認(rèn)知神經(jīng) 洞察心理
——記中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)科學(xué)學(xué)院教授張效初

□ 肖貞林

張效初

20世紀(jì)50年代中期，西方興起了一種心理學(xué)思潮和研究方向即認(rèn)知心理學(xué)。其作為人類心理現(xiàn)象中的認(rèn)識(shí)過(guò)程為主要研究對(duì)象的一門科學(xué)，是廣義的認(rèn)知科學(xué)（包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、通訊科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、邏輯學(xué)、人類學(xué)）的一個(gè)重要分支，屬于心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)的交叉領(lǐng)域。格拉斯在《認(rèn)知》一書(shū)中指出：“我們所有的心理能力（知覺(jué)、記憶、推理等）被組成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它的綜合功能就叫認(rèn)知?！?/p>

認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)是認(rèn)知心理學(xué)的分支，它是在傳統(tǒng)的認(rèn)知心理學(xué)和神經(jīng)心理學(xué)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)80年代中期以前，神經(jīng)心理學(xué)主要沿著臨床醫(yī)學(xué)和心理學(xué)的道路邁進(jìn)；80年代以來(lái)，神經(jīng)心理學(xué)在吸收了認(rèn)知心理學(xué)的精細(xì)實(shí)驗(yàn)方法和理論概念之后，開(kāi)始逐漸沿著認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的方向發(fā)展。因此認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)脫離了臨床醫(yī)學(xué)的軌道，轉(zhuǎn)入了認(rèn)知心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的家族。近年來(lái)，認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)取得了諸多重大成果，受到越來(lái)越多的研究者重視，成為當(dāng)代神經(jīng)心理科學(xué)研究的前沿。

志之所趨，無(wú)遠(yuǎn)勿屆，窮山復(fù)海不能限也。一直以來(lái)，張效初埋首于認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)領(lǐng)域研究中，并在采用神經(jīng)影像手段（腦電、磁共振）研究認(rèn)知障礙的神經(jīng)機(jī)制，采用神經(jīng)影像手段（腦電、磁共振）研究高級(jí)認(rèn)知功能的神經(jīng)機(jī)制，探索神經(jīng)信號(hào)實(shí)時(shí)反饋及直流電刺激技術(shù)在成癮及其他精神或神經(jīng)類疾病治療中的應(yīng)用等方向中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)如今，在認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究的這趟旅程當(dāng)中，張效初仍抱有最初的熱忱，并期待著用實(shí)際行動(dòng)在認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)領(lǐng)域取得更多的突破，為推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展、造福更多的人，而創(chuàng)新開(kāi)拓、孜孜不倦。有心如此，他一直不畏前行。

不移之志，扎根認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究

在時(shí)間的長(zhǎng)河中，認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究領(lǐng)域經(jīng)歷了一系列發(fā)展。百年來(lái)，有眾多研究者扎根在這一研究領(lǐng)域，默默耕耘，創(chuàng)造了眾多有價(jià)值的科研成果。作為新時(shí)期的研究者，張效初也從未忘記自己肩上的職責(zé)。

在張效初看來(lái)，時(shí)代的進(jìn)步賦予了認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)發(fā)展的土壤。21世紀(jì)是“腦的世紀(jì)”，腦科學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、思維科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的研究與實(shí)踐將進(jìn)一步揭示人類意識(shí)、思維的本質(zhì)，為攻克腦的疾病提供基礎(chǔ)。我國(guó)已經(jīng)將“認(rèn)知與腦科學(xué)”研究列為未來(lái)20年發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。

參加科學(xué)中國(guó)人2017年度人物盛典

到底認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)和神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)有著怎樣的關(guān)系？從事這一領(lǐng)域研究又有怎樣的意義呢？

從科學(xué)角度講，神經(jīng)心理學(xué)是研究高級(jí)認(rèn)知功能或心理活動(dòng)的神經(jīng)機(jī)制的一門學(xué)科，它是從神經(jīng)學(xué)角度研究腦與心理活動(dòng)或認(rèn)知功能的關(guān)系。傳統(tǒng)上，它常常通過(guò)研究腦損傷患者的高級(jí)認(rèn)知功能缺損，來(lái)推斷正常狀態(tài)下該心理活動(dòng)或功能的腦機(jī)制。近年來(lái)，神經(jīng)心理學(xué)家利用各種技術(shù)（特別是腦功能成像，fMRI）研究損傷腦和正常腦在從事某一特定加工時(shí)的實(shí)時(shí)腦區(qū)激活，為了解腦結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系提供了一個(gè)更為直接的窗口。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，神經(jīng)心理學(xué)經(jīng)歷了從臨床神經(jīng)心理學(xué)到實(shí)驗(yàn)神經(jīng)心理學(xué)，再到認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的發(fā)展過(guò)程。

