認知神經科學：一些關於腦花兒的事情

▶️ 人的心理活動是在哪裏發生的？

相信越來越多的人都知道，心理過程其實並不是發生在“心”裏，而是在“腦”裏。

大腦是我們(men) 心智活動產(chan) 生的生理“場域“，在這個(ge) 由上百億(yi) 神經元、膠質細胞纏繞而成的茂密森林中，孕育著關(guan) 於(yu) 喜悅和痛苦、仁慈和殘忍、智慧和愚蠢的一切。從(cong) 某種程度上看，探索人腦與(yu) 探索宇宙有一定的相似性。

解讀大腦的密碼，不僅(jin) 是令科研工作者興(xing) 奮激動的目標，也為(wei) 人類的哲學迷思提供重要的世界觀和方法論依據——來回答思維和存在、意識和物質的關(guan) 係問題。

目前，已有許多領域的研究者對大腦的生理結構和功能進行了廣泛探索，這些學科包括神經解剖學（研究神經係統的結構）、神經生化（研究神經係統的化學性質、電活動等）、神經生物學（研究腦的分子結構和功能）等等。

20世紀70年代後期，認知神經科學這門主要關(guan) 注人類心智生物機製的前沿學科誕生，恰到好處地彌合了領域空白：

傳(chuan) 統心理學的研究因拿不出足夠 “客觀”的證據總被質疑“科學性”，傳(chuan) 統的神經科學研究距離理解人類行為(wei) 實在太遠。認知神經科學作為(wei) 一門交叉學科，融合了心理學、神經科學和計算機科學等領域的研究，旨

在揭示人類認知過程的腦機製，為(wei) 理解人類大腦-心智-行為(wei) 的關(guan) 係提供重要依據[1]。

認知神經科學采用自上而下的研究策略，從(cong) 大腦的工作方式入手探索人的心理過程，突破了用行為(wei) 解釋心理的傳(chuan) 統方式，使人類對心理的認識到達一個(ge) 新高度。

認知神經科學的發展大量借鑒了認知心理學的研究範式，如采用任務分離法、過程分離法對心理活動進行分離。不過，認知神經科學研究流行起來的關(guan) 鍵是腦影像技術的蓬勃發展，因為(wei) 這切實關(guan) 係到認知神經

科學研究可以怎麽(me) 做的問題。

▶️ 認知神經科學研究怎麽(me) 做？

有關(guan) 人腦的研究因技術落後發展極其受限：

“開顱”風險太大、大腦捐獻者難得。

我們(men) 隻能借助解剖遺體(ti) ，或者一些罕見的臨(lin) 床病例來獲得關(guan) 於(yu) 人類大腦結構及功能的寶貴經驗。

當年，認知神經科學之父邁克爾加紮尼加為(wei) 了探索大腦功能偏側(ce) 化相關(guan) 問題，也是苦苦尋找因癲癇治療切除胼胝體(ti) 的病人來做實驗（著名的“裂腦人”研究）。

加紮尼加“裂腦人”研究（The Split Brain in Man）

20世紀末，腦成像技術的快速發展拉開了無創傷(shang) 性腦研究的序幕。

簡單講，大腦對於(yu) 人們(men) 來說就像是一個(ge) 黑匣子，人們(men) 隱隱感覺這個(ge) 黑匣子與(yu) 感知外部世界、語言表達、學習(xi) 記憶、思維推理等等有關(guan) 係（生活經驗告訴人們(men) ：頭部重傷(shang) 人會(hui) 死亡或變成植物人狀態），但卻不知道裏麵具體(ti) 發生了什麽(me) ，而腦影像技術幫助我們(men) 做到的事情，就是在不在不破壞這個(ge) 黑匣子的前提下，盡量讓它變得“透明”，讓我們(men) 看清匣子裏到底發生了什麽(me) 。

認知神經科學研究常用的工具包括以下幾種：

腦電圖（ERP）：采集大腦中神經活動所產(chan) 生的微弱電信號，通過信號處理得到ERP波形圖，從(cong) 而得到發生特定事件（如刺激或反應出現）時大腦的電活動變化；

功能磁共振成像（fMRI）：利用認知活動中血紅蛋白濃度的變化導致的磁性變化，從(cong) 而獲得 BOLD 信號，對流向特定腦區的血液變化進行檢測。從(cong) 而以高時空分辨率實時呈現進行特定活動時主要有哪些腦區在工作；

功能性近紅外光譜技術（fNIRS）：利用血液的主要成分對600-900nm近紅外光良好的散射性，獲得大腦活動時氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的變化情況，其特點是機器比fMRI更靈活便捷，應用場景更多，更適合小孩老人。

上述這些技術就像探照燈一樣幫我們(men) 看到大腦黑匣的內(nei) 部過程，讓“大腦內(nei) 發生了什麽(me) ？”成為(wei) 一個(ge) 可以嚐試回答的問題，加上心理學的研究基礎，好奇的人類積攢了多年的問題噴湧而出：

“大腦在完成基礎認知功能時發生了什麽(me) ？”“大腦從(cong) 出生到衰老整個(ge) 過程有哪些變化和特征？”“大腦在有關(guan) 情緒、自我概念、社會(hui) 互動的過程中發生了什麽(me) ？”……

很快，認知神經科學領域下又分化出關(guan) 注不同問題的學者群體(ti) 。

▶️ 認知神經科學在研究哪些問題？

1.認知中的腦

認知神經科學研究主要聚焦於(yu) 認知功能的腦機製。認知功能包括知覺、注意、記憶、語言和思維等方麵，研究者想要探索的具體(ti) 問題是：

人們(men) 在感知世界、在記、在說、在想的時候，大腦是如何完成這些功能的？

回答這類基礎問題也是我們(men) 理解人類複雜能力的腦機製的前提[2]。

2.發展中的腦

發展取向的認知神經科學研究關(guan) 注人腦功能在畢生發展不同階段的具體(ti) 特征和發展規律，並試圖繪製人腦畢生發展軌線，構建常模。

“中國彩巢計劃”(Chinese Color Nest Project, CCNP: 2013~2022) 

