人際交流的認知神經科學

徐芳芳

盧春明，認知神經科學與學習國家重點實驗室副教授。2008年獲得北京師范大學理學博士學位。采用基于磁共振和功能性近紅外光學成像（fNIRS）技術考察人際間語言交流及其障礙的腦機制。發表SCI論文20多篇，包括以獨立第一/通訊作者發表的PNAS、Journal ofNeuroscience、Neurology等期刊文章。2009年開始在北京師范大學開設并主講腦功能彌散功能成像（又稱fNIES）研究生課程。社會兼職包括Society for fNIES的communication committee成員，中國教育學會腦科學與教育分會理事，多個SCI期刊審稿人等。

他長期從事語言交流的認知神經機制研究，揭示了人際間的腦活動同步在有效進行語言交流、建立和發展人際關系等方面的重要作用，及其在疾病治療和師生教學等領域的潛在應用價值。

人是一種社會性動物。人與人之間不僅要交流思想，傳遞知識，而且還要構建復雜的社會關系。這種交流的需求在剛剛出生的嬰兒身上就已經表現出來了，只不過她們只能通過哭聲來傳遞信息。在很小的時候，嬰幼兒就對媽媽的面孔和聲音表現出特別的偏好。通過與成人的交流，他們的各種心理能力得到快速發展。因此，人際交流可以說是個體心智發展的重要外部條件之一。同樣，在人類社會的層面上，社會架構的構建、社會文明的積累都離不開交流。那么，交流到底是怎么發生的？交流的時候，人們的大腦中到底發生了什么？為什么有的人交流能力特別強，而有的人卻存在各種交流困難呢？帶著對人際交流相關研究的濃厚興趣，記者專訪了北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室的盧春明副教授，他正帶領團隊開展人際交流及其障礙的腦活動同步機制研究。

結緣實驗室十三載

原本學教育的盧春明，最初沒有想過自己會成為一名心理學方向的科學家。

2003年，盧春明做了一個大膽的決定。本科畢業后留校的資格已經獲批，而他卻想冒險一搏，向著更高遠的夢想前進。跨專業、跨學校考研，拿出了破釜沉舟的志氣，盧春明一舉奪得專業魁首。

“幸運的是，能夠跟隨我國著名的認知心理學家彭聃齡老師讀博士，跟隨彭老師做研究。碩士快畢業的時候，彭聃齡老師找我談話，建議我繼續讀博士做研究，他當時說可以在國內，也可以出國。我考慮到做語言的研究不應脫離語言文化的大環境，而且也非常喜歡彭老師的課題組，于是選擇跟隨彭老師繼續在北師大讀博士。”

2005年，盧春明開始了博士生的學習研究生涯。也是那一年，北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室成立。可以說，盧春明是跟隨實驗室一步一步成長起來的。“我見證了實驗室的發展，實驗室也見證了我個人的成長。這種感情是非常微妙的。2008年，我博士畢業，也恰逢實驗室處于飛速發展的時期。”

從沒有讀大學的機會，到獲得讀大學的機會；從本科畢業分配留校，到堅守夢想冒險考研……盧春明與北京師范大學的結緣，來自于一步一步踏實刻苦的勤奮學習，也來自于對看似遙不可及的夢想的不，懈追求。而他，則把這些歸結于運氣。他說：“一路走到今天，能夠從事心理學相關領域的研究并取得一點成績，個人努力是一方面，外在的環境、老師、同學的幫助，都非常重要。所以我感覺自己還挺幸運的。”

近紅外腦功能光譜成像為心理學研究帶來一線曙光

上世紀八九十年代，心理學研究者無不關注兩個蓬勃發展的前沿交叉領域，即認知神經科學和認知行為遺傳學。這兩個學科吸收了認知科學和行為科學的理論與神經科學和遺傳學的新技術，共同向智能的本質和意識的起源這一基本的重大理論問題發起沖擊，將心理學的研究推到了一個新的發展水平。

與此同時，傳統心理學研究發展到21世紀后，遇到了一個問題——腦成像的技術應用問題。這些技術能夠在無損的情況下研究腦子里發生了什么，從而帶來了很多優勢，但是同時也造成了一些困擾——很多時候，心理學研究如果不采用這些技術，就很可能得不到廣泛的認可。

