第四節(jié) 認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展

自從1995年認(rèn)識(shí)神經(jīng)科學(xué)取得學(xué)術(shù)界公認(rèn)的前沿科學(xué)地位以來，已經(jīng)走了十多年的歷程，無論是在研究的廣度和深度上都取得了很大進(jìn)展，它的理論和方法學(xué)也有了新的發(fā)展。

一、新領(lǐng)域的開拓——社會(huì)和情感認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的問世

2001年美國科學(xué)家試圖謀求美國政府將2001～2010年冠以“行為科學(xué)十年”，作為1990～2000年“腦科學(xué)十年”的延續(xù)。為此認(rèn)知心理學(xué)家、社會(huì)心理學(xué)家、人類學(xué)家、神經(jīng)科學(xué)家、神經(jīng)病學(xué)家和社會(huì)學(xué)家共同合作，研究人類社會(huì)問題的腦科學(xué)基礎(chǔ)。他們?cè)噲D應(yīng)用無創(chuàng)性腦成像技術(shù)研究情緒、情感、社論動(dòng)機(jī)等社會(huì)情感心理問題的功能網(wǎng)絡(luò)及其動(dòng)態(tài)特性。首先，在美國加州大學(xué)洛杉磯分校召開了第一次協(xié)作工作會(huì)議，計(jì)劃召開70～80人的小規(guī)模會(huì)議，結(jié)果吸引了300多位來自世界各地的多學(xué)科專家，充滿了合作研究的激情。

東道主UCLA的代表首先宣告，社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建立，由Matthew D.Lieberman教授任實(shí)驗(yàn)室主任。2006年牛津大學(xué)出版社創(chuàng)刊 Social Cognitive and Affective Neuroscience 雜志，2008年心理科學(xué)出版社創(chuàng)刊 Social Cognitive Neuroscience雜志。北京大學(xué)心理學(xué)系也宣布成立社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，由韓世輝教授主持工作，并在Nature Neuroscience Review雜志上發(fā)表了綜述性報(bào)告。2007年《心理學(xué)年鑒》上Matthew D.Lieberman發(fā)表題為“社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)：它的核心過程”的文章。他將社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)定義為：利用認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究方法，如無創(chuàng)性腦成像技術(shù)和神經(jīng)心理學(xué)方法，檢查社會(huì)現(xiàn)象和社會(huì)過程的學(xué)科。所謂基本過程是指自動(dòng)過程和控制過程，以及指向自己和他人內(nèi)心世界和指向他們的外表特征的過程。2008年11月6日美國認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)界著名權(quán)威Gazzaniga在N euron雜志上發(fā)表了題為“法律和神經(jīng)科學(xué)”的評(píng)論，透露一些發(fā)達(dá)國家的科學(xué)基金會(huì)，在2007—2008年間特別資助關(guān)于犯罪嫌疑人的刑事責(zé)任能力鑒定的科學(xué)方法以及法庭采信問題的研究。測(cè)謊的基礎(chǔ)理論研究報(bào)告也在2008年有了飛速的發(fā)展。可以說，社會(huì)情感認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)已成為當(dāng)代科學(xué)的熱點(diǎn)。

雖然社會(huì)和情感認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)作為一個(gè)新的科學(xué)分支出現(xiàn)在21世紀(jì)之初，但它的理論基礎(chǔ)卻是經(jīng)過了幾十年研究的積累。其中對(duì)社會(huì)情感認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的形成起著關(guān)鍵作用的是心靈理論、鏡像神經(jīng)元和共情的三個(gè)研究領(lǐng)域所得到的新科學(xué)事實(shí)。

（一）心靈理論

心靈理論（theory of mind）的概念是1978年比較心理學(xué)家Premach和Woodruff在觀察大猩猩的社會(huì)行為中提出來的概念。他們發(fā)現(xiàn)，大猩猩能彼此理解各自的心理需求和行為意向，因而能夠互動(dòng)，彼此幫助。另一批動(dòng)物心理學(xué)家認(rèn)為這種現(xiàn)象只是一種聯(lián)想學(xué)習(xí)行為，沒什么特別之處，不贊成用“心靈理論”這一概念。十多年之后，兒童發(fā)展心理學(xué)研究進(jìn)一步支持了這一概念。他們通過情境觀察發(fā)現(xiàn)，理解自己和別人的心理意向和需求的能力，不是出生就有的，大約是在4歲時(shí)才發(fā)展出來的一種能力。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)在21世紀(jì)之初，用無創(chuàng)性腦成像的方法發(fā)現(xiàn)（Gallagher et al.2002），當(dāng)人們想象和理解自己伙伴的意圖時(shí)，前扣帶回皮層受到激活，為心靈理論確定了腦科學(xué)基礎(chǔ)。

