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人际交流的认知神经科学
本刊记者 徐芳芳
卢春明,认知神经科学与学习国家重点实验室副教授.2008年获得北京师范大学理学博士学位.采用基于磁共振和功能性近红外光学成像（fNIRS）技术考察人际间语言交流及其障碍的脑机制.发表S C I论文20多篇,包括以独立第一/通讯作者发表的PNAS、Journal ofNeuroscience、Neurology 等期刊文章.2009年开始在北京师范大学开设并主讲脑功能弥散功能成像（又称f N I R S）研究生课程.社会包括Society for fNIRS的communication committee成员,中国教育学会脑科学与教育分会理事,多个SCI期刊审稿人等.
他长期从事语言交流的认知神经机制研究,揭示了人际间的脑活动同步在有效进行语言交流、建立和发展人际关系等方面的重要作用,及其在疾病治疗和师生教学等领域的潜在应用价值.
人是一种社会性动物.人与人之间不仅要交流思想,传递知识,而且还要构建复杂的社会关系.这种交流的需求在刚刚出生的婴儿身上就已经表现出来了,只不过她们只能通过哭声来传递信息.在很小的时候,婴幼儿就对妈妈的面孔和声音表现出特别的偏好.通过与成人的交流,他们的各种心理能力得到快速发展.因此,人际交流可以说是个体心智发展的重要外部条件之一.同样,在人类社会的层面上,社会架构的构建、社会文明的积累都离不开交流.那么,交流到底是怎么发生的？交流的时候,人们的大脑中到底发生了什么？为什么有的人交流能力特别强,而有的人却存在各种交流困难呢？带着对人际交流相关研究的浓厚兴趣,记者专访了北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的卢春明副教授,他正带领团队开展人际交流及其障碍的脑活动同步机制研究.
结缘实验室十三载
原本学教育的卢春明,最初没有想过自己会成为一名心理学方向的科学家.2003年,卢春明做了一个大胆的决定.本科毕业后留校的资格已经获批,而他却想冒险一搏,向着更高远的梦想前进.跨专业、跨学校考研,拿出了破釜沉舟的志气,卢春明一举夺得专业魁首.
“幸运的是,能够跟随我国著名的认知心理学家彭聃龄老师读博士,跟随彭老师做研究.硕士快毕业的时候,彭聃龄老师找我谈话,建议我继续读博士做研究,他当时说可以在国内,也可以出国.我考虑到做语言的研究不应脱离语言文化的大环境,而且也非常喜欢彭老师的课题组,于是选择跟随彭老师继续在北师大读博士.”
2005年,卢春明开始了博士生的学习研究生涯.也是那一年,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室成立.可以说,卢春明是跟随实验室一步一步成长起来的.“我见证了实验室的发展,实验室也见证了我个人的成长.这种感情是非常微妙的.2008年,我博士毕业,也恰逢实验室处于飞速发展的时期.”
从没有读大学的机会,到获得读大学的机会；从本科毕业分配留校,到坚守梦想冒险考研……卢春明与北京师范大学的结缘,来自于一步一步踏实刻苦的勤奋学习,也来自于对看似遥不可及的梦想的不懈追求.而他,则把这些归结于运气.他说：“一路走到今天,能够从事心理学相关领域的研究并取得一点成绩,个人努力是一方面,外在的环境、老师、同学的帮助,都非常重要.所以我感觉自己还挺幸运的.”
近红外脑功能光谱成像为心理学研究带来一线曙光
上世纪十年代,心理学研究者无不关注两个蓬勃发展的前沿交叉领域,即认知神经科学和认知行为遗传学.这两个学科吸收了认知科学和行为科学的理论与神经科学和遗传学的新技术,共同向智能的本质和意识的起源这一基本的重大理论问题发起冲击,将心理学的研究推到了一个新的发展水平.
与此同时,传统心理学研究发展到21世纪后,遇到了一个问题——脑成像的技术应用问题.这些技术能够在无损的情况下研究脑子里发生了什么,从而带来了很多优势,但是同时也造成了一些困扰——很多时候,心理学研究如果不采用这些技术,就很可能得不到广泛的认可.
