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a blog about psychology and cognitive neuroscience
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- August 25, 2009
- 03:12 AM
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用脑电波生成的音乐
人类的大脑由大约100亿个神经元组成。在大脑工作时，神经元协调发放，此起彼伏，就像一出交响乐。这个交响乐听起来是什么样的呢？在最新的 PLoS ONE 中，来自中国电子科大的研究者将脑电转换为了音乐，让我们可以听到大脑活动的"声音"。脑电 (EEG)是从头皮表面记录的皮层中神经元突触后电位的集合。研究者通过计算脑电信号的周期以及强度等信息，经过一些算法处理生成音符信号 (见下图)。这样我们就可以听到大脑活动的声音了。最有意思的是，研究者还将大脑不同状态时的脑电波做成音乐然后让被试区分，区分正确率达到百分之八十以上。下面的两段音乐 (Audio S1 Audio S2)，一段由慢波睡眠期的脑电生成，另一段由快速眼动睡眠期的脑电生成。只听音乐，你能分清哪一段来自慢波睡眠，哪一段来自快速眼动睡眠吗？(慢波睡眠时的脑电信号以及由脑电生成的音符 from Wu de al., 2009)Wu, D., Li, C., & Yao, D. (2009). Scale-Free Music of the Brain PLoS ONE, 4 (6) DOI: 10.1371/journal.pone.0005915音乐：快速眼动睡眠 Audio S1.慢波睡眠 Audio S2.白噪声 Audio S3.闭眼 Audio S4.睁眼 Audio S5.癫痫 Audio S6.... Read more »
Wu, D., Li, C., & Yao, D. (2009) Scale-Free Music of the Brain. PLoS ONE, 4(6). DOI: 10.1371/journal.pone.0005915
- February 4, 2010
- 11:21 PM
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用fMRI与植物人交流
植物人状态是受到严重脑外伤昏迷后，虽然苏醒但仍然没有意识的状态 (Vegetative State, VS)。比植物人状态稍轻微一点的状态是最小意识状态 (minimally conscious state, MCS)。在最小意识状态，病人偶尔会显示出对外界刺激的反应，但这种反应并不一致。在临床上对病人意识状态的诊断通常只能通过病人的行为反应进行判断，比如病人是否会对外界刺激进行反应。这就可能出现一个很可悲的状况，如果一个病人存在意识，但是丧失了运动能力，他同样无法对医生的刺激进行反应。这时我们仍然得把病人归类为植物人状态或最小意识状态。很多病人的家属会固执的认为病人还存在意识，可以理解自己的话，因此会坐在床边一直与病人说话。在琼瑶阿姨的电视剧中，这时镜头一转，就会发现病人眼角一行眼泪流下~眼泪是不靠谱的，不过有fMRI，我们可能读到藏在植物人脑中的意识。早在2006年，Owen等就在Science上就报告了一个惊人的发现。研究者对一名因车祸而成为植物人的病人进行fMRI扫描。同时，研究者让病人进行两种想象任务：一种与运动相关，想象自己打网球的动作；另一种与空间相关，想象自己在家中行走。结果病人在运动想象任务中激活了辅助运动皮层 (SMA)，而在空间想象任务中激活了海马旁回 (PPA)。这种激活模式与正常被试进行相同想象任务的激活模式是一致的。从而提供了很强的证据，表明这名女病人可以理解研究者的话，并与研究者合作完成了想象任务。虽然可能因为运动功能的丧失导致病人无法与研究者交流，但病人的某些大脑活动是正常的。(病人在完成运动想象和空间想象任务时的激活模式与正常人很相似，图片来自Owen et al., 2006)在这个病人之后的3年里，这个研究小组又扫描了54名植物人病人或最小意识状态病人。研究者都让病人完成这两类运动想象和空间想象任务。在这54名病人中，有5名病人显示出了可靠的辅助运动皮层或海马旁回的激活。接下来，研究者又有了一个天才的想法。如果病人可以成功的主动操控大脑内两个区域的兴奋水平，那么也许可以通过监控这两个区域的激活水平来与病人交流。研究者选取了一名大脑活动响应最可靠的病人，让病人回答一系列问题。问题与病人生活有关，病人只要回答是/否就可以，比如“你父亲的名字是Alexander么？”同时，研究者告诉被试，如果答案是“是”，就进行动作想象；如果答案是“否”，就进行空间想象。根据辅助运动皮层和海马旁会的激活水平，研究者可以判断病人做了什么回答。6个问题中的5个，研究者可以通过大脑活动水平识别。而第六个问题，因为辅助运动皮层和海马旁回缺少激活而无法识别。(病人在回答问题时的激活模式，图片来自Monti et al. 2010)总之，fMRI的结果显示了，我们可以通过fMRI技术与植物人病人进行一定的交流。在这个研究中，研究者只是问了一些已知答案的问题，来验证这种方法的有效性。在将来，也可以直接问一些与病情有关的问题，如病人能否感觉到疼痛。这样也许真的可以帮助病人更好的康复，甚至恢复清醒。这篇文章发表在传说中的《新英格兰医学杂志》 (New England Journal of Medicine)上。Monti, M., Vanhaudenhuyse, A., Coleman, M., Boly, M., Pickard, J., Tshibanda, L., Owen, A., & Laureys, S. (2010). Willful Modulation of Brain Activity in Disorders of Consciousness New England Journal of Medicine DOI: 10.1056/NEJMoa0905370Owen, A. (2006). Detecting Awareness in the Vegetative State Science, 313 (5792), 1402-1402 DOI: 10.1126/science.1130197... Read more »
Monti, M., Vanhaudenhuyse, A., Coleman, M., Boly, M., Pickard, J., Tshibanda, L., Owen, A., & Laureys, S. (2010) Willful Modulation of Brain Activity in Disorders of Consciousness. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa0905370
Owen, A. (2006) Detecting Awareness in the Vegetative State. Science, 313(5792), 1402-1402. DOI: 10.1126/science.1130197
- February 12, 2010
- 01:47 AM
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人脑中的网格细胞
网格细胞 (grid cell)的发现，为我们理解大脑中如何表征空间位置提供了很直接的证据。2005年，一组挪威科学家在Nature上最先报道了大鼠脑中网格细胞的存在。研究者让大鼠在1平米左右的空间内自由活动，同时记录大鼠内嗅皮层 (entorhinal cortex)内神经元的发放模式。其中有一类很有意思，当大鼠走到环境中特定位置时神经元会激活，而且引起神经元发放的位置在空间中呈规则的形状排列。如下图所示，黑色或红色的线代表老鼠运动的轨迹，红色线表示网格细胞激活的位置。在整个空间中，网格细胞发放的点成规则的等边三角形排列，使整个空间成六边形蜂窝状。这个发现第一次揭示了老鼠大脑中对外部环境空间的表征方式。图片来自 这里那么人类脑中是否存在网格细胞呢？对于人来说研究网格细胞有两个困难。第一，无法对人进行单细胞记录，要记录活体人类的大脑神经活动，目前最好的办法只能是fMRI。但以fMRI的分辨率只能记录成千上万神经元的集合。第二，MRI扫描需要被试躺在机器里保持静止，被试根本无法在空间自由走动。图片来自 这里不过最近英国伦敦大学学院 (UCL)的一组科学家巧妙的用fMRI发现了支持人类存在网格细胞的证据。首先研究者采用虚拟现实技术，给被试呈现如上图一样的场景。被试可以操作键盘在场景中走来走去，同时完成一些任务。因为fMRI只能记录神经元群的活动，因此研究者先研究了大鼠脑中网格细胞神经元群的活动特性。