腦電預(yù)測行為：以效率與公平?jīng)Q策研究為例

余嘉， 曾建敏， 裘吉成， 陳有國， 袁宏， 張慶林

(1.西南大學(xué) 心理學(xué)部 中英認(rèn)知與老化研究中心，重慶 400715；2.東莞理工學(xué)院，廣東 東莞 523808)

財(cái)富分配中的效率與公平，就像一個(gè)硬幣的兩個(gè)面，密不可分.在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，效率經(jīng)常用幾個(gè)人得到的金額的總和來表示，得到的金額總額越高，效率越高；而公平則用幾個(gè)人所得金額的比例來表示，完全均分公平度最高.公平與效率是一個(gè)古老又現(xiàn)代的話題，從古典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論來看，人們總是有獲取個(gè)體利益最大化的傾向[1].在一個(gè)二人獨(dú)裁者游戲?qū)嶒?yàn)中，所有的36個(gè)被試都選擇了高效率的(800，200)選項(xiàng)而放棄高公平(0，0)選項(xiàng)[2].人們寧愿放棄高公平而選擇高效率[3].然而有些研究表明，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)決策中，除了單純的利益最大化導(dǎo)向外，人們也會(huì)考慮分配公平[4].“最后通牒(ultimatum game, UG)”實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了人們對公平的考慮與選擇[5].在經(jīng)濟(jì)決策中，人們不僅僅考慮效率優(yōu)先，由于不公平會(huì)帶來負(fù)面的情緒和體驗(yàn)，人們可能更愿意選擇高公平、低效率的經(jīng)濟(jì)結(jié)果[6].所以，人們更傾向于高公平還是高效率，并無一致結(jié)論，與具體情境有關(guān).

隨著腦成像技術(shù)的發(fā)展，研究者開始探究公平相關(guān)決策的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制.fMRI研究表明, 對資金不公平方案的拒絕與前腦島腦區(qū)的激活程度呈顯著的正相關(guān)[1].大腦杏仁核與負(fù)性情緒聯(lián)系緊密，不公平的分配方案也會(huì)誘發(fā)杏仁核的激活[7].另外的研究也發(fā)現(xiàn)在UG實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，相對于公平的分配方案，不公平方案誘發(fā)的扣帶前回(anterior cingulate cortex, ACC)激活更強(qiáng)[8].ACC被普遍認(rèn)為是參與沖突監(jiān)控的大腦重要區(qū)域[9]，因此ACC在UG實(shí)驗(yàn)任務(wù)中的激活可能反映了被試在UG實(shí)驗(yàn)任務(wù)中負(fù)面情緒與理性認(rèn)知的強(qiáng)烈沖突.另外有研究發(fā)現(xiàn)，腹外側(cè)前額葉(ventrolateral prefrontal cortex, VLPFC)等在經(jīng)濟(jì)公平?jīng)Q策行為中起著重要的調(diào)節(jié)作用.當(dāng)不公平方案被接受的時(shí)候，VLPFC等與情緒調(diào)節(jié)相關(guān)的腦區(qū)活動(dòng)會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)增強(qiáng)的趨勢[10].但到目前為止，這些腦區(qū)的準(zhǔn)確功能還在探索之中.

事件相關(guān)電位(event-related potential,ERP)提供高時(shí)間分辨率的神經(jīng)活動(dòng)信息，利用這一特點(diǎn)可以很好地對認(rèn)知神經(jīng)反應(yīng)進(jìn)行研究[11].Boksem等[12]通過ERP記錄在最后通牒實(shí)驗(yàn)中參與者對公平和不公平的神經(jīng)反應(yīng)，研究結(jié)果表明, 在300～350 ms的時(shí)間窗口，不公平誘發(fā)更大的P300腦電波.

