心理理论神经机制研究中的整合_沙文居

第34卷　第5期西南师范大学学报(自然科学版)2009年10月Oct.2009

Vol.34　No.5　　JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)

文章编号:1000-5471(2009)05-0076-06

心理理论神经机制研究中的整合

沙文居,　李　红,　张　婷

西南大学心理学院,重庆400715

摘要:从脑与理论两个方面系统地介绍了过去心理理论神经机制探索领域中已获得的趋于统一的研究成果,目的在于为将来的研究提供一个可参考的依据.从研究结果可以看出,心理理论生理机制的探讨主要集中在额叶和颞叶皮层,领域中现有的两个理论双加工成分说和拟化理论,双方在神经机制上出现了惊人的统一性.关　键　词:心理理论;双加工成分说;拟化理论;神经机制中图分类号:B844

文献标识码:A

经过多年的探索与研究,研究者们已经基本达成了一个共识,即人类社会交往行为的丰富性与复杂性和心理理论能力有着密切的联系.心理理论(theoryofmind,ToM)描述了一种预测他人行为和信念的能力[1],指的是个体对自己或他人的信念、意图和愿望等心理状态的认识或理解,并借助于这种认识或理解来解释和预测他人的心理和行为[2].儿童行为发展研究领域已经在心理理论方面获得一定成果,发现了心理理论与执行功能[3-5]、语言发展[6]、亲社会行为及情绪功能之间存在的联系[7].

近年来,认知神经科学家开始对心理理论的神经机制进行探索

[8]

,使人类能够从生理机制的水平上来

理解高级社会行为技能的发展,但更为重要的是,研究开辟了一条新的途径来帮助社会认知技能受损和心理理论异常的人群重新获得能力上的发展[9].

在心理理论神经机制探索的研究中可以看出,与之相关的大脑区域在一定的范围内已经形成相对稳定的结果,即心理理论生理机制的研究主要集中在额叶和颞叶方面,而相关的理论在生理机制的基础上也能够初步形成整合之势.尽管研究领域内部仍然对一些问题存在着不同的看法,但对研究成果进行一个初步的总结对于未来的研究是具有一定参考价值的.

因此,文章对近年来研究成果的统一方面进行分析综述,系统地阐述心理理论神经机制探索过程中的这些整合的趋势,为将来的研究提供一个可参考的依据.

1　心理理论的神经机制

早期的神经心理学研究概括了导致心理理论损伤的脑区在右半球[10-11]和额叶[12-13].Platek等人研究发现[14],自我意识的生理机制存在于右半球,而额叶则与心理理论的加工有关.Vogeley等人[15]认为,右侧前额叶皮层是自我观点采择和推理他人观点即心理理论共同激活的区域.随着研究的深入,对心理理论的脑定位问题有了更为细化的研究划分,同时也产生了精确定位上的不一致.Gallagher和Frith

[16]

提出心理

理论涉及到了三个脑成分,即前额叶中部(medialprefrontalcortex,MPFC)、颞极(temporalpoles)和颞上沟后部(posteriorsuperiortemporalsulcus,STS).因为颞极和颞上沟后部都属于颞叶侧部,因此,Frith和Frith

[17]

认为心理理论涉及的大脑区域是前额叶中部和颞叶(temporalcortex).而Saxe,Carey和Kan-

①收稿日期:2008-09-09

作者简介:沙文居(1984-),女,云南昆明人,硕士研究生,主要从事发展心理学方面的研究.通讯作者:李　红,教授,博士生导师.

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[18]

77

认为与心理理论相关的大脑区域是前额叶中部、颞叶和颞顶联合区(temporo-parietaljunction,

[19]

TPJ).Happaney,Zelazo和Stuss则提出,心理理论能力的发展是由腹内侧前额叶皮质(ventromedialprefrontalcortex,VMPFC)调节的众多能力之一,腹内侧前额叶包括了眶额叶皮层(orbitalfrontalcortex,

[17,22]OFC)和前额叶中部.近来,对杏仁核[20-21]、扣带前回(anteriorcingulatecortex,ACC)特别是旁扣带

回皮层前部(anteriorparacingulatecortex,anteriorPCC)部分也都有所考察.