（二）鏡像神經(jīng)元

Rizzolatti和Craighero（2004）綜述了過去幾年內(nèi)在恒河猴細(xì)胞電生理學(xué)研究中的發(fā)現(xiàn)，在其額葉5區(qū)皮層中存在一些神經(jīng)細(xì)胞，當(dāng)猴子看到飼養(yǎng)員拿著水瓶，就激烈地興奮起來，同樣的興奮也發(fā)生在猴接近水瓶喝水之際。所以，他們就把這類神經(jīng)元稱之為鏡像細(xì)胞，它們對(duì)所看到的別人的動(dòng)作和行為類型特別敏感，似乎是能夠發(fā)現(xiàn)和理解別人行為意向的檢測(cè)細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)在社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中產(chǎn)生很大的震動(dòng)，似乎發(fā)現(xiàn)了人類社會(huì)關(guān)系賴以發(fā)展的腦科學(xué)基礎(chǔ)，使社會(huì)認(rèn)知問題的研究又有了一項(xiàng)重要的自然科學(xué)基礎(chǔ)。

（三）共情

共情（empathy）是指感受或體驗(yàn)到別人情感或情緒變化的能力。心靈理論和鏡像神經(jīng)元的研究側(cè)重于描述通過認(rèn)知過程在人們之間發(fā)生社會(huì)關(guān)系的社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)，而共情的研究則揭示了人們?cè)谏鐣?huì)交往中情感方面相互影響的腦機(jī)制，其表現(xiàn)為腹內(nèi)側(cè)前額葉的激活。

上面三個(gè)發(fā)現(xiàn)提供了理解人類社會(huì)交往中，認(rèn)知和情感相互理解和相互影響的腦科學(xué)基礎(chǔ)，也是社會(huì)情感認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)作為新學(xué)科分支，能夠建立起來的重要基礎(chǔ)。

二、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)方法學(xué)的進(jìn)展

在過去的十多年間，作為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)最重要的方法學(xué)基礎(chǔ)，無創(chuàng)性腦成像技術(shù)也有很大的發(fā)展，無論是儀器硬件結(jié)構(gòu)和它的附屬器件，還是它的應(yīng)用軟件以及測(cè)試分析方法，都取得了很大發(fā)展。此外，多種腦成像技術(shù)同時(shí)并用也是其重要的發(fā)展。

（一）功能性磁共振成像的研究進(jìn)展

自從1992年功能性磁共振成像技術(shù)面世，很快就在世界各國迅速發(fā)展起來，并成為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中最受青睞的重要工具，而且在應(yīng)用中取得進(jìn)一步發(fā)展。

1．硬件發(fā)展

在過去十多年間，基礎(chǔ)研究中應(yīng)用的功能性磁共振儀已從1.5T場(chǎng)強(qiáng)的儀器升級(jí)為3T、4T、7T乃至11T場(chǎng)強(qiáng)，隨著磁共振儀器場(chǎng)強(qiáng)提高，其圖像的清晰度和分辨率也進(jìn)一步提高。但是，場(chǎng)強(qiáng)提高也帶來許多問題，例如，與情感和社會(huì)心理問題相關(guān)的大腦內(nèi)側(cè)前額葉和基底部，由于這些腦組織鄰近上顎和鼻竇等有空隙的部分，儀器場(chǎng)強(qiáng)提高后對(duì)這些非腦組織部分的空隙分辨率也增高，形成了對(duì)腦功能變化的干擾。所以目前仍以3T場(chǎng)強(qiáng)的儀器為主要工具。

2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

除了儀器硬件的更新?lián)Q代，研究中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也更為合理。早期研究多采用組塊設(shè)計(jì)，可以簡(jiǎn)單將之理解為實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組 依次逐一完成實(shí)驗(yàn)。近幾年已經(jīng)廣泛采用事件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，即把不同組的刺激隨機(jī)混合在一起，以隨機(jī)方式呈現(xiàn)，事后按刺激性質(zhì)作為標(biāo)記，分門別類地疊加在一起，最后比較不同種類刺激引起的血氧相關(guān)信號(hào)（BOLD）平均值之間差異的顯著性。這樣做就克服了組塊設(shè)計(jì)方案中，連續(xù)多次重復(fù)呈現(xiàn)完全相同刺激所引起B(yǎng)OLD信號(hào)逐漸降低的生物適應(yīng)效應(yīng)。