基于前人的研究本研究將試圖探索以下問題：對效率與公平的行為敏感性能否由早前的腦電敏感性預(yù)測？本研究有如下創(chuàng)新之處：(1)前人研究通常聚焦公平相關(guān)腦電位，本文研究效率相關(guān)的事件相關(guān)腦電位.(2)前人對公平的腦電研究，通常比較高公平與低公平之間的腦電差別，而本研究關(guān)注較早的公平相關(guān)腦電能否跨被試預(yù)測較晚的行為.(3)前人對公平的腦電研究里，被試通常知道自己得到兩個(gè)分配結(jié)果中的哪個(gè)，其腦電固然受公平與否影響，但也受具體結(jié)果金額的影響，可能存在混淆變量問題.本研究探討被試不知道自己具體得到兩個(gè)結(jié)果中的哪個(gè)結(jié)果，因而其腦電排除了具體結(jié)果的影響，更純粹地反映了被試對公平的神經(jīng)反應(yīng).

本研究中，腦電的敏感性由高低效率引發(fā)的腦電差值、高低公平引發(fā)的腦電差值表示.同理，在本研究中行為敏感性用高低效率下被試對方案的喜歡程度的差值、高低公平下被試對方案的喜歡程度的差值表示.我們預(yù)期，在本研究中，有的被試對公平在心理上比較敏感，即對高公平與低公平有較大不同的心理反應(yīng)，這類被試的腦電敏感性很可能也較大，行為敏感性很可能也較大，因此，被試對公平的腦電敏感性可能用來預(yù)測隨后的行為敏感性.類似地，被試對效率的腦電敏感性可能用來預(yù)測隨后的行為敏感性.

1 研究方法

1.1 被試

心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)專業(yè)除外，22名(11男，11女)大學(xué)生自愿報(bào)名參與了該實(shí)驗(yàn)，平均年齡為22歲(年齡范圍在19至25歲之間)，被試身體健康，皆為右利手，視力或矯正視力正常，無精神病或神經(jīng)疾病史，被試在實(shí)驗(yàn)過程中皆扮演決策方.在正式開始實(shí)驗(yàn)前，所有被試皆簽署該實(shí)驗(yàn)的知情同意書，實(shí)驗(yàn)后給予被試一定的報(bào)酬.

1.2 任務(wù)和程序

指導(dǎo)語告訴被試：請?jiān)O(shè)想在一家公司工作，現(xiàn)在公司有個(gè)短期項(xiàng)目需要完成，設(shè)立A、B兩個(gè)崗位，每個(gè)崗位各一人，其中一人將是您，您將來可能在A崗工作，也可能在B崗工作.該短期項(xiàng)目完成后，公司將為此支付報(bào)酬，并在兩個(gè)崗位間進(jìn)行分配.在您看來，兩個(gè)崗位的重要性和工作量都差不多；然而領(lǐng)導(dǎo)的看法跟您可能不一樣，因此，兩個(gè)崗位得到的報(bào)酬可能并不相同.領(lǐng)導(dǎo)提出了多種方案(含分配總額和分配比例).這些方案中，最高的分配總額為8 500元，最低的分配總額3 500元；最均勻的分配比例為1∶1，最懸殊的分配比例為1∶5.2.您需要評價(jià)自己對各個(gè)方案(綜合考慮分配總額和分配比例)的喜歡程度.請您如實(shí)評價(jià).實(shí)驗(yàn)通過E-prime 2.0設(shè)計(jì)好的程序呈現(xiàn)在電腦上，被試被要求盡量少移動(dòng)頭部和眨眼睛，兩眼注視屏幕中央，雙眼距屏幕約80 cm.

圖1為一個(gè)試次的流程圖.以下解釋除空屏(黑屏)、注視屏(*)之外的其他屏幕，首先呈現(xiàn)分配總金額如“6 000元”(表示效率)，接下來的屏幕為剛才顯示的分配總額分配的比例，它總是以1∶x的形式呈現(xiàn)(表示公平).最后一屏呈現(xiàn)的是喜歡度：低，中低，中高，高(單號被試：屏幕從左到右為從低到高；雙號被試：反之).此屏幕需要被試綜合考慮總金額、分配比例兩個(gè)因素來決定自己對于工資方案的喜歡度，用右手食指、中指、無名指、小指依次放在U、I、O、P鍵上做出相應(yīng)喜歡度的選擇.喜歡度低、中低、中高、高分別計(jì)分為1, 2, 3, 4.在本研究中，高公平之前，有一半試次是高效率，有一半試次是低效率；低公平之前，亦然.因此先前效率環(huán)節(jié)對后續(xù)公平環(huán)節(jié)的兩個(gè)公平水平對應(yīng)的腦電的影響可以認(rèn)為大致相仿.

