Never

中国网民喜欢负面新闻

2010-08-26T10:09:00.001+08:00

一则新闻

最近网上流传一则新闻，说中国网民最喜欢传播负面信息。新闻中提到的Nielsen公司的亚太区报告我没找到，只找到了一份全球范围的报告。结合网上的新闻，大致可知的结果是：全世界范围内，亚-太地区网民最愿意分享负面感受，比例达到49%；拉美、中东和非洲其次；而欧洲和北美网民愿意分享负面感受比例最少，分别为33%和32%。而在亚-太地区，中国人愿意分享负面感受的比利时最高的，高达62%。

(图片来源：这里)

对于这个结果，自然各有各的解释。比如质疑中国日益尖锐的社会问题，或者批判国人的国民性。但我最近读了一些基因的文章，发现基因也可以对中国人更愿意传播负面信息作出解释。

5-HTTLPR基因

五羟色胺转运体基因 (5-HTTLPR)是目前被研究最多的一个与情感功能相关的基因。带有短型5-HTTLPR基因的个体，社会敏感性更高，特别对负性事件更敏感。他们也更容易受到生活中应激事件 (如离婚、伴侣死亡等)的影响而产生情感障碍，如抑郁。

(图片来源：Chiao & Blizinsky, 2010)

Chiao & Blizinsky (2010)统计了29个国家共50135名个体5-HTTLPR基因的出现频率，得到各个国家5-HTTLPR短型基因的频率分布。从上图可以看出，中日韩等东亚国家5-HTTLPR短型所占比例最高，大约为70%；拉美国家合土耳其居中；而欧洲和北美国家5-HTTLPR短型所占比例最低。这一结果大致可以与与Neilsen公司的调查结果对应。

在我看来，这是个很有意思的结果。在中国，大约2/3的人带有高社会敏感性的基因，他们更容易对负性的事件敏感，也可能更容易分享合传播负性事件。这也许就是所谓“国民性”的生物学起源。

基因-文化共同进化理论

还有一个问题是，大多数中国人对负面信息敏感，但为什么中国人患情感障碍性疾病的人并不多呢？早期在西方的研究发现，5-HTTLPR短型个体更容易遭受情感障碍。但对于5-HTTLPR短型个体占多数的中国来说，患情感障碍的比例却远远小于西方。Chiao & Blizinsky (2010)认为，这是由于集体主义文化的作用。按照基因-文化共同进化理论，基因的进化伴随着文化价值对环境的适应与影响。集体主义社会中的社会支持对社会敏感性高的个体有保护作用。

(图片来源：Chiao & Blizinsky, 2010)

为了验证这个假设，作者发现一个国家5-HTTLPR短型基因频率与该国个体主义-集体主义的趋势成正比。而个体主义-集体主义趋势可以作为中介变量，调节5-HTTLPR基因型对情绪障碍的影响。也就是说集体主义文化作为缓冲器，对情绪敏感性个体产生情绪障碍起着保护作用。

这是一个很有意思的研究，提示了基因不仅会影响个体行为，也会影响群体的文化价值。不过目前的结论还属于推论的性质，还需要进一步的研究来完善整个理论。

Chiao, J., & Blizinsky, K. (2009). Culture-gene coevolution of individualism-collectivism and the serotonin transporter gene Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 277 (1681), 529-537 DOI: 10.1098/rspb.2009.1650

kiss时头往哪边偏

2010-08-10T21:25:00.001+08:00

你在接吻时头往哪边偏？据统计，接吻时头向右偏的比例是向左偏的2倍。这个结论很容易用Google验证。我蛋疼的用 Google.com 搜索kissing，搜索内容images，types选择faces (点这里看结果)。在搜索结果的前两页的40幅图片中，有20幅是没有重复的可以判别方向的图片。在这20幅图片中，果然有13幅向右偏，7幅左偏，比例接近2比1。

人体右侧占主导的偏策划实际上很常见，比如大多数人是右利手、右利脚和右眼主导。但对于接吻有点不同的是，接吻是两个人的事。如果两个右偏的人或者两个左偏的人接吻是没有问题的，但当一个右偏遇到一个左偏呢？

两个心理学家蛋疼的研究了这个问题。他们让被试去吻一个真人大小的模特。第一次模特的头是竖直的，通过这次接吻可以判断被试的左右偏好。接着实验者调节模特的头像左或向右偏5, 15或25度。被试在每个角度上都会接吻5次，这样研究者就可以计算出各个角度上被试像左或向右偏的概率。

上图是结果，学过心理物理法的童鞋应该很熟悉。简单说来，右偏的被试更倾向于坚持向右偏。当模特的头向左偏了5度时，被试还有50%的概率试图更向右偏头。而左偏的被试则更灵活。当模特的头向右偏了5度时，被试也就会跟着变成向右偏。这个结果是很容易理解的，因为左偏的人更容易遇到冲突的情况，因此他们在很多时候需要做出妥协。这就是少数派的代价。

感谢 Improbable Research 介绍了这篇文章。

van der Kamp, J., & Canal-Bruland, R. (2010). Kissing right? On the consistency of the head-turning bias in kissing Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition, 1-11 DOI: 10.1080/13576500903530778

神经电影学：用电影同步大脑

2010-07-25T15:12:00.001+08:00

电影就是要抓住观众的思想。导演们都希望自己的电影可以让观众能够沉浸其中，吸引观众的注意，诱发观众达到想要的思想状态和情绪体验。制片过程中可以用很多手段来诱导观众的思维，比如用蒙太奇或联戏剪辑的手段。但用电影来操控观众思维的愿望却一直没有办法来直接验证。而目前渐渐兴起的神经电影学 (neurocinematics)，使得用神经活动来评价电影成为可能。

Hasson 在2004年在Science上发表的文章验证了用功能磁共振 (fmri)评价电影的可能性。他们的思路很简单却很巧妙，如果电影可以引起观众神经活动的起伏响应，哪么不同观众在看相同电影时的神经响应应该是相似的。因此，他们让被试躺在MRI机器中观看电影片段，而后采用了他们采用了试间相关 (ISC)的方法计算不同观众相同大脑区域神经活动的同步性。在没有在看电影时，不同观众的大脑活动显然都是无关的。但如果这些观众在看同一部电影，由电影诱发的神经活动就会显示出相似的模式。相应大脑区域的ISC值就会很高。如下图所示，大脑的视觉加工皮层，听觉加工皮层以及颞叶和顶叶等区域都会显示出很高的同步性。但负责高级认知加工的额叶皮层却很少同步。

上图所示的激活区域是合理的。在看电影时，视觉与听觉加工都会随着电影的进程而紧密响应，因此会同步。而一些负责特异性加工的专门区域，也会产生同步。比如颞叶和枕叶中负责面孔加工的梭状回面孔区 (FFA)会在电影中出现面孔时激活，而负责场景加工的海马旁回 (PPA)会在电影中出现场景时激活，而当电影中的角色使用工具时 (比如用手点烟或者开枪)，顶叶皮层将会同步激活。但是，每个人看电影都会有自己的理解，因此负责高级认知加工的的额叶皮层几乎没有同步活动。

不同观众神经活动的同步性可以被称为群体卷入性 (collective engagement)。考察不通电影引起的同步活动的区域的大小，可以在一定程度上反映电影对观众控制程度的大小。比如上图4部电影拍南端的比较结果，现希区柯克的《断魂枪声》片段引起了65%大脑区域的同步激活，莱翁的《黄金三镖客》片段引起了45%大脑区域的同步激活，而拉里・戴维的《抑制热情》片段只引起了18%的大脑区域的同步激活，最后是一段在纽约华盛顿广场公园拍摄的自然场景视频，只引起了5%的大脑区域的同步激活。

