認知神經 洞察心理
——記中國科學技術大學生命科學科學學院教授張效初

□ 肖貞林

張效初

20世紀50年代中期，西方興起了一種心理學思潮和研究方向即認知心理學。其作為人類心理現象中的認識過程為主要研究對象的一門科學，是廣義的認知科學（包括計算機科學、通訊科學、語言學、邏輯學、人類學）的一個重要分支，屬于心理學、認知科學、神經科學的交叉領域。格拉斯在《認知》一書中指出：“我們所有的心理能力（知覺、記憶、推理等）被組成一個復雜的系統，它的綜合功能就叫認知。”

認知神經心理學是認知心理學的分支，它是在傳統的認知心理學和神經心理學的基礎上逐漸發展起來的。20世紀80年代中期以前，神經心理學主要沿著臨床醫學和心理學的道路邁進；80年代以來，神經心理學在吸收了認知心理學的精細實驗方法和理論概念之后，開始逐漸沿著認知神經心理學的方向發展。因此認知神經心理學脫離了臨床醫學的軌道，轉入了認知心理學和神經科學的家族。近年來，認知神經心理學取得了諸多重大成果，受到越來越多的研究者重視，成為當代神經心理科學研究的前沿。

志之所趨，無遠勿屆，窮山復海不能限也。一直以來，張效初埋首于認知神經心理學領域研究中，并在采用神經影像手段（腦電、磁共振）研究認知障礙的神經機制，采用神經影像手段（腦電、磁共振）研究高級認知功能的神經機制，探索神經信號實時反饋及直流電刺激技術在成癮及其他精神或神經類疾病治療中的應用等方向中積累了豐富的經驗。現如今，在認知神經心理學研究的這趟旅程當中，張效初仍抱有最初的熱忱，并期待著用實際行動在認知神經心理學領域取得更多的突破，為推動領域發展、造福更多的人，而創新開拓、孜孜不倦。有心如此，他一直不畏前行。

不移之志，扎根認知神經心理學研究

在時間的長河中，認知神經心理學研究領域經歷了一系列發展。百年來，有眾多研究者扎根在這一研究領域，默默耕耘，創造了眾多有價值的科研成果。作為新時期的研究者，張效初也從未忘記自己肩上的職責。

在張效初看來，時代的進步賦予了認知神經心理學發展的土壤。21世紀是“腦的世紀”，腦科學、認知神經科學、思維科學及相關領域的研究與實踐將進一步揭示人類意識、思維的本質，為攻克腦的疾病提供基礎。我國已經將“認知與腦科學”研究列為未來20年發展的重點領域。

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到底認知神經心理學和神經心理學、認知心理學有著怎樣的關系？從事這一領域研究又有怎樣的意義呢？

從科學角度講，神經心理學是研究高級認知功能或心理活動的神經機制的一門學科，它是從神經學角度研究腦與心理活動或認知功能的關系。傳統上，它常常通過研究腦損傷患者的高級認知功能缺損，來推斷正常狀態下該心理活動或功能的腦機制。近年來，神經心理學家利用各種技術（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的實時腦區激活，為了解腦結構和功能關系提供了一個更為直接的窗口。半個世紀以來，神經心理學經歷了從臨床神經心理學到實驗神經心理學，再到認知神經心理學的發展過程。

而認知心理學則是以信息加工觀點來研究認知活動（包括語言、記憶、思維等）的一門以實驗為基礎的科學，它常常建立由不同認知元件組成的認知加工模型。認知心理學與神經科學結合形成了認知神經科學，與神經病學結合成為認知神經心理學，后者已經成為神經心理學的重要發展方向。

在研究過程中，認知神經心理學以認知能力異常的患者為研究對象，通過他們的特異性損傷和保留的認知結構及功能來推知正常人的自加工方式和神經基礎。因利用腦損傷患者從事認知神經科學的實驗研究，故又被稱之為基于腦損傷患者的認知神經科學。認知神經心理學的研究目的和意義主要在于考察、發展正常人的認知心理學理論和模型，以及建立認知神經生物學模型，在臨床上也能為病癥的診斷和康復治療提供心理學實驗依據。