认知神经科学这一支强心剂,促进了心理学的发展,但也产生了很多争议.尤其是脑成像技术应用过程中对实验情境等条件的苛刻要求,给心理学的研究造成了一些阻碍,很多经典的、重要的方向研究不了.
“比如磁共振,人躺在里面不能动,微小的动作都会影响到图像清晰度.而恰恰很多传统的重要心理学项目——如群体互动,特别是师生互动的心理学研究——是需要进行语言互动的,是会产生动作的.那么,依靠磁共振就没法开展研究了.”卢春明说,当时他走在了一个分叉点上,不知该何去何从,“恰好就在这时,我们实验室计划引进近红外脑功能成像技术,让我负责调研和搭建平台,同时也得到了实验室其他老师的大力支持.”
调研过程中,卢春明发现,这种技术不必像磁共振那样放在一个屏蔽间里,它有一个“帽子”,可以戴着在生活中移动,说话、做手势都没有问题,甚至可以去跑步、骑自行车,成像结果都不会受到干扰.
“我当时就觉得这项技术给心理学的脑机制研究带来了一线曙光,突破了过去的脑成像技术的限制,使心理学研究真正回归到现实生活中,为心理学发展带来了很大潜力.”
认识到这个契机后,卢春明和团队将设备引进,他还把之前做磁共振研究的朱老师拉过来,一起做初步研究.在国际上,他们与华盛顿大学的另一个研究组在同一时间,分别独立地把过去基于磁共振的静息态脑网络研究,成功迁移到近红外脑功能成像技术上,从而为采用基于近红外的儿童青少年脑发育研究提供了理想的技术手段.
“我们越发意识到,磁共振能做的,再用近红外做,并没有任何优势可言.近红外脑成像的真正优势在于回答心理学的问题.它能够让心理学真正的’回归生活‘.”
为了让近红外技术为更多的人所掌握,真正发挥它促进心理学发展的作用,卢春明联合朱朝喆、牛海晶以及美国德克萨斯州立大学艾灵顿分校的刘汉莉老师,开设了近红外脑功能成像研究生课程.“上过我们这个课的很多同学都成为其他单位的近红外技术骨干.看到越来越多的人开始使用和关心这种技术,我心里非常高兴,也很有成就感.”
人际间语言交流的脑活动同步效应
语言的本质在于人际交流.但是,以往的语言脑机制研究几乎都集中在个体孤立的、片段的语言活动上,忽视了自然语言交流的社会互动特征和人际交流过程.
卢春明严肃地说：“针对这一局限性,我们前期采用基于f N I R S的多人同时脑功能成像技术,首次在社会互动情境下对进行自然语言交流的两个人的脑活动同时进行了考察（Jiang et al.,2012, Journal of Neuroscience).结果发现,在面对面对话条件下,交流双方在左侧额下回出现显著的脑活动同步效应,而在没有人际互动的面对面独白条件下,或者在没有视觉信息的背对背（包括对话和独白）条件下,都没有发现脑活动同步效应.”
进一步分析后,卢春明和团队发现,脑活动同步与对话过程中的社会互动有密切关联,包括口语的话轮转换和反馈回应以及非口语的面部表情和体势动作等.这些发现表明,人际间的脑活动同步可能是有效进行语言交流的神经基础.国际同行在综述文章中认为,该研究是国际上首个考察社会互动情境下自然语言交流脑机制的研究,突破了传统研究只关注个体孤立语言活动的局限性,对深入了解语言的社会属性有重要意义.
语言交流不仅是为了传递信息,更是为了建立和发展人际关系、巩固和维系群体团结.无论人还是动物,支配关系都是其社会内部最基本的社会关系之一.那么,在人类领导者建立支配关系的过程中,语言交流发挥怎样的作用呢？这是社会学、心理学和人类进化学等学科共同关注的核心科学问题.
“传统的’b a b b l e假设’认为,无论交流内容是否有用,说话多的人总是更容易成为领导者.但是最近的一些研究发现,与交流频率相比,交流技巧和能力更加重要.”卢春明说,为了检验上述假设,他们采用了一个小组讨论任务,同时对小组内三名被试者的脑活动进行考察.结果发现,从小组中自然产生的一名领导者与两名追随者之间在左侧颞顶联合区出现显著的脑活动同步效应,而两名追随者之间则没有出现显著的同步效应.而且,领导者和追随者在发起的交流次数上没有显著差异,表明交流频率与支配关系的建立并没有直接关系.但是,与追随者相比,领导者发起的交流活动伴随着更强的领导者-追随者脑活动同步效应,并与领导者的交流技巧和能力的评价分数有显著相关,而与其交流频率没有显著相关.