同步性的高低在一定程度上反应艺术控制的成功性，可以用来评价不同剪辑的效果好坏。如果进一步在精细的时间维度上考察每个镜头引起的同步性的好坏，甚至可以对电影剪辑起到很大的指导作用。当然，同步性低的电影也未必不是好片，不同的导演会有不同的表达方式。不过像神经电影学这样客观而“科学”的方法，一定会起到越来越重要的作用。据说好莱坞已经在用神经电影学的方法制造电影了。

PS: 在北京实验室时，LH 老师 Hasson 的评价很高。他是犹太人，博士毕业于以色列著名的Weizmann Institute of Science，目前在 Princeton 做助理教授。今年8月在北京举行的第7届国际认知科学大会上 (ICCS 2010)将举行神经电影学之夜，感兴趣的可以去围观。

Hasson, U. (2004). Intersubject Synchronization of Cortical Activity During Natural Vision Science, 303 (5664), 1634-1640 DOI: 10.1126/science.1089506

Hasson, U., Landesman, O., Knappmeyer, B., Vallines, I., Rubin, N., & Heeger, D. (2008). Neurocinematics: The Neuroscience of Film Projections, 2 (1), 1-26 DOI: 10.3167/proj.2008.020102

复习考试可以改变大脑结构

2010-06-26T18:10:00.000+08:00

   高考刚过，现在又是广大大中小学生期末考试的时候了。考试是一件很痛苦的事，特别是在中国，人们总是把脑力劳动变成体力劳动。所谓体力劳动，就是重复的、机械的记忆大量无意义的内容。而我最近无意发现一篇论文，高强度的准备考试，竟然会改变学生的大脑结构。

   这是一组德国科学家在2006年做的研究。研究设计很简单，就是拉来准备德国医学考试的学生分别在考前3个月、考试后1-2天以及考试后3个月进行大脑磁共振扫描。研究者扫描的并不是反映脑功能的BOLD图像，而只是反映大脑结构的T1像。对于MRI图像，研究者可以把每个被试的图像分割成灰质、白质和脑脊液，然后用形态学分析方法计算大脑中每个位置的灰质密度。这样研究者就可以比较这组被试在不同考试阶段的脑结构的变化。

   下图左显示了被试在考试后灰质体积显著大于考试前的区域，主要分布在后部和外侧顶叶皮层。如右图所示，这些区域的灰质体积在3个月的复习后会显著增加，而在另外三个月没有复习的阶段灰质体积保持不变。这一结果有一点出乎意料，因为研究者的假设是高强度学习会改变与记忆有关的海马。不过也有证据表明后部顶叶皮层也与陈述性记忆有关。

   三个月的复习就会改变大脑结构，这还是挺让人惊讶的。不知道这种结构的改变是否有极限。我想要研究这个问题，中国的高中生应该是最好的样本了。高中生的整个高中阶段就是为一个一个的期末考试以及最后的高考准备。那么高中生的大脑结构会在每次考试后达到顶点然后下降波动，还是会像登台阶一样一直上升，还是在某一时刻就达到了平台？不管做出什么样的结果，都还是蛮有趣的。

   最后还有一个想法，就是应该研究一下读了PhD (博士)后大脑结构的变化。我猜测肯定能做出结果，这样就可以为永久性脑损伤 (Permanent Head Damage)假说提供证据支持了 :)

Draganski, B., Gaser, C., Kempermann, G., Kuhn, H.G., Georg, H., Winkler, J., Büchel, C., & May, A (2006). Temporal and Spatial Dynamics of Brain Structure Changes during Extensive Learning Journal of Neuroscience, 26 (23), 6314-6317 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4628-05.2006

同步大脑

2010-05-16T15:43:00.001+08:00

我们理解别人的行动与情绪，依赖于所谓镜像神经元 (wiki)。镜像神经元最早在猴子的电生理研究中被发现，即这一组神经元既在猴子完成某一动作时发放，也在观察别人完成同一动作时发放。当前的理论认为镜像神经元会对他人执行的动作产生共振，从而帮助理解对方的行为。由于技术限制，共振理论一直只是推测，不过最近PNAS上的一篇文章巧妙的记录了执行动作与理解动作的两个大脑，并找到了支持共振理论的证据。

研究者让12对情侣在MRI机器中完成猜词游戏。就是一方通过手部动作描述一个动作或物体，比如骑车、电话，另一方猜出是什么词。因为MRI机器的局限，两个人不能同时扫描。所以一个人先到机器里做7个词语的动作，被录像。随后另一个人进入机器中看录像猜词语，然后再做7个动作给对方猜。如此反复。虽然执行动作和猜动作不是同时进行，但可以根据录像的时间将两个人的神经信号放在一起进行分析，以检验是否大脑中存在同步。

研究者使用Granger causality来研究执行动作和和猜动作者大脑活动的相互关系。与预期相同，结果发现执行动作的大脑中的镜像神经元区域的神经活动可以引起猜词者大脑中镜像神经元区域的共振，而相反则没有。这一结果第一次在两个大脑之间发现了共振的关系。

不过这边文章选择情侣作为被试，似乎混淆了很多因素，比如两人对某一共同事件的回忆或者卷入了情感信息。这限制了研究的可推广性。如果选择两个完全不相关的人完成同样的任务，可能会使结果的解释更纯粹一些。不管怎样，这篇文章告诉我们，所谓心灵相通，就是大脑的同步。:)

Schippers, M., Roebroeck, A., Renken, R., Nanetti, L., & Keysers, C. (2010). Mapping the information flow from one brain to another during gestural communication Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1001791107

Benford定律

2010-05-02T21:44:00.001+08:00

   今天李淼老师在他的博客上介绍了Benford定律。所谓Benford定律就是指从以1开头的数字到以9开头的数字，数字出现的频率以指数的衰减的规律。我一开始没太注意，但阿饭很激动。我本来不太相信，正好写论文写的无聊，就用Google验证了一下。我分别搜索了11, 21, 31, ..., 91这九个数字，以Google返回的结果数作为指标。下面是结果：

   下面是归一化的结果，11的出现频率占了整个结果的33.2%, 而91只占了2.7%。我没有做函数拟合，但看起来还是符合指数衰减的。这个结果实际上已经可以回答阿饭的问题了，因为Google搜索结果可以作为词频的估计 (详见这里)，而词频可以影响人的加工速度已经是很确定的结论了。

   当然，作为一个严谨的blogger，我还做了对照。下面是用Google搜索11, 12, 13, ..., 19 这九个数字的结果。这次并没有出现指数衰减，9个数字的频率差不多。这是为什么，其实我也没太搞清楚...

刮风导致股市下跌

2010-04-23T21:36:00.000+08:00

股市会受到天气的影响？听起来荒诞，但其实挺靠谱的。这里首先要搞明白两个关系。第一是股市不仅受客观经济规律的影响，而且还会受到心理作用的影响。人们投资并不会完全理性的将自己的利益最大化，而常常会受到非理性因素的影响，其中情绪是很重要的一方面。第二是人们的情绪会显著受到天气的影响，晴天会高兴，雨天会抑郁，刮风会烦躁。将这两点关联起来，就可以推测天气也许会影响股市的走势。

Improbable Research介绍了台湾学者的一个研究，证实了刮风会影响股市的收益。作者研究了欧洲18个国家1994年到2004年的股市走势与天气的影响。作者发现了风速与股市回报的显著负相关，即风越大则股市表现越差。而晴天对股市却没有什么影响，这说明风对人们心情的影响比阳光要大。不管怎样，这个研究告诉广大股民们，不要看股评了，看天气预报也许更靠谱。

Shu, H., & Hung, M. (2009). Effect of wind on stock market returns: evidence from European markets Applied Financial Economics, 19 (11), 893-904 DOI: 10.1080/09603100802243766