回顧張效初的求學歷程，他一直在這一領域的研究中不斷前行著。2000年本科畢業于中國科學技術大學生命科學學院后，張效初萌生了繼續深造的想法，開始在中國科學技術大學生命科學學院認知神經心理學實驗室繼續進行學習，并于2005年順利獲得了理學博士學位。在這之后，他又在美國健康衛生研究院藥物濫用研究所從事了5年的博士后研究工作。多年的國內外求學以及研究經歷，張效初深感認知神經心理學其中所蘊含的意義巨大，并形成了深厚的科研積淀，為他后期的科研工作打下了堅實的基礎。

走得再遠，也從未忘記自己為什么出發。2010年，張效初回到了中國，在中國科學院“百人計劃”的引進下來到中國科學技術大學生命科學學院認知神經心理學實驗室，在這里展開了科研的新征程。

積累前行，書寫科研人生新篇章

路是一步一步走出來的，科研也需要一種執著與堅守的力量。在張效初看來，科學研究是自己熱愛的工作，投身其中，他更能體味到人生的價值。多年的研究錘煉，張效初在認知神經心理學領域取得了一系列優秀的科研成果。

物質依賴，是指長期濫用某種物質后，產生一種心理上與軀體上的強烈而不能克制尋覓該種物質的狀態，冀以體驗重復使用該物質的心理快感，同時避免戒斷的軀體不適。在物質依賴的認知神經機制研究中，張效初與研究團隊合作運用多模態磁共振成像工具，發現與渴求/沖動調控有關并表現出顯著的尼古丁依賴相關的神經損傷。他們特別發現，額葉大腦白質的損傷可以作為診斷兩者共病的生物學標記。這部分工作在國際科學界獲得較大影響力，張效初多次應邀在國際頂級會議上作報告。他應Springer出版社邀請編輯出版的專著，進入到該出版社高等級圖書序列AdvancesinExperimentalMedicineandBiology中。

在正常渴求調控的心理和神經機制研究中，張效初與團隊成員通過不懈攻關，采用行為學和腦成像手段研究了正常渴求產生及調控的心理過程和神經機制。基于研究成果，2015年張效初在FrontierinHumanNeuroscience上發表了相關文章并受到了廣泛關注。

神經反饋，即關于軀體技能的信息反饋，是使用特定的儀器，來了解個體不易覺察的心理生理過程，例如，血壓、心率、皮膚溫度、腦電活動等。它是上世紀60年代前后在實驗室內興起的新興學科和新的醫療技術。這一技術往往建立在現代精密的電子技術的基礎之上。一直以來，張效初十分專注于神經反饋技術在吸煙成癮中的應用，并取得了一系列成果，相關結果已經申報了國家發明專利和軟件著作權登記。現如今，他還正在利用tDCS作為工具進行一系列認知神經心理學方面的研究。2016年，張效初應邀在NeuroscienceBulletin的非侵入性腦刺激專刊上撰寫了綜述論文，并已經獲得軍方興趣。

團隊合影

現如今社交網絡愈加發達，人們將大多數時間都浪費在其中，忽略了與家人、朋友的相處，并造成了一系列健康問題。針對這一現狀，張效初制訂了世界上第一個測量微博過度使用和微信過度使用的測量標準。已有加州大學圣迭戈分校、北京師范大學等10余所國內外大學采用其所做的量表進行進一步研究，在領域內取得了很大的反響。

從事科研多年來，張效初發表論文50篇，其中SCI/SSCI論文44篇，應邀綜述6篇。作為主編編輯論著2部，申請國家專利2項，軟件著作權2項。被引用近600次，被大眾媒體報道超過200次。眾多研究成果受到了包括美國ABC新聞電視臺，英國《每日電訊》、《每日郵報》，以及鳳凰衛視、新華社、《中國科學報》、《中國青年報》、《參考消息》、央視網等在內的國內外上百家媒體的關注和報道，產生了較大的社會影響力。

