【fMRI】Module 4.2 Psychological Inference Part 2

作者：萌康
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PS 原课程网址为Coursera <Principles of fMRI 1>
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4.2 心理学推论第2部分

摘要：以给公牛通电刺激其脑区的实例切入本节核心观点，讨论心理状态与脑活动到底是不是一一对应的映射关系，即所谓的反向推断（reverse inference）是否成立。极端观点认为不是一种对应关系，但主讲人认为可以是对应关系，并使用神经科学和量化反向推断两种取向予以阐述。

首先，我们来看一下二十世纪五十年代的一个例子。在例子中，即便是控制了很多额外因素，且直接操纵大脑的情况下，进行有效的反向推断也是十分困难。下图是Jose Delgado（图1），自己骑在牛上，并手拿一个圆环。然后给他通电，他把电极放到公牛的大脑中。之后他宣称，发现了公牛大脑的攻击区域（aggression center）。为了证明这一点，他按下了无线控制器的按钮，电极开始放电，公牛却猛然地停下来了，原话是「变成了像费迪南一样的温和。

图1

所以他找到攻击核心区域了吗？那我们来看看试验中电极在脑中的位置，这是另外一头奶牛的大脑电极放置在尾状核的位置。我们刚刚看到的电极所在的区域可能是愉快系统的一部分，但也同样涉及到动作的模仿。

当按下按钮的那一刻，公牛连续向右转。也许是因为电极通电抑制了攻击行为？然后一些我们不知道的因素让野牛向右转？可是哪怕这个区域与攻击行为无关这样的解释也行的通啊所以这个和许多其他例子（图2）均表明，很难真正做出关于大脑表征（brain representation）可信的反向推断，这些表征涉及一些特别的任务，例如情绪或者心理状态等。

图2

图2注

尾状核：公牛停下攻击是因为被迫持续右转

那么有可能做出反向推断吗？Max Coldheart 2006年进行了一系列实验，并发了文章，阐述了这个问题，可能到目前为止，功能性磁成像（fMRI）不能教会我们任何关于大脑的信息（图3）（本章重点）。当然了，这是种极端观点,但是我认为反向推断是可能的，只是没那么简单。所以我们采取两种策略。一个就是我们熟知的神经科学。

图3

图3 注

反向推断很困难，即便是你直接操纵大脑

但这是可能的吗？提供神经图像结果的例子用来区分两个相悖的心理理论

所以，当你已经了解一些大脑区域的相关功能了，那么激活区域会成为有趣的话题。第二个策略是我们称为量化反向推断。犹如，我们有个大脑制造器，可能会像尾状核一样激活，我们估计激活是因为几个理想的任务。我们可以量化敏感性，特征性，阳性预测值。这可能需要检验大量任务、背景和研究人群来进行验证。

图4

图4 注

策略1：有影响力的神经科学

-大量关于心理学加工的先验知识，这些加工可以（不可以）激活某些脑区

-假设这些激活说明了心理加工

策略2：量化反向推断

-通过一些任务激活某些区域（或者其他脑技术）

-量化敏感性、特征性和阴阳性预测值

-可能需要检验大量任务、背景和研究人群

所以以上是很多研究的综合。两种取向都是值得借鉴的,所以我们可以并用。对于第一种取向这有个例子。回到Kosslyn的工作上，这个例子是此领域中，我最喜欢且使用大脑成像理论检验心理学理论众多例子的其中一个。在Kosslyn和Pylyshyn1973年开始争论实验污染时，Pylyshyn宣称，当在你心智（mind）中形成一些心理图片时，心理意象（mental imagery）是一种命题功能。它是逻辑规则的集合。那么看到的心理图像感觉是一种真实的副现象（epiphenomenon）。

例如，如果你想像一幅藏宝图在棕树的西面，那么你不能真实看到脑中的地图，或者至少不是以一种重要的方式看到。这也是逻辑的集合。 Kosslyn 对此进行了否认，心理意象可能是描绘性的，而不是类比性的，对于知觉它使用另一种系统。这场争论持续了数十年。最后使用大脑成像的证据解决了以上问题。大脑的中枢区域是沿著科科伦裂缝（corcoran fissure）的初级视觉皮层。

这个图片是早年Roger的研究，可以看出，视觉皮层V1用来绘制地图，皮层上不同的点和视网膜地图上不同的点是一一映射的关系，从而形成了地图。先给出刺激，像你在左侧看到的圆环，右侧是猴子真实的初级视觉皮层，你可以看到2-脱氧葡萄糖进行新陈代谢。所以这是一种映射，特别是对于脑后部而言，这个区域中央的中央凹是一种映射，对于前部大脑其余区域的映射更为靠前。

所以会有个很强的关于视觉皮层激活的先验预期。Kosslyn所做的一系列实验中，其中一个很有趣。他让被试想像一个小写字母A和一个大写字母A，然后，当他们想像一个小写字母A，他会看到密集激活了V1附近区域，然后当他们想像一个大写字母A，区域会扩展的靠前些。犹如期望的那样，这既是描述性的也是类比性的。这可以用命题式的表征结构去解释。

图5

图5注

策略1例子：心理意象

心理意象和看到的一样吗？

Pylyshyn（1973年以后）：意象是种命题理解---逻辑规则的集合。「看到」的心理

图像感觉是一种副现象。

Kosslyn：意象是描述性和类比性的，使用知觉机制。

想像小写字母「A」:中央凹激活

想像大写字母「A」：前部区域激活

-心理意象激活了初级视觉皮层

第二个例子是元分析（meta-analysis）。下面的元分析中，分析结果是建立在很多不同研究之上的。在神经成像领域，元分析通常跨越不同种类和类型的研究，这可以帮助我们量化反向推理的能力。所以图6 中，可以看出对6个不同种类的研究进行了元分析，可以看出任务分类在图的下面，每种类型至少有40项研究或者更多（180个）。

图6

图6注

策略2 例子：元分析

-元分析是建立在很多不同研究结果之上的分析

-在神经成像方面，元分析通常跨越不同种类和类型的研究，这可以帮助我们量化

反推理的能力。

整合的研究包括，情绪、抑制、长时记忆、痛觉、注意力转换、工作记忆。之后我们能做的是，探究出一种方式一次性激活次级身体感觉皮层。在痛觉感受中或者在做痛觉任务的时候，确定是痛觉，而不会是任何其他种类的任务？在这些案例中我们发现，痛觉任务可能激活了F2区域，这是一个阳性预测值，接近90%（87%）。所以这一类型的反向推断解释了，在另一种选择定义下是怎样运行的。

所以现在让我们想想大脑构图对什么有用，可以做什么或者不能做什么，然后结束本节课程。可以建立在激活的基础上进行推断，既不能帮助我们检验一种理论，也不能帮助我们区分出理论构建中任务反应的模式，甚至不能解释、分析、发展理论。而仅仅能在某个特征水平上限制假阳性率，这是我们仅仅得到的结果，而且确定是值得信赖的。如果某些理论是关于哪些区域是否激活的，我们可以在此基础上进行假设检验，并提供证据。所以我们可以检验的是大脑区域r是否涉及任务x。大脑成像或者大脑谱图不能真实提供反向推断，至少不是直接证据。这需要更为精妙的实验设计、专业的分析、许多研究和条件。