因为不同网格细胞对环境中的不同位置起反应，从而可以对整个环境的不同位置进行编码，因此记录一群细胞是无法区分单个细胞所编码的网格位置。但是，对于同一只老鼠的不同网格细胞，网格朝向角度是相同的。进一步研究者还发现，网格细胞群的活动还受运动方向的调制。如果运动方向与网格朝向一致，则神经活动更高。最后，网格细胞的发放还受到运动速度的调制。运动速度越快，网格细胞群的网格性就越强。根据这三个属性，就可以用fMRI验证网格细胞的是否存在。对于每个被试来说，网格细胞的朝向是不一样的。因此研究者首先用用结构像定义内嗅皮层，然后找到对某一运动方向相应最强的方向。实际上，内嗅皮层区域的激活在以60度为间隔的六个方向上激活最强，而且激活强度还受到运动速度的调制。随后再用新的一批数据，在全脑中寻找激活水平受到运动方向调制的区域，结果在全脑范围内只找到了内嗅皮层的区域。并且网格细胞的方向一致性与被试完成空间任务的成绩成正相关。这些结果都提示了人脑内嗅皮层中有与老鼠内嗅皮层中类似的网格细胞存在，并提示了人可能利用网格细胞的空间表征完成空间搜索任务。图片来自文章神经元有一个基本的规律叫适应 (adaptation)，指的是如果一种类型的刺激重复出现，则加工这种刺激的神经元的响应会越来越弱。比如一种细胞对某一朝向的运动响应，则如果连续在这个方向运动，这个神经元的响应也就越弱。对于网格细胞，可以预测，如果第一次朝着一个方向走，接下来朝着左右60度或120度的方向走，同样会产生适应效应。根据这一假设，在全脑中发现内侧前额叶皮层、内侧顶叶皮层和双侧颞叶皮层都会显示出类似的适应模式。说明在人脑中有一个神经网络共同完成空间表征与空间导航功能。总之，这是一篇非常漂亮的研究。虽然用fMRI无法直接记录单个神经元活动，也无法直接测量环境中各个位置的响应。但是作者根据网格细胞的特性巧妙的推出了几个可以观测并验证的fMRI信号属性。这个研究提供了第一个人脑中存在网格细胞的证据。Doeller, C., Barry, C., & Burgess, N. (2010). Evidence for grid cells in a human memory network Nature DOI: 10.1038/nature08704... Read more »
Doeller, C., Barry, C., & Burgess, N. (2010) Evidence for grid cells in a human memory network. Nature. DOI: 10.1038/nature08704
- April 4, 2010
- 11:57 PM
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DCM笔记
之前提到Ten simple rules for dynamic causal modeling这篇文章，最近因为要处理数据所以仔细看了一下。文章提到了很具体的操作建议，而且对一些常见疑问进行了回答。下面是我的笔记。1 DCM的因果关系不只来源于观测信号的先后关系，还和模型的设置有关系 (主要是外部输入信号)。2 使用DCM模型主要是为了做两类推测。推测模型空间vs.推测具体的模型参数。3 DCM没有给出模型与数据的拟合性指标。即使整体拟合程度不好，仍然可以比较哪一个模型更好一些。4 即使目的是估计一两个具体的模型参数，第一步仍然要做模型选择bayesian model selection。5 DCM模型最适合估计连通性受实验操纵的改变 (modulatory effect)。6 连接强度的改变可能源于膜兴奋性改变 (membrane exitability)或突触可塑性的改变。7 所有的模型都是错的，但是有些是有用的“Essentially, all models are wrong, but some are useful.”-Box8 要系统的定义模型空间。9 模型选择的组分析。FFX假设每个被试的最佳模型是相同的；RFT每个被试的模型可能是不同的。10 不同数据的模型不能用BMS比较。因此对于fMRI来说，区域数量不同的模型是不能比较的，因为观测数据就是区域的时间序列。但对于EEG/MEG，可以通过对比找到最合适的源。11 对具体参数进行组分析需要注意多重比较校正。12 优化fMRI实验的策略同样适用于DCM。但DCM最适用于参数设计，最好可以区分driving effect和modulatory effect。13 扫描不同层信号的采集时间不同，但1s范围内的时间差别是可以忍受的。因此，TA最好限制在2s以内，并且用中间层作为分析的参照。基于上面的原因，最好采用升序或降序采集，而不是interleaved采集。14 DTI纤维束可以作为DCM模型中连接的先验知识。解剖连接的发育会限制effective connectivity，但并不是完全决定effective connectivity。15 计算模型的参数也可以用来建模DCM，比如prediction error。&rftStephan, K., Penny, W., Moran, R., den Ouden, H., Daunizeau, J., & Friston, K. (2010). Ten simple rules for dynamic causal modeling NeuroImage, 49 (4), 3099-3109 DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.11.015... Read more »
Stephan, K., Penny, W., Moran, R., den Ouden, H., Daunizeau, J., & Friston, K. (2010) Ten simple rules for dynamic causal modeling. NeuroImage_id, 49(4), 3099-3109. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1053811909011999
- September 4, 2009
- 08:58 AM
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汶川地震幸存者脑功能发生改变
对于汶川地震这样8.0级的大地震，给人们带来的不仅是失去亲人和财产的损失。对于幸存者来说，他们的精神创伤也是巨大的。其中很大一部分幸存者会患上 急性应激障碍 (acute stress disorder, ASD)或者创伤后应激障碍 (Post-Traumatic Stress Disorder, PTSD)。成都华西医院领衔的一组研究者，在地震后一个月内检查了44名幸存者的脑功能，取得了第一手资料。结果显示，虽然身体健康，但灾害对这些幸存者的脑功能产生了影响。 研究中被试躺在MRI机器里不作任何任务，接受约7分钟的脑功能扫描。这种静息态 (resting state)的研究设计目前在国内很流行。一是因为这种实验不用任务，操作方便。第二是由于北师大臧玉峰老师的推动，使得静息态数据分析的方法也简便易行 (http://restfmri.net/)。这个研究中作者对静息态数据使用了两种分析方法。首先是计算被试大脑各区域的低频振幅 (regional amplitude of low-frequency fluctuations, ALFF)。ALFF指的是大脑自发的 0.01-0.08hz 的低频振荡，它反映了大脑区域同步化活动的特征。分析结果发现，相比于控制组被试，幸存者大脑内前额页皮层、中央前回，以及脑岛和纹状体的低频振幅变得更强，而且幸存者这些区域的低频振幅强度与自己焦虑和抑郁问卷的得分呈显著正相关。另外一种分析方法是功能连通性 (functional connectivity)，即计算大脑不同区域之间的联系强度。与激活的结果相反，幸存者在边缘系统以及纹状体之间的功能连通性显著降低。这些区域包括杏仁核、海马、脑岛、前扣带回等。这篇文章是第一篇在灾后很短时间内检查健康幸存者的脑功能的研究报告。发现了一些区域的激活水平的增高，以及另一些区域之间联系的降低。这些脑功能的改变可能是幸存者产生创伤后应激等心理创伤的原因。根据这些结果可能可以帮助我们确定哪些需要早期治疗的人，以帮助他们降低创伤带来的长期影响。当然，对与这篇发表在PNAS上的牛paper，个人觉得还有一些问题。首先，低频振幅的测量方法虽然已经被广泛应用，但它究竟反映了什么脑机制还不清楚。实际上现在已经有了更直接测量大脑血流量的方法，比如 ASL perfusion fMRI 可以直接测量区域大脑血流量变化。用 ASL 做的话，得到的结果可能更直接一点。另外，文章中的功能连通性的分析方法也很奇怪。做功能连通性通常有两种方法。一种是所谓seeding，就是选取一个关心的区域做种子点，然后在全脑范围内看哪些区域与种子区域的相关比较高。