[23-24]

、视丘脑下部

[24]

、额叶新皮层和纹状体

[25]

等

尽管不同的研究在细化的大脑定位方面存在着差异,但是整合脑成像研究的结果来看,健康成人完成心理理论任务时激活的区域主要位于额叶—顶叶—颞叶神经网络带,集中性的活动出现在前额叶中部、颞顶联合区和颞极.从大的范围来讲,前额叶在心理理论能力的形成和发展当中是最为重要的部分.一项关于意图推理的正电子断层扫描技术PET研究发现,被试在完成非言语心理理论推理任务时,与物理属性推理任务相比,右侧MPFC有显著性的活动[26].特别是,Mason,Banfield和Macrae使用fMRI技术来研究关于人的知识是如何在大脑中进行表征的,研究者向被试呈现一系列动作知识,请被试判断这些动作是人能完成的还是狗能完成的,记录脑成像,结果发现,关于人的行为的判断激活的区域都在前额叶,而活动最明显的区域是右侧额中回中部(rightmiddleandmedialfrontalgyri).研究表明,关于人的知识可能在功能上与关于其他动物的知识是相分离的,对与人相关的行为做出判断所唤醒的神经活动与心理理论推理所激活的区域相似

[27]

.该研究决定性地说明了前额叶在心理理论能力当中的地位.

2　心理理论涉及的大脑区域的主要功能

在对生理机制和理论模型进行归纳与整合的同时还需要对相关的大脑区域做出整体性说明,对各个脑区与心理理论相关的研究进行总结,将有助于研究者对该领域的探索形成一个整体的框架构建,从整体上把握其神经机制的发展趋势.2.1　颞叶侧部

颞叶侧部(Lateraltemporalcortex,LTC)主要由颞极的侧部和下部、颞极和颞上沟后部(posteriorSTS)组成.

颞极主要与记忆提取相关,该区域能够在过去经验的基础上对当前的材料进行加工,从而形成一个语义性的和情绪性的背景.这个功能可以帮助个体理解一个故事或者图片是否涉及了心理理论的加工

[28]

.一项

[29]

PET研究发现,在个体推理表达自己的观点和推理表达他人观点的时候都会探测到左侧颞极显著的活动这表明不论是对自我的心理理论推理还是对他人的心理状态推理,颞极都是一个不可忽略的成分.

[30]

.

LTC区域当中与社会认知关系最为密切的是STS,该区域对识别他人的行为和意图都具有重要作用.脑成像研究表明,STS对面孔知觉诸如注视、表情、唇语等方面发生的变化非常敏感,特别值得注意的是,STS与个体对目光的反应能力有关[31-32].Baron-Cohen(1997)提出对注视的解释在心理理论系统的功能中扮演着重要角色,Farroni等人进一步研究发现,个体早期对交互性目光的敏感性是后来个体社会技能发展的重要基础激活STS后部2.2　杏仁核

[33]

.与此类观点相一致的是,功能性成像研究已经发现心理理论任务和目光注视加工都会

[34]

,由此说明,STS在心理理论生理机制的研究中是不可或缺的成分.

杏仁核位于中部颞叶区,是最近关于心理理论神经机制研究当中所发现的脑成分.杏仁核在个体完成心理理论任务时有所激活,并且童年期杏仁核损伤的患者在多个心理理论任务上都出现任务失败.Stone等人[20]第一次证明了成年期受到杏仁核损伤的患者同样存在着心理理论缺失.两名获得性双侧杏仁核损伤的患者在心理理论任务上表现出困难,说明了杏仁核在心理理论上的重要作用可能并不仅仅存在于发展过程中,而且存在于成脑的“在线”心理理论加工当中.

2.3　腹内侧前额叶与眶额皮层

腹内侧前额叶(VMPFC)位于MPFC、眶额皮层(OFC)和前额叶底部区域的交汇处.Shamay-Tsoory和Aharon-Peretz让VMPFC损伤的病人完成认知的心理理论任务和情绪的心理理论任务,结果发现患者在认知心理理论任务上表现完好,但是情绪心理理论任务却完全出现了困难.这表明,VMPFC可能在情78西南师范大学学报(自然科学版)　　　　　投稿网址http://xbgjxt.swu.cn　　　　第34卷

[35]

绪性社会加工方面存在重要的作用.

