制。已在PNAS、NeuroImage、Human   Brain Mapping、《心理学报》等期刊上发表学术论文近30篇，并主持/参与两项国家自然科学基金项目及多项省部、校级研究项目。

[人类行为心理学]

第一章 心理源头：跟你说说行为心理学的概念

.行为心理学中的刺激与反应 /

.行为心理学和社会的关联 /

.在生活中创建一套具有实际意义的自己的心理学标准 /

.行为心理学应该演变成为一门学科 /

.摒弃灵魂，科学也是心理学 /

.突破主观的行为心理学 /

.行为心理学家的研究纲要 /

.行为主义与心理学、生理学 /

.习得性反应与非习得性反应 /

.传统哲学、社会科学将如何发展？ /

第二章 习惯性行为：最原始最根本的行为心理学

.个体会因自身所受到的境况而改变习惯 /

.习惯——从拿奶瓶到建造高楼大厦 /

.好习惯人人都可以养成吗？ /

.习惯和条件反射有何关联 /

.有哪些因素会影响动作习惯形成？ /

.在习惯形成的最后阶段，会有什么出现？ /

第三章 克服妒忌心理：如何克服嫉妒心理

.“妒忌”的概念 /

.妒忌的反应及其带来的场景 /

.孩子什么时候会妒忌父亲或母亲？ /

.哥哥会对弟弟产生妒忌之心吗？ /

第四章 人格心理学：把最真实的人格魅力揭示出来

.行为心理学家如何解释人格 /

.怎样对人格进行研究？ /

.采用多种方法来对人格进行探索 /

.有捷径对人格进行研究吗？ /

.人格的改变一定和语言脱不开干系吗？ /

第五章 学会克服恐惧：如何才能把恐惧害怕的心理克服掉

.可以消除恐惧吗？ /

.用言语消除恐惧 /

.如何以社会为仰仗消除恐惧？ /

第六章 人性的弱点：行为心理学家的人性分析

.小心心理学诈骗 /

.成人有哪些人格弱点？ /

.精神病确实存在吗？ /

.怎样对我们的人格进行改变？ /

第七章 天赋与本能：行为心理学家眼中的人体潜能

.确实存在“天赋”吗？ /

.人类会受到环境和遗传哪个因素的影响？ /

.人的本能确实存在吗？ /

.一个飞镖的“本能” /

.舍弃意识的心理学 /

.“智力测验”真的很神奇吗？ /

.“记忆”在行为心理学中并不存在 /

.行为心理学家对于“意义”是如何解释的？ /

第八章 情绪心理：人类天生的情绪反应

.詹姆斯误区理论——情绪内省 /

.用公式来计算情绪行得通吗？ /

.两位心理学家的情绪分类 /

.情绪研究的科学引领者——行为心理学家 /

.复杂情绪是从外界来的吗？ /

.有意思的非习得性反应 /

.复杂情绪产生的过程 /

.情绪的转移——移情 /

.情绪产生的基础——内脏和腺体 /

第九章 情绪反应：条件反射中的实验与观察

.怎么对条件反射或无条件反射进行重建？ /

.孩子们为什么会笑出声？ /

.培养消极反应势在必行 /

.建立消极反应就是体罚吗？ /

.内在的消极反应和生命的存留 /

.面对“词语”的反应 /

.行为和情绪的奥妙关系 /

第十章 言语与思维：行为心理学中的思维分析

.语言和器官 /

.形成言语习惯 /

.慢慢发展的语言 /

.人是如何用单词取代物体和场景的？ /

.语言有没有“取代品”？ /

.词语形成的最后核心——动觉 /

.言语习惯的维持 /

