近紅外腦功能成像技術(shù)應(yīng)用于超掃描技術(shù)（一）

1 超掃描簡介 

超掃描是一種新興的神經(jīng)科學(xué)研究技術(shù)，對(duì)于考察“社會(huì)腦”相關(guān)的科學(xué)問題十分必要，一是對(duì)社會(huì)互動(dòng)中所有被試的大腦活動(dòng)進(jìn)行同步測(cè)量，這使得社會(huì)互動(dòng)中大腦神經(jīng)加工的相關(guān)信息得以重視，使研究者可以收集與正在進(jìn)行的社會(huì)互動(dòng)有關(guān)的皮層加工動(dòng)態(tài)信息。二是超掃描的應(yīng)用，使得構(gòu)造有效的社會(huì)互動(dòng)情境成為可能，提高了研究的真實(shí)性。三是通過超掃描技術(shù)的應(yīng)用，我們能更深入的了解一些病人受損的社會(huì)互動(dòng)機(jī)制（Chiu et al.2008）。 

由前人研究可知，最早進(jìn)行的核磁雙人掃描是在 2002 年，使用兩種不同的核磁設(shè)備在兩名被試進(jìn)行簡單的互動(dòng)游戲時(shí)的掃描測(cè)量，之后 80%的社會(huì)認(rèn)知行為都通過核磁掃描來獲取數(shù)據(jù)，后來發(fā)展為可使用同一核磁室進(jìn)行雙人核磁掃描，即增加核磁內(nèi)的掃描線圈即可。02 年的文章表明了核磁掃描雙人互動(dòng)的可能性，也為核磁下的超掃描技術(shù)發(fā)展帶來一定的引導(dǎo)作用。 

但實(shí)際上，在 1965 年，就有進(jìn)行的腦電雙人掃描測(cè)量，但因其缺乏可信成 熟的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，該文獻(xiàn)遭受了大量的懷疑和批評(píng)，但隨著腦電記錄的精確性和分 析的技術(shù)的成熟，EEG 也普遍應(yīng)用于雙人掃描的研究中。 

2 超掃描技術(shù)文獻(xiàn) 

根據(jù)以往文獻(xiàn)研究，使用腦電、核磁、近紅外等進(jìn)行超掃描研究的文章如下所示： 

值得注意的是以上雙人測(cè)量都是一臺(tái)設(shè)備測(cè)量一個(gè)被試，雙人及多人掃描重要問題在于時(shí)間序列上的同步性，雖然在EEG 中采用了使用不同 trigger 連接到局域網(wǎng)的措施進(jìn)行，但仍不如近紅外測(cè)量的巧妙。 

不同于腦電和核磁測(cè)量，近紅外的雙人掃描不僅可以一臺(tái)設(shè)備測(cè)量一個(gè)被試，也可以一臺(tái)設(shè)備同時(shí)測(cè)量兩個(gè)被試。不過相比較不同的是，使用一臺(tái)近紅外設(shè)備測(cè)量兩個(gè)及以上被試需要考慮到光源和探測(cè)器的數(shù)量，因此推薦使用高配置（多探測(cè)器和光源）近紅外設(shè)備。 

3 超掃描的近紅外測(cè)量 

盡管以往研究使用過 fMRI 和 EEG 技術(shù)來進(jìn)行超掃描，由于它們本身對(duì)環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，被試有很強(qiáng)的受束縛感，且互動(dòng)個(gè)體間不能直接交流，所以研究結(jié)果并不一定能反應(yīng)真實(shí)情景，隨著 fNIRS 技術(shù)的成熟，很多研究者開始使用該技術(shù)研究真實(shí)情境下社會(huì)互動(dòng)中個(gè)體間的大腦活動(dòng)情況。Cui, Bryant & Reiss (2012)使用 NIRS 對(duì)同時(shí)完成合作和競(jìng)爭(zhēng)任務(wù)的兩名被試的大腦活動(dòng)進(jìn)行掃描，并用小波相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在合作過程中用 NIRS 進(jìn)行超掃描顯示在額上回人際相干增加。 

使用近紅外進(jìn)行超掃描測(cè)量，如下圖所示，不僅可以使用同一臺(tái)電腦進(jìn)行雙人的測(cè)量，還可以將設(shè)備串聯(lián)后，形成四人甚至多人在同一計(jì)算機(jī)上的測(cè)量，測(cè) 量方式的多樣化，為自然情境下不同被試的研究提供了便利。

在對(duì)以往的研究發(fā)現(xiàn)，與普通的人--機(jī)互動(dòng)相比，人—人之間的互動(dòng)具有更高的生態(tài)效度，此外，與單一被試相比，多被試互動(dòng)能夠更好的理解個(gè)體在人際互動(dòng)中的認(rèn)知能力。所以超掃描為我們?cè)谳^為真實(shí)的社會(huì)環(huán)境中考察了多個(gè)被時(shí)間的大腦互動(dòng)神經(jīng)機(jī)制提供了途徑，使我們可以對(duì)多個(gè)大腦活動(dòng)的活動(dòng)信息進(jìn)行同時(shí)的采集和分析。 

如研究者利用 NIRS 通過手指點(diǎn)擊模仿任務(wù)，考察了被試雙方的對(duì)側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，證實(shí)了與非模仿行為相比，模仿行為會(huì)使被試間產(chǎn)生更強(qiáng)的大腦聯(lián)結(jié)及 腦間同步。 

此外，研究面對(duì)面交流互動(dòng)游戲的近紅外文章越來越多，2016 年 5 月份發(fā)表的近紅外文章，使用一臺(tái)臺(tái)式近紅外同時(shí)測(cè)量兩名被試玩疊疊樂的游戲并證實(shí)在進(jìn)行兩種不同性質(zhì)的交流活動(dòng)中兩名被試的不同和相同激活差異研究，這也證 實(shí)使用近紅外設(shè)備可以比較方便的進(jìn)行雙人之間的互動(dòng)研究。 

圖 2-1 A 描述了被試一起做腦電任務(wù)，并同時(shí)戴測(cè)量帽接受超掃描 B 圖表示兩名被試在做合作任務(wù)時(shí)第 17 通道（額上回）上的腦波相關(guān)狀況圖