“因此,脑活动同步可能是人类领导者建立支配关系的重要神经机制,而该同步效应与语言交流技巧和能力有密切关系.”卢春明笑道.
该研究首次揭示了脑活动同步效应在建立社会关系过程中的重要作用,及其与语言交流的密切关系,对于深入认识语言的社会属性和进化机制有重要意义.该研究发表在美国科学院院刊PNAS 上（direct submission）（Jianget al. 2015, Proc. Natl. Acad. Sci.U S A , 独立通讯作者） , 引起国际同行的广泛关注.著名的科学网站Faculty1000发表评论文章认为,该研究对于揭示语言交流在领导者与追随者之间的社会关系形成过程中的作用具有重要意义.该研究也被国际同行评价为该领域的开拓性（pioneering）研究.
还语言以流畅——口吃系列研究
虽然我们大多数人的交流能力都没有问题,但是在生活中,我们会遇到一些有言语障碍的人,其中比较常见的就是口吃.口吃的典型特征是与人交流时症状明显,但是一个人自言自语时则不太明显,甚至完全没有症状.所以,口吃是一种典型的交流障碍.人类对口吃矫治的重视,从两三千年前就已经开始了.可见,这种言语障碍对人们日常生活的影响之大,以及人们对矫治方案的需求之大.如果有一天,口吃患者都能得到有效的矫治,那么,其对社会产生的影响将十分深远.
口吃的症状表现为言语频繁地与正常流利的人在频率和强度上不同、且非自愿地重复（语音,音节,单词或短语）、停顿、拖长打断.它也包括言语前的反常犹豫或停顿（被口吃者称为“语塞”）和某些语音的拖长（通常为元音）.口吃的某些表现不能被他人观察到,包括对特定音素（通常为辅音）、字和词的恐惧,对特定情景的恐惧、焦虑、紧张、害羞和言语中“失控”的感觉.它牵涉到遗传、神经生理发育、家庭和社会等诸多方面,是非常复杂的问题.
口吃患者不仅遇到常人难以想象的困难,更可能在心理上产生自卑等情绪,甚至恐惧人际交流.目前,世界范围内,口吃矫治的科学研究和临床实践备受关注.西方国家早有专业机构进行口吃矫治和引导,在我国,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室也正致力于做好这件事.
“要做好口吃的干预和治疗这件事情,有三个关键的点,分别是口吃发生机制的揭示、筛查和诊断神经标记的建立以及有针对性的矫治方案的开发.”
卢春明说.他的研究正是围绕上述三个关键的点来开展的.“口吃研究面临很多困难.最大的困难来自于人,即很多口吃者不愿意参与研究,社会上对口吃问题不够重视,甚至有偏见,开展口吃研究的课题组太少.所以在很长一段时间里,我们的研究进行得很吃力,而且是孤军奋战.”
在口吃发生机制的研究方面,卢春明介绍：“言语产生过程可以分成计划和执行两个阶段.以往,研究者常常将这两个阶段分开研究.这不仅影响到对口吃病理机制的认识,而且阻碍了口吃的临床诊断和矫治工作.相反,我们的研究同时考察了计划和执行这两个阶段,并结合脑网络分析方法,在言语的认知过程和神经通路异常的神经过程之间建立了联系.在此基础上提出了口吃发生机制的双通路模型.这个模型对于口吃是怎么发生的,脑和行为如何关联等关键问题都有合理的解释,而且对口吃的诊断和矫治有指导意义.”
在双通路模型的基础上,卢春明和他的团队采用了模式识别技术,尝试从脑功能活动模式的角度对不同口吃症状进行判别.过去,口吃的诊断和筛查主要依赖矫治师的个人经验,这就导致经验不同的矫治师的判断会出现差异,而且难以推广和进行大范围筛查.脑功能异常神经标记的建立对口吃症状的自动化识别和儿童口吃症状的早期筛查、以及诊断标准的建立有重要意义.虽然这项工作只是一个初步探索,但是为未来的研究提供了很好的方向.