.行为心理学家的思维观 /

.给行为心理学家的观点提供支撑的依据 /

.什么时候我们会思考？ /

.我们的思考方式是怎么样的？ /

.怎么产生“新的场景”？ /

第一章  脑—脑耦合： 创造和同享社会世界的一种机制

摘要

认知活动在人际空间中得以丰富化，不同个体基于特定的规则在行动上进行协同，继而产生复杂行为。已有的大多研究只考察了个体层面上的认知活动，但他人的思维活动已被证实对所考察个体的行为及脑活动具有明显的塑造作用，这就意味着研究技术和观察视角需要转变，即实现从单一脑到群体脑的转变。通过环境中特定的信息传递发生的不同个体脑活动的连接称为脑—脑耦合。脑—脑耦合制约和塑造着同一社会世界中每个个体的行为，导致复杂认知行为的产生，而这种复杂的认知行为不可能在独立的个体上产生。

第一节  社会互动的普遍性需要群体脑考察

    一、 社会互动的普遍性

    日常生活中的社会互动很普遍，如传授知识与技能、指挥与演奏以及与他人聊天等。个体的行为可以明显地被周围人所改变或塑造，同时个体也期望与周围人发生社会互动，以至于遭到周围人的隔离被视作一种惩罚或折磨，如最近的一项元分析显示，社会隔离和孤独是引发高死亡率的重要风险因素（HoltLunstad等,2015； Tanskanen和Anttila， 2016）。

    我们经常与他人一起开心或悲伤，会因直接的相互感染而产生共同的情感体验。然而，对这种体验程度进行客观衡量是非常困难的。研究发现，一个人的情绪可能让他人产生完全不同的情绪，比如一个充满攻击性的人会让周围的行人产生恐惧的情绪体验；而在母婴之间经常发生的行为同步，可能反映了两者的情绪调节，而不是共享相同的情绪状态。

    人们可以有意识或下意识地将感知到的他人的表情、手势、身体姿势、行为以及语调信息作为社会互动线索。继而，从多个方面自动地协调各自的行动，包括从身体动作的同步到拥有相似的兴趣或注意的倾向。这些在人际间发生的认知对准有助于判断和理解他人的意图和即将发生的行为。一个很恰当的例子是谈话过程中的话语轮换。不同语言和文化背景下，话语轮换的时间间隔一般在几百毫秒内，甚至可以发生交叉重叠（Stivers等,2009）。轮换间隔不只反映前一个讲话者何时发音结束，实际上，谈话双方都会相互调准各自的行为，以至于能够预测前一个讲话者何时结束该轮次的讲话。除此以外，相当部分的人际互动是以非言语形式发生的，比如眼神交流等。与这些明显的具身性互动相对应，现代社会中还存在大量借助于科技工具实现的非具身性互动方式。如果配以具身性互动的情绪符号，可增强言语交流介导的社会互动。

    他人的行为对于个体的认知活动发展有着重要作用，一个很好的例子就是言语沟通（verbal communication）。特定词语的含义是由实际用法决定的，但是词语的正确使用却会随时代、文化以及背景的变化而变化。词语的正确使用依赖于群体内部（即言语沟通成员群体）所共有的一系列规则。为了掌握一门语言，个体必须与群体中其他成员在不断的互动中，逐渐学会词语的正确使用方法。因此，群体内部发生的人际互动将会从根本上塑造个体的思维与行为方式（Boroditsky和Gaby， 2010）。这种塑造作用还存在于诸如求爱行为、工具使用等非言语性的社会互动中，表现在个体以及群体内其他成员基于共同规则或习惯协调各自行为。