圖1 一個(gè)試次的流程圖

實(shí)驗(yàn)一共有300小題(試次)，其中有效題4類，每類60題：高效率高公平，高效率低公平，低效率高公平，低效率低公平.另有填充題5類，每類12題：低效率中公平，高效率中公平，中效率低公平，中效率高公平，中效率中公平.填充題的目的在于使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不會(huì)過于單調(diào)，并避免被試形成非常簡單的反應(yīng)策略.300題隨機(jī)呈現(xiàn).其中前15道題目未打mark，作為練習(xí)題.被試完成150題時(shí)，有一次休息，被試適當(dāng)休息后繼續(xù)答題.在實(shí)驗(yàn)中，低效率(高效率)操作性定義為分配總金額為3 500～4 500(7 500～8 500)元中的某個(gè)隨機(jī)金額(四舍五入至100元的整數(shù)倍).高公平(低公平)操作性定義為分配比例為1.1～1.2(1∶5～5.2).

1.3 腦電記錄與分析

腦電記錄采用Neuroscan設(shè)備，應(yīng)用Matlab及EEGLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和數(shù)據(jù)初步分析.記錄的電極點(diǎn)包括：(1)分布于頭皮表面上的60個(gè)電極點(diǎn)(CB1、CB2除外)；(2)靠近FCz點(diǎn)的中央位置的接地電極(ground electrode)；(3)垂直眼電(vertical electrooculogram，VEOG)，位于左眼上下的電極記錄；(4)水平眼電(the horizontal electrooculogram，HEOG)，位于眼外側(cè)約1.5 cm處的左右電極記錄；以左耳乳突M1作為參考電極.電極阻抗保持在10 kΩ以下，采樣率為1 000 Hz，濾波為低通400 Hz，高通0.05 Hz.眨眼偽跡通過ICA去除.以效率刺激出現(xiàn)之前300 ms為基線，刺激出現(xiàn)后的1 000 ms作分析時(shí)段，選取時(shí)程180～320 ms的平均波幅進(jìn)行分析.腦電地形圖如圖2所示，腦電波形圖如圖3所示.

A：低效率，B：高效率，C：低公平，D：高公平.腦電成分為P300.Colorbar代表電位，單位為μV.

A：low efficiency; B：high efficiency; C：low fairness; D：high fairness.The brain potentials were averaged over the time windows of 180～320 ms.Colorbars represent potentials in unit of μV.

圖2 腦電地形圖

Fig.2 Topography of brain potentials

A：高效率(紅線)和低效率(藍(lán)線)；B：高公平(藍(lán)線)和低公平(紅線).

2 結(jié)果

把試次分為高效率、低效率兩類，又把試次分為高公平、低公平兩類，然后對這兩類試次中的腦電信號分別進(jìn)行疊加和平均.ERP疊加平均時(shí)段選取共1 300 ms，以效率或公平刺激呈現(xiàn)前300 ms為基線，以刺激呈現(xiàn)后的1 000 ms作分析時(shí)段，選取時(shí)程180～320 ms的平均波幅進(jìn)行分析，并選取關(guān)注的電極點(diǎn)導(dǎo)入SPSS進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn).根據(jù)實(shí)驗(yàn)假設(shè)以及ERP地形圖，選取頭皮前額區(qū)域的11個(gè)電極點(diǎn)(FP1、FPz、FP2、AF3、AF4、F1、Fz、F2、FC1、FCz、FC2)、15個(gè)電極點(diǎn)(FP1、FPz、FP2、AF3、AF4、F3、F1、Fz、F2、F4、FC3、FC1、FCz、FC2、FC4)、25個(gè)電極點(diǎn)(FP1、FPz、FP2、AF7、AF3、AF4、AF8、F7、F5、F3、F1、Fz、F2、F4、F6、F8、FT7、FC5、FC3、FC1、FCz、FC2、FC4、FC6、FT8)與全腦60個(gè)電極點(diǎn).在選取電極點(diǎn)上采用了多種方案，是為了說明分析結(jié)果受電極點(diǎn)的選取影響較小，比較穩(wěn)健.