这种方法适合与只有一两个关心的区域，想看哪些区域与这两个区域有显著连通性的时候。如果关心的区域较多，则可以直接将所关心的区域的时间序列提取出来，然后分别两两求相关。这样可以更直接的显示出这些区域之间的相互关系，并容易比较幸存者组和控制组的连通性的差异。而这篇文章用15个种子点分别去找与其连通性显著的区域，然后再看激活的区域中是否有自己关心的区域。这样做有点不清晰，而且很麻烦。最后，我真正关心的一个问题是，功能层次的损伤究竟代表了什么。功能层次的损伤么是否有心理损伤对应？如果如此，那么通过一些心理干预治疗，是否可以帮助病人恢复脑功能？相反，脑功能损伤，是否伴随着脑结构的损伤？或者长期脑功能损伤会引起结构损伤？如果作者在报告相关灰质密度 (VBM)或白质纤维束 (DTI)变化的结果会更完整一点。而且现在已经是一年之后，这些幸存者们的脑功能是否还在受损呢？这些都是值得关心的问题。Lui, S., Huang, X., Chen, L., Tang, H., Zhang, T., Li, X., Li, D., Kuang, W., Chan, R., Mechelli, A., Sweeney, J., & Gong, Q. (2009). High-field MRI reveals an acute impact on brain function in survivors of the magnitude 8.0 earthquake in China Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0812751106... Read more »
Lui, S., Huang, X., Chen, L., Tang, H., Zhang, T., Li, X., Li, D., Kuang, W., Chan, R., Mechelli, A.... (2009) High-field MRI reveals an acute impact on brain function in survivors of the magnitude 8.0 earthquake in China. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.0812751106
- August 26, 2009
- 10:17 PM
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学习成绩好坏的神经机制
想像一下，如果高考时考生面对的不是白纸黑字的试卷，而是对着电脑做一些任务，同时脑袋上被贴上电极，记录他们的脑电活动。也许有一天，这样的场景就会成为现实。最新的研究发现，错误相关负波 (ERN)，一个与错误监控和认知控制有关的脑电成分，可以预测一个人在大学的学习成绩。被试要完成的任务很简单，就是以前经常提到的 stroop 任务 -____- 。实验中给被试呈现一系列表示颜色的词语，让被试判断字体颜色。而词语本身表示的颜色与字体颜色可能一致，如红；也可能不一致，如蓝。在不一致条件下，被试需要调动认知资源进行认知控制，抑制自己自动加工语义信息的倾向，而只靠颜色信息进行任务。实验同时还记录被试的脑电信号。主要关心的脑电成分是在被试犯错误后 100 毫秒左右出现的负向成分，即错误相关负波 (error related negativity, ERN)。ERN通常被认为由前扣带皮层产生，反映了被试对行为表现的监控，以及对错误的检测。之前的一些研究已经发现，47% 的 ERN 的变异是由遗传因素决定的，因此可以把它看作一种人格特质一样的属性来看它是否可以预测个体的行为反应。 实验结果很清楚，学习成绩越高的被试，他犯错误之后的 ERN 反应也越高，两个的相关可以达到-0.4。另外一个相似的行为指标是，在被试犯错误之后的下一次反应中，被试的反应时会显著变慢。在这个研究中，学习成绩越高的人，在犯错误之后的下一次反应中反应时变慢的越多。这个研究表明学习成绩的好坏与与错误的监控以及认知控制有很大的关系。用实验室中短短1个小时的实验就可以预测一个人在学校里的学习成绩，这是一个很有趣的结果。也许今后的考场上出现的将是各种古怪的认知任务和脑袋贴满电极的被试，而不是面对白纸黑字的试卷俯首狂书的考生。当然，ERN强度与学习成绩之间的因果关系并不确定。也许是 ERN 强的人，他的错误监控与控制机制比较好，因此容易取得好成绩；但也可能是因为他学习很努力，取得了好成绩，同时努力学习也把 ERN 波形训练得更强。更要注意的是，ERN 强度高不一定是好事，因为很多病人都会表现出更强的 ERN 反应。仔细想想这个，很有意思 :)Hirsh, J., & Inzlicht, M. (2009). Error-related negativity predicts academic performance Psychophysiology DOI: 10.1111/j.1469-8986.2009.00877.x... Read more »
Hirsh, J., & Inzlicht, M. (2009) Error-related negativity predicts academic performance. Psychophysiology. DOI: 10.1111/j.1469-8986.2009.00877.x
- April 23, 2010
- 09:40 AM
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刮风导致股市下跌
股市会受到天气的影响？听起来荒诞，但其实挺靠谱的。这里首先要搞明白两个关系。第一是股市不仅受客观经济规律的影响，而且还会受到心理作用的影响。人们投资并不会完全理性的将自己的利益最大化，而常常会受到非理性因素的影响，其中情绪是很重要的一方面。第二是人们的情绪会显著受到天气的影响，晴天会高兴，雨天会抑郁，刮风会烦躁。将这两点关联起来，就可以推测天气也许会影响股市的走势。 Improbable Research介绍了台湾学者的一个研究，证实了刮风会影响股市的收益。作者研究了欧洲18个国家1994年到2004年的股市走势与天气的影响。作者发现了风速与股市回报的显著负相关，即风越大则股市表现越差。而晴天对股市却没有什么影响，这说明风对人们心情的影响比阳光要大。不管怎样，这个研究告诉广大股民们，不要看股评了，看天气预报也许更靠谱。Shu, H., & Hung, M. (2009). Effect of wind on stock market returns: evidence from European markets Applied Financial Economics, 19 (11), 893-904 DOI: 10.1080/09603100802243766... Read more »
Shu, H., & Hung, M. (2009) Effect of wind on stock market returns: evidence from European markets. Applied Financial Economics, 19(11), 893-904. DOI: 10.1080/09603100802243766
- August 25, 2009
- 03:14 AM
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男生的理科成绩比女生好么？
一般人都会有这样的印象，认为男生的理科成绩比女生好。而且在大学中，理工科专业男生大都比女生多；而文科专业则是女生占多数。男性对数学和理工课程有更好的天赋么？要说明这个问题，需要从两方面考虑。 从实际的学习成绩来看，似乎男生更好些。在全世界范围的调查发现，男中学生的理科成绩比女生好。但不同国家理科成绩的男女差异的差别很大。比如在一项国际数学和科学学习趋势 报告中(Trends in International Mathematics and Science Study, TIMSS)，在所研究的34个国家中有3个国家的女生的理科成绩显著高于男生。这似乎说明一些社会文化因素会影响男女生在理科成绩上的差异。 另一个因素是心理上的，即人们对性别-学科关系的看法。如果人们认为男性更适合理科而女性更适合文科，那么男生可能就会更有兴趣学习理科，从而导致成绩更好。那么，男女生理科成绩的差异是由人们对性别-学科刻板印象造成的么？最近一篇发表在PNAS的文章研究了这个问题。你是这样想的吗？ 但是，研究人们的态度有一个困难。如果直接问对某一件事情的态度，人们通常不会回答自己的真实想法；而是按照社会的期望来回答。比如很多人其实是反对同性恋的，但如果问他们对同性恋的态度，很少有人会直接表明他们是反对的。 因此作者使用了一种内隐联系测验 (implicit association test, IAT)。