認知神經科學這一支強心劑，促進了心理學的發展，但也產生了很多爭議。尤其是腦成像技術應用過程中對實驗情境等條件的苛刻要求，給心理學的研究造成了一些阻礙，很多經典的、重要的方向研究不了。

“比如磁共振，人躺在里面不能動，微小的動作都會影響到圖像清晰度。而恰恰很多傳統的重要心理學項目——如群體互動，特別是師生互動的心理學研究——是需要進行語言互動的，是會產生動作的。那么，依靠磁共振就沒法開展研究了。”盧春明說，當時他走在了一個分叉點上，不知該何去何從，“恰好就在這時，我們實驗室計劃引進近紅外腦功能成像技術，讓我負責調研和搭建平臺，同時也得到了實驗室其他老師的大力支持。”

調研過程中，盧春明發現，這種技術不必像磁共振那樣放在一個屏蔽間里，它有一個“帽子”，可以戴著在生活中移動，說話、做手勢都沒有問題，甚至可以去跑步、騎自行車，成像結果都不會受到干擾。

“我當時就覺得這項技術給心理學的腦機制研究帶來了一線曙光，突破了過去的腦成像技術的限制，使心理學研究真正回歸到現實生活中，為心理學發展帶來了很大潛力。”

認識到這個契機后，盧春明和團隊將設備引進，他還把之前做磁共振研究的朱老師拉過來，一起做初步研究。在國際上，他們與華盛頓大學的另一個研究組在同一時間，分別獨立地把過去基于磁共振的靜息態腦網絡研究，成功遷移到近紅外腦功能成像技術上，從而為采用基于近紅外的兒童青少年腦發育研究提供了理想的技術手段。

“我們越發意識到，磁共振能做的，再用近紅外做，并沒有任何優勢可言。近紅外腦成像的真正優勢在于回答心理學的問題。它能夠讓心理學真正的‘回歸生活。”

為了讓近紅外技術為更多的人所掌握，真正發揮它促進心理學發展的作用，盧春明聯合朱朝喆、牛海晶以及美國德克薩斯州立大學艾靈頓分校的劉漢莉老師，開設了近紅外腦功能成像研究生課程。“上過我們這個課的很多同學都成為其他單位的近紅外技術骨干。看到越來越多的人開始使用和關心這種技術，我心里非常高興，也很有成就感。”

人際間語言交流的腦活動同步效應

語言的本質在于人際交流。但是，以往的語言腦機制研究幾乎都集中在個體孤立的、片段的語言活動上，忽視了自然語言交流的社會互動特征和人際交流過程。

盧春明嚴肅地說：“針對這一局限性，我們前期采用基于fNIRS的多人同時腦功能成像技術，首次在社會互動情境下對進行自然語言交流的兩個人的腦活動同時進行了考察（Jiang et al.2012.Journal of Neuroscience）。結果發現，在面對面對話條件下，交流雙方在左側額下回出現顯著的腦活動同步效應，而在沒有人際互動的面對面獨白條件下，或者在沒有視覺信息的背對背（包括對話和獨白）條件下，都沒有發現腦活動同步效應。”

進一步分析后，盧春明和團隊發現，腦活動同步與對話過程中的社會互動有密切關聯，包括口語的話輪轉換和反饋回應以及非口語的面部表情和體勢動作等。這些發現表明，人際間的腦活動同步可能是有效進行語言交流的神經基礎。國際同行在綜述文章中認為，該研究是國際上首個考察社會互動情境下自然語言交流腦機制的研究，突破了傳統研究只關注個體孤立語言活動的局限性，對深入了解語言的社會屬性有重要意義。

語言交流不僅是為了傳遞信息，更是為了建立和發展人際關系、鞏固和維系群體團結。無論人還是動物，支配關系都是其社會內部最基本的社會關系之一。那么，在人類領導者建立支配關系的過程中，語言交流發揮怎樣的作用呢？這是社會學、心理學和人類進化學等學科共同關注的核心科學問題。

