心理理论的脑机制研究综述

心理理论的脑机制研究综述

安敏席伟光陈艳鹤赵海霞(郑州大学教育系基础心理学河南郑州450001)

中图分类号:B844文献标识码:A

摘要:本文首先对心理理论的概念以及心理理论脑机制研究的实验范式和任务进行了简单介绍,然后分别从脑损伤研究和脑成像研究的角度介绍了有关心理理论脑机制的研究进展,从目前的研究来看,与心理理论相关的脑区主要是前额叶、颞上沟、颞顶联合区和杏仁核等。最后总结了该领域存在的问题并对今后的发展趋势进行了展望。

关键词:心理理论脑机制前额叶颞上沟

一、引言

目前社会认知的神经机制已经成为认知神经科学研究的热点,而心理理论作为社会认知的重要组成部分,在近几年已经引起各个学科研究者的广泛关注。心理理论是Premack和Woodruff在1978年研究黑猩猩的认知能力时首先提出来的一个概念,指的是了解自己和他人的愿望、信念、意图等心理状态并据此推断他人行为的能力[1]。这一概念提出以后,引发了从不同角度出发的大量研究,人们一般认为心理理论有一定的先天生理基础,是不同于其他认知能力的特定认知领域[2]。对于心理理论的研究,早期主要集中在发展心理学和临床心理学两大领域中,发展心理学主要关心心理理论发展的年龄进程,研究发现,3岁之前儿童就能理解外表与真实的区别,但还不能理解错误信念[3]。4岁左右儿童能够掌握二级未知知识,但对二级错误信念的理解要晚1-2年,6岁左右是儿童二级错误信念发展的关键期[4]。其次发展心理学家热衷于研究心理理论发展与其他心理现象(语言、记忆、想象、注意、人格、情绪)的关系。临床心理学是将心理理论用于解释临床中特殊症状人群的异常社会行为,以寻求他人病因的心理解释和治疗方案。随着近年认知神经科学的兴起,研究者开始将注意力又转向了心理理论脑机制的探索。目前,心理理论脑机制研究的被试主要集中在两个方面:一是针对健康成人被试开展的心理理论脑成像或脑电研究,研究者关注与心理理论功能有关的脑区定位或心理理论加工的时间进程;二是针对社会行为障碍人群开展的临床神经生物学研究。

二、心理理论脑机制研究的实验范式及任务

就实验范式而言,心理理论脑机制的研究借鉴和参考了发展心理学和临床心理学在心理理论研究中所采用的一些经典实验任务,如:错误信念、手势识别、语用理解、行为预测和因果推断等,来探讨与心理理论加工有关的脑区。目前研究者在心理理论脑机制研究中所采用的研究范式及任务按不同的角度概括如下:

按脑成像研究的两个发展时期分:①“离线(off-line)”研究思路。早期的脑成像研究几乎都采用“离线”研究思路,实验中经常让被试在一个虚拟的情景中,对主人公的心理状态进行推测,但不进行实时的反应,通过神经影像学技术获得执行各种心理理论任务时大脑的定位结果。事后通过问卷记录被试的反应,并对被试的心理理论测试进行错误类型、通过率的分析[5]。②“在线(on-line)”研究思路。随着研究的精细化,心理理论脑机制研究逐渐采用“在线”思路。其基本假设为:个体在真实情景中拥有自身的信念、期望和意图,具有理性思考的能力[6]。因此,在实验中让被试对他人心理状态进行推测同时,即时做出反应,并记录被试的信息,同时记录脑电或对脑相关部分进行扫描以了解脑的激活状况。两者相比,“在线”研究思路强调被试在真实的情景中对他人心理状态进行推测及被试与情景中他人的互动与反馈。

按心理理论任务所涉及的研究主题分:①关于他人信念的研究,即让被试在自我信念和他人信念冲突的情况下,站在他人的立场去判断事实;②关于他人意图的研究,即让被试对他人的意图进行揣测,并根据反馈及时调整自己下一步所要做出的行为;③关于他人的道德的研究,即让被试判断他人的行为是否符合道德;④关于他人情感的研究,即让被试根据一些表情线索或眼动线索,对他人的情绪做出判断[5,6]。