而認(rèn)知心理學(xué)則是以信息加工觀點(diǎn)來(lái)研究認(rèn)知活動(dòng)（包括語(yǔ)言、記憶、思維等）的一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，它常常建立由不同認(rèn)知元件組成的認(rèn)知加工模型。認(rèn)知心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)結(jié)合形成了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，與神經(jīng)病學(xué)結(jié)合成為認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)，后者已經(jīng)成為神經(jīng)心理學(xué)的重要發(fā)展方向。

在研究過(guò)程中，認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)以認(rèn)知能力異常的患者為研究對(duì)象，通過(guò)他們的特異性損傷和保留的認(rèn)知結(jié)構(gòu)及功能來(lái)推知正常人的自加工方式和神經(jīng)基礎(chǔ)。因利用腦損傷患者從事認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究，故又被稱之為基于腦損傷患者的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的研究目的和意義主要在于考察、發(fā)展正常人的認(rèn)知心理學(xué)理論和模型，以及建立認(rèn)知神經(jīng)生物學(xué)模型，在臨床上也能為病癥的診斷和康復(fù)治療提供心理學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

回顧張效初的求學(xué)歷程，他一直在這一領(lǐng)域的研究中不斷前行著。2000年本科畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院后，張效初萌生了繼續(xù)深造的想法，開(kāi)始在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并于2005年順利獲得了理學(xué)博士學(xué)位。在這之后，他又在美國(guó)健康衛(wèi)生研究院藥物濫用研究所從事了5年的博士后研究工作。多年的國(guó)內(nèi)外求學(xué)以及研究經(jīng)歷，張效初深感認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)其中所蘊(yùn)含的意義巨大，并形成了深厚的科研積淀，為他后期的科研工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

走得再遠(yuǎn)，也從未忘記自己為什么出發(fā)。2010年，張效初回到了中國(guó)，在中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”的引進(jìn)下來(lái)到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在這里展開(kāi)了科研的新征程。

積累前行，書(shū)寫科研人生新篇章

路是一步一步走出來(lái)的，科研也需要一種執(zhí)著與堅(jiān)守的力量。在張效初看來(lái)，科學(xué)研究是自己熱愛(ài)的工作，投身其中，他更能體味到人生的價(jià)值。多年的研究錘煉，張效初在認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)領(lǐng)域取得了一系列優(yōu)秀的科研成果。

物質(zhì)依賴，是指長(zhǎng)期濫用某種物質(zhì)后，產(chǎn)生一種心理上與軀體上的強(qiáng)烈而不能克制尋覓該種物質(zhì)的狀態(tài)，冀以體驗(yàn)重復(fù)使用該物質(zhì)的心理快感，同時(shí)避免戒斷的軀體不適。在物質(zhì)依賴的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制研究中，張效初與研究團(tuán)隊(duì)合作運(yùn)用多模態(tài)磁共振成像工具，發(fā)現(xiàn)與渴求/沖動(dòng)調(diào)控有關(guān)并表現(xiàn)出顯著的尼古丁依賴相關(guān)的神經(jīng)損傷。他們特別發(fā)現(xiàn)，額葉大腦白質(zhì)的損傷可以作為診斷兩者共病的生物學(xué)標(biāo)記。這部分工作在國(guó)際科學(xué)界獲得較大影響力，張效初多次應(yīng)邀在國(guó)際頂級(jí)會(huì)議上作報(bào)告。他應(yīng)Springer出版社邀請(qǐng)編輯出版的專著，進(jìn)入到該出版社高等級(jí)圖書(shū)序列AdvancesinExperimentalMedicineandBiology中。

在正?？是笳{(diào)控的心理和神經(jīng)機(jī)制研究中，張效初與團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)不懈攻關(guān)，采用行為學(xué)和腦成像手段研究了正常渴求產(chǎn)生及調(diào)控的心理過(guò)程和神經(jīng)機(jī)制?；谘芯砍晒?，2015年張效初在FrontierinHumanNeuroscience上發(fā)表了相關(guān)文章并受到了廣泛關(guān)注。