比如，將孩子的腦影像數據與(yu) 各類常模比較，我們(men) 可以得知這個(ge) 孩子的腦發育情況是否正常，或哪一方麵的認知能力處於(yu) 優(you) 勢，哪些屬於(yu) 劣勢，這對於(yu) 臨(lin) 床診斷、教育應用有重大意義(yi) ；

對於(yu) 老年人，可以用腦數據常模篩查出認知障礙高風險人群，並及早進行幹預，也將發揮減輕社會(hui) 負擔，提高老年生活質量的重要作用[3]。

3.社會(hui) 中的腦

社會(hui) 取向的認知神經科學研究則將社會(hui) 認知現象作為(wei) 主要的研究對象，涉及到情緒、自我意識、社會(hui) 互動、經濟決(jue) 策、道德等方麵的腦機製研究。對於(yu) 這些問題的探索意味著我們(men) 對人類腦機製獨特性的理解更進一步。

《生活大爆炸》中謝爾頓送給女友艾米一張自己大腦的功能性核磁共振成像圖，並表白:

“當我想起你時我的大腦眼窩前額葉皮層是亮起來的。”

大腦的前額葉皮層與(yu) 情感體(ti) 驗有關(guan) ，當人們(men) 感受到積極的情感體(ti) 驗時，部分眼窩前額葉皮層會(hui) 被激活，以至於(yu) 在核磁圖中看起來是亮著的[4]。

所以，將謝爾頓的硬核表白翻譯成文學版，其實是”一想到你，我這張臉上就泛起傻笑”。（是不是感覺瞬間get到了謝爾頓的浪漫！）

▶️ 光榮的荊棘路

作為(wei) 前沿新興(xing) 學科，認知神經科學的研究已經取得不少成果。其中，極具未來感的應用研究方向包括大腦的“讀”與(yu) “寫(xie) ”。

“讀”取大腦信息意味著我們(men) 能深度解碼大腦指令，並服務於(yu) 人或動物大腦與(yu) 外部設備之間創建直接連接，實現腦與(yu) 設備的信息交換（腦機接口,Brain Computer Interface，BCI），如通過大腦來控製飛行器、通過大腦來控製機器手。2016年，Nathan Copeland用意念控製機械手臂和美國總統奧巴馬握手，一度引爆腦科學研究話題。

另一方麵，也有科學家提出“寫(xie) ”入大腦指令的設想：我們(men) 是否能夠通過一些手段，給大腦寫(xie) 入指令，讓人們(men) 的心智過程發生改變？

這個(ge) 設想已經在臨(lin) 床中得到初步嚐試。研究發現，輕度認知障礙患者的大腦皮層中額下回的活動減弱，這會(hui) 導致患者注意渙散，而對額下回和顳上回實施經顱磁刺激（rTMS)，可以有效提高患者的注意和認知加工速度[5]。

考慮到治療實施的可操作性和安全性，對於(yu) rTMS的應用還需要更多的研究提供支持。不過，通過影響大腦功能改變精神狀態這一研究思路，已經為(wei) 諸如抑鬱症、創傷(shang) 後應激障礙、慢性疼痛等疾病的治療、治愈創造了新的契機。

此外，認知神經科學的發展總是與(yu) 倫(lun) 理建設齊頭並進，因為(wei) 隨著研究的深入，誰也說不準未來我們(men) 是否會(hui) 麵臨(lin) 如《三體(ti) 》中“思想鋼印”的倫(lun) 理問題。

盡管前路仍存在許多挑戰，可預見的是這門學科將繼續滿足人類探索自我的好奇心，並為(wei) 人類社會(hui) 發展做出更多切實貢獻。

大腦的精巧與(yu) 複雜讓我們(men) 產(chan) 生作為(wei) “人”的自豪感，也讓我們(men) 產(chan) 生一係列困惑和好奇，人類用腦思索腦、研究腦，這並非一場循環的困境，而是一場人類對自我的叩問和偉(wei) 大探險。

▶️ 推薦閱讀 ｜ 邁克爾加紮尼加係列著作

《認知神經科學：關(guan) 於(yu) 心智的生物學》《誰說了算》《社會(hui) 性大腦：發現心智的網絡》

▶️ 參考文獻：

[1]MichaelS.Gazzaniga, RichardB.Ivry, GeorgeR.Mangun, 加紮尼加, 伊夫裏, & 曼根等. (2011). 認知神經科學:關(guan) 於(yu) 心智的生物學. 中國輕工業(ye) 出版社.

[2]張衛東(dong) , & 李其維. (2007). 認知神經科學對心理學的研究貢獻——主要來自我國心理學界的重要研究工作述評. 華東(dong) 師範大學學報：教育科學版, 25(1), 10.

[3]劉俊升, & 桑標. (2007). 發展認知神經科學研究述評. 心理科學, 30(1), 5.

[4]羅躍嘉, 中國科學院心理健康院重點實驗室, 古若雷, 陳華, & 黃淼. (2008). 社會(hui) 認知神經科學研究的最新進展. 心理科學進展, 16(3), 5.

[5]陳娟, 何昊, 楊丹丹, & 關(guan) 青. (2021). 重複經顱磁刺激對輕度認知障礙的幹預效果. 心理科學進展, 29(11), 11.