第五章 brainimage脑功能成像技术.pdf

脑功能成像技术 近 20 年来，随着现代物理、电子与计算机技术的迅速发展，脑功能成像技 术（functional brain imaging ）取得了长足的进步，一批功能强大的无创性脑功能 成像手段相继诞生。这促使研究者们对脑功能成像技术及其在认知过程、情绪过 程中的应用产生了浓厚的兴趣，将它们迅速应用到认知神经科学以及心理学的各 个领域中，并取得了许多突破性成果，促进了这些领域研究的深入化进程。 （一）使用脑功能成像技术的理由 研究者进行脑功能成像技术进行实验，最明显的目的是为了将脑的结构与其 功能联系起来。我们已经知道，脑的许多功能都是定位于大脑的神经组织结构之 中的；基于此，研究者们开始试图成像出那些参与到不同脑结构激活中的基本过 程。现代神经成像假定，我们可以根据组成复杂心理过程的一些基本操作的结合 来对其进行最好的描述，这些基本过程并不是定位于大脑中的某个单一部位的， 而通常是神经元网络共同作用的结果。神经成像的这一假定自然而然地导致了人 们对与基本心理过程相伴随着的脑激活的探讨。而将这些基本过程成像到大脑中 的区域和功能性网络就是现代脑成像研究的主要目标。 对不同脑结构的功能的详细成像可以为我们提供关于基本心理过程的可靠 证据。一旦我们能够确定，特定的脑区与某一心理过程有关系，就可以超越这种 结构与功能的简单对应关系，而使用统计技术（如区域间相关、因素分析、结构 方程建模等）来进一步考察与复杂心理任务有关的激活环路，分析出心理任务中 包含了哪些基本过程的结合。这样，通过考察激活模式，我们就能从简单到复杂， 并能了解在某一模式中所激活的结构所具有的功能。此外，在脑损伤研究中，还 能帮助我们推测受其影响何种脑功能会丧失。 使用脑成像技术的另一个原因是：它可以分离心理过程。如果我们能够获得不同心理任 务所导致的激活模式的数据，就可以用它来检验这两个任务是否存在双重分离（Smith 和 Jonides, 1995 ）。这种分离的原理是：假设某特定脑区 A 处理某认知过程 a ；类似地，某特 定脑区 B 处理某认知过程 b 。假设有 1、2 两种心理任务。任务 1 需要心理活动 a 参与而不 需要 b ；任务2 需要心理活动 b 参与而不需要 a 。如果我们在被试完成这两种任务时对其 大脑中的激活进行成像，就会发现，脑区 A 在任务 1 中得到了激活而未在任务 2 中得到激 活，脑区 B 则恰恰相反。由于两个不同的激活脑区的存在（通过脑成像技术可对脑区作空 间上的限制，使二者不叠交），我们便可得出任务中存在着两个独立心理过程的结论。这个 逻辑既适用于脑区 A 和 B 分别是大脑中的某个单一位置的情况，也适用于它们分别是由多 个单一位点联系而成的网络系统的情况。因此，该方法得到了广泛的应用。 举个例子来说，研究者曾假定工作记忆可能至少由两个子系统组成，一个用来处理空间 信息，另一个用来处理言语信息，这个假设后来在对正常和脑损伤被试的行为研究中得到了 证实（Jonides, et al. ，1996）。但一个关键性的发现却是通过对空间和言语工作记忆任务的不 同脑区激活的比较得来的。研究者通过脑功能成像发现，在完成空间工作记忆任务时，大脑 右半球新皮层的作用占主要地位，而言语空间记忆任务主要是左半球新皮层的机制，这便证 实了工作记忆是由两个独立的系统组成，它们分别对不同类型的信息进行加工。 在一些比较复杂的情况下，两个任务可能既激活了一些不同的位置，还激活了相似的位 置，此时，通过对这些共同的和不同的位置进行记录，我们就可以解释两个任务中所包含的 过程。如果事先通过其他研究已经知道了每个位置的功能的话，那我们就可以对这些任务中 的过程有更充分的理解。 目前，使用成像数据来评估双重分离已经变得非常普遍。这些数据的含义已经超出了以 往那些从正常和脑损伤被试的行为数据上所得出的双重分离。在正常被试的行为实验中，双 重分离可以通过寻找两个分别影响不同任务的实验变量来建立，这个模式可以让我们得出两 个任务中所参与的心理过程不同的结论（如前面章节中所讲到的实验性分离、加工分离程序 等）。但这种分离的弱点是：还不能对所参与的特定心理过程作出详细的解释和说明。而在 脑损伤被试的行为实验中，研究者则通常会寻找两个患者：一个能完成任务 A 而不能完成 任务 B ，另一个正相反，这个模式同样