正是利用腦細(xì)胞對(duì)刺激的生物適應(yīng)性效應(yīng)，Grill-Spector和Malach（2001）創(chuàng)造出一種新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，稱為功能性磁共振適應(yīng)性成像法，是介于組塊設(shè)計(jì)和事件相關(guān)設(shè)計(jì)之間的一類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。例如，在面孔識(shí)別的實(shí)驗(yàn)中，熟悉人面孔和陌生人面孔分別是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組，按組塊實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，連續(xù)重復(fù)呈現(xiàn)熟悉人面孔刺激，再連續(xù)重復(fù)呈現(xiàn)陌生人面孔。但是在功能性磁共振適應(yīng)性成像法中，每組刺激中也要做刺激屬性的不同變化。例如，在屏幕上呈現(xiàn)的同一人的照片尺寸不同，在屏幕上的位置不同以及照片的方向或視角不同等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些次級(jí)物理特性，如照片尺寸和出現(xiàn)的位置，不影響大腦皮層梭狀回（FFA）對(duì)面孔反應(yīng)的適應(yīng)性。換言之，重復(fù)呈現(xiàn)的面孔照片不論其尺寸還是在屏幕上出現(xiàn)的位置是否改變，BOLD信號(hào)都逐次減弱（適應(yīng)性反應(yīng)）。相反，無論照片的視角不同（如正面照和側(cè)面臉照片），還是照片的照明燈光的角度不同，都明顯克服了梭狀回對(duì)照片重復(fù)呈現(xiàn)的BOLD信號(hào)適應(yīng)性。這說明，雖然是同一個(gè)人的照片，但它引起大腦敏感區(qū)磁共振信號(hào)變化不同，據(jù)此可以認(rèn)為識(shí)別人類面孔的關(guān)鍵性腦結(jié)構(gòu)，對(duì)面孔照片不同物理特性產(chǎn)生不同的反應(yīng)。這也可以理解成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同，影響fMRI儀器的分辨率不同。為提高fMRI的分辨率，在設(shè)計(jì)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要明確所感興趣的腦結(jié)構(gòu)，以便使儀器對(duì)準(zhǔn)這個(gè)腦區(qū)，檢測(cè)BOLD信號(hào)，這稱為ROI區(qū)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3．突破性發(fā)展

除fMRI的硬件和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的進(jìn)展，功能性磁共振方法學(xué)在過去十多年間還取得了更大的突破性進(jìn)展，這就是發(fā)展了非血氧水平相關(guān)的功能性磁共振方法。這類方法包括用于測(cè)定腦微小動(dòng)脈生理狀態(tài)的加權(quán)灌注成像法（perfusion weighted imaging）和顯示腦區(qū)之間神經(jīng)纖維或蛋白質(zhì)的加權(quán)彌散成像法（diffusion weighted imaging）以及血管空間占位成像法（vascular-space-occupacy, VASD）。

（1）加權(quán)灌注成像法又稱動(dòng)脈自旋標(biāo)記法（arterial spin labeling, ASL），用于測(cè)定血液從頸動(dòng)脈向腦內(nèi)灌注以及從腦內(nèi)動(dòng)脈向微小血管灌注效應(yīng)，它可以對(duì)全腦或某一腦結(jié)構(gòu)血液供應(yīng)進(jìn)行功能成像。

（2）加權(quán)彌散成像又稱彌散張力成像（diffusion tensor imaging, DTI）由于血液中的水分子具有各向同性的擴(kuò)散性，它在神經(jīng)纖維（白質(zhì)）和神經(jīng)細(xì)胞體（灰質(zhì)）中的行為不同，纖細(xì)的神經(jīng)纖維限定水分子只能沿著神經(jīng)纖維方向彌散。這樣功能性磁共振成像的磁場(chǎng)環(huán)境中，就能很好采集到神經(jīng)纖維（白質(zhì)）的圖像以及一些腦結(jié)構(gòu)之間神經(jīng)纖維聯(lián)系的圖像。正是采用這些方法，2005年發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童腦深層白質(zhì)的發(fā)育缺陷，隨后又為男女兩性人格差異的E-S理論提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