测验给被试一组概念和态度的配对，让被试对特定的配对进行反应，并记录反应的快慢。比如，在性别-学科内隐态度测验中，首先让被试对男性与理科配对或女性和文科配对反应，比如“男孩”和“生物学”，或者“阿姨”和“文学”；如果相反则不反应，如“叔叔”和“哲学”，或者“女儿”和“工程学”。在接下来的实验中，再将要求反应的配对颠倒，即男性和文科配对时反应，女性和理科配对是反应。实验的目的是比较两种配对反应时的差异：如果被试对男性-理科、女性-文科配对的反应时快于男性-文科、女性-理科配对的反应，则说明被试存在内隐的男性-理科刻板印象。通过这种方法测量的内隐态度有时会与被试报告的态度存在差别，比如这项研究中性别刻板印象的内隐测量与主观报告的相关只有0.22。研究结果 研究者将内隐联系测验放在了网上，你可以在这里参加测验。网络化测验可以让研究者收集一个很大的样本，比如，这篇PNAS的文章共收集了来自34个国家 298846 名被试的IAT数据。研究者将这个刻板印象数据与这34个国家实际的男女生文理科成绩差异求相关，发现了0.60的高相关。双向的影响 研究结果发现了性别刻板印象对男女性理科成绩产生了很大的影响，这很像是罗森塔尔效应。当然，性别刻板印象与理科成绩差异之间的因果关系很难确定。如果抱有男性擅长数学和科学的刻板印象，会使女性减小对数学和理科课程的兴趣，并且会避免选择数学或者理科的专业。这种现象被称为社会认同恐惧 (social identity threat)。由恐惧感增加从而产生认知负荷，会使一个人的行为慢慢符合刻板印象中的群体。相反地作用也存在。人们对周围的事例很敏感，比如看到班级中男生的理科成绩更好，或者看到男性科学家更多，就会进一步强化这种刻板印象。这样双向的影响可能会造成恶性循环。因此，要想减小理科成绩的性别差异，教育者要注意防止学生产生性别刻板印象。这样会有助于女生理科学习成绩的提高。Nosek, B., Smyth, F., Sriram, N., Lindner, N., Devos, T., Ayala, A., Bar-Anan, Y., Bergh, R., Cai, H., Gonsalkorale, K., Kesebir, S., Maliszewski, N., Neto, F., Olli, E., Park, J., Schnabel, K., Shiomura, K., Tulbure, B., Wiers, R., Somogyi, M., Akrami, N., Ekehammar, B., Vianello, M., Banaji, M., & Greenwald, A. (2009). National differences in gender-science stereotypes predict national sex differences in science and math achievement Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (26), 10593-10597 DOI: 10.1073/pnas.0809921106... Read more »
Nosek, B., Smyth, F., Sriram, N., Lindner, N., Devos, T., Ayala, A., Bar-Anan, Y., Bergh, R., Cai, H., Gonsalkorale, K.... (2009) National differences in gender-science stereotypes predict national sex differences in science and math achievement. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(26), 10593-10597. DOI: 10.1073/pnas.0809921106
- October 11, 2009
- 05:08 AM
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深思熟虑也许并不能帮助判断
人们总认为自己是理性的动物，认为做事情前深思熟虑会帮助自己做判断。但很多心理学研究却表明，深思熟虑也许会导致更差的判断。相反，一段时间无意识的思考也许会帮助做出更好的判断。Psychological Science 上的一篇新文章提出了新的证据。在实验1中，研究者共找了352名阿姆斯特丹大学的大学生被试，让他们预测2周以后荷甲联赛中4场比赛的结果。实验分成3个条件：第一组被试在被介绍完4场比赛的球队之后立即做出判断；第二组被试被要求思考2分钟之后再做出判断；而第3组被试被称为无意识思考组，他们在这2分钟内要完成一个2-back工作记忆任务，然后再做出判断。2-back任务需要被试把注意集中到任务中去，因此被试无法有意识的思考比赛预测，但是可以进行无意识的思考。同时，根据被试自己报告的对足球的熟悉程度，被试被分为专家组和生手组。结果如图所示，专家组的预测成绩要高于生手组。有意思的是，专家组在进行无意识思考时的预测成绩最高，有意识思考其次，立即判断最低。而生手组恰恰相反。虽然专家组比生手组预测成绩高，但自我报告的对足球的熟悉程度与预测成绩并不是简单的相互对应。只有在无意识思考的情况下，自我报告的熟悉程度才与预测成绩相关，而有意识思考和立即判断条件都不存在相关。无意识思考理论 (unconscious-thought theory, UTT)认为，无意识思考可以正确区分客观信息和其他信息，因此可以帮助做出更准确的判断。为了验证这个理论，在实验2中，研究者在让被试预测世界杯的比赛结果之后，还让他们判断世界杯参赛球队的世界排名。实际上，世界排名是最好的一个预测比赛胜负的客观指标。UTT理论预测，被试在无意识思考条件更可能运用客观指标，而在有意思是靠或无思考条件下则不会。结果与预期相符，预测世界排名的准确性只有在无意识思考组才与预测准确性显著相关，而在立即判断和有意识思考组都没有相关。也就提示了只有无意识思考组恰当的使用了客观的信息进行预测。有意识思考为什么会使预测成绩下降？根据UTT理论，在有意识思考时，被试也许很难区分客观的判断因素及其他的主观因素，比如个人好恶、感情等。而最简单的客观指标往往被忽略。也许，为了排除感情等主观因素的干扰，少进行深思熟虑也是有好处的。 Dijksterhuis, A., Bos, M., van der Leij, A., & van Baaren, R. (2009). Predicting Soccer Matches After Unconscious and Conscious Thought as a Function of Expertise Psychological Science DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02451.x... Read more »
Dijksterhuis, A., Bos, M., van der Leij, A., & van Baaren, R. (2009) Predicting Soccer Matches After Unconscious and Conscious Thought as a Function of Expertise. Psychological Science. DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02451.x
- May 16, 2010
- 04:01 AM
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同步大脑
我们理解别人的行动与情绪，依赖于所谓镜像神经元 (wiki)。镜像神经元最早在猴子的电生理研究中被发现，即这一组神经元既在猴子完成某一动作时发放，也在观察别人完成同一动作时发放。当前的理论认为镜像神经元会对他人执行的动作产生共振，从而帮助理解对方的行为。由于技术限制，共振理论一直只是推测，不过最近PNAS上的一篇文章巧妙的记录了执行动作与理解动作的两个大脑，并找到了支持共振理论的证据。 研究者让12对情侣在MRI机器中完成猜词游戏。就是一方通过手部动作描述一个动作或物体，比如骑车、电话，另一方猜出是什么词。因为MRI机器的局限，两个人不能同时扫描。所以一个人先到机器里做7个词语的动作，被录像。随后另一个人进入机器中看录像猜词语，然后再做7个动作给对方猜。如此反复。虽然执行动作和猜动作不是同时进行，但可以根据录像的时间将两个人的神经信号放在一起进行分析，以检验是否大脑中存在同步。 研究者使用Granger causality来研究执行动作和和猜动作者大脑活动的相互关系。与预期相同，结果发现执行动作的大脑中的镜像神经元区域的神经活动可以引起猜词者大脑中镜像神经元区域的共振，而相反则没有。这一结果第一次在两个大脑之间发现了共振的关系。 不过这边文章选择情侣作为被试，似乎混淆了很多因素，比如两人对某一共同事件的回忆或者卷入了情感信息。这限制了研究的可推广性。如果选择两个完全不相关的人完成同样的任务，可能会使结果的解释更纯粹一些。不管怎样，这篇文章告诉我们，所谓心灵相通，就是大脑的同步。:)Schippers, M., Roebroeck, A., Renken, R., Nanetti, L., & Keysers, C. (2010). Mapping the information flow from one brain to another during gestural communication Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1001791107... Read more »
