基于事件相關(guān)電位的中西醫(yī)命題認(rèn)知差異研究

竇嘉樂 黃慧雯，2 吳 彤，3 劉慶華 賈春華 李鵬英 劉丹彤

(1 北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，北京，100029；2 浙江中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，杭州，310053；3 陜西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，咸陽，712046)

中醫(yī)學(xué)與西醫(yī)學(xué)是我國醫(yī)療體系的兩大組成部分，二者由于文化起源、發(fā)展背景存在差異，逐漸形成了不同思維模式的醫(yī)學(xué)理論體系。中醫(yī)語言是一種基于隱喻認(rèn)知的語言[1]，借用取象比類的方法表述其理論體系[2]；相比之下，西醫(yī)語言的表述方式更精確、更直觀[3]，2種醫(yī)學(xué)體系在構(gòu)建原則上有著本質(zhì)區(qū)別。語言展現(xiàn)思維，過去幾十年，研究者對中西醫(yī)思維差異的探討大多從理論發(fā)展、臨床應(yīng)用等角度切入，缺少來自大腦認(rèn)知層面的實(shí)證研究證據(jù)。

事件相關(guān)電位(Event-related Potentials，ERP)技術(shù)是評估高時(shí)間分辨率認(rèn)知處理的最常用工具之一[4]，通過采集人腦思維活動并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬嬖赱5]，實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測人腦高級認(rèn)知活動的目的。目前，已有研究應(yīng)用ERP技術(shù)探討中西醫(yī)疾病術(shù)語理解機(jī)制的異同，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中醫(yī)術(shù)語比西醫(yī)術(shù)語更具有類比加工優(yōu)勢，其隱喻意義更為顯著[6]。術(shù)語是語言的基本構(gòu)成單位，命題作為比術(shù)語更大的知識單元，是表達(dá)、判斷的基本語言形式，中西醫(yī)命題判斷過程呈現(xiàn)的神經(jīng)差異則表征了2種醫(yī)學(xué)體系下不同的思維模式。本實(shí)驗(yàn)采用ERP技術(shù)，采集被試者在加工判斷不同類型命題時(shí)誘發(fā)的特異性腦電成分，并對二者產(chǎn)生的波幅差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為中西醫(yī)思維方式的異同提供實(shí)證研究證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1 研究對象 納入37名在校研究生，其中男18名，女19名。納入標(biāo)準(zhǔn)：1)本科專業(yè)為中醫(yī)學(xué)、中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)學(xué)或針灸推拿學(xué)；2)已修完全部本科課程；3)年齡22～28歲；4)受教育時(shí)間16～22年，其中接受中醫(yī)教育時(shí)間5～11年；5)裸視或矯正視力正常，無色盲、色弱病史；6)身心健康；7)右利手；8)實(shí)驗(yàn)前簽署知情同意書。本項(xiàng)目已獲得北京中醫(yī)藥大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(倫理審批號：2019BZHYLL0402)。

1.1.2 語料 編寫4種類型的命題，其中包括：符合中醫(yī)理論的命題(簡稱中醫(yī)命題)；符合西醫(yī)理論的命題(簡稱西醫(yī)命題)；既符合中醫(yī)理論又符合西醫(yī)理論的命題(簡稱中西醫(yī)命題)；符合日常知識且不涉及醫(yī)學(xué)理論的命題(簡稱日常命題)，要求符合相關(guān)理論且邏輯正確，格式為主謂賓結(jié)構(gòu)，如：脾胃運(yùn)化水谷。每種類型60個(gè)，總共240個(gè)。將以上命題作為問卷調(diào)查的資料。根據(jù)需要評定的維度編寫4個(gè)問卷：以完整的命題為材料，編寫類屬問卷、可解釋性問卷；以命題中的賓語為資料，編寫熟悉度問卷、情緒效價(jià)問卷。除類屬問卷外，所有問卷均采用5點(diǎn)評分法。隨機(jī)選擇30名中醫(yī)相關(guān)專業(yè)在校研究生對類屬問卷進(jìn)行作答，篩選出評定結(jié)果與最初設(shè)置類型一致率大于80%的語料，然后選擇另外30名中醫(yī)相關(guān)專業(yè)在校研究生對篩選出的語料進(jìn)行可解釋性、熟悉度、情緒效價(jià)評分，可解釋性問卷中，從1至5分別代表難以解釋至容易解釋；熟悉度問卷中，從1至5分別代表非常陌生至非常熟悉；情緒效價(jià)問卷中，從1至5分別代表非常不愉快至非常愉快。

