在第28届国际心理学大会第9场公众科普报告会上，中国科学院心理研究所心理健康重点实验室研究员罗跃嘉向听众介绍了认知脑成像的研究现状与发展趋势。他说，这些技术能够从不同的侧面、多角度地动态观察脑的活动，可谓研究脑功能的“显微镜”。 

进入认知神经科学时代

罗跃嘉说，人脑是由上千亿个神经元组成的复杂巨系统，这个复杂巨系统已经超过了单纯的医学或心理学研究的概念范畴，它实际上是一个信息科学的概念。

最早的脑科学研究可追溯到19世纪中叶，当时一位名叫Broca的法国科学家在进行了脑的解剖研究后，发现在额叶前面的一个区域，如果将其破坏的话人就会产生运动性失语。Broca是第一个将大脑的某一个区域的结构与功能联系起来的人。此后，Brodmann将人脑按照功能划分了50多个区，成为描述脑成像的基准，沿用至今。  

罗跃嘉介绍说，目前，脑的认知与行为的关系问题是人类在认知过程中必须解决的核心问题。认知神经科学是一门多学科、崭新的、发展迅速的新兴学科，其目的主要是阐明人类认知活动的心理过程和脑的机制，认知神经科学将揭示出人类的行为，即人类所表现出来的活动，与认知过程如记忆、思维、语言、情感等的脑机制和生物学基础。认知神经科学的研究将对人类理解自然和自身，增进脑和身心健康，发展全新的脑智能信息系统及提高全民族的创新能力做出重要的贡献。心理学研究正在与脑研究密切相结合，因此，在某种意义上说，心理学的发展已经由认知心理学进入到认知神经科学的时代。  

脑功能研究的“显微镜”

认知神经科学研究的目的是了解大脑是如何工作的，这就需要采用脑成像等无损伤的技术手段。脑成像是指采用现代物理学和生物化学的原理，来显示或呈现出大脑的结构与功能活动。罗跃嘉说，目前常用的研究手段包括功能性磁共振成像(fMRI)、正电子发射断层扫描(PET)、脑电图(EEG)、事件相关电位(ERP)、脑磁图(MEG)、单光子发射断层扫描(SPECT)和光学成像等，这些技术方法克服了以往的解剖学或X射线断层扫描技术的不足，能够从不同的侧面、多角度地动态观察脑的活动，因此被喻为研究脑功能的“显微镜”。  

功能性磁共振成像近年来发展迅速，并成为目前探索认知脑科学的最有力的工具。其基本原理是脑功能活动能引起血氧水平的改变，磁共振仪通过探知这种信号变化，从而定位出脑功能活动的区域。这一技术在研究脑的认知心理活动过程、儿童的精神发育或疾病对认知功能的影响、神经外科手术中主要脑功能区域的定位以及随访观察疾病对脑功能的影响等方面都独具优势。美国科学家保罗‧劳特布尔和英国科学家彼得‧曼斯菲尔德就是因为他们在磁共振成像技术领域所取得的突破性成就，获得2003年诺贝尔生理学或医学奖。  

除了fMRI外，其它的各种用于认知神经科学的研究技术方法也各具特色，如脑磁图主要是测量脑细胞内的电流信号，不会产生失真；而脑电图则能测量到脑细胞外的电流信号；事件相关电位(ERP)能够采集到与声音、光线、图像等有直接固定时间关系的一系列脑电波，时间精度非常高，可以采集到每毫秒的脑电波形的变化。通过将毫米级高精度的fMRI与ERP结合起来，可以有效地提高脑功能研究的时间与空间分辨率。  

“灵感”从何而来？ 

千百年来，“灵感”或“顿悟”作为人类解决科学和其它问题的一种独特方式得到了广泛的认可，它具有一些不同寻常的特征。比如说“顿悟”前常有一个百思不得其解的阶段，当灵感突如其来的时候，自己往往并没有意识到是在想问题，事后也无法说清究竟是怎么得到答案的。那么人的“灵感”究竟是从何而来呢？

罗跃嘉介绍了脑成像研究在这方面的研究进展。研究人员发现，“顿悟”或“灵感”是一个思维习惯或者思维定势的突破过程，与顿悟有关的特异性成分可能起源于大脑内一个名为“扣带前回”的区域。产生灵感的过程在380毫秒内完成。扣带前回的发现，为进一步发现“灵感”的生成机理和提高人类的创造能力打下了基础。  

美国西北大学和德雷克塞尔大学科学家不久前的一项最新研究，也有力地表明“顿悟”与大脑的不同寻常的工作方式有关。研究人员让18名研究对像玩一种字谜游戏，内容是找出一个单词，使它能与列出的其它3个不同英文单词搭配，分别重新组合成三个有意义的新词。每名研究对像在解题过程中都需要报告他们经历过的“顿悟”般时刻。  

科学家利用功能性磁共振成像(fMRI)和脑电图技术对接受试验者的大脑活动和脑电波进行了监测，结果显示，“顿悟”的出现与大脑右半球颞叶中的前上颞回区域有密切关系。当研究对像“顿悟”出答案时，这一区域活动明显增强，并在“顿悟”前0.3秒左右突然产生出高频脑电波；而通过常规方式获得答案的研究对像则没有这些情况出现。  

科学家们由此得出结论认为，“灵感”或“顿悟”的产生有赖于大脑神经中枢独特的活动机制，这一机制为人们产生灵感这一独特的认知过程提供了支持，大脑独特的计算和神经中枢机制导致了灵感降临的那些“突破性时刻”。

来源：中国科学院心理研究所研究员罗跃嘉，在第28届国际心理学大会第9场公众科普报告会的报告，认知脑成像的研究现状与发展趋势

東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻相関基礎科学系金子邦彦研究室，主要研究方向：非線形科学，複雑系の物理。

研究简介：非平衡現象の理論、非線形ダイナミクス(カオスを含む)から、生命現象の基礎理論の研究を主に行っています。ダイナミックな現象への関心は共有されていますが、特定の問題に研究課題が制限されているということはありません。 ぼく自身の現在の主たる研究興味は、非平衡現象論、非線形ダイナミクス(カオスを含む)、統計物理を背景にした、広い意味での生命システムの理論構築、(将来的には社会システムのダイナミクス)、およびそれと直接的につながらなくても、面白い(大自由度)カオスダイナミクスや非平衡現象の理論。

・ 生命現象の基礎物理：研究のベースにはゆらぎ、ダイナミクスという統計力学、非線形物理で培って来た考え方があります。一方、この数年、細胞内の状態のゆらぎや分布を測定する手法が急速に進歩し、生物学実験が定量的次元 (物理の中にquantitative biologyというsectionができたりしています)になったため、物理の理論と生物実験がタイトに結びつくようになってきました。今までは、生物に興味を持っていても理論物理側からやると机上の空論になりかねなかったのですが、状況が一変しつつあります。広がりつつある分野なので、世界的にも２０代、３０代の若手が新しい結果を出し活躍しています。(当研究室のメンバーや出身者も活躍しています。)

・ その一方で、ぼくはもう若手ではないので、生命現象から抽象化された生命システムの理論の構築や、 (いますぐ成果はでないかもしれない)社会のダイナミクスや認知過程にも興味を持って、考えています。