按材料呈现方式的不同分:①言语材料。言语呈现的材料一般是文本形式,如:故事、对话等,言语材料要求被试对材料内容进行语义加工;②非言语材料。非言语呈现的材料一般是图片形式,如卡通画,或者是录影带,非言语材料没有语义加工的要求,但是被试需要从图片或录影带中提取相关信息[7]。

就研究技术而言,目前主要采用了PET、ERP和fMRI技术。

三、心理理论的脑损伤研究

脑损伤研究作为一种探查大脑特定区域功能的方法已经运用多年,是神经心理学的主要研究方法。大量的研究发现心理理论能力的形成和发展可能与特定的脑区有关。

Rowe等人比较了两组脑损伤患者,分别为左右侧额叶切除,让两组患者完成一二级错误信念和执行功能任务,发现两组患者在两种任务中都表现出一定程度的缺陷[1];Stone等人针对双侧眶额叶损伤的成人患者进行了研究,发现眶额皮层受损的病人可以通过简单的心理理论任务,但在处理失言觉察这样的任务中存在困难[6]。

有研究表明早期杏仁核损害的病人在执行心理理论任务中的错误信念理解有明显损害,表明杏仁核的损害影响了心理理论能力的形成。Stone等通过对两例成年人杏仁核损害的病人研究表明,他们在失言察觉任务和眼区复杂情绪识别任务种均有损害。进一步说明了杏仁核的作用[6]。

Samson等通过对左侧颞顶联合区脑损伤的病人研究发现,他们在执行心理理论任务的错误信念有明显损害,因此他们认为左侧颞顶联合区对于心理理论的加工非常重要[8]。

以上研究表明,参与心理理论能力加工的神经基础主要包括前额叶、杏仁核以及颞顶联合区。脑损伤研究是一项有效直观的手段,尤其在临床诊断等方面积累了大量的宝贵经验,但患者的脑损伤部位的精确程度各有差异,这为脑定位研究也带来了一定的困难。随着近年来脑成像技术的日趋成熟,研究者开始考虑以正常人作为研究对象,采用神经影像学手段,记录被试在加工心理理论的过程中脑区的激活状况。发现许多其他脑区也特异性的参与心理理论认知加工。

四、心理理论的脑成像研究

早在1994年Baron-Cohen就采用单光子放射断层扫描技术扫描并记录了被试对心理词汇与非心理词汇进行区分时大脑活动的变化。发现被试在选择表示心理状态的词汇时,右侧眶前额叶有明显的激活;接着Goel等人发现个体在模拟他人心理知识对熟悉和不熟悉的物品进行功能推断时,左内侧前额和颞极出现激活[6]。在随后的研究中,研究者采用了更为复杂、更为精细的加工方式及与心理理论主题直接有关的任务,试图确定与心理理论加工更直接相关的脑区定位。这些研究所涉及的主题可以概括为以下四类:

(一)关于理解他人信念的研究。Fletcher等人研究记录了6名平均年龄为38岁的健康男性被试在阅读不同故事时大脑的活动情况。其中一组阅读含有错误信念的心理理论故事,结果PET扫描发现,只有在心理理论条件下左内侧额叶与前扣带回有显著激活[6];Kobayashi等在fMRI研究中,考察了不同年龄组人群对错误信念理解的脑机制。发现在错误信念条件下,成人和儿童右侧前额皮质背外侧、右侧额中回等都存在显著的激活[7]。

(二)关于理解他人意图的研究。Brunet等采用PET技术,以录影带为材料,设置三种条件,分别要求被试判断录影带中人物的意图、知识、身高等。研究发现,与其他两种条件相比,被试在推测人物意图时,左内侧前额区,右侧前额下区、右侧颞下回、左侧颞上回等区域都存在显著激活[5]。研究采用了off-line的实验范式,后来的研究中逐渐采用了on-line的范式。

(三)关于理解他人行为道德的研究。一些精神病患者明显表现出道德违背及反社会行为,研究发现他们的心理理论功能和正常人有明显差异,这和他们的部分脑区损伤可能有关。Ciaramelli等人在一项脑成像实验中以前额叶腹内侧区域受损的病人和正常人为被试,要求被试以第一人称角色判断主人公的行为是否道德,结果发现,前额叶受损的病人,更倾向于将不道德行为判断为道德的。