根據(jù)問卷結(jié)果，剔除熟悉度或可解釋性小于3.5的語料，再在每組類型語料選出熟悉度最高的前50個(gè)命題，最終統(tǒng)計(jì)所有語料熟悉度得分在3.5～4.7分之間(中醫(yī)命題均值4.44±0.13、西醫(yī)命題均值4.12±0.24、中西醫(yī)命題均值4.35±0.14、日常命題均值4.22±0.10)、可解釋性得分在3.6～4.8分之間(中醫(yī)命題均值4.52±0.82、西醫(yī)命題均值4.17±0.25、中西醫(yī)命題均值4.48±0.17、日常命題均值4.53±0.73)、情緒效價(jià)得分在2.2～4.4分之間(中醫(yī)命題均值3.91±0.50、西醫(yī)命題均值3.62±0.44、中西醫(yī)命題均值3.60±0.47、日常命題均值3.61±0.39)，得到200個(gè)命題，然后修改每一個(gè)命題的賓語，使其變?yōu)殄e(cuò)誤命題。將以上400個(gè)命題作為腦電實(shí)驗(yàn)判斷的最終任務(wù)語料。

1.1.3 儀器 應(yīng)用Compumedics公司生產(chǎn)的Neuroscan 64導(dǎo)電極帽采集腦電數(shù)據(jù)，采用Curry 8記錄腦電數(shù)據(jù)，使用E-prime 3.0軟件編制實(shí)驗(yàn)程序并記錄行為學(xué)數(shù)據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與程序 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用尾詞范式(主謂賓)與句義正確性判斷任務(wù)[7]，采用單因素(命題類型)重復(fù)測量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。正式實(shí)驗(yàn)之前，向被試者詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)流程及注意事項(xiàng)，令其充分了解實(shí)驗(yàn)規(guī)則后進(jìn)行練習(xí)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)被試者準(zhǔn)備好后，開始正式實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)被試者閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語，之后按J鍵開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。囑咐被試者在賓語出現(xiàn)后至消失之前對該命題的正確性做出判斷，認(rèn)為命題正確，按J鍵，否則按F鍵，按鍵作答或超時(shí)不按鍵則界面自動消失。每完成100個(gè)命題的判斷，系統(tǒng)將自動進(jìn)入休息模式，以避免被試者疲勞。被試者休息完畢后按J鍵繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，整個(gè)過程所需要時(shí)長約40 min。

1.2.2 數(shù)據(jù)記錄與分析 行為學(xué)數(shù)據(jù)記錄與分析：采用E-prime 3.0記錄被試者的行為學(xué)數(shù)據(jù)，包括每個(gè)試次的反應(yīng)時(shí)和反應(yīng)正誤，利用E-DataAid3和E-Merge3進(jìn)行處理。腦電數(shù)據(jù)記錄與分析：腦電數(shù)據(jù)采集的電極位置及參數(shù)設(shè)置參考相關(guān)文獻(xiàn)[6]，離線處理使用基于MATLAB R2014a軟件的EEGLAB v13.6.5b和ERPLAB工具包完成。采樣頻率為500 Hz，采用24 dB/oct低通濾波，使用獨(dú)立成分分析方法剔除眨眼、眼動、肌電等偽跡。選取正確命題類型刺激，將賓語出現(xiàn)頁面作為刺激頁面，提取每個(gè)刺激點(diǎn)的-200～1 000 ms數(shù)據(jù)，根據(jù)刺激類型進(jìn)行疊加平均，最終得到4種條件下的平均腦電波形圖。見圖2。發(fā)現(xiàn)所有類型語料均誘發(fā)了早期左前負(fù)成分(Early Left Anterior Negativity，ELAN)、200 ms事件相關(guān)電位正波(Positive ERP component peak around 200 ms，P200)、400 ms事件相關(guān)電位負(fù)波(Negative ERP component peak around 400 ms，N400)、600 ms事件相關(guān)電位正波(Positive ERP component peak around 600 ms，P600)，對以上4個(gè)特異性成分進(jìn)行分析。有文獻(xiàn)表明，多個(gè)電極點(diǎn)的疊加平均能更好的代表特定腦區(qū)的認(rèn)知活動[8]，因此選擇9個(gè)電極點(diǎn)(F1/FZ/F2/FC1/FCZ/FC2/C1/CZ/C2)的波幅平均值代表中央?yún)^(qū)參與統(tǒng)計(jì)分析。見圖3。

圖2 4種類型命題誘發(fā)的波形圖(上)及腦地形圖(下)