神經(jīng)反饋，即關(guān)于軀體技能的信息反饋，是使用特定的儀器，來(lái)了解個(gè)體不易覺(jué)察的心理生理過(guò)程，例如，血壓、心率、皮膚溫度、腦電活動(dòng)等。它是上世紀(jì)60年代前后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)興起的新興學(xué)科和新的醫(yī)療技術(shù)。這一技術(shù)往往建立在現(xiàn)代精密的電子技術(shù)的基礎(chǔ)之上。一直以來(lái)，張效初十分專注于神經(jīng)反饋技術(shù)在吸煙成癮中的應(yīng)用，并取得了一系列成果，相關(guān)結(jié)果已經(jīng)申報(bào)了國(guó)家發(fā)明專利和軟件著作權(quán)登記?，F(xiàn)如今，他還正在利用tDCS作為工具進(jìn)行一系列認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)方面的研究。2016年，張效初應(yīng)邀在NeuroscienceBulletin的非侵入性腦刺激?？献珜懥司C述論文，并已經(jīng)獲得軍方興趣。

團(tuán)隊(duì)合影

現(xiàn)如今社交網(wǎng)絡(luò)愈加發(fā)達(dá)，人們將大多數(shù)時(shí)間都浪費(fèi)在其中，忽略了與家人、朋友的相處，并造成了一系列健康問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)狀，張效初制訂了世界上第一個(gè)測(cè)量微博過(guò)度使用和微信過(guò)度使用的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。已有加州大學(xué)圣迭戈分校、北京師范大學(xué)等10余所國(guó)內(nèi)外大學(xué)采用其所做的量表進(jìn)行進(jìn)一步研究，在領(lǐng)域內(nèi)取得了很大的反響。

從事科研多年來(lái)，張效初發(fā)表論文50篇，其中SCI/SSCI論文44篇，應(yīng)邀綜述6篇。作為主編編輯論著2部，申請(qǐng)國(guó)家專利2項(xiàng)，軟件著作權(quán)2項(xiàng)。被引用近600次，被大眾媒體報(bào)道超過(guò)200次。眾多研究成果受到了包括美國(guó)ABC新聞電視臺(tái)，英國(guó)《每日電訊》、《每日郵報(bào)》，以及鳳凰衛(wèi)視、新華社、《中國(guó)科學(xué)報(bào)》、《中國(guó)青年報(bào)》、《參考消息》、央視網(wǎng)等在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外上百家媒體的關(guān)注和報(bào)道，產(chǎn)生了較大的社會(huì)影響力。

扎根項(xiàng)目研究，創(chuàng)新開(kāi)拓不停息

2014年，張效初成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“成癮相關(guān)決策過(guò)程中規(guī)則學(xué)習(xí)能力下降的認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)”。在這一項(xiàng)目中，開(kāi)始了自己全新的科研探索。

物質(zhì)和非物質(zhì)成癮（以下簡(jiǎn)稱“成癮”）是影響人類健康的重大精神疾病之一。日常生活中常見(jiàn)的如阿片類藥物（嗎啡、美沙酮、杜冷丁等）成癮、尼古丁（吸煙）成癮、酒精成癮和網(wǎng)絡(luò)成癮等，已經(jīng)發(fā)展成為嚴(yán)重威脅人類身心健康的全球性問(wèn)題。

傳統(tǒng)上一般認(rèn)為大腦獎(jiǎng)賞系統(tǒng)及其相關(guān)行為的損傷是成癮的關(guān)鍵性改變。但是近年來(lái)，越來(lái)越多的研究者認(rèn)為控制/決策能力降低也是成癮者的關(guān)鍵認(rèn)知功能損傷之一。表現(xiàn)為成癮者為了暫時(shí)的、短期的快感，不顧長(zhǎng)期的負(fù)面后果，而對(duì)成癮相關(guān)刺激過(guò)度追求，并且即使在多次獲得負(fù)面反饋之后，仍然堅(jiān)持這種行為。因此，研究成癮者決策能力降低的神經(jīng)環(huán)路基礎(chǔ)，將有助于理解成癮者相關(guān)臨床表現(xiàn)的機(jī)制，為建立科學(xué)有效的干預(yù)方法提供依據(jù)。