(四)关于理解他人情感的研究。即让被试根据一些表情线索或眼动线索,对他人情绪做出判断。Baron-Cohen等人比较了两组被试(正常被试和孤独症患者)在一项通过识别图片人物的眼神来判断其情绪表达的任务上的作业,结果发现,正常被试的内侧前额、颞上回和杏仁核都有激活,而孤独症患者未见杏仁核的激活[5]。

以上研究表明完成心理理论任务中关于理解他人信念的脑区主要涉及前额叶、颞上沟、旁扣带回、眶额皮层;关于理解他人意图的脑区主要涉及额叶内侧、双侧后扣带回;关于理解他人行为道德的脑区主要涉及颞顶联合区、内侧前额区;关于理解他人情感的脑区主要涉及颞上回、杏仁核。

五、问题与展望

综上所述,当前的研究已经揭示了心理理论的一些相关脑机制,但在各个具体的研究中,脑区的激活又存在一定的差异。究其原因,可能存在以下几个因素:

首先,脑机制研究的对象主要是成人,内容就更多的涉及到对心理状态等的理解上,而很少采用儿童行为研究中所使用的错误信念任务,显然这两种任务处于不同的层面,因此这样的研究结果就不可排除它们可能有各自独立的神经基础脑结构。目前已有研究将成人和儿童一起考察,弥补了以往研究仅考察成年人的缺陷,但这种研究还很少,但我们相信随着技术的不断成熟,跨年龄组的研究会取得更大的进展。

其次,不同的实验范式对脑机制研究的结果也有影响,心理理论脑成像研究多数采用off-line范式,近年来逐渐采用了on-line范式,实验结果存在着一定的差异。对比相关研究发现,在off-line的研究中,腹内侧额叶、颞上沟回和杏仁核这三大区域有普遍激活;而在on-line的研究中,主要是前扣带回存在显著的激活。on-line范式的采用,推动了心理理论脑机制研究的生态化取向,但目前使用者还属于少数,因此结果还需要大量的实验研究来验证。

再次,心理理论的脑机制与文化差异的关系问题。已有的行为学研究发现在获得心理理论的年龄上东西方儿童有差异,这是因为文化的原因所导致的吗?行为学研究所采用的心理理论任务多和语言有关,那么东西方语言文字的差异可能是一个影响因素,中国的行为学研究所采用的心理理论任务大多是从西方借鉴而来,由于两者的文化背景不同,是否适合中国儿童也是一个值得考虑的问题。心理理论作为一种社会认知必然要受到社会文化的影响,那么文化差异是否会导致脑机制的差异?已有研究表明,家庭规模对儿童心理理论发展有一定的影响,中国现在多是独生子女,这样的成长环境对心理理论会有怎样的影响?目前已有部分研究开始关注并发现了一些脑区激活的差别,但只是迈出了跨文化研究的第一步,这一系列的问题都有待于进一步的研究。

最后,近年来随着脑成像研究的逐步细化,加上镜像神经元系统研究的深入,让研究者对心理理论的神经机制有了新的认识,认为心理理论的加工不只是单一脑区参与的,而是依靠多个脑区有机组织的复杂系统[9]。相信随着研究技术与方法的不断进步,关于心理理论的研究也将会有新的方向和突破。

参考文献:

[1]徐芬,张文静,王卫星.从心理理论的脑机制研究看心理理论与执行功能的关系.心理科学进展,2004,12(5):723-728;

[2]王茜,苏彦捷,刘立惠.心理理论——一个广阔而充满挑战的研究领域.北京大学学报(自然科学版),2000,36(5):732-737;

[3]王益文,张文新.3-6岁儿童“心理理论”的发展.心理发展与教育,2002,18(1):11-16;

[4]张文新,赵景欣,王益文.3-6岁儿童二级错误信念认知的发展.心理学报,2004,36(3):327-334;

[5]张兢兢,徐芬.心理理论脑机制研究的新进展.心理发展与教育,2005(4):110—115;

[6]刘岩.“心理理论”推理的事件相关电位研究.山东师范大学硕士学位论文,2008;

[7]方卓,胡治国,张学新.心理理论的脑功能成像研究.中国临床心理学杂志,2008,16(3):254—257;

[8]席春华,汪凯,朱春燕,靳胜春.心理理论的神经基础.中国临床心理学杂志,2006,14(4):438—440;

[9]丁峻,陈巍,袁逖飞.阐明心理理论机制的新途径---来自镜像神经元研究的证据.南京师大学报(社会科学版),2009(1):99-106。

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