    鉴于人类或高等动物的高度社会性特点，与他人进行互动对于个体的认知发展和幸福感，甚至整个社会发展的重要性显而易见。目前来看，随着各种影像学技术和分析方法的飞速发展，认知神经科学的研究领域不断扩展，极大地促进了人们对多种认知活动脑机制的理解，甚至已经将部分转化为现实的生产力，大大地改变或改善了我们的生活水平。然而，绝大多数已有的神经科学实验研究都忽视了社会互动的重要性，所涉及的研究范式仅关注了单个被试在完成认知活动时所对应的神经机制。该类实验的典型特征是，将人类个体或实验动物从所处的自然环境中分离出来，置于一个密闭的实验空间内，令其对研究者事先设计好的计算机程序进行反应或者单向互动。这种以自我为中心的研究框架就好比太阳系中托勒密体系的地心说一样，认为各种星系都不可以影响地球物理过程（geophysical processes）。而现代对地球重力、运动轨道以及潮汐等的理解却是建立于哥白尼的学说之上，该学说认为地球只是复杂的、相互作用的行星系中的一员。相同道理，若认知神经科学领域仅关注单个个体的认知活动，势必会掩盖脑—脑互动（braintobrain interaction）对认知活动的塑造作用。我们认为导致研究者忽视社会互动的重要性的可能根源在于： （1）社会互动所具有的极度复杂性、时间上的不可预料性；（2）在不断变化的社会背景下采集影像学数据的挑战性等。与此同时，人际互动过程中的刺激信息（比如瞬息万变的面部表情等）不仅具有感觉信息特征，而且人们对这类刺激的解释可远远超出对该材料的即刻反应（Hari等,2015）。总之，仅考察社会互动中的单个大脑活动，而不去考察群体脑活动及其互动情况是不可能全面的理解社会互动，乃至单个个体认知过程的内在机制（Hari和Kujala， 2009）。

    二、 脑—脑耦合

    有机体从周围环境中获取信息是基于外部刺激与脑活动间的耦合，即刺激—脑耦合（stimulustobrain coupling）。不同刺激拥有不同形式的能量，如机械能、化学能以及电磁能等。有机体的感受器具有将不同形式的刺激信号转换为神经冲动，继而对环境中的信息进行编码的能力。与此同时，有机体不仅仅是被动感知环境中的感觉信息，还可以通过移动感受器所在的相对位置去主动感知环境中的有效信息，如挥动手臂、转动眼睛等（Schroeder等,2010）。有机体在获得特定信息后，经过脑内复杂的整合过程，然后指导接下来的行为活动。

    脑—脑耦合（braintobrain coupling）是指个体的大脑活动通过环境中特定信息的传递与另一个体的大脑活动发生的关联。它也依赖于刺激—脑耦合所提供的信息。但是，脑—脑耦合的信息产生于另一个大脑或有机体，而非物理环境中无生命的物体。脑—脑耦合发生的另一个前提是发生耦合的个体必须具有在结构和功能上相同或相似的大脑。脑—脑耦合就好比是无线通讯装置，两个（或多个）大脑间可通过共享的自然环境以特定的信号进行沟通，如光、压力以及化学物质等（Hasson等,2012）。信息传递过程中，发送者和接收者在行为上的协调伴随着脑—脑耦合的产生，但其产生方式并不适用于人与周围环境中的无生命物体间的单向互动方式。对发送者动作、感知觉或情绪变化的觉察可以诱发接收者产生相应的脑网络激活水平的变化，该现象被称为替代激活（vicarious activations）（Keysers和Gazzola， 2009）。如果发送者具有和接收者相同或相似的大脑或机体，接收者的替代激活模式会和发送者的激活模式相似，进而表现出明显的脑—脑耦合现象。相反，如果接收者拥有与发送者完全不同的大脑或机体，则接收者的替代激活模式将会明显有别于发送者的激活模式，也就无法呈现显著的脑—脑耦合现象。因此，替代激活理所当然就成为不同个体间脑—脑耦合的特有机制。当然，接收者的脑活动可能会以更为复杂的规律与发送者的脑活动发生耦合（Riley等,2011）。