DCM笔记

2010-04-05T11:54:00.001+08:00

之前提到Ten simple rules for dynamic causal modeling这篇文章，最近因为要处理数据所以仔细看了一下。文章提到了很具体的操作建议，而且对一些常见疑问进行了回答。下面是我的笔记。

1 DCM的因果关系不只来源于观测信号的先后关系，还和模型的设置有关系 (主要是外部输入信号)。
2 使用DCM模型主要是为了做两类推测。推测模型空间vs.推测具体的模型参数。
3 DCM没有给出模型与数据的拟合性指标。即使整体拟合程度不好，仍然可以比较哪一个模型更好一些。
4 即使目的是估计一两个具体的模型参数，第一步仍然要做模型选择bayesian model selection。
5 DCM模型最适合估计连通性受实验操纵的改变 (modulatory effect)。
6 连接强度的改变可能源于膜兴奋性改变 (membrane exitability)或突触可塑性的改变。
7 所有的模型都是错的，但是有些是有用的“Essentially, all models are wrong, but some are useful.”-Box
8 要系统的定义模型空间。
9 模型选择的组分析。FFX假设每个被试的最佳模型是相同的；RFT每个被试的模型可能是不同的。
10 不同数据的模型不能用BMS比较。因此对于fMRI来说，区域数量不同的模型是不能比较的，因为观测数据就是区域的时间序列。但对于EEG/MEG，可以通过对比找到最合适的源。
11 对具体参数进行组分析需要注意多重比较校正。
12 优化fMRI实验的策略同样适用于DCM。但DCM最适用于参数设计，最好可以区分driving effect和modulatory effect。
13 扫描不同层信号的采集时间不同，但1s范围内的时间差别是可以忍受的。因此，TA最好限制在2s以内，并且用中间层作为分析的参照。基于上面的原因，最好采用升序或降序采集，而不是interleaved采集。
14 DTI纤维束可以作为DCM模型中连接的先验知识。解剖连接的发育会限制effective connectivity，但并不是完全决定effective connectivity。
15 计算模型的参数也可以用来建模DCM，比如prediction error。

&rftStephan, K., Penny, W., Moran, R., den Ouden, H., Daunizeau, J., & Friston, K. (2010). Ten simple rules for dynamic causal modeling NeuroImage, 49 (4), 3099-3109 DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.11.015

静中之动

2010-03-27T14:05:00.000+08:00

绘画是二维平面的艺术，如何在二维平面中表现出超出二维的信息 (如立体感)，是绘画创作中的一个挑战性的问题 (纯外行，有错请拍砖)。除了空间感，另一个重要的维度就是时间。因此如何在绘画中表现动态感，也是一个很有意思的问题。我对绘画艺术不在行，但是还是看到过一些让我印象深刻的作品，比如法国画家杜尚的《下楼梯的裸女》 (右图)。这幅画用错乱的线条，将每一帧下楼梯的动作定格在画面上，从而展现出整个下楼梯的动态过程。不过说实话，我一直觉得创作这样作品的艺术家可能有某类精神疾病，比如李献计的差时症？

在东方绘画中有一种截然不同的表达方法，比如日本画家葛饰北斋 (Katsushika Hokusai)的一组北斋漫画 (Hokusai Manga)。北斋漫画是包含3000多幅木版画的漫画集，内容覆盖很多方面。其中一些人物图像以一种不稳定的姿势表现，如下图左侧的人物。画者通过这种极其不稳定的、挑战地心引力姿势来创造强烈的运动感觉。

人脑看到这样的图片会有什么反应呢？最近，日本京都大学的研究者研究了人们在观看北斋漫画时的大脑活动。被试躺在磁共振机器 (MRI)里观看不同类型的漫画图片，同时进行fMRI扫描。漫画分三种类型：第一类是处于不稳定姿势的人物图片，第二类是静止的人物图片，最后一类是静止的物体。通过对比在观看这三类图片大脑活动的差异，研究者发现，被试在观看带有运动信息的图片时会显著激活与运动加工相关的MT区。

这个结果其实并不奇怪，因为早就有研究发现蕴含运动信息的照片会激活MT区。不过对于人为创作的绘画作品来说，如何表现运动信息，表现的程度如何，也许可以通过脑成像的方法来验证。也许这门学科可以称之为艺术认知神经科学吧:)

Osaka, N., Matsuyoshi, D., Ikeda, T., & Osaka, M. (2010). Implied motion because of instability in Hokusai Manga activates the human motion-sensitive extrastriate visual cortex: an fMRI study of the impact of visual art NeuroReport, 21 (4), 264-267 DOI: 10.1097/WNR.0b013e328335b371

人脑中的网格细胞

2010-02-12T14:32:00.003+08:00

网格细胞 (grid cell)的发现，为我们理解大脑中如何表征空间位置提供了很直接的证据。2005年，一组挪威科学家在Nature上最先报道了大鼠脑中网格细胞的存在。研究者让大鼠在1平米左右的空间内自由活动，同时记录大鼠内嗅皮层 (entorhinal cortex)内神经元的发放模式。其中有一类很有意思，当大鼠走到环境中特定位置时神经元会激活，而且引起神经元发放的位置在空间中呈规则的形状排列。如下图所示，黑色或红色的线代表老鼠运动的轨迹，红色线表示网格细胞激活的位置。在整个空间中，网格细胞发放的点成规则的等边三角形排列，使整个空间成六边形蜂窝状。这个发现第一次揭示了老鼠大脑中对外部环境空间的表征方式。

图片来自这里

那么人类脑中是否存在网格细胞呢？对于人来说研究网格细胞有两个困难。第一，无法对人进行单细胞记录，要记录活体人类的大脑神经活动，目前最好的办法只能是fMRI。但以fMRI的分辨率只能记录成千上万神经元的集合。第二，MRI扫描需要被试躺在机器里保持静止，被试根本无法在空间自由走动。

图片来自这里

不过最近英国伦敦大学学院 (UCL)的一组科学家巧妙的用fMRI发现了支持人类存在网格细胞的证据。首先研究者采用虚拟现实技术，给被试呈现如上图一样的场景。被试可以操作键盘在场景中走来走去，同时完成一些任务。因为fMRI只能记录神经元群的活动，因此研究者先研究了大鼠脑中网格细胞神经元群的活动特性。因为不同网格细胞对环境中的不同位置起反应，从而可以对整个环境的不同位置进行编码，因此记录一群细胞是无法区分单个细胞所编码的网格位置。但是，对于同一只老鼠的不同网格细胞，网格朝向角度是相同的。进一步研究者还发现，网格细胞群的活动还受运动方向的调制。如果运动方向与网格朝向一致，则神经活动更高。最后，网格细胞的发放还受到运动速度的调制。运动速度越快，网格细胞群的网格性就越强。根据这三个属性，就可以用fMRI验证网格细胞的是否存在。

对于每个被试来说，网格细胞的朝向是不一样的。因此研究者首先用用结构像定义内嗅皮层，然后找到对某一运动方向相应最强的方向。实际上，内嗅皮层区域的激活在以60度为间隔的六个方向上激活最强，而且激活强度还受到运动速度的调制。随后再用新的一批数据，在全脑中寻找激活水平受到运动方向调制的区域，结果在全脑范围内只找到了内嗅皮层的区域。并且网格细胞的方向一致性与被试完成空间任务的成绩成正相关。这些结果都提示了人脑内嗅皮层中有与老鼠内嗅皮层中类似的网格细胞存在，并提示了人可能利用网格细胞的空间表征完成空间搜索任务。

