人类行为与脑-计算机定位研究的新进展_右脑论文

人类行为与脑-计算机定位研究的新进展_右脑论文

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近年来,在人类行为与脑机能定位问题中,国内外研究较多的课题为脑机能的左右分工。其成果大体包括以下几个方面:

一、由脑的不同部位病变或损伤所引起的行为变化

以左颞叶或右颞叶受伤的病人为被试。向他们呈现16张物体图片。呈现完毕要求自由回忆(即不必依原来呈现次序)。这些图片既可按语义归类,又可按形状归类。结果表明:右颞叶患者按语义归类集合其回忆次序;而左颞叶患者则按形状归类集合其回忆次序。这就是说左颞叶与语义归类有关;而右颞叶则与形状归类有关①。

以忧郁症患者20人(均右偏)为被试。用电刺激引起其大脑左半球或半球痉挛。刺激后一小时之内,该半球机能处于抑制,而另一半球机能有提高。让被试在这种状态下辨认名画的描绘,辨认其所描绘的气候晴阴和一日时辰。以左或右大脑半球处于抑制状态和处于平常状态下的辨认作比较。结果表明:无论辨认气候或时辰,均以大脑左半球处于抑制状态而右半球机能提高时为佳。从而似乎显示大脑处于这种状态时适宜辨认形象材料②。

以医学界通用的14项测验方法(其中一部分为听觉测验,大部分为视觉测验),对颞叶癫痫病人(实验组)与正常人(控制组)进行对比研究。结果发现:

(1)在有关视觉方面的测验成绩中,两组被试未发现显著差异;

(2)在有关涉及语义听觉方面的测验(如语词联想)成绩中,两组被试也未发现显著差异;

(3)而在有关非语义性听觉方面的测验(如节律的慢速或快速跟随)成绩中,两组被试出现P<0.03-0.004的显著性水平的差异。

这个结果不仅重复证实颞叶与听觉有关,并且进一步表明颞叶表层只与非语义听觉有关,而与语义听觉无关③。

有人测查了脑肿瘤在额叶、颞叶或顶枕叶的患者在有分心作业干扰下的记忆成绩。记忆材料分两种:一、在学习15个意义不相连贯的单词一遍之后,不拘次序自由回忆。二、一段故事情节的回忆。分心作业为在记忆的同时,判断已给出答案的简单算术题的正误。结果发现:

(1)肿瘤在额叶的患者,其记忆成绩显著差于肿瘤在颞叶的患者。这就表明在需要分配注意的作业上,额叶的作用大于颞叶。

(2)右顶枕叶患者的记忆成绩亦较差。

上述事实说明大脑前部与需要分配注意的作业关系较为密切④。

二、测查在进行不同心理活动时,脑不同部位的生理变化

让被试听取一些为自己所赞成和不赞成的态度表述。听完后闭目思考这些表述。一半被试思考20秒钟,另一半被试思考90秒钟。在他们思考期间记录他们的大脑两半球的电活动。发现思考90秒钟者的大脑右半球电活动多于思考20秒钟者。就思考90秒钟者而言,后20秒钟较前20秒钟,大脑右半球电活动多。这就表明被试的观点愈达到明确(思考90秒钟者比思考20秒钟者的观点易达到明确;同是思考90秒钟者,后20秒钟比前20秒钟的观点易达到明确),大脑右半球电活动愈多⑤。

人在进行词语性作业时,左脑半球的血流速度(单位时间内血流量)增加,在进行空间性(形象性)作业时,右脑半球血流速度增加⑥。

让被试从事一种前半秒钟作决定,后半秒钟执行动作的作业。脑电图表明,诱发电位变化依“决定”与“动作”而左右往复。表明“决定”归左脑,而执行“动作”则归右脑⑦。

以不同频率的闪光为刺激,以脑电波为指标,指标愈强,表示神经系统愈弱(因为同样强度的刺激,神经系统弱者对刺激的经受力小,故反应强度大;神经系统强者对刺激的经受力大,故反应强度小)。经测定,大脑左右半球指标强弱与各项心理品质的相关情况如下:脑左半球的强弱与节奏感、音乐记忆、情绪性、逻辑思维均有相关;而脑右半球的强弱则与这几种心理品质(除情绪性外)无甚相关⑧。