    三、 脑—脑耦合在社会互动过程中产生

    我们以社会沟通系统产生为例，试图阐述脑—脑耦合现象产生的过程。任何沟通系统的出现或产生需要群体成员在特定情境下对特定信号所表达的含义持有共同的理解，而这种共同的理解必须通过互动式学习才能逐步建立起来。这种观点得到越来越多科学发现的支持。联合行为（joint behaviors）依赖于群体成员间对社会信息的精确感知。与群体内其他成员的互动情况会强烈影响着成员的行为发展，直至这些行为趋于保持高度的一致性。与此同时，通过替代激活以及更为复杂的模式产生脑—脑耦合。接下来，我们将尝试以来自鸟类、人类婴幼儿以及成年人的沟通系统产生的研究证据来描述社会互动介导的脑—脑耦合产生过程。

    首先，以往关于鸟类鸣声学习（song learning）的研究通过播放成年鸟鸣声的录音让幼鸟逐步习得鸣声技能。这种研究范式只能验证幼鸟的歌唱学习是基于印记（imprinting）机制的假设。然而，这些研究非常明显地排除了社会因素的影响，掩盖了鸣禽在特定的社会环境中会通过与其他伙伴的互动来促进与提高学习效率的事实。鸣禽只有通过真实互动而非录音才能学会鸣叫声（Baptista和Petrinovich， 1984）。可以证实社会互动介导禽类鸣声学习的最好例子来自对八哥的研究（White， 2010）。雄性八哥通过观察雌性八哥的反应逐渐学会发出具有潜在吸引力的鸣叫声（West和King， 1988）。另一方面，在听到雄性八哥具有吸引力的鸣叫声或部分元素时，雌性八哥会立刻挥动翅膀以示响应。对上述响应的感知进一步强化雄性八哥的行为，使其尽可能重复那些可以引起雌性八哥挥动翅膀的鸣叫声元素，最终使得较为复杂的、更具吸引力的歌声能够成功吸引更多的雌性八哥。而雌性八哥则通过观察和聆听群体内其他雌性八哥的反应,而获得自身对特定雄性八哥歌声的喜好与偏好（FreedBrown和White， 2009； West等,2006）。因此，鸣禽的叫声与偏好都是在社会互动过程中逐步衍生出来。

    其次，人类婴幼儿沟通系统的产生是另外一个能说明在社会互动中习得语言的例子。一个7~12个月大的婴儿所发出的咿呀声就表现出和环境语言（ambient language）的音高、节律乃至音节组成相匹配的特点。从咿呀声到环境语言的声学转变是在幼儿及其照料者之间的互动中发生的。照料者对咿呀声所做出的一致反应可以明显强化特定的声学构成，使得幼儿从中习得环境语言。对于这种类型的社会学习，包括了两个互惠互动的过程，即（1）照料者必须对幼儿咿呀声的声学特征比较敏感，并给予一致的响应；（2）幼儿必须能感知到照料者的响应，并相应地调整他们的发声行为。事实上，照料者早在幼儿1岁时就已经对幼儿的咿呀声给予响应，比如面对面模仿幼儿的发声以及确立发声—响应间的话语轮换等。接下来，照料者会给予幼儿特征更为丰富的发声作为响应，比如由元音—辅音构成的音节（GrosLouis等,2006）。通过综合了解幼儿所关注的照料者的反应，我们得知照料者的反应对婴幼儿的语言发声具有非常显著的影响（Goldstein等,2008）。

    再次，研究表明成年人可通过互动产生一套全新的符号系统，并以此在群体内进行沟通，这也是社会互动介导社会沟通系统的强有力的证据。此类研究要求成对被试合作完成社会沟通系统产生任务，进而考察沟通系统产生的过程。由于被试彼此隔离，不能相互看见，也不能听见对方的声音以及触摸到对方，唯一的沟通途径就是通过计算机呈现特定的（反馈）信息，但这些信息不能是已有的信息呈现方式（比如字母、词语以及数字等）（Hasson等,2012）。因此，为了达到沟通的目的，他们只有创造出一种全新的视觉沟通符号系统。研究发现两个（或多个）被试在积极互动时，很快就形成了用于沟通的全新视觉符号（Fay等,2008； Galantucci， 2005； Garrod等,2007； Healey等,2007）。随着双方不断的互动，所创造出来的用于沟通的视觉符号的抽象性逐渐增强（Fay等,2008）。但是，被试间如果缺乏积极互动（即被试单独而非在互动中创造出视觉符号）时，这些符号将不具备沟通的功能（Garrod等,2007）。另外，旁观者虽然目睹了用于沟通的视觉符号产生的整个过程，却因为没有积极参与互动过程，不能有效地使用该视觉符号进行人际沟通（Fay等,2008； Galantucci， 2009）。这些研究证据充分表明行为上的互动对于新沟通系统的产生具有至关重要的作用。

