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默认网络,大脑中最活跃的神经网络

2021年9月24日  来源:社交天性:人类社交的三大驱动力 作者:[美]马修·利伯曼 提供人:zhaotou97......

1997年,华盛顿大学的戈登·舒尔曼(Gordon Shulman)和他的同事们在同一期《认知神经科学杂志》(Journal of Cognitive Neuroscience,它是神经影像学研究领域的著名杂志)上发表了两篇重要论文。当时,在试图确定哪些脑区参与了某些特定的心理过程(比如,记忆、视觉和语言)的实验中,神经学家们通常采用的一种很流行的方法是正电子发射断层扫描技术(positron emission tomography,简称PET)。正电子发射断层扫描的过程和原理如下:在被试身上注入放射性示踪剂,然后科学家们就能够利用伽马射线确定血液流入了大脑的哪些区域(因为血液内含有放射性示踪剂)。某个脑区中被激活的神经元越多,流入那个脑区的血液也越多。

在正电子发射断层扫描技术被发明之前,如果神经心理学家想进一步了解发生在大脑内的心理过程,他们在很大程度上只能被动地等待那些由于大脑疾病或头部意外受伤而不幸入院治疗的脑损伤患者的出现。一个令人悲哀的事实是,在历史上,研究神经心理学的那几个最佳时期全都是战争时期,因为只有在战争期间,脑部受伤的患者才最集中,而且这些患者的脑损伤往往会分散于多个不同的脑区。然而,正电子发射断层扫描技术的应用改变了这一切。科学家们几乎可以随时随地在不伤害任何人的情况下研究任何一个心理问题。我们简直无法用言语来形容这项技术进步给人类带来的深远意义。

戈登·舒尔曼的两篇论文只完成了以下这个“非常简单”的任务:通过对已有报告中的一系列正电子发射断层扫描研究(总共9项)进行元分析,确定以往认知心理学家研究的各种心理活动一般都能激活哪部分脑区。舒尔曼的第一篇论文试图确定,各种不同的任务——例如运动、记忆和视觉辨别(当图片内容发生细微改变时,要求被试指出来)都能激活哪些脑区。结果有点令人失望:在完成这些任务时,共同被激活的脑区很少,而且都是一些不怎么能引起研究者注意的脑区。在今天,作为“事后诸葛亮”,我们知道,这些任务分别依赖于几个相互之间完全不同的大脑网络,因此在完成这些任务时,被激活的脑区之间并没有太多的重合之处。

在第二篇论文中,他们试图回答的问题是:“当某人不是在完成某个认知、运动或视觉辨别任务时,大脑的哪些区域更加活跃?”这是一个非同寻常的问题。神经学家通常只对那些执行某个任务时被“开启”的,即变得更为活跃的脑区感兴趣,因此他们的研究目标一般是将那些帮助人们完成某个任务的脑区识别出来。现在,舒尔曼从另一个角度提出了问题:当你停止执行某个任务时,大脑内的哪个脑区会变得更加活跃?这确实是一个令人惊讶的问题。他发现,当人们处于无所事事的状态时,有一系列脑区确实比人们在执行某个具体任务时更为活跃(见图2-1)。

图2-1 默认网络

这篇论文的重要价值在于,它引发了一个重大谜团,而且这个谜团至今仍然没有完全解开:为什么当我们的心灵处于休息状态时,或者当我们什么也不做的时候,大脑的某些脑区反而会变得更加活跃呢?是的,当你完成了某个运动任务时,与运动技能有关的各个脑区本来就应该“平静”下来,事实也确实如此。但是,当你完成了某个运动任务后,为什么你的某些脑区还会有系统地变得更加活跃呢?或者,当你完成了一个视觉辨别或数学解题任务时,为什么同样还是这些脑区也变得更加活跃了?