Schippers, M., Roebroeck, A., Renken, R., Nanetti, L., & Keysers, C. (2010) Mapping the information flow from one brain to another during gestural communication. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.1001791107
- August 22, 2009
- 07:49 AM
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女人是老虎
记得去年的一篇文章 (doi)发现男性在见到金发美女时智商会下降。现在又有一篇文章，发现男性在和女性交流后认知能力会下降。看来“女人是老虎”，男士们要小心了...... 在实验一中，40名男性被试被分配与一名男性或女性实验助手交流7分钟。在交流的前后，被试各完成一次 2-back 任务。2-back 任务就是给被试呈现一系列的刺激，比如字母，然后要被试判断当前一个字母与之前第2个字母是否相同。这个任务需要被试在工作记忆中不断更新和保持一定数量的字母，是测试工作记忆的一个常用范式。结果发现，男性被试在与女性助手交流后 2-back 任务的反应时要显著慢于与男性实验助手交流后的反应时。而且根据被试对女性助手吸引力的评分，还发现被试对女性助手吸引力评分越高，则之后的反应越慢。 在实验二中还包括了女性被试。这样研究者将被试随机分成同性或异性配对进行交流。同样在交流的前后让被试分别完成一种认知任务 (Simon task)。结果如图显示，女性的认知任务成绩不受和同性或异性交流的影响；而男性被试在于异性交流后认知任务会显著变慢。 研究者认为,男性在于异性交流时需要更多的自我表现，以给对方留下好印象。由于这种高水平的自我表现占用了认知资源，所以就会在接下来的认知任务中成绩下降。有意思的是，不管男性被试是单身还是处于恋爱中，认知功能的下降都是一样的。当然，这样的结果以及解释可能与被试群有关。参加实验的被试是平均年龄20岁的大学生，因此在与陌生女性交往的时候可能更想给对方留下好印象，但如果是成熟的成年人也许就没有这种效应出现了。 其实对这样的结果，解释也很多。比如也许男性被试与女助手交流得太兴奋了，所以才会在接下来的实验中反应变慢。个人觉得在测量一个人的认知能力时，反应时实在不是一个好的指标。也许需要找到更好的测量指标才能使结果更令人信服。而且只凭一两个简单的任务就下结论认知功能下降这也是不适合的。这就好像被试把手在热水里多放了一会就说被试更能抵御疼痛一样，有点过度解释了实验结果之嫌。不管怎样，对这样的研究就当成娱乐吧。Karremans, J., Verwijmeren, T., Pronk, T., & Reitsma, M. (2009). Interacting with women can impair men’s cognitive functioning Journal of Experimental Social Psychology, 45 (4), 1041-1044 DOI: 10.1016/j.jesp.2009.05.004... Read more »
Karremans, J., Verwijmeren, T., Pronk, T., & Reitsma, M. (2009) Interacting with women can impair men’s cognitive functioning. Journal of Experimental Social Psychology, 45(4), 1041-1044. DOI: 10.1016/j.jesp.2009.05.004
- January 23, 2010
- 10:23 AM
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fMRI显示视皮层第4层的特异激活
fMRI虽说是目前研究人类脑功能的空间分辨率最高的技术，但通常分辨率只是3mm×3mm×5mm，即几毫米的尺度。因此通常只能定位某一个脑区，而很难定位皮层上的某一层、或某一功能柱。最近发现一些小组试图用fMRI观察视皮层的特定一层的激活，感觉还是蛮有趣的。上图是MRI图像得到的人类视皮层结构像。其中灰色的是灰质 (GM)，即皮层，白色为白质 (WM)，黑色为脑脊液 (CSF)。皮层分为六层，每层有不同种类的细胞，分别负责传入、传出或者水平联系。研究者让被试观察闪烁的棋盘格，同时计算沿皮层表面切线方向上的信号激活情况。结果如下图：从左到右，分别是白质、灰质和脑脊液。可以看到，看到闪烁的棋盘格后，白质没有激活，灰质显示出了激活，而脑脊液中的激活最大。但脑脊液的激活是由于血管效应的影响，如果去除血管的影响，则脑脊液的激活就会降低。最有意思的结果是，在皮层的激活中，第4层产生了最高的激活。从图中可以看到，整个皮层的厚度为2.25mm，而本研究中fMRI扫描的分辨率为0.75mm×0.75mm×0.75mm。看起来结果还不错。但想想整个第4层就是1个像素的宽度，这种分辨率在实际中应用可能还是很困难的。文章中一个让我惊讶的结果是，由于血管效应的影响，使得脑脊液中的激活最大，甚至远远大于皮层第4层的激活。在通常fMRI的分辨率下，这些区域可能都混合在一个像素中，那得到的效应究竟是什么，鬼才知道...Koopmans, P., Barth, M., & Norris, D. (2010). Layer-specific BOLD activation in human V1 Human Brain Mapping DOI: 10.1002/hbm.20936... Read more »
Koopmans, P., Barth, M., & Norris, D. (2010) Layer-specific BOLD activation in human V1. Human Brain Mapping. DOI: 10.1002/hbm.20936
- March 27, 2010
- 02:09 AM
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静中之动
绘画是二维平面的艺术，如何在二维平面中表现出超出二维的信息 (如立体感)，是绘画创作中的一个挑战性的问题 (纯外行，有错请拍砖)。除了空间感，另一个重要的维度就是时间。因此如何在绘画中表现动态感，也是一个很有意思的问题。我对绘画艺术不在行，但是还是看到过一些让我印象深刻的作品，比如法国画家杜尚的《下楼梯的裸女》 (右图)。这幅画用错乱的线条，将每一帧下楼梯的动作定格在画面上，从而展现出整个下楼梯的动态过程。不过说实话，我一直觉得创作这样作品的艺术家可能有某类精神疾病，比如李献计的差时症？在东方绘画中有一种截然不同的表达方法，比如日本画家葛饰北斋 (Katsushika Hokusai)的一组北斋漫画 (Hokusai Manga)。北斋漫画是包含3000多幅木版画的漫画集，内容覆盖很多方面。其中一些人物图像以一种不稳定的姿势表现，如下图左侧的人物。画者通过这种极其不稳定的、挑战地心引力姿势来创造强烈的运动感觉。人脑看到这样的图片会有什么反应呢？最近，日本京都大学的研究者研究了人们在观看北斋漫画时的大脑活动。被试躺在磁共振机器 (MRI)里观看不同类型的漫画图片，同时进行fMRI扫描。漫画分三种类型：第一类是处于不稳定姿势的人物图片，第二类是静止的人物图片，最后一类是静止的物体。通过对比在观看这三类图片大脑活动的差异，研究者发现，被试在观看带有运动信息的图片时会显著激活与运动加工相关的MT区。这个结果其实并不奇怪，因为早就有研究发现蕴含运动信息的照片会激活MT区。不过对于人为创作的绘画作品来说，如何表现运动信息，表现的程度如何，也许可以通过脑成像的方法来验证。也许这门学科可以称之为艺术认知神经科学吧:)Osaka, N., Matsuyoshi, D., Ikeda, T., & Osaka, M. (2010). Implied motion because of instability in Hokusai Manga activates the human motion-sensitive extrastriate visual cortex: an fMRI study of the impact of visual art NeuroReport, 21 (4), 264-267 DOI: 10.1097/WNR.0b013e328335b371... Read more »