（3）血管空間占位成像技術(shù)（VASD）主要測(cè)定腦內(nèi)毛細(xì)血管容量變化，為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供一種新的生理參數(shù)。

（4）磁共振波譜成像技術(shù)（magnetic resonance spectroscopy, MRS）

在過去十多年中MRS也得到了較快的發(fā)展，它是一種非BOLD信號(hào)的檢測(cè)方法。其實(shí)，MRS的理論和技術(shù)比功能性磁共振技術(shù)更早，它不是建立在單一質(zhì)子的磁共振現(xiàn)象基礎(chǔ)之上的成像技術(shù)，它分析和比較多種化學(xué)物質(zhì)的分子組成，或者是某一腦區(qū)的化學(xué)組成分析。這種技術(shù)比fMRI更復(fù)雜，所以發(fā)展得比較慢。利用這種方法，目前檢測(cè)人腦神經(jīng)細(xì)胞軸突中乙酰天冬氨酸（N-acetyl aspartate, NAA）的分布。它的變化可以作為吸毒、腦中風(fēng)和許多腦疾病的指標(biāo)之一。

從上述功能性磁共振成像方法學(xué)的多樣性可以看出，它在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，已成為當(dāng)前最為重要的方法。

（二）高分辨率腦電圖和事件相關(guān)電位

雖然腦電圖是一項(xiàng)有80多年歷史的傳統(tǒng)技術(shù)，但在這80年中經(jīng)歷了多次歷史機(jī)遇，不斷得到新生。第一次歷史機(jī)遇發(fā)生在20世紀(jì)60年代，由于吸收了快速傅里葉變換的信號(hào)處理方法和鎖時(shí)疊加（平均）技術(shù)，不但使自發(fā)腦電信號(hào)處理走向新階段，也使誘發(fā)電位的研究開辟了新領(lǐng)域。平均誘發(fā)電位和事件相關(guān)電位的研究，提高了電生理技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用領(lǐng)域。平均誘發(fā)電位的早成分研究在70～80年代就得到廣泛應(yīng)用，特別是腦干聽覺平均誘發(fā)電位技術(shù)在當(dāng)時(shí)成為早期診斷聽神經(jīng)瘤的重要手段。平均誘發(fā)電位的晚成分的研究，很快成為腦事件相關(guān)電位的新研究領(lǐng)域，促進(jìn)了心理生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展和成熟。第二個(gè)歷史機(jī)遇是1992年功能性磁共振成像技術(shù)的問世，它不但沒有取代電生理學(xué)技術(shù)反而從下述兩個(gè)方面推進(jìn)了腦電技術(shù)的快速前進(jìn)，出現(xiàn)了一派繁榮發(fā)展的局面。

1．高空間分辨率腦電記錄和源分析技術(shù)的出現(xiàn)

功能性磁共振技術(shù)對(duì)于腦功能的檢測(cè)具有極高的空間分辨率，但這種基于腦血氧水平的信號(hào)分析是腦細(xì)胞耗能的變化，滯后于腦細(xì)胞的興奮性變化。因此，需要有時(shí)間分辨率高的腦電信號(hào)分析方法的配合，才能得到腦興奮性變化的空間和時(shí)間特性。20世紀(jì)90年代以前，腦電圖儀器最多是21—32導(dǎo)聯(lián)，為了使腦電圖與fMRI配合，腦電圖儀的導(dǎo)聯(lián)數(shù)從32導(dǎo)起不斷增加導(dǎo)聯(lián)數(shù)，先后有64導(dǎo)、128導(dǎo)和256導(dǎo)等不同型號(hào)的產(chǎn)品問世。導(dǎo)聯(lián)或電極數(shù)的增多就能通過逆算法分析出事件相關(guān)電位成分在腦內(nèi)產(chǎn)生的部位，也就是求出偶極子的參數(shù)，以便與fMRI所得到的激活區(qū)加以對(duì)比。