图片来自文章

神经元有一个基本的规律叫适应 (adaptation)，指的是如果一种类型的刺激重复出现，则加工这种刺激的神经元的响应会越来越弱。比如一种细胞对某一朝向的运动响应，则如果连续在这个方向运动，这个神经元的响应也就越弱。对于网格细胞，可以预测，如果第一次朝着一个方向走，接下来朝着左右60度或120度的方向走，同样会产生适应效应。根据这一假设，在全脑中发现内侧前额叶皮层、内侧顶叶皮层和双侧颞叶皮层都会显示出类似的适应模式。说明在人脑中有一个神经网络共同完成空间表征与空间导航功能。

总之，这是一篇非常漂亮的研究。虽然用fMRI无法直接记录单个神经元活动，也无法直接测量环境中各个位置的响应。但是作者根据网格细胞的特性巧妙的推出了几个可以观测并验证的fMRI信号属性。这个研究提供了第一个人脑中存在网格细胞的证据。

Doeller, C., Barry, C., & Burgess, N. (2010). Evidence for grid cells in a human memory network Nature DOI: 10.1038/nature08704

用fMRI与植物人交流

2010-02-05T10:45:00.002+08:00

植物人状态是受到严重脑外伤昏迷后，虽然苏醒但仍然没有意识的状态 (Vegetative State, VS)。比植物人状态稍轻微一点的状态是最小意识状态 (minimally conscious state, MCS)。在最小意识状态，病人偶尔会显示出对外界刺激的反应，但这种反应并不一致。在临床上对病人意识状态的诊断通常只能通过病人的行为反应进行判断，比如病人是否会对外界刺激进行反应。这就可能出现一个很可悲的状况，如果一个病人存在意识，但是丧失了运动能力，他同样无法对医生的刺激进行反应。这时我们仍然得把病人归类为植物人状态或最小意识状态。很多病人的家属会固执的认为病人还存在意识，可以理解自己的话，因此会坐在床边一直与病人说话。在琼瑶阿姨的电视剧中，这时镜头一转，就会发现病人眼角一行眼泪流下~

眼泪是不靠谱的，不过有fMRI，我们可能读到藏在植物人脑中的意识。早在2006年，Owen等就在Science上就报告了一个惊人的发现。研究者对一名因车祸而成为植物人的病人进行fMRI扫描。同时，研究者让病人进行两种想象任务：一种与运动相关，想象自己打网球的动作；另一种与空间相关，想象自己在家中行走。结果病人在运动想象任务中激活了辅助运动皮层 (SMA)，而在空间想象任务中激活了海马旁回 (PPA)。这种激活模式与正常被试进行相同想象任务的激活模式是一致的。从而提供了很强的证据，表明这名女病人可以理解研究者的话，并与研究者合作完成了想象任务。虽然可能因为运动功能的丧失导致病人无法与研究者交流，但病人的某些大脑活动是正常的。

(病人在完成运动想象和空间想象任务时的激活模式与正常人很相似，图片来自Owen et al., 2006)

在这个病人之后的3年里，这个研究小组又扫描了54名植物人病人或最小意识状态病人。研究者都让病人完成这两类运动想象和空间想象任务。在这54名病人中，有5名病人显示出了可靠的辅助运动皮层或海马旁回的激活。

接下来，研究者又有了一个天才的想法。如果病人可以成功的主动操控大脑内两个区域的兴奋水平，那么也许可以通过监控这两个区域的激活水平来与病人交流。研究者选取了一名大脑活动响应最可靠的病人，让病人回答一系列问题。问题与病人生活有关，病人只要回答是/否就可以，比如“你父亲的名字是Alexander么？”同时，研究者告诉被试，如果答案是“是”，就进行动作想象；如果答案是“否”，就进行空间想象。根据辅助运动皮层和海马旁会的激活水平，研究者可以判断病人做了什么回答。6个问题中的5个，研究者可以通过大脑活动水平识别。而第六个问题，因为辅助运动皮层和海马旁回缺少激活而无法识别。

(病人在回答问题时的激活模式，图片来自Monti et al. 2010)

总之，fMRI的结果显示了，我们可以通过fMRI技术与植物人病人进行一定的交流。在这个研究中，研究者只是问了一些已知答案的问题，来验证这种方法的有效性。在将来，也可以直接问一些与病情有关的问题，如病人能否感觉到疼痛。这样也许真的可以帮助病人更好的康复，甚至恢复清醒。

这篇文章发表在传说中的《新英格兰医学杂志》 (New England Journal of Medicine)上。

Monti, M., Vanhaudenhuyse, A., Coleman, M., Boly, M., Pickard, J., Tshibanda, L., Owen, A., & Laureys, S. (2010). Willful Modulation of Brain Activity in Disorders of Consciousness New England Journal of Medicine DOI: 10.1056/NEJMoa0905370

Owen, A. (2006). Detecting Awareness in the Vegetative State Science, 313 (5792), 1402-1402 DOI: 10.1126/science.1130197

fMRI显示视皮层第4层的特异激活

2010-01-23T21:45:00.003+08:00

fMRI虽说是目前研究人类脑功能的空间分辨率最高的技术，但通常分辨率只是3mm×3mm×5mm，即几毫米的尺度。因此通常只能定位某一个脑区，而很难定位皮层上的某一层、或某一功能柱。最近发现一些小组试图用fMRI观察视皮层的特定一层的激活，感觉还是蛮有趣的。

上图是MRI图像得到的人类视皮层结构像。其中灰色的是灰质 (GM)，即皮层，白色为白质 (WM)，黑色为脑脊液 (CSF)。皮层分为六层，每层有不同种类的细胞，分别负责传入、传出或者水平联系。研究者让被试观察闪烁的棋盘格，同时计算沿皮层表面切线方向上的信号激活情况。结果如下图：

从左到右，分别是白质、灰质和脑脊液。可以看到，看到闪烁的棋盘格后，白质没有激活，灰质显示出了激活，而脑脊液中的激活最大。但脑脊液的激活是由于血管效应的影响，如果去除血管的影响，则脑脊液的激活就会降低。最有意思的结果是，在皮层的激活中，第4层产生了最高的激活。

从图中可以看到，整个皮层的厚度为2.25mm，而本研究中fMRI扫描的分辨率为0.75mm×0.75mm×0.75mm。看起来结果还不错。但想想整个第4层就是1个像素的宽度，这种分辨率在实际中应用可能还是很困难的。

文章中一个让我惊讶的结果是，由于血管效应的影响，使得脑脊液中的激活最大，甚至远远大于皮层第4层的激活。在通常fMRI的分辨率下，这些区域可能都混合在一个像素中，那得到的效应究竟是什么，鬼才知道...

Koopmans, P., Barth, M., & Norris, D. (2010). Layer-specific BOLD activation in human V1 Human Brain Mapping DOI: 10.1002/hbm.20936

电刺激前额叶皮层可以增加欺骗行为

2010-01-10T21:04:00.005+08:00

认知神经科学研究的一个热门问题就是欺骗和测谎的问题。功能磁共振的研究已经发现了在人在说谎时会显著激活前额叶皮层和前扣带回。一些实验室中的功能磁共振测谎研究报告的准确率能达到88%到99%。但是功能磁共振研究的局限是，只能得到相关的结果，即人在说谎的同时会前额叶皮层会激活。但解释可以是双向的，前额叶皮层既可能负责生成谎言，也可能是说谎后产生的内疚感造成的前额叶皮层的激活。要想得到因果推论，最好的办法是通过外部刺激激活或抑制某个大脑区域的活动，再观察刺激后被试的行为反应。

Cerebral Cortex这篇文章使用的是一种叫透颅直流电刺激 (Transcranial direct current stimulation, tDCS)的方法刺激大脑活动。电刺激的方法是比较简单的，头皮上接上电极，通上1mA左右微弱的直流电即可。电流刺激通过改变神经元发放频率来控制神经区域的活动。通常来说，正性电流会增加神经活动，而负性电流会抑制神经活动。