Osaka, N., Matsuyoshi, D., Ikeda, T., & Osaka, M. (2010) Implied motion because of instability in Hokusai Manga activates the human motion-sensitive extrastriate visual cortex: an fMRI study of the impact of visual art. NeuroReport, 21(4), 264-267. DOI: 10.1097/WNR.0b013e328335b371
- June 26, 2010
- 06:27 AM
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复习考试可以改变大脑结构
高考刚过，现在又是广大大中小学生期末考试的时候了。考试是一件很痛苦的事，特别是在中国，人们总是把脑力劳动变成体力劳动。所谓体力劳动，就是重复的、机械的记忆大量无意义的内容。而我最近无意发现一篇论文，高强度的准备考试，竟然会改变学生的大脑结构。 这是一组德国科学家在2006年做的研究。研究设计很简单，就是拉来准备德国医学考试的学生分别在考前3个月、考试后1-2天以及考试后3个月进行大脑磁共振扫描。研究者扫描的并不是反映脑功能的BOLD图像，而只是反映大脑结构的T1像。对于MRI图像，研究者可以把每个被试的图像分割成灰质、白质和脑脊液，然后用形态学分析方法计算大脑中每个位置的灰质密度。这样研究者就可以比较这组被试在不同考试阶段的脑结构的变化。 下图左显示了被试在考试后灰质体积显著大于考试前的区域，主要分布在后部和外侧顶叶皮层。如右图所示，这些区域的灰质体积在3个月的复习后会显著增加，而在另外三个月没有复习的阶段灰质体积保持不变。这一结果有一点出乎意料，因为研究者的假设是高强度学习会改变与记忆有关的海马。不过也有证据表明后部顶叶皮层也与陈述性记忆有关。 三个月的复习就会改变大脑结构，这还是挺让人惊讶的。不知道这种结构的改变是否有极限。我想要研究这个问题，中国的高中生应该是最好的样本了。高中生的整个高中阶段就是为一个一个的期末考试以及最后的高考准备。那么高中生的大脑结构会在每次考试后达到顶点然后下降波动，还是会像登台阶一样一直上升，还是在某一时刻就达到了平台？不管做出什么样的结果，都还是蛮有趣的。 最后还有一个想法，就是应该研究一下读了PhD (博士)后大脑结构的变化。我猜测肯定能做出结果，这样就可以为永久性脑损伤 (Permanent Head Damage)假说提供证据支持了 :)Draganski, B., Gaser, C., Kempermann, G., Kuhn, H.G., Georg, H., Winkler, J., Büchel, C., & May, A (2006). Temporal and Spatial Dynamics of Brain Structure Changes during Extensive Learning Journal of Neuroscience, 26 (23), 6314-6317 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4628-05.2006... Read more »
Draganski, B., Gaser, C., Kempermann, G., Kuhn, H.G., Georg, H., Winkler, J., Büchel, C., & May, A. (2006) Temporal and Spatial Dynamics of Brain Structure Changes during Extensive Learning. Journal of Neuroscience, 26(23), 6314-6317. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4628-05.2006
- January 10, 2010
- 08:09 AM
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电刺激前额页皮层可以增加欺骗行为
认知神经科学研究的一个热门问题就是欺骗和测谎的问题。功能磁共振的研究已经发现了在人在说谎时会显著激活前额叶皮层和前扣带回。一些实验室中的功能磁共振测谎研究报告的准确率能达到88%到99%。但是功能磁共振研究的局限是，只能得到相关的结果，即人在说谎的同时会前额叶皮层会激活。但解释可以是双向的，前额叶皮层既可能负责生成谎言，也可能是说谎后产生的内疚感造成的前额叶皮层的激活。要想得到因果推论，最好的办法是通过外部刺激激活或抑制某个大脑区域的活动，再观察刺激后被试的行为反应。Cerebral Cortex这篇文章使用的是一种叫透颅直流电刺激 (Transcranial direct current stimulation, tDCS)的方法刺激大脑活动。电刺激的方法是比较简单的，头皮上接上电极，通上1mA左右微弱的直流电即可。电流刺激通过改变神经元发放频率来控制神经区域的活动。通常来说，正性电流会增加神经活动，而负性电流会抑制神经活动。在实验中，实验者让被试扮演小偷的角色，在实验的房间中偷走20欧元，随后接受实验者的审问。审问的方法采用犯罪知识测验 (Guilty Knowledge Test, GKT)。测试的场景与很多国外影片中的场景类似。被试身上贴满了电极，同时回答一系列与犯罪有关的问题，被试只能进行“是”或“否”的回答。比如，“你偷的钱包是红色的么？”问题可能是真的，也可能是假的。如果是无辜者，他将不知道问题是否正确。如果被试在判断与犯罪相关问题时生理响应显著大于无关问题，则说明被试了解犯罪的情况。被试被告知如果能够欺骗审问者，被试将会得到所偷的20欧元。因此在实验中，被试会选择在某些问题上说谎，以达到欺骗审问者的目的。被试的右侧前额叶连接了电极，电刺激可能是正性、负性或是没有电流的控制条件。结果发现只有在负性电刺激时，被试说谎的比率会升高。同时，负性电刺激后说谎的反应时会变快，皮肤电导并不增加，而负罪感也会降低。而正性电刺激后的行为反应与控制条件没有差别。前额叶皮层被认为是与社会情感判断有关。因为在实验情境中，被试遇到了利益与道德的权衡，因此使用负性电刺激抑制了前额叶皮层的兴奋，可能会损坏被试的情感判断，以致增加了反社会行为。目前比较流行的刺激大脑活动的方法是透颅磁刺激 (Transcranial magnetic stimulation, TMS)，而电刺激的方法其实用的并不多。这篇文章来给出了一个很好的应用的例子，这种便宜的方法有时也是很管用的。Karim, A., Schneider, M., Lotze, M., Veit, R., Sauseng, P., Braun, C., & Birbaumer, N. (2009). The Truth about Lying: Inhibition of the Anterior Prefrontal Cortex Improves Deceptive Behavior Cerebral Cortex, 20 (1), 205-213 DOI: 10.1093/cercor/bhp090... Read more »
Karim, A., Schneider, M., Lotze, M., Veit, R., Sauseng, P., Braun, C., & Birbaumer, N. (2009) The Truth about Lying: Inhibition of the Anterior Prefrontal Cortex Improves Deceptive Behavior. Cerebral Cortex, 20(1), 205-213. DOI: 10.1093/cercor/bhp090
- August 10, 2010
- 09:12 AM
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kiss时头往哪边偏