決策是指人在不同選項(xiàng)間做出選擇的過(guò)程。在現(xiàn)實(shí)生活中，人往往會(huì)面對(duì)一些開(kāi)始不知道如何選擇和決策的新問(wèn)題。不過(guò)，人在多次決策及接受其反饋的學(xué)習(xí)過(guò)程中，可以獲得信息，掌握新問(wèn)題中的規(guī)則，進(jìn)而在之后的決策中做出有利的選擇。因此，學(xué)會(huì)如何做出正確的選擇，即對(duì)規(guī)則的學(xué)習(xí)，非常重要，這在有關(guān)的決策研究中，是具有重要意義的關(guān)鍵問(wèn)題。

愛(ài)荷華博弈任務(wù)是一種模擬現(xiàn)實(shí)決策情景的實(shí)驗(yàn)室任務(wù)，是一種伴隨著相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰的模糊情景下的決策任務(wù)，涉及風(fēng)險(xiǎn)采擇和概率學(xué)習(xí)兩個(gè)因素。它是由Bechara等于1994年用來(lái)研究腹內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)損傷患者的決策缺陷時(shí)發(fā)展起來(lái)的。在愛(ài)荷華博弈任務(wù)的相關(guān)研究中，科學(xué)家曾證明成癮者具有決策功能障礙，即不顧長(zhǎng)期負(fù)面后果，對(duì)短期利益過(guò)度追求，可能與其較差的規(guī)則學(xué)習(xí)能力有關(guān)，但對(duì)其認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)并不清楚。而前人以及張效初所做的相關(guān)研究均表明，成癮者存在獎(jiǎng)賞、情緒、控制等相關(guān)腦區(qū)和腦環(huán)路的損傷。例如，成癮者在接收閾下成癮相關(guān)刺激時(shí)杏仁核及其環(huán)路存在活動(dòng)異常，而當(dāng)相關(guān)刺激達(dá)到意識(shí)水平后，則表現(xiàn)出外、內(nèi)側(cè)前額葉和導(dǎo)葉以及相關(guān)環(huán)路的活動(dòng)異常。

因此，重要的問(wèn)題是，成癮相關(guān)腦區(qū)和腦環(huán)路損傷與其決策中規(guī)則學(xué)習(xí)能力下降的關(guān)系如何，即成癮者決策中規(guī)則學(xué)習(xí)能力的降低是否與其相關(guān)腦區(qū)及腦環(huán)路的功能異常有關(guān)？為解決此問(wèn)題，進(jìn)行系統(tǒng)的成像研究是必要的。

盡管已有大量愛(ài)荷華博弈任務(wù)的行為學(xué)研究，但由于其任務(wù)較為復(fù)雜，認(rèn)知成分難以分離，至今，愛(ài)荷華博弈任務(wù)的腦機(jī)制神經(jīng)成像研究仍然很少。特別是目前缺少針對(duì)決策中規(guī)則學(xué)習(xí)的神經(jīng)環(huán)路基礎(chǔ)的腦成像研究，因而無(wú)法描述包括相關(guān)腦區(qū)及環(huán)路在內(nèi)的大腦不同部分在愛(ài)荷華博弈任務(wù)規(guī)則學(xué)習(xí)中的活動(dòng)特征。因此，必須創(chuàng)立新的學(xué)習(xí)方法，才能對(duì)相關(guān)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究。

在這一項(xiàng)目研究中，張效初利用磁共振、腦電等工具，分析成癮者在決策中規(guī)則學(xué)習(xí)過(guò)程相關(guān)的腦區(qū)及環(huán)路的活動(dòng)改變，以了解成癮者決策能力降低的腦機(jī)制，并利用經(jīng)顱直流電刺激方法初步探索可能的治療方法。這些研究結(jié)果將有助于理解成癮相關(guān)腦區(qū)及環(huán)路損傷與決策之間關(guān)系的神經(jīng)基礎(chǔ)，從而探索有效的干預(yù)方法，具有重要的社會(huì)和臨床價(jià)值。

步履不停，十幾年來(lái)，張效初始終保持著這樣的節(jié)奏。一項(xiàng)工作才漸進(jìn)尾聲，2017年，張效初又成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“酒精使用障礙共病其他精神障礙的心理特征及神經(jīng)機(jī)制”。他希望通過(guò)對(duì)這一項(xiàng)目的研究，為更多酒精使用障礙共病其他精神障礙患者帶去福音。