（发展与教育心理学专业论文）意图理解的认知神经机制事件相关电位研究.pdf

山东师范大学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 论文题目论文题目 意图理解的认知神经机制：事意图理解的认知神经机制：事 件相关电位研究件相关电位研究 学科专业名称学科专业名称 发展与教育心理学发展与教育心理学 申 请 人 姓 名申 请 人 姓 名 徐艳娇徐艳娇 导导 师师 姓姓 名名 王益文王益文 副教授副教授 论文提论文提交时间交时间 2010 年年 5 月月 26 日日 单位代码单位代码 10445 学学 号号 2007020159 分分 类类 号号 b844 山东师范大学 独独 创创 声声 明明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 （注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材 料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名： 导师签字： 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 学校学校 有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权 学校学校 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在 解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期：2010 年 月 日 签字日期：2010 年 月 日 山东师范大学 目录 中文摘要. . abstract. . 第一部分 研究综述. . .1 1 意图的概述. . 1 1.1 意图的界定. .1 1.2 意图的分类. . 2 2 意图理解的理论基础. .2 2.1 镜像神经系统. .2 2.2 观点采择. . .3 2.3 默认模式假说. . .3 2.4 闸门理论. . . .4 3 对意图起作用的过程. . .5 3.1 意图的识别. . . .5 3.2 作用者的归因. . .5 3.3 目标表现. . .5 4 意图理解的神经成像研究. .6 第二部分 研究思路与研究假设. .10 1 已有研究存在的问题. . .10 1.1 .1 本土化问题. . .10 1.1.2 意图合理性的研究. .10 1.1.3 交际意图的研究. .10 1.1.4erp 研究. . . . . . .10 1.2 拟研究的问题. . . . .11 1.3 研究步骤. . . . . . .11 1.3.1 行为数据分析. . . .11 1.3.2erp 成分的方差分析. . .11 1.3.3 脑电地形图. . . .11 2 研究假设. . . . . .11 山东师范大学 第三部分 实验研究. . . . . .13 研究一 区分行为中的合理意图与不合理意图. . .13 1 问题提出. . . . . .13 2 方法. . . . . .13 2.1 被试. . . . . .14 2.2 刺激材料. . . . . .14 2.3 实验程序. . . . . .15 2.4 脑电记录参数. . . . . .16 2.5 实验实施. . . . . .16 2.6 脑电数据处理与分析. . . . . 16 2.7 统计分析. . . . . .16 3 结果. . . . . .17 3.1 行为数据. . . . . .17 3.2 erp 结果. . . . . .17 3.3 erp 数据的统计分析. . . . . .19 3.3.1 对平均波幅 （lpc） 分析. . . . .19 3.3.2p1、 n2. . . . . .19 3.3.3 脑电地形图分析. . . . . .20 4 讨论. . . . . . .20 研究二 区分物理因果关系与意图因果关系. . .21 1 问题提出. . . . . .22 2 方法. . . . . .22 2.1 被试. . . . . .22 2.2 刺激材料. . . . . .22 2.3 实验程序. . . . . .23 2.4 脑电记录参数. . . . . . .24 2.5 实验实施. . . . . . .24 2.6 脑电数据处理与分析. . . . . 24 2.7 统计分析. . . . . . .24 山东师范大学 3 结果. . . . . .25 3.1 行为数据. . . . . .25 3.2 erp 结果. . . . . .25 3.3 erp 数据的统计分析. . . . . .26 3.3.1 平均波幅的统计分析. . . . . .26 3.3.2n1、 n. . . . . .27 3.3.3 脑电地形图分析. . . . . . .28 4 讨论. . . . . .28 4.1 左右脑的差异. . . . . .29 4.2 任务差异. . . . . .29 第四部分 综合讨论. . . . . . .31 1 apcc 和右 tpj 在理解交际意图中的作用. . .31 2 sts 在意图理解中的作用. . . . .31 3 本论文的创新与不足. . . . . .32 第五部分 研究结论. . . . . .33 参 考 文 献. . . . . . .34 山东师范大学 i 意图理解的认知神经机制：事件相关电位研究 中文摘要 心理理论是理解自己和他人愿望、信念、意图等心理状态并据此推断他人行 为的能力， 在人际交往中发挥着重要作用， 意图理解是心理理论的重要组成部分。 意图（intention）是某种心理状态，是一种心理表征，在愿望和行为之间起着 某种中介的因果关系,也可以简单的把意图看作是尝试行为之前的态度。意图的 理解是一种推理过程，通常是被称作“心智化” （mentalzing）或者“心理理论” (tom)的使用。研究以健康大学生为被试，采用采用事件相关电位（erp）技术探 讨了意图理解的神经机制。在分析和评述已有相关研究的基础上，本学位论文针 对其薄弱环节，充分发挥erp高时间分辨率的优势，使用neuroscan erp系统记 录64导脑电数据，离线分析其行为数据（正确率和反应时） 、erp成分。 本学位论文包括两个研究，研究一为意图区分任务，被试任务是区分合理的 意图与不合理的意图。