你在接吻时头往哪边偏？据统计，接吻时头向右偏的比例是向左偏的2倍。这个结论很容易用Google验证。我蛋疼的用 Google.com 搜索kissing，搜索内容images，types选择faces (点这里看结果)。在搜索结果的前两页的40幅图片中，有20幅是没有重复的可以判别方向的图片。在这20幅图片中，果然有13幅向右偏，7幅左偏，比例接近2比1。
人体右侧占主导的偏策划实际上很常见，比如大多数人是右利手、右利脚和右眼主导。但对于接吻有点不同的是，接吻是两个人的事。如果两个右偏的人或者两个左偏的人接吻是没有问题的，但当一个右偏遇到一个左偏呢？
两个心理学家蛋疼的研究了这个问题。他们让被试去吻一个真人大小的模特。第一次模特的头是竖直的，通过这次接吻可以判断被试的左右偏好。接着实验者调节模特的头像左或向右偏5, 15或25度。被试在每个角度上都会接吻5次，这样研究者就可以计算出各个角度上被试像左或向右偏的概率。
上图是结果，学过心理物理法的童鞋应该很熟悉。简单说来，右偏的被试更倾向于坚持向右偏。当模特的头向左偏了5度时，被试还有50%的概率试图更向右偏头。而左偏的被试则更灵活。当模特的头向右偏了5度时，被试也就会跟着变成向右偏。这个结果是很容易理解的，因为左偏的人更容易遇到冲突的情况，因此他们在很多时候需要做出妥协。这就是少数派的代价。
感谢 Improbable Research 介绍了这篇文章。
van der Kamp, J., & Canal-Bruland, R. (2010). Kissing right? On the consistency of the head-turning bias in kissing Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition, 1-11 DOI: 10.1080/13576500903530778
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van der Kamp, J., & Canal-Bruland, R. (2010) Kissing right? On the consistency of the head-turning bias in kissing. Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition, 1-11. DOI: 10.1080/13576500903530778
- August 24, 2009
- 09:47 AM
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用IAT测谎
上一个帖子讲到了用内隐联系测验 (IAT)测量人们对性别和学科之间的刻板印象。其实IAT还有很多有趣的应用，比如测谎。 这种测验被称为自传体内隐联系测验 (autobiographical IAT)。假设你做了一件错事，比如开着时速70码的车撞了人，但你却不承认。这时可以用aIAT技术来检测你是否说谎。测验给你呈现一句一句的陈述句。陈述句包括两类。一类是真实的或者错误的陈述：比如“你正在电脑前做实验”就是真实的，而“我现在正在喝咖啡”就是错误的陈述。另一类是承认或否认要测试的事实：比如“我确实开车撞人了”就是承认事实，而“我根本就不会开车”就是否认事实。测验的目的是看被测者对这两类陈述的结合的反应速度的差异。首先，你需要按一个键对真实陈述或者承认事实陈述进行反应，而用另一个键对错误陈述和否认事实陈述进行反应。然后，颠倒两类陈述的结合模式，在真实陈述或否认事实时用一个键反应，而在错误陈述或者承认事实时用另一个键反应。 如果被测试者却是开车撞过人，那么他在对真实陈述-承认事实配对时会无意识的反应更快。根据两种配对反应的反应时的差别，就可以判断被试是否说谎。在Sartori等人2008年的研究中，研究者报告测谎的准确率高于91%。 但问题是，测谎是否容易被作弊。这一点 Psychological Science 的一篇新文章提出了质疑。 研究者先让一半的被试去教授房间偷一份含有考试题目的CD，而另一半人则留在实验室看报纸。随后对两组被试进行了aIAT测谎测验。测验分数中正分表示被试更容易把“偷CD”和真实陈述联系在一起，即测试认为其“犯罪”。在下图左侧的正常情况下，真实偷了CD的人确实得到正的分数，而看报纸的人则得到负的分数。 接下来研究者给被试看一页纸的指导语，教被试如何作弊，随后进行第二次aIAT测验。测验的结果如右侧，从测验分数无法区分哪些被测者说谎。在另外的实验中，即使在被试第一次aIAT测验前就告诉他们如何作弊，同样可以改变测谎结果。 IAT虽然是测量内隐态度的很好的工具，但如果被试知道原理，刻意的操纵结果，还是很容易欺骗测谎工具的。Sartori, G., Agosta, S., Zogmaister, C., Ferrara, S., & Castiello, U. (2008). How to Accurately Detect Autobiographical Events Psychological Science, 19 (8), 772-780 DOI: 10.1111/j.1467-9280.2008.02156.xVerschuere, B., Prati, V., & Houwer, J. (2009). Cheating the Lie Detector: Faking in the Autobiographical Implicit Association Test Psychological Science, 20 (4), 410-413 DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02308.x... Read more »
Sartori, G., Agosta, S., Zogmaister, C., Ferrara, S., & Castiello, U. (2008) How to Accurately Detect Autobiographical Events. Psychological Science, 19(8), 772-780. DOI: 10.1111/j.1467-9280.2008.02156.x
Verschuere, B., Prati, V., & Houwer, J. (2009) Cheating the Lie Detector: Faking in the Autobiographical Implicit Association Test. Psychological Science, 20(4), 410-413. DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02308.x
- August 21, 2009
- 09:43 AM
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思考时请倒着走路
Psychological Science 上的最新研究发现，倒着走路时有助于人更清醒的思考。当然，这里说的倒着走，指的是朝背后的方向走，而不是向欧阳峰一样手脚倒立。:) 研究做的很简单，研究者要求被试向前、或向后、或向左、或向右走4步，随后对着在架子上可以跟着被试移动的电脑上完成 Stroop 任务。Stroop 任务是让被试说出屏幕上的单词的颜色。而单词表示的意义可能与和单词本身的颜色相同，如“蓝”，也可能不同，如“绿”。如果单词本身的颜色与意义表示的颜色不一致，则反应速度会变慢，这通常反应了被试要去抑制自动读出单词语义的趋势。 结果发现，在读一致的单词时，被试的反应不受运动方向的影响。而在读语义与颜色不一致的单词时，向后走后被试的反应最快。 为什么朝不同方向走了两步就会影响思维？这涉及到了最近很火的 Embodied cognition 。Embodied cognition 在国内很诡异的被翻译成了具身认知，让人听得一头雾水，实际上就是说人的思维或认知过程会受到身体的影响 (the nature of the human mind is largely determined by the form of the human body)。同时，一个特定的动作也可能与一种认知或情感状态相联系。其中研究最多的是趋向和逃避反应。比如研究已经发现，弯曲或伸展手臂会分别使人更倾向于喜欢或不喜欢的某一个东西。因为弯曲手臂涉及将东西拉向自己的动作，而伸展手臂涉及将东西推离自己。 而这项研究表明了趋向和回避动作还会影响人的认知控制。因为回避动作通常和危险相联系，因此也就更容易触发认知资源的分配，从而促进思维以解决面临的困境。因此，当你遇到难题时，倒着走也许可以帮助你解决问题。Koch, S., Holland, R., Hengstler, M., & van Knippenberg, A. (2009). Body Locomotion as Regulatory Process: Stepping Backward Enhances Cognitive Control Psychological Science, 20 (5), 549-550 DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02342.x... Read more »
