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fMRI扫描的最大优点之一是它不会对受试者造成任何伤害。正电子发射断层扫描(PET)的空间分辨率与fMRI扫描大致相同,但其与X射线一样,也会释放辐射。脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)和经颅磁刺激(TMS)等非有害成像程序,虽然在时间分辨率上远优于fMRI扫描,但在脑功能的空间定位方面不如fMRI扫描。最近的趋势显然是不同成像方式的组合,即多方式认知功能成像。
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从一开始,神经科学家就指出了成像程序的局限性。【210】首先,没有进行直接的测量,甚至没有检测到血液中氧含量与神经元活动之间的因果关系,就建立它们之间的相关性。正如一位著名的神经科学家指出的那样,血流动力学信号不过是一个“替代物”。(207) 其次是信号具体性的问题,“fMRI成像信号很难区分特定功能的处理和神经调节,也很难区分自下而上的信号和自上而下的信号,还可能会混淆兴奋和抑制”。(208) 第三,斑点的空间分辨率,血液氧含量的彩色表征太低,无法将它们精确地与大脑特定区域一一对应起来。还记得在这本书的导言中关于杏仁核的讲述吗?聚集在一起的被称为“杏仁核”的神经细胞很难与它们周围的神经细胞划清界限,它们之间的边界是模糊的、不明确的。如果我们把这两个问题放在一起——不能精确地确定血液氧含量,也不能明确大脑特定区域的确切范围——那么任何尝试将大脑活动与某个特定区域联系起来的做法都是有问题的。第四,越来越清楚的是,就大脑活动而言,实际上整个大脑都参与了;但是,由于BOLD的活动范围的起始点必须设置在某个地方,而有些区域的活动恰好低于这个点,所以没有被记录下来。实际活跃的部位要远多于大脑扫描所显示的,因此人们对大脑活动的整体概念是扭曲的。(209) 第五,也是最后一点,fMRI扫描存在严重的统计和软件问题,如以下实验所示。2009年,一位美国神经科学家将一条鲑鱼放在fMRI描仪中,并向它展示了处于不同社会环境中的人们的照片,这些人的情绪效价有的积极,有的消极。然后他问受试“照片中的个体一定经历了何种情感”。其实,这条鲑鱼“长约46厘米,重1.72千克,在扫描时已经死亡”。(210) 尽管如此,脑部扫描还是显示了一些表明大脑活动的斑点(图20)。
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图20 一条死鲑鱼与有关情感的大脑活动? 【211】
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资料来源:Craig M. Bennett et al., “Neural Correlates of Interspecies Perspective Taking in the Post-Mortem Atlantic Salmon”, 4。
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为何会出现这种情况呢?扫描成像被细分为骰子形状的立体像素。一张扫描成像通常包含超过100 000个立体像素。这么多的数据总是会有统计噪声的风险,即尽管大脑相应区域完全不活跃,但立体像素看起来是活跃的。我们需要一种算法来滤除这种统计噪声。如果选择了错误的算法,那么就会得到假阳性结果。研究一条死鱼大脑扫描的活动迹象,就好比评估一个人死后的情感表达。
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尽管神经科学对其仍持保留意见,但fMRI扫描还是大获成功。从原始数据可以明显看出这一点:搜索ISI/Web of Science显示,第一篇关于fMRI程序的论文发表于1991年,1992年又出现了四篇,从那以后就呈指数增长的态势。到2007年,每天大约有八篇此类论文发表。(211) 【212】成像过程是“迷人的”,你会在生命科学领域屡屡听到这样的说法。(212) 在21世纪初,几乎所有的医院和认为自己能有所作为的实验心理学实验室都配备了扫描仪。这花费了数百万美元——当前标准扫描仪是3特斯拉(Tesla,表示磁场强度的单位),2011年的成本为300万美元到400万美元。能买到的最大机器的磁场强度是7特斯拉,价格是其三到四倍;目前磁场强度为15特斯拉的机器正投入生产。除了购买机器的开销外,相关设备和运行人员还要花费大约50万美元。具有自我批判精神的神经科学家注意到,扫描仪的引入大大降低了实验设计创新的范围和质量。实验室花费数年时间将旧实验转移到扫描机器上,根本没有想出任何新的实验。“也许新进入脑成像领域的人最常见的错误是采用一种已经被其他技术(例如认知心理学或神经生理学)使用过的成熟范式,并将其完全 照搬到扫描仪上,丝毫没有优化设计或考虑可能的结果是否能对这一过程的理论有所启发。”(213)
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大脑成像的喻义在生命科学之外产生了特别神奇的影响:美国一流大学的英语和艺术史领域的著名教授已经忘记了30年的结构主义,似乎准备赋予黄色(或红色)以一些本质属性,就好像有自己主观意图的人还没有拿定主意什么是黄色,以及应该将其放在扫描软件内置的刻度上什么位置(请参见下文)。到处都是不寻常的混乱迷雾,而这也赋予了这些灰色的大脑扫描一些形而上的特征。只有当这一切结束,当科学回归严肃,学科回归到原本的做事方式,我们才能够判断fMRI扫描给科学知识带来了什么进步。
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哪些是最常见的、与情感有关的神经科学实验呢?(214) 接下来将介绍这些内容,客观描述完每个实验后都会附上评论。
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十三、约瑟夫·勒杜和两条恐惧路径假说