关于OFC与心理理论的关系,结构性脑成像研究和神经心理学数据都表明,OFC在额颞痴呆的额叶

变异(frontalvariantoffronto-temporaldementia,fvFTD)神经病理学研究中具有重要研究价值,这一结构损伤的患者在实验室心理理论评估测验和情绪决策任务上都表现出任务困难[36].VMPFC包括OFC在内的区域如果被损伤,那么个体将无法对他人的面部表情进行解码,所以无法识别他人的情绪状态,而基于他人面部信息来对其情绪状态进行解释是心理理论重要的加工过程之一[38].Hynes,Baird和Grafton对以往的研究范式和刺激内容进行总结,他们认为,如果研究中选择的心理理论范式需要被试进行情绪性归因,那么OFC在心理理论任务中就会有所卷入

[39]

[37]

.

2.4　纹状体和额叶新皮层

心理理论研究中涉及到纹状体的发现并不多见,最近的一项病理学研究对额颞痴呆(Frontotemporaldementia,FTD)和亨廷顿病(Huntington'sdisease,HD)两种患者进行了比较研究.FTD和HD是两种退化性障碍症,前者主要涉及到额叶新皮层,后者则主要是纹状体的问题,两种病症都会改变个体的社会行为,并毁坏个体的人际关系.结果发现,HD患者在对故事和卡通情节进行解释方面存在困难,而FTD患者则在卡通、故事解释方面和情绪识别方面都存在困难,这从侧面反映出额叶新皮层和纹状体对社会行为可能起着重要的作用

[25]

.

2.5　其他相关脑区

在心理理论神经机制研究中涉及到的大脑区域还包括扣带前回(ACC),以及非常重要的前额叶中部(MPFC)和颞顶联合区(TPJ).无论是ACC喙部还是尾部,在心理理论研究中,其激活都可能与行为监控和于刺激的认知加工相关.而MPFC和TPJ尽管重要,但二者在研究领域当中颇具争议,主要的分歧在于TPJ与MPFC谁才是心理理论神经机制的核心[17-18,40].因此,文章暂不对二者的功能进行过多阐述,以期研究进一步的发展能有效解决该冲突.

[40]

3　神经机制理论的整合

在神经科学研究领域,Tager-Flusberg(2001)提出了心理理论双加工成分说,认为心理理论至少可以分为两种成分加工,第一是根据即得的、可观察到的信息来对他人的心理状态进行探测和解码,第二是对解码后的心理状态进行推理,从而解释并预测他人的行为.这两种加工之间的区别是很重要的,因为它们存在的基础来自于不同类型的社会-信息加工技能.心理状态解码(Mentalstatedecoding)主要依赖的社会信息来自于即时的、可观察到的环境(例如个人行为、音调、面部表情等),与之相比,推理他人心理状态以对其行为做出解释和预测则涉及到他人所处的问题情境或背景环境等方面的知识.

心理状态解码方面的证据主要来自于面部表情识别方面的脑成像研究领域.研究普遍认为,对他人情绪心理状态进行解码的神经回路可能包括了OFC和中部颞叶区(包括杏仁核在内).近年来,研究者开始尝试使用ERP技术来探讨心理状态解码的机制.研究经常使用的任务叫做“从眼到心”(“ReadingtheMindintheEyes”),首先向被试呈现一个词汇线索,可能是心理/情绪状态词汇或者性别词汇,之后向被试呈现一幅眼睛的图片,被试的任务是判断眼睛反映出的情绪状态或者性别是否和前面的线索词汇相吻合.尽管ERP源定位上存在很多问题,但值得注意的是,ERP数据很好地和神经心理学数据相吻合,发现了OFC和中部颞叶区损伤会破坏情绪识别能力.因此,ERP和神经心理学数据提供了证据,表明心理理论推理的一个方面———解码他人心理状态可能依赖的神经回路存在于OFC和中部颞叶区.

推理心理状态方面的研究使用着另外一类范式,这些研究要求被试完成两类任务,一类是要求对心理状态进行推理的任务,一类是与前者匹配但是不要求推理心理状态的任务,最后对脑成像结果进行比较.结果表明,左侧前额叶中部可能在对与心理理论相关的抽象表征进行判断时存在特别重要的作用.另一个要提到的是拟化理论(Simulationtheory).拟化理论认为,观察者模仿被观察者(被观察者可以是自身)的行为,从而自动地推理观察者自身与被观察者之间的心理状态,Grèzes,Frith和Passingham[42]的一项研究对该理论进行了证实.研究者让被试看录像,一是被试自己举起一个盒子的行为,二是他人举起一个盒子的行为,并且让被试判断剧中人举起的盒子的重量,同时观察神经活动.结果发现,与判断他[41]

[38]

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人的行为相比,判断自己的行为时顶叶前运动回路(parietalpremotorcircuit)会在行为知觉中有所激活.研究使用拟化理论对此进行了解释,即观察自己的行为与观察他人的行为相比,被观察模仿的行为和自身实际操作的行为能够更加完美的匹配.类似的,当个体在观察能够反映出一个错误信念的行为群时,STS、OFC、旁扣带回皮层(PCC)和小脑都会被激活,研究者认为,这是自身实际感知到的行为(客体更换了位置)和根据模仿而获得的行为结果预测(模仿主人公的行为可以推测出他不能找到客体)不匹配的结果.