本研究目的在于回答：對效率和公平的行為敏感性可否由早前的對效率和公平的腦電敏感性預(yù)測？例如，有些人對效率在腦電上很敏感，是否隨后其行為也很敏感.更一般地說，行為個(gè)體差異可否由腦電個(gè)體差異預(yù)測.要回答此目標(biāo)問題，必須把腦電與喜歡度做相關(guān)分析，而且關(guān)注點(diǎn)不能是被試內(nèi)高效率-低效率之間的差別，而是被試間腦電敏感性與行為敏感性的關(guān)系.采用線性回歸的辦法，具體如下.

(1)被試對效率的腦電敏感性對行為敏感性的預(yù)測關(guān)系.對各個(gè)被試，把高效率時(shí)的腦電位跨電極、跨試次平均得到該被試的高效率時(shí)的平均電位，類似地可得該被試低效率時(shí)的平均電位.把該被試的高效率時(shí)的平均電位減去該被試的低效率時(shí)的平均電位，得到該被試對效率的腦電敏感性，腦電敏感性高的人對高、低效率的腦電反應(yīng)有較大差別.采用類似方法，對喜歡度，先平均，后取差，可得各位被試對效率的行為敏感性.然后以行為敏感性為應(yīng)變量，以腦電敏感性為自變量，做回歸分析，結(jié)果如下.11、15、25、60個(gè)電極的分析結(jié)果顯著性依次為P=0.041,r=0.461；P=0.036,r=0.470；P=0.027,r=0.494；P=0.007，r=0.582.

(2)被試對公平的腦電敏感性對行為敏感性的預(yù)測關(guān)系.以高公平與低公平時(shí)的被試腦電差異為自變量，以后來被試對高公平與低公平的喜歡度的差異為應(yīng)變量做跨被試的回歸分析，11、15、25、60個(gè)電極的分析結(jié)果依次為P=0.030,r=0.485；P=0.037,r=0.470；P=0.048，r=0.448；P=0.578，r=0.132.腦電分析很少用到全部電極，因?yàn)轭^皮電位反應(yīng)往往有集中的區(qū)域.若采用局部相關(guān)電極分析結(jié)果顯著，而采用全頭皮電極分析結(jié)果不顯著，并不表明結(jié)果不可靠，只是表明頭皮電位反應(yīng)集中在局部.本文此處亦然.

3 討論

對公平的腦電敏感性強(qiáng)的被試，其后對公平的行為敏感性通常也較強(qiáng).對效率的腦電敏感性強(qiáng)的被試，其后對效率的行為敏感性通常也較強(qiáng).本研究結(jié)果具有一定的遠(yuǎn)期應(yīng)用價(jià)值.例如，在國家談判中，如果能夠?qū)φ勁袑κ诌M(jìn)行有效的大腦神經(jīng)活動(dòng)的探測并預(yù)測其接下來的行為反應(yīng)，可以在談判中做出最佳討價(jià)還價(jià)，使本國利益最大化；根據(jù)預(yù)測避免堅(jiān)持對方無法接受的某些條款，可以降低談判雙方爆發(fā)沖突和關(guān)系破裂的可能性，有利于國際和平穩(wěn)定.對效率與公平的行為敏感性可由早前的對效率與公平的腦電敏感性預(yù)測.本文例示了腦電的個(gè)體差異可以用來預(yù)測行為的個(gè)體差異.