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在本书的导言中,我提到了一个著名的理论:约瑟夫·勒杜关于基本情感运作方式的理论。【213】让我们简单回顾一下,刺激进入杏仁核后,大约在12毫秒内,杏仁核会让身体处于一种警戒状态(脉搏增快,肌肉做好逃离蛇的准备);刺激同时会进入大脑皮层,它的高级认知功能会对刺激是否真的是一种威胁做出快速判断。如果大脑皮层认为这种刺激真的构成威胁,身体就会做出“战斗或逃跑”的反应;如果确定它并不构成威胁,身体就会放松下来,恢复到休息状态。这就是两条恐惧路径理论:一条路径涉及杏仁核中大脑皮层下的情感区域,这是进化中的古老部位;另一条路径涉及认知发生的皮质区域。该理论还包括这两个独立区域的联合运作。勒杜的理论在神经科学领域之外已广为人知,最吸引人的地方在于其对称性,具体体现在毒蛇的实例和与之相关的意象中,这可能是讨论情感问题时最常引用的例子。这一理论成功的第二个缘由在于,在这个恐惧症、创伤后应激障碍、抑郁症等情绪障碍已经成为常见病症的时代,它具有非常广泛的应用潜力。勒杜用了整整一章来论述这些疾病,以及他的研究在治疗这些疾病方面的潜在用途。(215) 最终,勒杜的理论之所以在神经科学领域之外广为人知,还有一个原因就是,勒杜是除了达马西奥之外最著名的情感神经学的普及者,他曾写过两本畅销书,已被翻译成了多种语言。(216)
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虽然更多的公众熟知了勒杜的两条恐惧路径假说以及杏仁核与恐惧的联系,但在神经科学领域,越来越多的迹象表明这一假说是不成立的。一方面,越来越多的研究质疑杏仁核是否存在一条“快速”通道,以及情感刺激引发的情感过程是否存在时间差异;另一方面,事实表明,杏仁核对视觉刺激并不特别敏感,与视觉丘脑的联系也不紧密。尽管巴普洛夫条件反射的主要模式是通过声音而非视觉或嗅觉刺激,但在勒杜的实验室进行的实验中,这一直是一个不变的主张。神经科学的进一步研究表明,杏仁核和大脑皮层之间的联系远比勒杜的模型所显示的更多,也更复杂,而且神经元回路比迄今为止人们所认为的更为重要。无论如何,杏仁核并不像勒杜所称的具有“快速粗糙”的功能。相反,它更像是负责分配各种输入的配电盘。【214】其中,一个重要的输入是丘脑中央的神经集合体——丘脑枕,这显然是处理过程中的另一个重要阶段。(217)
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重新审视勒杜的两条恐惧路径假说实际上产生了如下结果:该假说受到驳斥,这代表了科学上的真正进步。但是,如果包括人文社会科学在内的其他领域不接受这样的进步,那么它们将面临严重的问题。
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十四、安东尼奥·达马西奥和躯体标记假说
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另一位畅销书作者安东尼奥·达马西奥同样也是脑研究者,其影响力远远超出了神经科学领域。与埃里克·R.坎德尔(Eric R. Kandel)、史蒂文·平克、维拉亚努尔·S.拉玛钱德朗(Vilayanur S. Ramachandran)、奥利弗·萨克斯(Oliver Sacks)和弗朗斯·德·瓦尔(Frans de Waal)等人一样,他也是神经科学领域的一位明星。他可以称得上是情感研究领域最著名的神经科学家。他的研究已经在人文科学领域被广泛接受,尤其是他在畅销书《笛卡尔的错误:情绪、推理和大脑》(1994)中提到的躯体标记假说(Somatic Marker Hypothesis,简称SMH)已为公众所熟知。
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躯体标记假说认为,体内的情感信号可以简化、加速和改善诸如决定等高级认知过程。躯体标记是身体周围(皮肤、手、头发)留下的对身体情感表达的印记或痕迹,它们位于大脑的特定区域,即腹内侧前额叶皮层(Ventromedial Prefrontal Cortex,简称VMPFC)。当即将要做的决定有多种可能的结果时,它会用积极的情绪渲染一个有希望的选择。排除消极的选择可以促进决策过程,加快决策速度。重要的是,躯体标记可以直接作用于身体回路发挥作用,在身体上标记具有潜在积极结果的行为选择。例如,通过脉搏加速,让受试者意识到这一点。除此以外,它们还可以利用“模拟身体回路”(as-if loop),将注意力放在有前景的行为选择上,而不需要使用躯体标记,将思想作为高级认知的元素。
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躯体标记假说基于著名的爱荷华博弈任务(Iowa Gambling Task,简称IGT)实验。受试者从四副不同的扑克牌中选择纸牌,他们每次抽取一张牌,试图在损失最小化的情况下,将收益最大化。在抽牌完毕后,受试者要么得到奖励,要么受到惩罚,而玩家并不知道每一副牌的背后都有着不同的奖惩计划。有的牌会让玩家在开局时总是获利,但随后会面临更高的损失,最终导致净损失。还有的牌既有较低的收益,也有较低的损失,【215】最终结果是得到净收益。设计这个实验是为了让受试者快速回忆起那些最初涉及高收益,但最终导致更大损失的牌(图21和图22)。
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图21 爱荷华博弈任务(IGT)实验
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资料来源:彼得·帕尔姆基于Anna Pecchinenda, Michael Dretsch, and Paul Chapman,“Working Memory Involvement in Emotions-Based Processes Underlying Choosing Advantageously”, Experimental Psychology , 53/3 (2006), 191—197, here 194中的一份图解。
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图22 BASIS词汇表 【217】
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