圖3 代表中央?yún)^(qū)的9個(gè)電極點(diǎn)分布

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 借助IBM SPSS Statistics 26統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。行為學(xué)數(shù)據(jù)中，對4種條件下被試者的反應(yīng)時(shí)、正確率分別進(jìn)行中醫(yī)命題比西醫(yī)命題比中西醫(yī)命題比日常命題的單因素重復(fù)測量方差分析。ERP數(shù)據(jù)中，對4種條件下在中央?yún)^(qū)誘發(fā)的特定成分平均波幅采用中醫(yī)命題比西醫(yī)命題比中西醫(yī)命題比日常命題的單因素重復(fù)測量方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 行為學(xué)結(jié)果 從反應(yīng)時(shí)來看，中醫(yī)命題平均反應(yīng)時(shí)為(969.32±271.66)ms，西醫(yī)命題平均反應(yīng)時(shí)為(1 115.47±319.98)ms，中西醫(yī)命題平均反應(yīng)時(shí)為(1 038.51±268.26)ms，日常命題平均反應(yīng)時(shí)為(863.26±228.48)ms。對上述語料的反應(yīng)時(shí)做單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示命題類型主效應(yīng)顯著[F(1，36)=57.32，P<0.01，η2=0.64]，成對比較顯示西醫(yī)命題的反應(yīng)時(shí)顯著大于中醫(yī)命題、中西醫(yī)命題和日常命題(P<0.01)，中西醫(yī)命題的反應(yīng)時(shí)顯著大于中醫(yī)命題和日常命題(P<0.01)，中醫(yī)命題的反應(yīng)時(shí)顯著大于日常命題(P<0.01)。

從正確率來看，中醫(yī)命題平均正確率為88.88%±7.58%；西醫(yī)命題平均正確率為79.18%±10.31%；中西醫(yī)命題平均正確率為87.71%±7.80%；日常命題平均正確率為94.53%±3.76%。對上述語料的正確率做單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示命題類型主效應(yīng)顯著[F(1，36)=41.93，P<0.01，η2=0.56]，成對比較顯示日常命題的正確率顯著大于中醫(yī)命題、西醫(yī)命題和中西醫(yī)命題(P<0.01)，中醫(yī)命題和中西醫(yī)命題的正確率顯著大于西醫(yī)命題(P<0.01)，中醫(yī)命題與中西醫(yī)命題正確率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.33)。見圖4。

圖4 4種類型命題的反應(yīng)時(shí)和正確率均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差比較

2.2 ERP結(jié)果

2.2.1 ELAN波幅 對100～200 ms時(shí)間窗的平均波幅進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)命題類型主效應(yīng)不顯著，成對比較發(fā)現(xiàn)4種命題類型間差異不顯著。

2.2.2 P200波幅 對200～300 ms時(shí)間窗的平均波幅進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)命題類型主效應(yīng)顯著，成對比較發(fā)現(xiàn)日常命題的平均波幅顯著小于中醫(yī)命題(P=0.01)、西醫(yī)命題(P=0.45)和中西醫(yī)命題(P<0.01)。

2.2.3 N400波幅 對300～400 ms時(shí)間窗的平均波幅進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)命題類型主效應(yīng)顯著，成對比較發(fā)現(xiàn)中醫(yī)命題的平均波幅顯著小于西醫(yī)命題(P<0.01)和日常命題(P=0.03)，中西醫(yī)命題的平均波幅顯著小于日常命題(P=0.03)。

2.2.4 P600波幅 對600～800 ms時(shí)間窗的平均波幅進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)命題類型主效應(yīng)顯著，成對比較發(fā)現(xiàn)中醫(yī)命題的平均波幅顯著大于西醫(yī)命題(P=0.01)、中西醫(yī)命題(P=0.04)和日常命題(P=0.03)。各ERP時(shí)段波幅相應(yīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 4種類型命題的各ERP時(shí)段波幅對比結(jié)果

3 討論

行為學(xué)數(shù)據(jù)表明，被試者群體對日常命題理解更快、正確率更高，由于專業(yè)性質(zhì)的影響，在3種醫(yī)學(xué)命題中，被試者對中醫(yī)命題熟悉度最高。根據(jù)ERP實(shí)驗(yàn)結(jié)果，4種命題均誘發(fā)了顯著的ELAN、P200、N400和P600成分。在句法加工相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，ELAN成分反映了句法早期自動化的加工過程，是句法初步解析的大腦標(biāo)志[9]；P200是視覺感知的典型ERP成分，反映對更高層次視覺特征的檢測和分析[10]；N400在句法加工過程中傾向于詞匯的檢索過程[11]；P600是句法加工中最重要、最常用的晚期標(biāo)志性成分，一般與句法違例相關(guān)[12]，也反映了句法后期加工整合過程[13-14]。也有研究者將句法加工的兩階段模型與一些腦電成分對應(yīng)起來，認(rèn)為ELAN對應(yīng)第一階段中詞類信息在句法結(jié)構(gòu)上的初步建立，P600則反映了第二階段中句法和語義的匹配過程[15]。