Koch, S., Holland, R., Hengstler, M., & van Knippenberg, A. (2009) Body Locomotion as Regulatory Process: Stepping Backward Enhances Cognitive Control. Psychological Science, 20(5), 549-550. DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02342.x
- July 25, 2010
- 02:22 AM
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神经电影学：用电影同步大脑
电影就是要抓住观众的思想。导演们都希望自己的电影可以让观众能够沉浸其中，吸引观众的注意，诱发观众达到想要的思想状态和情绪体验。制片过程中可以用很多手段来诱导观众的思维，比如用蒙太奇或联戏剪辑的手段。但用电影来操控观众思维的愿望却一直没有办法来直接验证。而目前渐渐兴起的神经电影学 (neurocinematics)，使得用神经活动来评价电影成为可能。
Hasson 在2004年在Science上发表的文章验证了用功能磁共振 (fmri)评价电影的可能性。他们的思路很简单却很巧妙，如果电影可以引起观众神经活动的起伏响应，哪么不同观众在看相同电影时的神经响应应该是相似的。因此，他们让被试躺在MRI机器中观看电影片段，而后采用了他们采用了试间相关 (ISC)的方法计算不同观众相同大脑区域神经活动的同步性。在没有在看电影时，不同观众的大脑活动显然都是无关的。但如果这些观众在看同一部电影，由电影诱发的神经活动就会显示出相似的模式。相应大脑区域的ISC值就会很高。如下图所示，大脑的视觉加工皮层，听觉加工皮层以及颞叶和顶叶等区域都会显示出很高的同步性。但负责高级认知加工的额叶皮层却很少同步。
上图所示的激活区域是合理的。在看电影时，视觉与听觉加工都会随着电影的进程而紧密响应，因此会同步。而一些负责特异性加工的专门区域，也会产生同步。比如颞叶和枕叶中负责面孔加工的梭状回面孔区 (FFA)会在电影中出现面孔时激活，而负责场景加工的海马旁回 (PPA)会在电影中出现场景时激活，而当电影中的角色使用工具时 (比如用手点烟或者开枪)，顶叶皮层将会同步激活。但是，每个人看电影都会有自己的理解，因此负责高级认知加工的的额叶皮层几乎没有同步活动。
不同观众神经活动的同步性可以被称为群体卷入性 (collective engagement)。考察不通电影引起的同步活动的区域的大小，可以在一定程度上反映电影对观众控制程度的大小。比如上图4部电影拍南端的比较结果，现希区柯克的《断魂枪声》片段引起了65%大脑区域的同步激活，莱翁的《黄金三镖客》片段引起了45%大脑区域的同步激活，而拉里·戴维的《抑制热情》片段只引起了18%的大脑区域的同步激活，最后是一段在纽约华盛顿广场公园拍摄的自然场景视频，只引起了5%的大脑区域的同步激活。
同步性的高低在一定程度上反应艺术控制的成功性，可以用来评价不同剪辑的效果好坏。如果进一步在精细的时间维度上考察每个镜头引起的同步性的好坏，甚至可以对电影剪辑起到很大的指导作用。当然，同步性低的电影也未必不是好片，不同的导演会有不同的表达方式。不过像神经电影学这样客观而“科学”的方法，一定会起到越来越重要的作用。据说好莱坞已经在用神经电影学的方法制造电影了。
PS: 在北京实验室时，LH 老师 Hasson 的评价很高。他是犹太人，博士毕业于以色列著名的Weizmann Institute of Science，目前在 Princeton 做助理教授。今年8月在北京举行的第7届国际认知科学大会上 (ICCS 2010)将举行神经电影学之夜，感兴趣的可以去围观。
Hasson, U. (2004). Intersubject Synchronization of Cortical Activity During Natural Vision Science, 303 (5664), 1634-1640 DOI: 10.1126/science.1089506
Hasson, U., Landesman, O., Knappmeyer, B., Vallines, I., Rubin, N., & Heeger, D. (2008). Neurocinematics: The Neuroscience of Film [...]... Read more »
Hasson, U. (2004) Intersubject Synchronization of Cortical Activity During Natural Vision. Science, 303(5664), 1634-1640. DOI: 10.1126/science.1089506
Hasson, U., Landesman, O., Knappmeyer, B., Vallines, I., Rubin, N., & Heeger, D. (2008) Neurocinematics: The Neuroscience of Film. Projections, 2(1), 1-26. DOI: 10.3167/proj.2008.020102
- November 4, 2009
- 09:04 AM
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自大幻觉的神经机制
人对自我的感觉，以及对未来的感觉都要比实际情况好，这种现象在心理学中被称为正性错觉 (positive illusion)。比如，我们经常会计划了一堆事情要在一段时间内完成，但实际完成的数量要远远小于预期的数量。这通常是由于人们的预期过于乐观而造成的。在心理学中研究最多的是所谓高于均数效应 (above-average effect)。如果让一群人估计自己的某一项能力，所有人都会估计自己的能力在平均水平以上，但实际上这是不可能的。 虽然正性错觉是对现实情况的歪曲，但实际它起着重要作用。它可能是进化的结果，一个有正性错觉的人更可能做一些超越现实的努力，更容易在困难的任务中坚持到最后并取得成功。相反，如果一个人过于“现实”，可能在困难面前会过早地放弃努力。其次，正性错觉还对人的心理健康起着重要作用。有了正性错觉，可以让我们自我感觉良好一点，而且让我们可以对未来充满希望。在最新的Neuroimage上，研究人员用功能磁共振成像 (fMRI)方法研究了正性错觉的神经机制。被试躺在机器中看一系列描述性格的形容词，并比较自己在这些形容词上与其他人的平均水平相比是好是坏。研究者先比较了被试在判断宽泛的和具体的形容词时大脑活动的差异，发现激活了内侧前额叶皮层 (MPFC), 眶额皮层 (OFC)和背侧前额叶 (dACC)。其中MPFC是已经被发现的与自我加工相关的区域。接着研究者再看不同被试正性错觉的程度是否与这些区域的激活水平相关。意外的是，MPFC并没有发现与正性错觉相关；而相反，OFC及dACC都显示了与自我正性错觉程度的负相关。即被试OFC和dACC的激活水平越弱，则正性错觉越强。这个负相关很有趣，似乎说明大脑中缺少了某种神经加工过程，反而会增加正性错觉。与此相对应的是脑损伤病人的行为表现。如果病人OFC损伤，则他会比其他人更认为自己的行为是好的。大脑的眶额皮层 (OFC)也许对人们正确的认识世界起着重要作用。Beer, J., & Hughes, B. (2009). Neural Systems of Social Comparison and the “Above-Average” Effect NeuroImage DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.10.075... Read more »
Beer, J., & Hughes, B. (2009) Neural Systems of Social Comparison and the “Above-Average” Effect. NeuroImage. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.10.075
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