在实验中，实验者让被试扮演小偷的角色，在实验的房间中偷走20欧元，随后接受实验者的审问。审问的方法采用犯罪知识测验 (Guilty Knowledge Test, GKT)。测试的场景与很多国外影片中的场景类似。被试身上贴满了电极，同时回答一系列与犯罪有关的问题，被试只能进行“是”或“否”的回答。比如，“你偷的钱包是红色的么？”问题可能是真的，也可能是假的。如果是无辜者，他将不知道问题是否正确。如果被试在判断与犯罪相关问题时生理响应显著大于无关问题，则说明被试了解犯罪的情况。被试被告知如果能够欺骗审问者，被试将会得到所偷的20欧元。因此在实验中，被试会选择在某些问题上说谎，以达到欺骗审问者的目的。

被试的右侧前额叶连接了电极，电刺激可能是正性、负性或是没有电流的控制条件。结果发现只有在负性电刺激时，被试说谎的比率会升高。同时，负性电刺激后说谎的反应时会变快，皮肤电导并不增加，而负罪感也会降低。而正性电刺激后的行为反应与控制条件没有差别。前额叶皮层被认为是与社会情感判断有关。因为在实验情境中，被试遇到了利益与道德的权衡，因此使用负性电刺激抑制了前额叶皮层的兴奋，可能会损坏被试的情感判断，以致增加了反社会行为。

目前比较流行的刺激大脑活动的方法是透颅磁刺激 (Transcranial magnetic stimulation, TMS)，而电刺激的方法其实用的并不多。这篇文章来给出了一个很好的应用的例子，这种便宜的方法有时也是很管用的。

Karim, A., Schneider, M., Lotze, M., Veit, R., Sauseng, P., Braun, C., & Birbaumer, N. (2009). The Truth about Lying: Inhibition of the Anterior Prefrontal Cortex Improves Deceptive Behavior Cerebral Cortex, 20 (1), 205-213 DOI: 10.1093/cercor/bhp090

Optogenetics

2010-01-03T21:12:00.006+08:00

去年10月份诺贝尔颁奖时，水滴曾经在讨论哪些脑科学的研究能得诺贝尔奖。我后来想，其实可以参考一下 Golden Brain Award 的结果。这个奖项我之前关注过，虽然不知道权威性如何，但得奖的都是大牛，比如Zeki, Desimone, Damasio, Treisman, Logothetis, Schultz, Friston, Dolan 和 Kanwisher，所以应该有些参考价值。

今年的 Golden Brain Award 奖颁给了斯坦福大学的 Karl Deisseroth。这个人我之前没听说过，仔细一看原来是他发明了现在火得不了的 Optogenetics (光遗传学)。传统的遗传学方法是通过改变某些基因，来看基因对神经活动和行为的影响。这类方法的时间分辨率很低。而光遗传学的方法可以通过光控制的通道或酶，从而可以通过激光控制某一类神经细胞的活动。比如，可以诱发活体动物脑中某一类细胞按照某一特定频率发放。2005年 Deisseroth 小组首次在技术上实现了用光控制神经活动，到现在就已经发表了近十篇 Nature, Science 的文章。

看起来这种方法对于干预大脑活动很有效，无论时间上还是空间上的分辨率都很高，应该是一个很有潜力的技术。

新年快乐

2009-12-31T21:48:00.001+08:00

2009年最后一天晚上，在实验室。无聊，就写篇博客吧。

其实自从开始twitter之后，写blog的数量就少了。平时一两句话的感想，不会话痨到写一篇blog。

祝大家新年快乐，心想事成。

做实验都能顺利地统计显著，投文章都能顺利地被被接受。

最后愿我能顺利毕业~~

避免 non-independent error 的一个巧妙方法

2009-12-21T16:03:00.002+08:00

最近关于fMRI数据分析中非独立错误 (non-independent error)的问题引发了很多讨论，比如这里。道理很简单，如果要进行两次统计分析，这两次统计分析应该是独立的。在fMRI实验中问题主要出在进行感兴趣区域 (ROI)分析时。fMRI数据分析时一般先要做一个全脑每个像素的统计分析 (voxel-wise analysis)，找到与假设相符的区域。比如，在全脑中找哪一个区域的激活水平与被试主观感受的被排斥感相关。接下来的问题是要计算这个区域的激活水平与主观感受的相关有多大，就需要定义ROI，提取ROI内的统计值与主观报告的统计值计算相关。经常犯的错误是，直接用voxel-wise analysis的激活区域定义ROI，然后计算相关系数大小。因为全脑中的像素大概有100000个，事先进行一次选择必然引入噪声，使得到的相关系数放大。

要避免 non-independent error，最主要的就是定义ROI时要独立。Kriegeskorte (2009)总结了一些方法。最简单就是，用一个独立的实验定义ROI。比如，先进行实验一找到被试被排斥时激活的脑区。再进行实验二，用刚才找到的脑区提取统计值并与主观被排斥感计算相关。这种方法的缺点是，很多区域没有现成的localizer，而且如果进行实验时没有考虑到，事后没有办法补救。如果没有独立的localizer定义ROI，Kriegeskorte (2009)建议的方法是把数据分半，用一半数据定义ROI，再用另一半数据进行ROI分析。这在理论上是个好想法，但实际操作中也不现实。因为fMRI扫描很贵，如果扫描10min可以做出结果，就不可能扫描20min。因此通常的实验数据，如果分半后必然得不到很好的激活结果，也就很难再进一步做ROI分析。

Esterman et al. (2009)这篇新文章提出的方法与分半方法类似。简单说起来就是，一次去掉一个被试 (Leave one subject out, LOSO)。比如，一共有15个被试，先去掉被试1，用被试2-14进行voxel-wise分析定义ROI，再用这个独立于被试1的ROI提取被试1的统计值。如此对每个被试做一次LOSO，再把每个被试的统计值拿出来与主观被排斥感计算相关。这样就可以保证提取每个被试统计值时依据的localizer是独立于该被试的。这种方法很巧妙，而且实际的操作可行性很强，估计以后会被广泛使用。

Esterman, M., Tamber-Rosenau, B., Chiu, Y., & Yantis, S. (2009). Avoiding non-independence in fMRI data analysis: Leave one subject out NeuroImage DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.10.092

老板面前无自我

2009-12-07T21:26:00.001+08:00

尝试一下标题党 :)

所谓自我是一个很复杂的心理学概念，简单说来就是一个人对自己身份的认知的和情感的表征。有无自我意识是人和其他动物的主要区别之一。比如，人知道镜子中的图像就是自己，即使是婴儿发现镜中人脸上被画了颜色，也知道在自己脸上擦掉。而其他动物如猴子，却不能区分，甚至会去攻击镜中的影像。

人的自我是一个独特的结构，与自我有关的加工都会被易化。比如，对自我面孔的加工要快于对他人面孔的加工，对于与自我相关的记忆要好于与他人相关的记忆。但是，人的自我概念是依赖于社会情境的，如果人们对自我的概念是负性的，那么对自我面孔的加工就不会变快。内隐正联系理论 (implicit positive association theory, IPA)认为对自我面孔的加工激活了自我概念中的正性属性，因此会使被试行为表现变快。

IPA理论同样预测，如果自我概念的正性联系受到威胁，对与自我相关任务的加工优势就会消失。这里，作者研究了老板 (导师)对研究生被试的自我面孔加工的影响。为什么选择研究生和导师作为研究对象是个很有意思的问题。作者在 footnote 写到：

A common belief in Chinese teachers is that most students would not develop well unless their shortcomings are uncovered frequently. Consequently, students receive more critiques than praise from their teachers. The psychological consequence of such social experience is that teachers such as advisors for each class in elementary, middle, and high schools, who frequently criticize students and remind them of their shortcomings, constitute a threat to students’ self-esteem and students care very much about how their advisors think about them. Similarly, graduate students in universities care very much about their advisors' attitudes towards the self. However, not any positive/respected person constitutes a social threat to students' self-esteem. A faculty member is treated as a positive/respected person but does not constitute a social threat to subjects' self-esteem because a faculty member does not frequently criticize or give negative comments on students' behaviors or work. Graduate students care less about other faculty members' attitudes towards the
self.