记录并分析被试完成任务时的脑电变化，以此来揭示理解 合理意图与不合理意图的时间特性。研究发现在 600ms-1000ms 两种任务所诱发 的波幅差异显著， 波形表现为不合理意图任务的波幅明显正向大于合理意图任务 的波幅。两种条件所诱发的 n2 差异显著。 研究二因果关系类型判断任务， 被试对三种不同类型的因果关系进行分类判 断，考查了个体对三种因果关系理解的加工差异。研究发现不同的因果关系在 400ms-1000ms 内所诱发的波幅差异显著，左右半球波幅差异显著。 综合两个研究发现，在理解不同的意图时，大脑激活区域是不同的，其神经 机制是不同的。 关键词关键词：意图，因果关系，脑机制，事件相关电位 分类号：分类号：b844b844 山东师范大学 ii the neural basis of intention understanding: an erp study abstract theory-of-mind (tom) which plays an important role in human social interactions is an ability to understand how others behaviors are motivated by their internal mental states,intention understanding is an important part of theory-of-mind.intention is an mind state and is a representation of mind,it play a role as agency between desire and action. we can consider it as attitude before action.intention understanding is a reasoning procedure,we usually consider it as the use of mentalzing or theory-of-mind (tom). through employing the normal undergraduate as participants, using erp technology to discuss the nervous mechanism of intention understanding. by pointing out the defects of previous studies in this area, this dissertation exerted the advantage of high temporal resolution of erp, recorded the eeg data from 64 scalp electrodes by erp system (neuroscan inc.). present dissertation analyzed the behavioral performance (accuracy and reaction times), components off-line. the present dissertation consists of two erp studies. the task of the first one is to distinguish intentions, participants were requiired to distinguish whether the intention of the actor is logical.we recorded and analysed the changs of eeg while the task were accomplished by participants to reveal the time characteristic of logical intention and illogical intention understanding.we found in the 600ms-1000ms two tasks induced a significantly amplitude difference, waveform performance of the tasks is that the amplitude of illogical intention is positive higer than the amplitude of logical intention.and the amplitude of n2 in two tasks are significantly different. the task of the second study is to judge causality sort, participants were requiired to distinguish which sort is the causality presented belongs to in order to research the differencese in how to process the three causalities.we found in the 400ms-1000ms the three causalities induced a significantly amplitude difference, and the amplitude 山东师范大学 iii is significantly different between left and right hemisphere. from the two above studies we found that different sorts of intention had actived different brain areas,and they had different mechanisms. key words：intention，causality，brain mechanism，event-related potential category number：b844 山东师范大学硕士学位论文 1 第一部分 文献综述 人们通常会区分行为是有意的还是无意的， 这种区分不仅仅发生在区分我们 自己的行为上，还会发生在对他人的行为判断上。