扎根項目研究，創新開拓不停息

2014年，張效初成功申請了國家自然科學基金項目“成癮相關決策過程中規則學習能力下降的認知神經基礎”。在這一項目中，開始了自己全新的科研探索。

物質和非物質成癮（以下簡稱“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、酒精成癮和網絡成癮等，已經發展成為嚴重威脅人類身心健康的全球性問題。

傳統上一般認為大腦獎賞系統及其相關行為的損傷是成癮的關鍵性改變。但是近年來，越來越多的研究者認為控制/決策能力降低也是成癮者的關鍵認知功能損傷之一。表現為成癮者為了暫時的、短期的快感，不顧長期的負面后果，而對成癮相關刺激過度追求，并且即使在多次獲得負面反饋之后，仍然堅持這種行為。因此，研究成癮者決策能力降低的神經環路基礎，將有助于理解成癮者相關臨床表現的機制，為建立科學有效的干預方法提供依據。

決策是指人在不同選項間做出選擇的過程。在現實生活中，人往往會面對一些開始不知道如何選擇和決策的新問題。不過，人在多次決策及接受其反饋的學習過程中，可以獲得信息，掌握新問題中的規則，進而在之后的決策中做出有利的選擇。因此，學會如何做出正確的選擇，即對規則的學習，非常重要，這在有關的決策研究中，是具有重要意義的關鍵問題。

愛荷華博弈任務是一種模擬現實決策情景的實驗室任務，是一種伴隨著相應獎勵和懲罰的模糊情景下的決策任務，涉及風險采擇和概率學習兩個因素。它是由Bechara等于1994年用來研究腹內側前額葉皮質損傷患者的決策缺陷時發展起來的。在愛荷華博弈任務的相關研究中，科學家曾證明成癮者具有決策功能障礙，即不顧長期負面后果，對短期利益過度追求，可能與其較差的規則學習能力有關，但對其認知神經基礎并不清楚。而前人以及張效初所做的相關研究均表明，成癮者存在獎賞、情緒、控制等相關腦區和腦環路的損傷。例如，成癮者在接收閾下成癮相關刺激時杏仁核及其環路存在活動異常，而當相關刺激達到意識水平后，則表現出外、內側前額葉和導葉以及相關環路的活動異常。

因此，重要的問題是，成癮相關腦區和腦環路損傷與其決策中規則學習能力下降的關系如何，即成癮者決策中規則學習能力的降低是否與其相關腦區及腦環路的功能異常有關？為解決此問題，進行系統的成像研究是必要的。

盡管已有大量愛荷華博弈任務的行為學研究，但由于其任務較為復雜，認知成分難以分離，至今，愛荷華博弈任務的腦機制神經成像研究仍然很少。特別是目前缺少針對決策中規則學習的神經環路基礎的腦成像研究，因而無法描述包括相關腦區及環路在內的大腦不同部分在愛荷華博弈任務規則學習中的活動特征。因此，必須創立新的學習方法，才能對相關科學問題進行研究。

在這一項目研究中，張效初利用磁共振、腦電等工具，分析成癮者在決策中規則學習過程相關的腦區及環路的活動改變，以了解成癮者決策能力降低的腦機制，并利用經顱直流電刺激方法初步探索可能的治療方法。這些研究結果將有助于理解成癮相關腦區及環路損傷與決策之間關系的神經基礎，從而探索有效的干預方法，具有重要的社會和臨床價值。

步履不停，十幾年來，張效初始終保持著這樣的節奏。一項工作才漸進尾聲，2017年，張效初又成功申請了國家自然科學基金面上項目“酒精使用障礙共病其他精神障礙的心理特征及神經機制”。他希望通過對這一項目的研究，為更多酒精使用障礙共病其他精神障礙患者帶去福音。