简单来说，中国教师通常认为只有不断指出学生们的缺点，学生才能够进步。因此学生会通常受到的是批评而不是表扬。这种经历造成的后果是，学生非常关心老师对自己的看法。这种关系甚至在大学里的研究生和导师之间也是存在的。

作者找了20名研究生，让他们进行面孔朝向辨别任务。在一种实验条件中，实验所用面孔图片是被试自己的头像和被试导师的头像；而在另一种条件中，实验所用面孔图片是被试自己的头像和本系另外一名老师的头像。虽然是同一个系里的老师，地位和权力相似，但被试导师对自己的影响要远大于系里的其他老师。研究结果很明确，如果判断图片是自己和本系其他老师，被试对自我头像的判断要快于老师；而如果判断图片是自己和自己的导师，则对自我头像的判断会显著变慢，远远慢于自己的导师。在导师面前，自我优势消失了。

这是一个很有中国特色的研究，我猜想老外根本就不会想到做这样的实验。他们的学生应该不会如此害怕老板......

Ma, Y., & Han, S. (2009). Self-face advantage is modulated by social threat – Boss effect on self-face recognition Journal of Experimental Social Psychology, 45 (4), 1048-1051 DOI: 10.1016/j.jesp.2009.05.008

Ten simple rules 系列

2009-11-16T11:17:00.002+08:00

fMRI数据分析变得越来越复杂，复杂到做数据分析的人可能根本不懂底下的数学原理。因此出现了 ten simple rules 这样的系列文章。最近 Friston 也发表了一篇关于 Dynamic Causal Modelling 的文章。文中多是对 DCM 分析中具体问题进行了解释和建议，回答了我很多疑问。虽然这帮大牛们总是不建议新手们使用 DCM 分析，但是随着 fMRI 研究的应用越来越广泛，这种趋势是不可避免的。Ten Simple Rules 也算是一种折衷吧。

关于 MRI 数据分析的 Ten Simple Rules 系列：

Stephan K.E., et al. (2009). Ten Simple Rules for Dynamic Causal Modelling. NeuroImage doi:10.1016/j.neuroimage.2009.11.015

Ridgway G.R., et al. (2008).Ten simple rules for reporting voxel-based morphometry studies. NeuroImage doi:10.1016/j.neuroimage.2008.01.003

Poldrack R.A., et al. (2008). Guidelines for reporting an fMRI study. NeuroImage doi:10.1016/j.neuroimage.2007.11.048

另外还有 PLoS Computational Biology 主编写的 Ten Simple Rules 系列，关于如何发表文章，如何读研究生等等，也值得一看。

自大幻觉的神经机制

2009-11-04T22:01:00.004+08:00

人对自我的感觉，以及对未来的感觉都要比实际情况好，这种现象在心理学中被称为正性错觉 (positive illusion)。比如，我们经常会计划了一堆事情要在一段时间内完成，但实际完成的数量要远远小于预期的数量。这通常是由于人们的预期过于乐观而造成的。在心理学中研究最多的是所谓高于均数效应 (above-average effect)。如果让一群人估计自己的某一项能力，所有人都会估计自己的能力在平均水平以上，但实际上这是不可能的。

虽然正性错觉是对现实情况的歪曲，但实际它起着重要作用。它可能是进化的结果，一个有正性错觉的人更可能做一些超越现实的努力，更容易在困难的任务中坚持到最后并取得成功。相反，如果一个人过于“现实”，可能在困难面前会过早地放弃努力。其次，正性错觉还对人的心理健康起着重要作用。有了正性错觉，可以让我们自我感觉良好一点，而且让我们可以对未来充满希望。

在最新的Neuroimage上，研究人员用功能磁共振成像 (fMRI)方法研究了正性错觉的神经机制。被试躺在机器中看一系列描述性格的形容词，并比较自己在这些形容词上与其他人的平均水平相比是好是坏。

研究者先比较了被试在判断宽泛的和具体的形容词时大脑活动的差异，发现激活了内侧前额叶皮层 (MPFC), 眶额皮层 (OFC)和背侧前额叶 (dACC)。其中MPFC是已经被发现的与自我加工相关的区域。接着研究者再看不同被试正性错觉的程度是否与这些区域的激活水平相关。意外的是，MPFC并没有发现与正性错觉相关；而相反，OFC及dACC都显示了与自我正性错觉程度的负相关。即被试OFC和dACC的激活水平越弱，则正性错觉越强。这个负相关很有趣，似乎说明大脑中缺少了某种神经加工过程，反而会增加正性错觉。与此相对应的是脑损伤病人的行为表现。如果病人OFC损伤，则他会比其他人更认为自己的行为是好的。大脑的眶额皮层 (OFC)也许对人们正确的认识世界起着重要作用。

Beer, J., & Hughes, B. (2009). Neural Systems of Social Comparison and the “Above-Average” Effect NeuroImage DOI: 10.1016/j.neuroimage.2009.10.075

深思熟虑也许并不能帮助判断

2009-10-11T17:03:00.003+08:00

人们总认为自己是理性的动物，认为做事情前深思熟虑会帮助自己做判断。但很多心理学研究却表明，深思熟虑也许会导致更差的判断。相反，一段时间无意识的思考也许会帮助做出更好的判断。Psychological Science 上的一篇新文章提出了新的证据。

在实验1中，研究者共找了352名阿姆斯特丹大学的大学生被试，让他们预测2周以后荷甲联赛中4场比赛的结果。实验分成3个条件：第一组被试在被介绍完4场比赛的球队之后立即做出判断；第二组被试被要求思考2分钟之后再做出判断；而第3组被试被称为无意识思考组，他们在这2分钟内要完成一个2-back工作记忆任务，然后再做出判断。2-back任务需要被试把注意集中到任务中去，因此被试无法有意识的思考比赛预测，但是可以进行无意识的思考。同时，根据被试自己报告的对足球的熟悉程度，被试被分为专家组和生手组。

结果如图所示，专家组的预测成绩要高于生手组。有意思的是，专家组在进行无意识思考时的预测成绩最高，有意识思考其次，立即判断最低。而生手组恰恰相反。虽然专家组比生手组预测成绩高，但自我报告的对足球的熟悉程度与预测成绩并不是简单的相互对应。只有在无意识思考的情况下，自我报告的熟悉程度才与预测成绩相关，而有意识思考和立即判断条件都不存在相关。

无意识思考理论 (unconscious-thought theory, UTT)认为，无意识思考可以正确区分客观信息和其他信息，因此可以帮助做出更准确的判断。为了验证这个理论，在实验2中，研究者在让被试预测世界杯的比赛结果之后，还让他们判断世界杯参赛球队的世界排名。实际上，世界排名是最好的一个预测比赛胜负的客观指标。UTT理论预测，被试在无意识思考条件更可能运用客观指标，而在有意思是靠或无思考条件下则不会。结果与预期相符，预测世界排名的准确性只有在无意识思考组才与预测准确性显著相关，而在立即判断和有意识思考组都没有相关。也就提示了只有无意识思考组恰当的使用了客观的信息进行预测。

有意识思考为什么会使预测成绩下降？根据UTT理论，在有意识思考时，被试也许很难区分客观的判断因素及其他的主观因素，比如个人好恶、感情等。而最简单的客观指标往往被忽略。也许，为了排除感情等主观因素的干扰，少进行深思熟虑也是有好处的。