双加工成分说的心理状态解码阶段涉及到OFC和中部颞叶区,而拟化理论涉及到了STS和OFC.上面的内容中已经提到过STS是属于中部颞叶区域的一个部分,那么从生理机制的角度来看,在心理状态解码的过程中很可能需要对他人的行为进行模仿,这种模仿是心理理论推理的前提条件.而PCC在额叶中部的定位又能够反映出心理状态推理阶段可能同样需要模仿的参与,此阶段的模仿,其目的可能在于对模仿的行为和实际感知到的行为进行匹配,从而促进心理理论的推理加工.双加工成分说与拟化理论在生理机制上出现了惊人的整合,这在一定程度上证明了拟化理论可能贯穿了双加工成分说的两个阶段,这是心理理论神经机制研究中的一大发现,也是心理理论神经机制建立理论模型探索之路上的一个初步成果.

由于神经机制方面的理论处于发展初期,仅仅包含了小部分的研究结果,并不能很好的、完整地解释心理理论所涉及到的所有区域.但是,小范围的理论发展将为未来的理论构建打下良好基础.

4　问题与展望

心理理论神经机制研究尽管在细小的定位方面仍然存在着分歧,但是在一定范围的大脑区域方面已经出现整合之势.从研究结果来看,健康成人完成心理理论任务时激活的区域主要位于额叶—顶叶—颞叶神经网络带,集中性的活动出现在前额叶中部、颞顶联合区和颞叶极.领域中现有的两个理论,双加工成分说和拟化理论,双方在神经机制上出现了惊人的统一性.

脑与理论的整合方面在一定程度上为研究者展示了心理理论神经机制的面貌,也显示出研究领域内值得探讨的一些问题.首先,心理理论经历了二十多年的发展研究,其研究对象多是儿童.采用该领域经典范式的大量实验研究也已经得出了相对一致的结论,认为4岁是儿童获得心理理论能力的分水岭.儿童的大脑与成人的大脑毫无疑问在功能结构上存在着差异,而现有的结论多来自成人,如果将现有的心理理论脑机制研究结果简单地推论到3～4岁的儿童身上显然是不恰当和不准确的.而且,想要探讨心理理论的发展机制问题,儿童脑成像研究是必然要走的趋势

[44-45]

[43]

.因此,探索一种适用于儿童心理理论神经机制研

究的方法将有助于研究者从连续的、发展的角度来探索问题,这可能是未来研究的方向之一.

另外,文化或者语言对心理理论脑功能定位是存在一定影响的,在成人错误信念任务脑成像研究中发现了颞顶联合区显著的活动.值得注意的是,这种活动只出现在英语国家的成人当中,英语国家的儿童或者英语-日语双语者却没有出现该区域的活动.该研究结果提出这样一种研究的思路,即在心理理论神经机制发展过程中,语言的发展、双语学习和文化差异都可能会对其造成影响,探讨这些因素可能有助于对心理理论神经机制研究制形成一个全面性的把握.参考文献:

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IntegrationintheStudyofNeuralMechanismsofTheoryofMind

SHAWen-ju,　LI　Hong,　ZHANG　Ting

SchoolofPsychology,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China

Abstract:Neuralmechanismsoftheoryofmind(ToM)whichisconsideredasoneofthemostimportantsocialskillsbecomeattractiverecently.CurrentpaperreviewsunitiveresearchfindingsfocusingontheneuralmechanismsofToMfromtheperspectiveofbrainandtheoriesrespectivelyandtheaimistosupportreferenceforfuturestudies.TheresultsindicatedthatthecenterofneuralmechanismsofToMwaslocatedinfrontalandtemporalcortex;perfectneuralunificationsoftwotheories,dual-process-componentsandsimulationtheory,weresuggested.

Keywords:theoryofmind(ToM);dual-process-componentstheory;simulationtheory;neuralmechanism

责任编辑　胡　杨