口吃的认知神经机制研究面临一个共同的难题,即由于长期口吃会导致脑功能和结构的代偿,因此,无法判定在成人口吃者身上发现的神经机制异常是口吃发生的原因还是长期口吃导致的代偿效应.因此,大部分研究只能根据间接证据进行推测.要克服这一困难,一种理想的方式是从2?3岁开始,对儿童口吃者进行长期纵向追踪.但是,因为追踪的成本太高,迄今为止,还没有人做过这样的研究.另一种比较现实的方式是对成人口吃者进行矫治.通过比较矫治前后脑功能和脑结构的变化,可以分离出核心缺陷（矫治前后不变）和代偿机制（矫治前后有变化）.
“我们的双通路模型认为,口吃者言语产生过程的言语计划和发音运动控制两个阶段都存在加工缺陷,并分别与基底神经节经丘脑到双侧额下回再到运动皮层的神经通路连接异常和小脑经丘脑到运动皮层神经通路连接异常分别对应.以此为基础,我们开发了一套专门针对口吃者异常神经通路的矫治方案,该方案能够有效提高口吃者的言语流畅程度.”
“人脑的神经网络在学习的作用下会发生重组,表现为脑的可塑性变化.这就有可能通过行为矫治改变异常的脑功能,使其恢复到正常或者接近正常的水平.”基于该方案,他们比较了三个实验组在矫治前后的脑功能（静息功能连接）和脑结构（皮层厚度）特征.结果发现矫治前后口吃者左侧额下回的功能和结构都存在异常,矫治前后没有发生变化,而矫治前小脑的功能异常则在矫治后发生了改变并接近流畅控制组,而且其改变的程度与口吃者言语流畅度的提高存在显著相关.因此,他们得出结论——口吃者左侧额下回的功能和结构异常是稳定的神经异常,反映了口吃的核心缺陷.
“小脑的功能随着口吃者言语流畅性的改变而改变,表明其反映了习得的言语产生方式带来的脑可塑性变化,即代偿效应.”卢春明继续解释,“我们进一步考察了发音运动学习对口吃者发音运动控制能力的塑造作用,分离出三种不同类型的可塑性变化,提示发音运动控制能力的可塑性变化可能存在不同的阶段,不同类型的脑可塑性变化可能具有不同的发展轨迹.”该成果发表在临床神经科的顶级杂志Neurology（Lu etal., 2012; Neurology） .
一个7天时间的矫正实验之后,患者的部分脑功能异常没有了！卢春明和团队基于研究工作开发的这个汉语口吃矫正方案在国内外引起了极大反响.对此,美国神经病学学会进行了特别报道：“来自中国的研究表明,一星期的口吃矫正,就能够显著地提高言语流畅度,改善脑功能.”文章发表后,好多外国人找了过来,迫切地请求卢春明和他的团队帮助矫治口吃.卢春明只得抱歉地说：“对不起,我们这个方案是针对汉语的,只能应用于汉语环境.”
此外,卢春明的研究还考察了口吃者的声调产生机制：“语言是文化的重要载体.以往关于语言独特性的研究都集中在书面语方面,认为口语更多体现了语言的普遍性.我们以声调产生的认知和神经机制为突破口,对口吃者认知神经机制的普遍性与独特性问题进行了考察.结果表明,汉语声调的独特性可能主要体现在其发声机制上,并且会对口语流畅性产生特异性的影响.我们的研究首次揭示了口语流畅性加工过程中的普遍性与独特性问题,在国际上产生了广泛影响.”
采访结束时,卢春明对记者说出了他的一个愿望：“目前,国内并没有一个系统的、专业的口吃矫治机构,包括医院也没有一个有效的方法.我们的研究取得一些成果后,也和一些机构进行合作矫治.我希望将来能够有更多的公众、更多的医疗机构和研究者关注口吃问题,也希望我们的研究成果能够被更多的矫治机构采用,把语言流畅的阳光带给更多的口吃者.”
神经科学论文范文结:
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