2．事件相關(guān)的腦反應(yīng)分析

在過去十多年間隨著數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了一批新算法，例如，獨(dú)立成分分析，小波分析，相干分析等。這些算法在事件相關(guān)電位分析中的應(yīng)用，不僅提高了信噪比，而且促使人們思考如何克服事件相關(guān)電位研究中的片面性缺陷。什么是它的片面性呢？事件相關(guān)電位分析是以同一刺激反復(fù)出現(xiàn)，將每次誘發(fā)的電位變化以刺激呈現(xiàn)時(shí)刻為零點(diǎn)，進(jìn)行時(shí)間鎖定疊加，這樣就把背景的腦自發(fā)電位作為噪聲平均削弱而拋棄，使原來淹沒在自發(fā)電位之中的誘發(fā)電位顯現(xiàn)出來。這種處理技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是提高誘發(fā)電位的信噪比，但其片面性卻不止一點(diǎn)。首先，它假設(shè)只要刺激參數(shù)恒定，腦誘發(fā)反應(yīng)也是恒定的。其次，腦受到一種刺激，它的自發(fā)電活動(dòng)基本不變，只是在其背景上出現(xiàn)一個(gè)很弱的誘發(fā)電位。事實(shí)上這兩點(diǎn)假設(shè)都不成立，不僅神經(jīng)細(xì)胞，而且所有的生物組織對(duì)外部刺激的反應(yīng)，都表現(xiàn)為習(xí)慣化和敏感化的變化趨勢(shì)。當(dāng)一個(gè)刺激對(duì)生物組織不是損傷性的或致命性的，就表現(xiàn)為習(xí)慣化，刺激重復(fù)多次呈現(xiàn)，對(duì)其反應(yīng)也就變得淡漠和減弱；相反，若刺激是損傷性的，當(dāng)其重復(fù)出現(xiàn)，就會(huì)表現(xiàn)為過快過強(qiáng)的敏感化反應(yīng)。這是生命體生存的基本基礎(chǔ)。所以，事件相關(guān)電位技術(shù)的第一點(diǎn)假設(shè)是片面的；第二點(diǎn)假設(shè)存在的問題更多。當(dāng)受到一個(gè)刺激后，腦電圖（EEG）不僅僅是出現(xiàn)了一個(gè)微弱的誘發(fā)電位，而且發(fā)生了復(fù)雜的變化。首先表現(xiàn)為自發(fā)電位基本節(jié)律的變化，原來安靜時(shí)以α節(jié)律（8～13次/秒）為主，受到刺激的瞬間發(fā)生α阻抑反應(yīng)，β節(jié)律（14～30次/秒）取代了α節(jié)律成為主頻率。其次，腦不同部位記錄的電活動(dòng)，即不同導(dǎo)聯(lián)的電活動(dòng)都在不同程度上發(fā)生這種β節(jié)律取代α節(jié)律的去同步化反應(yīng)（de-synchro nization），隨后又逐漸發(fā)生同步化（synchronization），腦電活動(dòng)的頻率逐漸變慢。再次，前頭部與后頭部之間以及左右兩側(cè)與腦中線的諸多導(dǎo)聯(lián)電活動(dòng)之間存在一定的相位差。受到刺激的瞬間，各導(dǎo)聯(lián)電活動(dòng)之間的相位關(guān)系就會(huì)發(fā)生重組。簡(jiǎn)言之，當(dāng)大腦接受到來自于內(nèi)外環(huán)境中的事件（刺激）時(shí)，腦電信號(hào)發(fā)生下面四類與事件相關(guān)的反應(yīng)（event-related EEG responses）：事件相關(guān)電位（event-related potentials, ERPs）、事件相關(guān)去同步化（event-related desynchronization, ERD）、事件相關(guān)的同步化（event-related synchronization, ERS）、事件相關(guān)的相位重組（event-related phase resetting, ERPR）。

如何將刺激重復(fù)呈現(xiàn)所引起的這四類腦電變化及其蘊(yùn)涵的腦功能信息分別加以提取，正是這一技術(shù)領(lǐng)域的前沿課題，相信經(jīng)過今后若干年的研究，對(duì)腦的事件相關(guān)反應(yīng)會(huì)有更準(zhǔn)確的分析技術(shù)問世。

（三）事件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與疊加技術(shù)的發(fā)展

過去十多年間，信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的大量新算法，豐富了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究方法學(xué)，使事件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成為主流的方法學(xué)原則。無論是功能性磁共振成像的實(shí)驗(yàn)研究還是大腦電磁信號(hào)采集分析技術(shù)，都以事件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。事件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含兩方面的設(shè)計(jì)技巧，一是事件相關(guān)的呈現(xiàn)技巧；二是反應(yīng)的采集與疊加技巧。下面一些研究方法是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展趨勢(shì)：