在瑟斯博士(Dr.Seuss)的动画电影《戴帽子的猫》(The Cat in the Hat)里,一个“长满青苔、有三个把手的传家宝”不见了,故事中的那只猫决定利用一种听起来非常正规,却是完全虚构的被称为“排除计算术”(calculates eliminatus)的技术来追踪这个宝物。据这只猫说,“排除计算术”的原理是,只要将失踪物品不可能出现的所有地方都识别出来,那么最后剩下的地方就必定是丢失物品的所在地了。当然,如果你的汽车钥匙丢了,用这种方法肯定不会奏效。

然而在早期,科学家们却不得不使用这种粗略的方法去寻找后来被舒尔曼发现的神经网络。事实上,直到现在,我们所掌握的关于神经网络的知识中,更多的也是有关它“不怎样怎样”的知识,而不是有关它“怎样怎样”的知识。一个直接的证据是,神经学家们最开始给这个网络取的名字就是“任务感应钝化网络”(task induced deactivation network),因为在面对多种不同任务时,它的反应就是不反应。换句话说,各种任务反而导致这个神经网络关闭了。你可以试着想象一下,怎样用那些你不会去做的事情描述你从事的工作?你不是一名会计师,不是一位营销人员,不是一名记者,也不是一位管理人员?这听起来虽然没错,但是,你到底是干哪一行的?别人仍然弄不清楚。我们给这个网络取的第二个名字是“默认网络”(default network),或者叫作“默认模式网络”(default mode network),从简洁性的角度来看,这个名字无疑更好一些。神经学家们最终接受了这个名字。因此,默认网络指的是这样一个事实:当其他任务完成时,这个网络会在默认的情况下打开。

现在,我们再来看看是否能对这个神经网络的功能了解得更多一些。因为主持实验的主试并没有告诉接受正电子发射断层扫描的被试要做些什么,因此我们有理由推断,在这些被试躺在那里,同时他们大脑的这个神经网络处在兴奋状态的那段时间里,他们并没有做什么具体的事情。这样一来,根据被试什么也没做时大脑各个区域的兴奋状态,我们很自然地就能描绘出这个默认网络。然而需要注意的是,在被试没有被给定某个具体的任务与他们真的什么也没做这两者之间,仍然存在着巨大的差异。试想象一下,你正躺在一台正电子发射断层扫描仪里面。假设你正在执行一项常规的认知任务,比如辨别屏幕上显示的两个字母是相同的还是不同的。当你用一分钟时间完成了这个任务后,屏幕上出现了“休息”这一提示语,于是你就知道了,在你必须再次执行这个烦人的任务之前,你有一分钟的时间可以休息。

默认网络(default network):它指的是,当其他任务完成时,这个网络会在默认的情况下打开。

主试不可能估计到你下一步将要做什么,但是你的思想却几乎从来不会休息。那么你就安心休息吧,闭上双眼30秒钟,试试看会怎样。如果你真这么做了,那么,你的大脑有可能会从一种思想、感情或者想象一下子窜到另一种思想、感情或者想象上。你的大脑其实并没有在休息,而是处于高度活跃的状态中。如果你像大多数人一样,那么你会去思考别人、你自己,或者两者兼而有之。换句话说,你在“休息时”所做的事情正是被心理学家称为社会认知(social cognition)的事情。社会认知是我们用来称呼你对他人、你自己以及你们之间的关系所进行的思考的另一种方式。例如,一个大学二年级的学生为了赚更多的钱能跟喜欢的女孩子约会,参与了一项心理学实验,在实验中他需要重复完成一些相当乏味的任务,因此一旦到了休息时间,他便会开始想起这个女孩子、他们约会的时间与地点以及她是否真的喜欢他等问题。

社会认知(social cognition):指对他人、自己以及自己与他人的关系所进行的思考。

因此,也许当我们在执行完一项认知任务后开始休息时,打开的默认网络可能就是与社会认知有关的。社会认知能力就是思考他人与自己的能力。不过,要想弄清楚事实到底是不是真的如此,还得花一些时间,因为在一开始的时候,社会神经学家并没有把注意力放在研究默认网络上。当我们从一项任务中停下来后大脑会做些什么,这听起来似乎并不是社会神经学家通常会关注的事情。但是碰巧,我们在进行社会认知时激活的大脑网络确实与默认网络几乎完全一样。换句话说,默认网络支持社会认知——支持我们去了解他人和我们自己。

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