Dijksterhuis, A., Bos, M., van der Leij, A., & van Baaren, R. (2009). Predicting Soccer Matches After Unconscious and Conscious Thought as a Function of Expertise Psychological Science DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02451.x

fMRI有多不靠谱

2009-09-19T17:15:00.002+08:00

今天发现的这个有趣的研究，是在09年 Human Brain Mapping 年会上报告的一个研究。研究的被试是1名18英寸长、3.8磅重的死鱼。死鱼同学的任务是躺在MRI机器里看一系列的图片——图片中包含一个处在某种情景下的人——并判断这个人会在情境中体验到什么情绪。实验设计与数据处理与一般人类被试的实验没有差别。下面就是结果：

在使用 p(uncorrected)<0.001, 3个连续voxel的阈限下 (目前很多fMRI研究使用的标准)，研究者成功的发现了死鱼同学大脑中的激活。我们可以进一步得出结论，死鱼的大脑可以参与判断人类的社会情境。这绝对是个震惊世界的发现，为什么没发在Nature, Science上，却只在会议上报告？

其实研究想说的是很多fMRI研究的不靠谱，也就是多重比较校正问题。如果我们单独抽取一个样本进行t检验，得到 p<0.001 的结果。表明如果真实效应不存在，一次抽样的到现在结果的概率只有0.001。如此小概率事件发生了，说明真实效应是存在的。但对于fMRI数据，要对大脑每一个空间位置都进行比较，实际上进行了超过 10,000 次比较。这样进行统计，得到显著性激活的结果，有很大可能是由于进行了多重比较而造成的。因此，发现死鱼大脑里的激活，只能说明fMRI结果不靠谱，而不能说明死鱼真的能判断人类的社会情境。

但问题依然还存在。其实问题谁都知道，但实际操作中确有问题。因为进行了校正，想要得出激活的结果酒都没有了。因为多重比较校正的目的只是保证激活的结果不是随机事件造成的，它造成一个连带后果是标准过于严格，从而会拒绝很多真实存在的效应。因此问题在这里总是纠缠不清。按照作者Graig M. Bennett的看法，以后最好同时报告校正以后的结果以及没校正的结果，这样可以让其他研究者自己判断结果的意义。

这个研究的标题：Neural correlates of interspecies perspective taking in the post-mortem Atlantic Salmon: An argument for multiple comparisons correction
Poster地址: http://prefrontal.org/files/posters/Bennett-Salmon-2009.jpg

汶川地震幸存者脑功能发生改变

2009-09-04T20:53:00.002+08:00

对于汶川地震这样8.0级的大地震，给人们带来的不仅是失去亲人和财产的损失。对于幸存者来说，他们的精神创伤也是巨大的。其中很大一部分幸存者会患上急性应激障碍 (acute stress disorder, ASD)或者创伤后应激障碍 (Post-Traumatic Stress Disorder, PTSD)。成都华西医院领衔的一组研究者，在地震后一个月内检查了44名幸存者的脑功能，取得了第一手资料。结果显示，虽然身体健康，但灾害对这些幸存者的脑功能产生了影响。

研究中被试躺在MRI机器里不作任何任务，接受约7分钟的脑功能扫描。这种静息态 (resting state)的研究设计目前在国内很流行。一是因为这种实验不用任务，操作方便。第二是由于北师大臧玉峰老师的推动，使得静息态数据分析的方法也简便易行 (http://restfmri.net/)。这个研究中作者对静息态数据使用了两种分析方法。首先是计算被试大脑各区域的低频振幅 (regional amplitude of low-frequency fluctuations, ALFF)。ALFF指的是大脑自发的 0.01-0.08hz 的低频振荡，它反映了大脑区域同步化活动的特征。分析结果发现，相比于控制组被试，幸存者大脑内前额页皮层、中央前回，以及脑岛和纹状体的低频振幅变得更强，而且幸存者这些区域的低频振幅强度与自己焦虑和抑郁问卷的得分呈显著正相关。

另外一种分析方法是功能连通性 (functional connectivity)，即计算大脑不同区域之间的联系强度。与激活的结果相反，幸存者在边缘系统以及纹状体之间的功能连通性显著降低。这些区域包括杏仁核、海马、脑岛、前扣带回等。

这篇文章是第一篇在灾后很短时间内检查健康幸存者的脑功能的研究报告。发现了一些区域的激活水平的增高，以及另一些区域之间联系的降低。这些脑功能的改变可能是幸存者产生创伤后应激等心理创伤的原因。根据这些结果可能可以帮助我们确定哪些需要早期治疗的人，以帮助他们降低创伤带来的长期影响。

当然，对与这篇发表在PNAS上的牛paper，个人觉得还有一些问题。

首先，低频振幅的测量方法虽然已经被广泛应用，但它究竟反映了什么脑机制还不清楚。实际上现在已经有了更直接测量大脑血流量的方法，比如 ASL perfusion fMRI 可以直接测量区域大脑血流量变化。用 ASL 做的话，得到的结果可能更直接一点。

另外，文章中的功能连通性的分析方法也很奇怪。做功能连通性通常有两种方法。一种是所谓seeding，就是选取一个关心的区域做种子点，然后在全脑范围内看哪些区域与种子区域的相关比较高。这种方法适合与只有一两个关心的区域，想看哪些区域与这两个区域有显著连通性的时候。如果关心的区域较多，则可以直接将所关心的区域的时间序列提取出来，然后分别两两求相关。这样可以更直接的显示出这些区域之间的相互关系，并容易比较幸存者组和控制组的连通性的差异。而这篇文章用15个种子点分别去找与其连通性显著的区域，然后再看激活的区域中是否有自己关心的区域。这样做有点不清晰，而且很麻烦。

最后，我真正关心的一个问题是，功能层次的损伤究竟代表了什么。功能层次的损伤么是否有心理损伤对应？如果如此，那么通过一些心理干预治疗，是否可以帮助病人恢复脑功能？相反，脑功能损伤，是否伴随着脑结构的损伤？或者长期脑功能损伤会引起结构损伤？如果作者在报告相关灰质密度 (VBM)或白质纤维束 (DTI)变化的结果会更完整一点。而且现在已经是一年之后，这些幸存者们的脑功能是否还在受损呢？这些都是值得关心的问题。

Lui, S., Huang, X., Chen, L., Tang, H., Zhang, T., Li, X., Li, D., Kuang, W., Chan, R., Mechelli, A., Sweeney, J., & Gong, Q. (2009). High-field MRI reveals an acute impact on brain function in survivors of the magnitude 8.0 earthquake in China Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0812751106

学习成绩好坏的神经机制

2009-08-27T10:13:00.002+08:00

想像一下，如果高考时考生面对的不是白纸黑字的试卷，而是对着电脑做一些任务，同时脑袋上被贴上电极，记录他们的脑电活动。也许有一天，这样的场景就会成为现实。最新的研究发现，错误相关负波 (ERN)，一个与错误监控和认知控制有关的脑电成分，可以预测一个人在大学的学习成绩。

被试要完成的任务很简单，就是以前经常提到的 stroop 任务 -____- 。实验中给被试呈现一系列表示颜色的词语，让被试判断字体颜色。而词语本身表示的颜色与字体颜色可能一致，如红；也可能不一致，如蓝。在不一致条件下，被试需要调动认知资源进行认知控制，抑制自己自动加工语义信息的倾向，而只靠颜色信息进行任务。

实验同时还记录被试的脑电信号。主要关心的脑电成分是在被试犯错误后 100 毫秒左右出现的负向成分，即错误相关负波 (error related negativity, ERN)。ERN通常被认为由前扣带皮层产生，反映了被试对行为表现的监控，以及对错误的检测。之前的一些研究已经发现，47% 的 ERN 的变异是由遗传因素决定的，因此可以把它看作一种人格特质一样的属性来看它是否可以预测个体的行为反应。