3.1 命題加工前期進(jìn)程 在句法相關(guān)的ERP成分中，ELAN、P200以及N400相繼代表了加工前期的3個(gè)階段，本實(shí)驗(yàn)中，4種命題的句型結(jié)構(gòu)相同，所以未發(fā)現(xiàn)顯著的ELAN波幅差異，但在P200時(shí)間窗，發(fā)現(xiàn)日常命題誘發(fā)了更小的P200，這可能與預(yù)期程度相關(guān)，有研究指出，P200波幅與被試者對語料刺激的期望值呈正相關(guān)[16]。本實(shí)驗(yàn)日常命題作為4種命題中唯一的非醫(yī)學(xué)命題，出現(xiàn)頻率最低，被試者預(yù)期程度較低，因此誘發(fā)更小的P200。在語言加工相關(guān)的ERP研究中，N400是最為常用且最具有代表性的標(biāo)志性成分，日常命題比中醫(yī)命題和中西醫(yī)命題誘發(fā)了更負(fù)的N400，推測與詞頻較低相關(guān)。有研究證明，當(dāng)讀者對刺激詞預(yù)期較低時(shí)可能導(dǎo)致N400波幅的升高[17]。西醫(yī)命題比中醫(yī)命題產(chǎn)生更負(fù)的波幅可能與被試者群體對西醫(yī)命題熟悉較低有關(guān)，有研究者專門對熟悉度不同的隱喻句進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，發(fā)現(xiàn)陌生隱喻句會比熟悉隱喻句誘發(fā)更負(fù)的N400波幅[18-19]。另一方面尾詞詞性也可能對N400結(jié)果造成影響，具體詞會比抽象詞誘發(fā)更負(fù)的N400，原因是具體詞更容易喚起圖像信息而擁有更復(fù)雜的整合過程[20-21]，本實(shí)驗(yàn)中由于學(xué)科本身特點(diǎn)，中醫(yī)理論是一種以抽象性、意向思維模式為特點(diǎn)的理論，具有中醫(yī)特點(diǎn)的名詞大多為抽象詞，如氣機(jī)、情志等，而具有西醫(yī)特點(diǎn)的名詞大多為具體詞，如血管、胃酸等[22]，西醫(yī)命題更容易產(chǎn)生具體性效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生更負(fù)的N400波幅。

3.2 命題加工的后期整合差異 中醫(yī)命題比其他命題誘發(fā)更大的P600波幅，提示中醫(yī)命題在后期加工時(shí)存在更復(fù)雜的語義整合過程，與其他命題不同的是，中醫(yī)語言是一種基于隱喻認(rèn)知的語言，隱喻句的加工可能誘發(fā)更大的P600效應(yīng)[23]。有研究表示，P600體現(xiàn)了語句的全面映射階段和最終解釋階段的加工進(jìn)程，根據(jù)概念隱喻理論[24-25]，隱喻理解是從具體概念域向抽象概念域的映射，這一過程涉及到“跨域”，會激發(fā)更多的腦區(qū)，調(diào)動更多認(rèn)知資源。這意味著隱喻句的理解需要從背景知識系統(tǒng)中額外提取信息進(jìn)行大腦的分析加工，這一過程反映在加工后期，從而誘發(fā)更大的P600。

在后期整合過程中，中西醫(yī)命題與中醫(yī)命題的平均波幅存在顯著差異，但與西醫(yī)命題并未表現(xiàn)出任何加工階段的差異，提示被試者對中西醫(yī)“交界處”命題的后期加工可能并不存在隱喻映射過程，更傾向于使用西醫(yī)的思維加工模式，進(jìn)一步證明中醫(yī)命題的后期加工過程可能較西醫(yī)更為復(fù)雜。

4 小結(jié)

本研究主要探討了中醫(yī)與西醫(yī)命題判斷的認(rèn)知思維差異，發(fā)現(xiàn)在命題加工的前期詞匯識別過程中，中醫(yī)命題表現(xiàn)出更抽象、熟悉度更高的特點(diǎn)，西醫(yī)命題誘發(fā)顯著的具體性效應(yīng)；而在后期語義整合階段，中醫(yī)命題比西醫(yī)啟動了更多的認(rèn)知加工資源，這一現(xiàn)象可能代表了中醫(yī)命題理解的隱喻映射過程。本實(shí)驗(yàn)完成了中西醫(yī)命題判斷差異的前期探索工作，研究群體較為局限，方案有待繼續(xù)優(yōu)化。在以后的實(shí)驗(yàn)中，有必要控制不同醫(yī)學(xué)命題的熟悉度及詞性影響因素，進(jìn)而尋求大腦對中西醫(yī)命題認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制的最佳解釋。