“傳統的‘babble假設認為，無論交流內容是否有用，說話多的人總是更容易成為領導者。但是最近的一些研究發現，與交流頻率相比，交流技巧和能力更加重要。”盧春明說，為了檢驗上述假設，他們采用了一個小組討論任務，同時對小組內三名被試者的腦活動進行考察。結果發現，從小組中自然產生的一名領導者與兩名追隨者之間在左側顳頂聯合區出現顯著的腦活動同步效應，而兩名追隨者之間則沒有出現顯著的同步效應。而且，領導者和追隨者在發起的交流次數上沒有顯著差異，表明交流頻率與支配關系的建立并沒有直接關系。但是，與追隨者相比，領導者發起的交流活動伴隨著更強的領導者一追隨者腦活動同步效應，并與領導者的交流技巧和能力的評價分數有顯著相關，而與其交流頻率沒有顯著相關。

“因此，腦活動同步可能是人類領導者建立支配關系的重要神經機制，而該同步效應與語言交流技巧和能力有密切關系。”盧春明笑道。

該研究首次揭示了腦活動同步效應在建立社會關系過程中的重要作用，及其與語言交流的密切關系，對于深入認識語言的社會屬性和進化機制有重要意義。該研究發表在美國科學院院刊PNAS上（direct submission）（Jianget al 2015 Proc Natl Acad SciUSA.獨立通訊作者）引起國際同行的廣泛關注。著名的科學網站Faculty1000發表評論文章認為，該研究對于揭示語言交流在領導者與追隨者之間的社會關系形成過程中的作用具有重要意義。該研究也被國際同行評價為該領域的開拓性（pioneering）研究。

還語言以流暢——口吃系列研究

雖然我們大多數人的交流能力都沒有問題，但是在生活中，我們會遇到一些有言語障礙的人，其中比較常見的就是口吃。口吃的典型特征是與人交流時癥狀明顯，但是一個人自言自語時則不太明顯，甚至完全沒有癥狀。所以，口吃是一種典型的交流障礙。

人類對口吃矯治的重視，從兩三千年前就已經開始了。可見，這種言語障礙對人們日常生活的影響之大，以及人們對矯治方案的需求之大。如果有一天，口吃患者都能得到有效的矯治，那么，其對社會產生的影響將十分深遠。

口吃的癥狀表現為言語頻繁地與正常流利的人在頻率和強度上不同、且非自愿地重復（語音，音節，單詞或短語）、停頓、拖長打斷。它也包括言語前的反常猶豫或停頓（被口吃者稱為“語塞”）和某些語音的拖長（通常為元音）。口吃的某些表現不能被他人觀察到，包括對特定音素（通常為輔音）、字和詞的恐懼，對特定情景的恐懼、焦慮、緊張、害羞和言語中“失控”的感覺。它牽涉到遺傳、神經生理發育、家庭和社會等諸多方面，是非常復雜的問題。

口吃患者不僅遇到常人難以想象的困難，更可能在心理上產生自卑等情緒，甚至恐懼人際交流。目前，世界范圍內，口吃矯治的科學研究和臨床實踐備受關注。西方國家早有專業機構進行口吃矯治和引導，在我國，北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室也正致力于做好這件事。

“要做好口吃的干預和治療這件事情，有三個關鍵的點，分別是口吃發生機制的揭示、篩查和診斷神經標記的建立以及有針對性的矯治方案的開發。”盧春明說。他的研究正是圍繞上述三個關鍵的點來開展的。“口吃研究面臨很多困難。最大的困難來自于人，即很多口吃者不愿意參與研究，社會上對口吃問題不夠重視，甚至有偏見，開展口吃研究的課題組太少。所以在很長一段時間里，我們的研究進行得很吃力，而且是孤軍奮戰。”

在口吃發生機制的研究方面，盧春明介紹：“言語產生過程可以分成計劃和執行兩個階段。以往，研究者常常將這兩個階段分開研究。這不僅影響到對口吃病理機制的認識，而且阻礙了口吃的臨床診斷和矯治工作。相反，我們的研究同時考察了計劃和執行這兩個階段，并結合腦網絡分析方法，在言語的認知過程和神經通路異常的神經過程之間建立了聯系。在此基礎上提出了口吃發生機制的雙通路模型。這個模型對于口吃是怎么發生的，腦和行為如何關聯等關鍵問題都有合理的解釋，而且對口吃的診斷和矯治有指導意義。”