一般情况下，通过对行为的观 察，我们可以判断行为执行者的行为是什么，有时候我们还可以分析出行为执行 者的行为的目的和产生行为的意图。 1 意图的概述 1.1 意图的界定 “心理理论”是心理发展研究的热点和重要内容,是儿童认知发展的一个重 要方面,同时心理理论的获得也会促进儿童的同伴互动和人际交往,进而为其后 社会化奠定基础(王益文、张文新，2002)。对他人意图（intention）的察觉和理 解是心理理论中的重要研究内容。然而，意图在概念上也没有统一的界定，普遍 一致的看法是，意图是某种心理状态，是一种心理表征，在愿望和行为之间起着 某种中介的因果关系（弗拉维尔） 。我们可以简单的把意图看作是尝试行为之前 的态度。 图图 1 1 意图的分类 1.2 意图的分类 searle(1983)定义意图是行为本身的启动的先前行为目标的一种最初的表 山东师范大学硕士学位论文 2 现；这种启动是预先形成的。相反，行为中的意图是生理链（physiological chain） 导致外显行为的首先原因， 是有指导的心理表现来启动认识客体特别的目的和子 目的。典型的tom任务使用第三人物观点，也就是观察一个动作后对意图的充分 理解（例如，观察一个人在书架上找书，可以理解为他想要读某本书） 。相反， 第一人称的观点，符合逻辑的暂时的意图优先于（早于）行为中的意图（例如， 一个人想要读某本书，因此在书架上寻找） 。从一个动作的特别观察开始，个体 能够表现出两种意图：私人的意图和社会的意图，这两种意图不同在他们内部目 标的性质上。 私人意图（private intention ，pint)仅仅涉及私人目标的体现。私人目标被 定义为仅仅是为了满足一个人的特定目标。相反，社会意图（social intention） 是指涉及一个社会目标的表现。社会目标被定义为一个人行为的目标（a）至少 指向着另外的一个人（b） ，他是满足这个目标所必需的元素。进一步，在社会 意图中，能够区分当下的互动和预期的（未来的）互动。当a和b互动时，社会意 图在这一刻共享，也就是在当下（present） 。典型当下分享的社会意图的例子是 交际意图（communicative intention，cint） ，也就是与其他人交流给定的意思的 意图，并且这一意图应该能够被信息接收人识别(bara, 2007)。然而，存在社会 目标位于未来的社会意图。这种社会意图涉及但a和b不是实际上的互动，但b是a 的目标的一部分时社会目标的表现， 也就是当一个给定的社会互动没有在此刻呈 现但是社会意图是潜在的在未来分享。这种意图被定义为未来社会意图 （prospective social intention ， psint)。 psint可以被认为是pint指向随后的社会互 动（例如，一个人正在准备浪漫的晚餐） 。在psint中，社会互动还没发生，但是 它是可被预见的。这两种社会意图（cint和psint）并不是完全互相排斥的。可能 存在实际上不涉及沟通的互动， 例如， 两个人一起跳舞， 还有交际意图指向未来， 例如，写信。在文献中，大量的对不同种类意图的描述被提出。 2 意图理解的理论基础 2.1 镜像神经系统 模仿理论（simulation theory）提出我们能够在我们自己心理状态的基础上理解 他人的心理状态(gallese，1998)。自我和他人的共同部分在许多脑成像研究中是 可见的。大约十年前猴子的皮质区腹侧部位的特殊种类的神经元的发现，被叫做 山东师范大学硕士学位论文 3 f5，提供了行为执行和行为感知直接匹配的第一手的令人信服的生理学证据 (gallese, 1996)。事实上，十分意外，运动神经功能的研究表明不止 f5 调节机动 神经元，在已记载的一只猴子观察另一支猴子时也被激发，甚至是试验者表演相 似的动作时。这些神经元被指定为“镜像神经元”, 大脑的这一系统被称为镜像 系统，所以当我们经历和我们自己一样的情绪体验时同样的区域被激活，就像被 传染一样。通过这样的机制我们可以体验另一个人的情绪状态。大脑的镜像系统 像通过情感一样通过行为参与(rizzolatti, 2004)达到甚至有我们自己的行为干扰 时(kilne et al., 2003)我们也能自动的模仿他人行为的地步(chartrand, 1999)。然 而， 像另一个人一样经历同样的情感来推断情感的起因和推断因果关系是心理理 论唯一的首选步骤是不足的。同样的，偷偷的执行和另一个人同样的行为是不足 以推断行为背后的。此外，像 mitchell 等(2006) (神经元的争论点)指出的当镜 像系统是完美的适合追踪频繁的他人情绪和意图状态的变化， 它不能告诉我们他 人稳定的态度和爱好，我们也当作行为的重要因素，我们“心理理论”的结果。 2.2 观点采择 通过识别他人的面部表情，我们可能知道有人是害怕的。但是，他们害怕什么？ 发现他们恐惧原因的最好方法是检查他们在看什么。颞上沟后部(psts)和枕顶 连接处(tpj)的大脑区域是这一过程首要的被选。首先，这一区域涉及了眼动观 察和提供你正在看什么的信息(pelphrey et al., 2004)。第二，这一区域涉及到用 不同的观点描述世界(aichhorn et al., 2005)，可能作为它在表现空间中身体位置 中的角色的结果(blanke et al., 2005)。知道了他人正在看哪和他们正在看什么， 给出他们的有利地位使我们能够知道他们正在看什么从而识别他们恐惧的原因。 这种从他人的观点中看世界的能力是我们能够认识到他人与我们有不同的观点 而且可能有对世界的错误的信念： 他认为他是安全的是因为他没有看到熊正从他 的后面爬过来。 有证据表明在执行理解一个人有对世界的错误信念的任务时枕顶 连接处是必需且普遍的角色(apperly et al., 2004)。 2.3 默认模式假说（default mode hypothesis） gusnard和raichle的默认模式假说认为mpfc的激活反映了自我指示的心理活动， 这种活动在任务要求的水平很低和被试可以自由想他们喜欢的事情时能够被预 测(gusnard gusnard et al., 2001)。这就意味着对他人思想的归因 山东师范大学硕士学位论文 4 涉及了思考自我心理状态时同样的大脑网络区域(vogeley et al., 2001)。 一些自我 加工的神经研究结果表明描述个人思想或者个性特质的形容词， 涉及和对他人心 理状态归因理解的相同大脑区域，特别是 mpfc 的背侧(happe , 2003; johnson et al., 2002)。 