    第二节  言语交流与脑—脑耦合

    一、 言语产生于耦合振荡

    语言介导了众多典型的人际交流活动。但是，在两个个体的交流过程中，语言信号是如何传递和接收的？值得注意的是，个体间大脑信息的传递方式与个体内大脑不同部位间的信息传递方式很相似。单脑不同部位间的信号传递需要解剖学上的结构连接，表现为某部位的神经活动通过该结构连接去影响另外一个脑部位的活动。比如，一个自言自语的人可以根据特定背景下对自己声音的监控进而调整自身的言语方式，即使自身意识不到这种调节方式的存在。在此过程中，运动皮层发出言语的一系列神经冲动，控制有机体产生相应的声音信息，与空气中的噪音混杂在一起。这种混杂在一起的声音信息将返回到说话者的耳朵里，进而激活听觉感知系统，在需要时可作为一种反馈信息进一步指导运动系统调整语音的输出。这就是人类（或灵长类动物）在嘈杂环境中会反射式提高自身声音强度的原因。在这种情景下，大脑的运动系统和听觉系统间的相互交流是通过空气中传播的声音信息进行协调。而这种观点自然而然地可以扩展到对话情景中的双方，即说话者和倾听者。

    在言语交流过程中，两个大脑通过特定的振荡信号建立明显的耦合现象（如图1-1）。就世界上的各种语言来说，言语信号在幅度上都有其各自的调整方式，如在强度上的增强与减弱等，这种幅度调整就构成了3~8赫兹频率的节奏（Chandrasekaran等,2009； Drullman， 1995）。这种节奏正好与讲话者的音节发音所需要的时间相匹配，即每秒说3到8个音节。研究显示大脑中尤其是新皮层也可以产生相应的振荡或节律（Buzsaki和Draguhn， 2004）。众多言语知觉理论认为言语的幅度调整节律很好地与3~8赫兹的theta频段振荡匹配（Schroeder等,2008）。这就提示我们讲话者的言语信号可以与倾听者听觉皮层的振荡活动发生耦合或共振（Giraud等,2007； Lakatos等,2005），该耦合可以显著增强神经信号的信噪比，进而有助于改善听觉。另外，多项研究显示8赫兹以上的振荡破坏了言语信号，从而显著降低了个体对言语的辨别能力（Saberi和Perrott， 1999； Shannon等,1995； Smith等,2002），并且减弱了听觉皮层的参与度（Ahissar等,2001； Luo和Poeppel， 2007）。

上述耦合假说也可以扩展到视觉模态。人类经常以面对面的形式进行谈话，在这个过程中同时使用了听觉和视觉两种模态。Sanders和Goodrich（1971）的研究结果证实了观看讲话者的面部可以明显增强言语的理解性。在很嘈杂的环境下，如鸡尾酒舞会上，观看讲话者的面部相当于将声音的强度升高15分贝。这种视觉增强语音的原因是讲话者嘴部的运动与言语信号的幅度调整紧密耦合在一起。因此，讲话者嘴部3~8赫兹的运动振荡信息被倾听者的视觉系统所捕获，进而通过多感觉通道整合系统增强倾听者大脑中由声音诱发的脑活动水平（Luo等,2010； Schroeder等,2008）。

装　　帧：平装

页　　数：304

开　　本：16开