实验结果很清楚，学习成绩越高的被试，他犯错误之后的 ERN 反应也越高，两个的相关可以达到-0.4。另外一个相似的行为指标是，在被试犯错误之后的下一次反应中，被试的反应时会显著变慢。在这个研究中，学习成绩越高的人，在犯错误之后的下一次反应中反应时变慢的越多。

这个研究表明学习成绩的好坏与与错误的监控以及认知控制有很大的关系。用实验室中短短1个小时的实验就可以预测一个人在学校里的学习成绩，这是一个很有趣的结果。也许今后的考场上出现的将是各种古怪的认知任务和脑袋贴满电极的被试，而不是面对白纸黑字的试卷俯首狂书的考生。

当然，ERN强度与学习成绩之间的因果关系并不确定。也许是 ERN 强的人，他的错误监控与控制机制比较好，因此容易取得好成绩；但也可能是因为他学习很努力，取得了好成绩，同时努力学习也把 ERN 波形训练得更强。

更要注意的是，ERN 强度高不一定是好事，因为很多病人都会表现出更强的 ERN 反应。仔细想想这个，很有意思 :)

Hirsh, J., & Inzlicht, M. (2009). Error-related negativity predicts academic performance Psychophysiology DOI: 10.1111/j.1469-8986.2009.00877.x

Mr. Brain

2009-08-17T20:12:00.002+08:00

神经科学日渐流行，这一趋势也在影视剧中体现出来。比如很火的美剧 Lie to Me (别对我撒谎)，以情绪研究的大牛 Paul Ekman 为原型。而作为脑科学研究也很发达日本，也出了一部 Mr. Brain (脑神探)，也值得一看。

据说这是一部偶像剧，可惜我对日剧不太熟悉。女主角绫濑遥演过“我的机器人女友”，还算是脸熟。而大神木村拓哉，我只能搜索了他以前的照片，才把他和以前的印象对应起来。

不说偶像，说说剧里面的脑科学元素。编剧或者顾问似乎比较熟悉记忆方面的研究，剧里出现最多的脑区就是海马或海马旁回。记忆提取时会激活海马旁回，因此剧中一直把海马旁会的激活作为判断嫌疑人是否看过某一图片的证据。可是海马旁回应该是躺着的，可是剧中3维重建出来的海马结构是立起来的，看起来怪怪的。

剧中看起来很亲切的东西就是MRI。估计是为了拍摄需要，机器做成上下两个圆盘，这样可以拍到演员在机器中的动作。而真实的MRI机器是把人放在圆柱形的洞里边，有幽闭恐惧症的病人还不能进行MRI扫描。MRI可以用来扫大脑结构像，也可以测量大脑的局部血流量，作为大脑神经活动的测量指标。比如刚才说的对比嫌疑人再看熟悉图片和陌生图片时的脑血流差异，就可以发现涉及记忆提取的海马旁会的激活。虽然现在的技术远没有达到让被试看一幅图像就能得到可靠的海马旁会的激活，但是总体的思路还是比较靠谱的。:)

当然，剧中还有一些小bug。比如第3集中，女医生头部损伤。医生说损伤了威尔尼克区，可是片子显示的是前颞叶。最后给女医生看未婚夫的照片，说是激活了杏仁核，可是片子上显示的红色区域分明是在脑室(见右图)。

总之这部剧还算比较靠谱，看多了美剧的朋友们可以换换口味了。:)

男生的理科成绩比女生好么？

2009-07-21T17:07:00.008+08:00

  一般人都会有这样的印象，认为男生的理科成绩比女生好。而且在大学中，理工科专业男生大都比女生多；而文科专业则是女生占多数。男性对数学和理工课程有更好的天赋么？要说明这个问题，需要从两方面考虑。

  从实际的学习成绩来看，似乎男生更好些。在全世界范围的调查发现，男中学生的理科成绩比女生好。但不同国家理科成绩的男女差异的差别很大。比如在一项国际数学和科学学习趋势报告中(Trends in International Mathematics and Science Study, TIMSS)，在所研究的34个国家中有3个国家的女生的理科成绩显著高于男生。这似乎说明一些社会文化因素会影响男女生在理科成绩上的差异。  另一个因素是心理上的，即人们对性别-学科关系的看法。如果人们认为男性更适合理科而女性更适合文科，那么男生可能就会更有兴趣学习理科，从而导致成绩更好。那么，男女生理科成绩的差异是由人们对性别-学科刻板印象造成的么？最近一篇发表在PNAS的文章研究了这个问题。

你是这样想的吗？
  但是，研究人们的态度有一个困难。如果直接问对某一件事情的态度，人们通常不会回答自己的真实想法；而是按照社会的期望来回答。比如很多人其实是反对同性恋的，但如果问他们对同性恋的态度，很少有人会直接表明他们是反对的。

  因此作者使用了一种内隐联系测验 (implicit association test, IAT)。测验给被试一组概念和态度的配对，让被试对特定的配对进行反应，并记录反应的快慢。比如，在性别-学科内隐态度测验中，首先让被试对男性与理科配对或女性和文科配对反应，比如“男孩”和“生物学”，或者“阿姨”和“文学”；如果相反则不反应，如“叔叔”和“哲学”，或者“女儿”和“工程学”。在接下来的实验中，再将要求反应的配对颠倒，即男性和文科配对时反应，女性和理科配对是反应。实验的目的是比较两种配对反应时的差异：如果被试对男性-理科、女性-文科配对的反应时快于男性-文科、女性-理科配对的反应，则说明被试存在内隐的男性-理科刻板印象。通过这种方法测量的内隐态度有时会与被试报告的态度存在差别，比如这项研究中性别刻板印象的内隐测量与主观报告的相关只有0.22。

研究结果
  研究者将内隐联系测验放在了网上，你可以在这里参加测验。网络化测验可以让研究者收集一个很大的样本，比如，这篇PNAS的文章共收集了来自34个国家 298846 名被试的IAT数据。研究者将这个刻板印象数据与这34个国家实际的男女生文理科成绩差异求相关，发现了0.60的高相关。

双向的影响
  研究结果发现了性别刻板印象对男女性理科成绩产生了很大的影响，这很像是罗森塔尔效应。当然，性别刻板印象与理科成绩差异之间的因果关系很难确定。如果抱有男性擅长数学和科学的刻板印象，会使女性减小对数学和理科课程的兴趣，并且会避免选择数学或者理科的专业。这种现象被称为社会认同恐惧 (social identity threat)。由恐惧感增加从而产生认知负荷，会使一个人的行为慢慢符合刻板印象中的群体。相反地作用也存在。人们对周围的事例很敏感，比如看到班级中男生的理科成绩更好，或者看到男性科学家更多，就会进一步强化这种刻板印象。这样双向的影响可能会造成恶性循环。因此，要想减小理科成绩的性别差异，教育者要注意防止学生产生性别刻板印象。这样会有助于女生理科学习成绩的提高。

Nosek, B., Smyth, F., Sriram, N., Lindner, N., Devos, T., Ayala, A., Bar-Anan, Y., Bergh, R., Cai, H., Gonsalkorale, K., Kesebir, S., Maliszewski, N., Neto, F., Olli, E., Park, J., Schnabel, K., Shiomura, K., Tulbure, B., Wiers, R., Somogyi, M., Akrami, N., Ekehammar, B., Vianello, M., Banaji, M., & Greenwald, A. (2009). National differences in gender-science stereotypes predict national sex differences in science and math achievement Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (26), 10593-10597 DOI: 10.1073/pnas.0809921106