2.4 闸门理论（gateway theory） 这一理论假设以四个相互关联的观点为基础。 第一个就是一些认知的框架被知觉 激活（如通过感知觉系统的输入） ，而另一些认知的框架的激活却是在没有感知 觉输入的情况下产生的。这一差别在认知神经科学中已有先例呈现（christoff et al., 2004） 。这也印证了许多从人工智能角度对智力或者人类行为的解释。 第二个支持闸门假设的观点是一些主要的脑区在人亲眼目睹刺激和仅仅是 想象刺激时都被激活（nobre et al., 2004） 。 第三个观点是如果观点一和观点二都成立， 那么大脑内某个系统能够在必要 时做出决定就是成立的，这是激活的主要表现的源头。我们把这一系统叫做“监 督注意的大门” （sag） 。 观点四就是 pfc 也部分地参与了这一机制。我们假设通常在(i)感觉系统的 输入(ii)系统内的交互或者联合激活(iii)来自其他监管系统的影响之间主要表现 的激活存在不断的竞争。 闸门理论的假设认为，当外来刺激不足以引起行为时，pfc 的角色就是产生心理 行为。例如，当没有已成型的行为方式或者当刺激完全是文字时(burgess et al., 2005)。burgess 和其他人认为基线任务符合这个标准。另一个例子就是根据这一 理论，许多行为是可能产生的复杂的、模糊的情况下，pfc 会被恢复（补充） 。 burgess 等人认为前瞻记忆就是这样一种状况。前瞻记忆与执行意图 （implementation intentions）的概念相似(gollwitzer lee，e.(1991).what do children know about intentional eausation ? paper presented at the biennial meeting of the soeiety for research in child developmen，seattle，wa. 9. bara, b. g. ,2004. cognitive pragmatics. cambridge: mit press. 10. bara, b. g. ,2007. cognitive pragmatics. cambridge, ma: mit press. 11. baron-cohen, s., ring, h., moriarty, j., schmitz, b., costa, d., and ell, p. 1994. recognition of mental states terms: clinical findings in children with autism and a functional neuroimaging study of normal adults. br. j. psychiatry 165:640649. 12. baron-cohen, s., ring, h. a., wheelwright, s., bullmore, e. t., brammer, m. j., simmons, a., and williams, s. c. r. 1999. social intelligence in the normal and autistic brain:an fmri study. eur. j. neurosci. 11:18911999. 13. bird, c.m., castelli, f., malik, o., frith, u., husain, m., 2004. the impact of 山东师范大学硕士学位论文 33 extensive medial frontal lobe damage on ftheory of mind and cognition. brain 127 (pt. 4), 914 928 14. .burgess, p.w., quayle, a., frith, c.d., 2001. brain regions involved in prospective memory as determined by positron emission tomography. neuropsychologia 39 (6), 545 555. 15. burgess, p.w., simons, j.s., dumontheil, i., gilbert, s.j.,2005. the gateway hypothesis of rostral prefrontal cortex (area 10) function. in: duncan, j., phillips, l., mcleod, p. (eds.), speed, control and age: in honour of patrick rabbitt. oxford university press, oxford. 16. burgess, p.w., simons, j.s., dumontheil, i., gilbert, s.j.,2007. the gateway hypothesis of rostral prefrontal cortex (area 10) function. in: duncan, j., phillips, l., mcleod, p. (eds.), speed, control and age: in honour of patrick rabbitt. oxford university press, oxford. 17. buttelmann, d., carpenter, m., call, j., and tomasello, m. ,2007. enculturated chimpanzees imitate rationally. dev. sci. 10, f31f38. 18. castelli, f., happe, f., frith, u., & frith, c. (2000). movement and mind: a functional imaging study of perception and interpretation of complex intentional movement patterns. neuroimage, 12, 314325. 19. chaminade, t., & decety, j. (2002). leader or f