1．刺激呈現(xiàn)技巧：去習(xí)慣化的刺激呈現(xiàn)法

為克服腦對(duì)重復(fù)刺激出現(xiàn)的習(xí)慣化反應(yīng)所引起的各類信號(hào)衰減，將幾類事件混合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)段內(nèi)，以隨機(jī)方式呈現(xiàn)，事后分類疊加。

2．疊加技術(shù)的發(fā)展

事件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅把刺激作為一種事件，還把被試的反應(yīng)也作為一類事件。此外，不僅把事件出現(xiàn)的時(shí)刻作為零點(diǎn)進(jìn)行疊加處理，還把腦信號(hào)本身的特性作為疊加處理的零點(diǎn)。因此，就有下列鎖定的疊加技術(shù)：刺激時(shí)間鎖定的疊加處理（time-locked averaging）、反應(yīng)時(shí)間鎖定的疊加處理（response-locked averaging）、腦信號(hào)鎖定的疊加處理（phase-locked averaging）。

研究認(rèn)知過程，特別是研究知覺和注意過程的腦機(jī)制，以刺激時(shí)間鎖定的疊加處理方法為主；研究執(zhí)行過程的腦機(jī)制以反應(yīng)鎖定的疊加技術(shù)為首選；關(guān)注腦信號(hào)的時(shí)序性則采用鎖相疊加方法為好。當(dāng)然，對(duì)同一次實(shí)驗(yàn)所得原始數(shù)據(jù)進(jìn)行各種疊加處理，比較之間的異同，可能更為全面，充分利用了數(shù)據(jù)資源。

（三）光成像技術(shù)

隨著心理生理活動(dòng)，腦組織的光學(xué)特性發(fā)生兩類時(shí)程不同的改變，均可通過近紅外光檢測(cè)技術(shù)加以測(cè)定，并據(jù)此可以分析腦功能激活的狀態(tài)。當(dāng)腦受到某一刺激數(shù)十毫秒之內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生一系列生化變化，這時(shí)如果導(dǎo)入一束近紅外激光，就會(huì)發(fā)生散射效應(yīng)，通過近紅外散射光測(cè)量就能反映出神經(jīng)細(xì)胞興奮性的變化，這種腦組織對(duì)近紅外光（波長750～880 nm）的散射效應(yīng)（650～950 nm）被稱為腦的快速光信號(hào)（fast optic signals）。隨著腦細(xì)胞的興奮，氧化代謝增強(qiáng)，消耗了腦血流中的氧，所以不但增加了局域性腦血流，而且流入含有高濃度氧的含氧血紅蛋白O2Hb迅速變?yōu)槊撗跹t蛋白HHb，它們對(duì)近紅外光的吸收效應(yīng)構(gòu)成了數(shù)秒時(shí)窗內(nèi)的光信號(hào)變化。這就產(chǎn)生了慢時(shí)窗光信號(hào)。通過20多年的研究，雖然對(duì)兩種光生理信號(hào)的起源還有一定爭(zhēng)議，但大體取得的共識(shí)是快速光生理信號(hào)（毫秒時(shí)窗）與神經(jīng)細(xì)胞興奮過程相關(guān)；慢光生理信號(hào)（秒時(shí)窗）與神經(jīng)細(xì)胞興奮后腦代謝，即血氧含量的功能變化相關(guān)。事件相關(guān)的近紅外光散射的快生理信號(hào)與事件相關(guān)電位具有相似的時(shí)窗，但是卻有更好的空間分辨率。腦電記錄分析法隨電極數(shù)量增多，空間分辨率會(huì)有所提高。但即使是采用256個(gè)記錄電極，其空間定位誤差也不小于20 mm。與之相比，近紅外成像的空間分辨率即使只有不超過10個(gè)記錄光極（optode），它的空間分辨率是10 mm。在時(shí)間特性上，視覺刺激引發(fā)潛伏期100 ms的快速光生理信號(hào)，復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)范式在額葉和前額葉誘發(fā)潛伏期300～500 ms的快速光生理信號(hào)，隨后還有數(shù)秒時(shí)間窗的光吸收效應(yīng)所引起的慢光信號(hào)變化，與fMRI有相近的時(shí)窗。所以，近紅外成像可以靈活快速地采集一系列功能相關(guān)的信號(hào)變化，與fMRI共用（每掃描一次需要數(shù)秒），既可以提供極高的圖像分辨率（1～2毫米量級(jí)）和大腦被激發(fā)部位的準(zhǔn)確定位，又可以采集被試毫秒數(shù)量級(jí)的動(dòng)態(tài)變化信號(hào)。