在雙通路模型的基礎上，盧春明和他的團隊采用了模式識別技術，嘗試從腦功能活動模式的角度對不同口吃癥狀進行判別。過去，口吃的診斷和篩查主要依賴矯治師的個人經驗，這就導致經驗不同的矯治師的判斷會出現差異，而且難以推廣和進行大范圍篩查。腦功能異常神經標記的建立對口吃癥狀的自動化識別和兒童口吃癥狀的早期篩查、以及診斷標準的建立有重要意義。雖然這項工作只是一個初步探索，但是為未來的研究提供了很好的方向。

口吃的認知神經機制研究面臨一個共同的難題，即由于長期口吃會導致腦功能和結構的代償，因此，無法判定在成人口吃者身上發現的神經機制異常是口吃發生的原因還是長期口吃導致的代償效應。因此，大部分研究只能根據間接證據進行推測。要克服這一困難，一種理想的方式是從2～3歲開始，對兒童口吃者進行長期縱向追蹤。但是，因為追蹤的成本太高，迄今為止，還沒有人做過這樣的研究。另一種比較現實的方式是對成人口吃者進行矯治。通過比較矯治前后腦功能和腦結構的變化，可以分離出核心缺陷（矯治前后不變）和代償機制（矯治前后有變化）。

“我們的雙通路模型認為，口吃者言語產生過程的言語計劃和發音運動控制兩個階段都存在加工缺陷，并分別與基底神經節經丘腦到雙側額下回再到運動皮層的神經通路連接異常和小腦經丘腦到運動皮層神經通路連接異常分別對應。以此為基礎，我們開發了一套專門針對口吃者異常神經通路的矯治方案，該方案能夠有效提高口吃者的言語流暢程度。”

“人腦的神經網絡在學習的作用下會發生重組，表現為腦的可塑性變化。這就有可能通過行為矯治改變異常的腦功能，使其恢復到正常或者接近正常的水平。”基于該方案，他們比較了三個實驗組在矯治前后的腦功能（靜息功能連接）和腦結構（皮層厚度）特征。結果發現矯治前后口吃者左側額下回的功能和結構都存在異常，矯治前后沒有發生變化，而矯治前小腦的功能異常則在矯治后發生了改變并接近流暢控制組，而且其改變的程度與口吃者言語流暢度的提高存在顯著相關。因此，他們得出結論——口吃者左側額下回的功能和結構異常是穩定的神經異常，反映了口吃的核心缺陷。

“小腦的功能隨著口吃者言語流暢性的改變而改變，表明其反映了習得的言語產生方式帶來的腦可塑性變化，即代償效應。“盧春明繼續解釋”我們進一步考察了發音運動學習對口吃者發音運動控制能力的塑造作用，分離出三種不同類型的可塑性變化，提示發音運動控制能力的可塑性變化可能存在不同的階段，不同類型的腦可塑性變化可能具有不同的發展軌跡。“該成果發表在臨床神經科的頂級雜志Neurology（Lu etal.2012：Neurology）。

一個7天時間的矯正實驗之后，患者的部分腦功能異常沒有了！盧春明和團隊基于研究工作開發的這個漢語口吃矯正方案在國內外引起了極大反響。對此，美國神經病學學會進行了特別報道：“來自中國的研究表明，一星期的口吃矯正，就能夠顯著地提高言語流暢度，改善腦功能。”文章發表后，好多外國人找了過來，迫切地請求盧春明和他的團隊幫助矯治口吃。盧春明只得抱歉地說：“對不起，我們這個方案是針對漢語的，只能應用于漢語環境。”

此外，盧春明的研究還考察了口吃者的聲調產生機制：“語言是文化的重要載體。以往關于語言獨特性的研究都集中在書面語方面，認為口語更多體現了語言的普遍性。我們以聲調產生的認知和神經機制為突破口，對口吃者認知神經機制的普遍性與獨特性問題進行了考察。結果表明，漢語聲調的獨特性可能主要體現在其發聲機制上，并且會對口語流暢性產生特異性的影響。我們的研究首次揭示了口語流暢性加工過程中的普遍性與獨特性問題，在國際上產生了廣泛影響。”

采訪結束時，盧春明對記者說出了他的一個愿望：“目前，國內并沒有一個系統的、專業的口吃矯治機構，包括醫院也沒有一個有效的方法。我們的研究取得一些成果后，也和一些機構進行合作矯治。我希望將來能夠有更多的公眾、更多的醫療機構和研究者關注口吃問題，也希望我們的研究成果能夠被更多的矯治機構采用，把語言流暢的陽光帶給更多的口吃者。”