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言语交流中一项重要而有趣的研究
时间:2014-7-4 0:28:15
彭聃龄 (2013-09-09 09:11:55)
 


去年我们实验室一位年轻老师卢春明研究员指导研究生完成了一项重要而有趣的研究:面对面交流时神经活动的同步性(Jiang,et.al,2012,Neural Synchronization during Face-to-Face Communication),文章发表在国际神经科学领域一份很好的杂志The Journal of Neuroscience上。论文发表后,受到国内外学术界的好评,特别是JN杂志刊登了国际同行的专题评论,认为该研究采用fNIRS(功能性近红外光谱成像)技术对更加自然的情境下人与人之间的社会性互动进行了考察,对理解社会性互动的神经机制和社会交流障碍的诊断及治疗有启发意义。

这个研究得益于一次大组会上的文献报告。在这次大组会上,研究生J.J按照“高端刊物百篇论文阅读计划”介绍了2010年发表在Proc Natl Acad Sci上的一篇文章”Speaker-listener neural coupling underlies successful communication”,作者是Stephens GJ, Silbert LJ和 Hasson U等人。研究者让一个英语母语者作为说话者,在磁共振扫描仪(MRI)里讲述了自己有过的一段经历,时间为15分钟,在录音的同时,记录了他的脑活动。然后将这段录音分别播放给12名英语母语者听,并记录这些人在听录音时的脑活动。结果发现,说话者和听话者在几个经典语言脑区出现了脑活动的同步,这种同步性还与听话者对录音的理解成绩呈显著的正相关,也就是说,听话者和说话者脑活动的同步性越强,他对说话者所讲述的内容就理解得越好。相反,当让这些说英语的被试者听一个他们不熟悉的俄语母语者的录音时,只在负责声音的物理属性加工的初级听觉皮层出现脑活动的同步。

J.J的文献报告引起了大家很大的兴趣。老师和同学都纷纷发表对这篇文章的看法。大家认为,文章提出的问题很重要。言语交流是人类社会生活的一个重要特点,对推动社会进步和发展有非常重要的意义。言语交流包括言语产生和语言理解两个方面,过去的研究者都将两者分别进行研究,虽然发现了某些与言语产生和言语理解相关的脑区,但是这种研究离正常的言语交流仍有很大的距离。Stephens等人的文章突破了传统研究的局限性,在言语产生和言语理解的同一过程中探讨了言语交流的神经机制,因而具有很高的创新性或开创性,对揭示人类言语交流的本质具有重要意义。

其次,该研究将脑活动的同步性作为探讨交流行为的一个生理指标,也很有意义。大家都知道交流的重要性,但如何客观地研究交流活动的脑机制,常常成为困惑研究者的一个重要难题,使研究者望而却步。随着神经科学的发展,神经活动同步性的概念和相应的技术指标,已经得到大家认可。文章作者最先将这种技术运用到交流行为的研究中,不能不说也是一个创造。

大家还纷纷发表意见,设想有哪些可以继续研究的问题。文章发现,听话者和说话者脑活动的同步性,与听话者对录音的理解成绩呈显著的正相关,两者脑活动的同步性越强,听话者对说话者所讲述的内容就理解得越好。基于这个发现,有人提出,在一个人群中,熟悉的朋友是不是会比不熟悉的朋友在脑的同步性上显示出更大的差异?要好的同事间与员工-老板间的同步性一样吗?夫妻间在交流中的同步性是否应该比普通朋友间有更好的同步性?有人甚至提出,在结交朋友时,能不能先看看两人在言语交流时的脑活动同步性,能否用同步性来预测他们未来友谊发展的程度?前几年,实验室有些老师和研究生,研究过自闭症儿童的认知机制,这是一种表现为交流障碍的疾病。大家设想,如果用脑活动同步性作为指标,是否能更好地揭示自闭症的神经机制,并有助于自闭症的诊断和矫治。这是一次异常热烈的文献报告和讨论会,会议结束了,大家对它的兴趣还意犹未尽。

讨论会结束后,JJ又和她的同学们在会外进行了多次讨论,在经过这样的“大脑震荡”或“群体风暴”之后,在导师的指导下,她终于有了强烈的研究动机和一个可行的研究方案。他们分析了言语交流的方式,一种是面对面的交流,即交流双方不但可以听到对方的声音,还能看见对方的各种表情,包括面部表情和姿态表情等等,另一种是背靠背的交流,就像我们平日通过电话或手机进行交流一样,虽然也能听到对方的声音,包括某些言语表情,但交流双方的距离却因“背靠背”而“拉开”了。从人类进化过程中交流的发展来看,面对面的交流是先发展起来的,而且是主要的交流方式,而背靠背交流的发展则要晚很多。他们提出,两种不同的交流方式,脑活动的同步性能一样吗?

事情就是这样,一个好问题往往能催生一项好的研究工作,得出好的研究成果。接下来他们就思考采用什么手段来实现自己的想法了。

最早研究脑的同步性,研究者采用了磁共振成像技术。但是,使用这种技术的研究成本较高,而且要同时采用多部磁共振仪来实现“多人扫描”,就更难实现了。在国外文献中,近年来也有人提出了基于事件相关电位(EEG)的多人扫描技术,在脑电设备上研究了不同任务下人际交流中脑活动的同步性。但脑电研究对头动等的要求很严格。个体在进行言语交流时必须保持头和身体不能运动,这种要求大大限制了交流者的活动幅度,减小了我们可研究的范围。在这种情况下,他们决定采用近年来实验室引进和开发的功能性近红外光谱成像技术(fNIRS)。在研究中,他们对比研究了“面对面”和“背靠背”两种条件下脑的同步性,结果发现,相对于静息状态,交流双方在面对面的对话条件下,左侧额下回的脑活动同步性显著增强,而在其他条件下,同步性没有出现显著的增强。将被试进行随机配对后重新分析,没有发现上述的同步现象。通过录像分析交流双方的行为及其与脑活动同步性的关系,还发现,交流双方左侧额下回同步性的增强主要源于面对面交流时的互动,例如表情回应和话轮转换等。

由于这项研究,言语交流中脑的同步性成了实验室的一个重要研究方向,JJ也因此获得国家自然科学基金委和北师大的资助,有机会去德国著名大学继续深造。我简略回顾了J.J论文的产生过程,目的是想说明,一个好的研究思路,对研究有非常重要的作用,而高端刊物论文的“原型启发”和“群体震荡”又催生了一个好的研究思路。在有了好的研究思路后,实验设计和方法的选择就显得特别重要了。我把这个经验写出来贡献给大家,希望我们的研究生能在自己的研究工作中,发挥自己的创造力,做出更多更好的工作,既出成果,也出人才。三年或六年的研究生学习在人一生事业的发展中有非常重要的意义,应该非常珍惜。新的学年开始了,希望大家有一个美好的开始!


源于彭聃龄新浪博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_8f8943490101pjcs.html