用信度、效度都很高的问卷测定了大学生的情绪分数。每项问语按回答判定其为正负,正表明愉快,负表明不愉快。根据各被试所得正、负分数的多少,选出正分数较多和负分数较多的两个极端组;并测定了他们在观看喜剧影片时,左、右手的皮肤电反射。发现无论左手或右手,均是负分数高者的皮肤电反射较强;无论正分数或负分数高者,均是右手的皮肤电反射强⑨。

三、按已知的神经通路,将不同的作业刺激投入脑的不同部位,比较作业效率差异

在初级视皮层前方为次级视皮层,次级视皮层有若干分区,其中一个分区可能司颜色的细致辨别。初级视皮层只能辨别红与绿,蓝与黄;而次级视皮层的特定分区则能辨别各种间色。次级视皮层不直接接授来自外侧膝状体的神经纤维。其所接受的纤维一部分来自中脑的上四丘体,一部分来自初级视皮层⑩。

有人研究了范畴异同判断中,大脑两半球功能的不对称性。23名视力正常、右利手、色觉正常和对左右视野光刺激的简单反应时相差不大的大学生参加了实验。实验用汉字单词和图片为刺激材料,要求被试判断同时呈现在左视野与中央视野或右视野与中央视野的两个刺激是否属于同一范畴。结果表明:

(1)以图片为刺激材料时,左视野对同判断或异判断的反应时,均比右视野快,且差异显著。说明在范畴异同判断中,大脑对图形材料的处理是右半球占优势(因为左视野对应于右半球)。另外,在左右视野条件下,都是同判断的反应时快于异判断,并且有显著差异。

(2)以词为刺激材料时,右视野对同判断或异判断的反应时,均比左视野快,且差异显著。说明在范畴异同判断中,大脑对汉字单词材料的处理是左半球占优势(因为右视野对应于左半球)。

(3)无论是以图形为刺激材料,还是以词为刺激材料,左右两视野在错误反应方面无显著差异(11)。

四、比较左、右偏被试在不同种类作业上的成绩

通过预先测验,选定右偏者为被试。要求被试识记三个由5个字母组成的无意义音节,同时还要求辨别两个由3字母组成的无意义音节的异同。辨别作业分为两类:一、名称相同但形状不同,如DAP与dap;二、名称与形状均相同,如DAP与DAP。

要求辨别的音节有时投入右视野,信息进入左脑半球(右视野对应于左半球)。但由于对这些右偏的被试来说,音节的识记也要靠左脑半球,而要求辨别的音节由右视野投入时,又须先经左脑半球。这就使左脑半球同时执行记忆与辨别两项任务。

要求辨别的音节有时投入左视野,信息直达右脑半球,不必经过左脑半球(左视野对应于右半球)。在这种情况下,当左脑半球只执行音节识记的任务时,不必兼司音节辨别。

实验结果表明:在要求辨别的音节投入右视野,信息进入左脑半球,使左脑半球须兼(同时)管音节记忆和音节辨别的两项任务时,主试若向被试强调辨别任务,则记忆的成绩损失大;强调识记任务,则辨别的成绩损失大。

但若要求辨别的音节投入左视野,信息直达右脑半球,即辨别的任务不必由左脑半球分担时,则无论主试向被试强调识记任务还是辨别任务,由两种作业相互干扰而引起的成绩损失无甚变化。

这个实验的结果表明,音节识记的任务归左脑半球,而音节辨别的任务则归右脑半球(12)。

给被试两种作业:一、判断一个黑点是否在一个不规则图形的边沿上;二、判断那个黑点与图形边沿的距离是否在2毫米之内。前者为归类,后者为测量。上述图形有时由右视野投入左脑半球视区;有时由左视野投入右脑半球视区。被试分为右利手强和右利手弱两组。结果是:右利手强组当归类作业投入左脑半球视区时,反应时较投入右脑半球视区短;而测量作业投入右脑半球视区时,反应时较投入左脑半球视区短。表明右利手强者,其左脑半球优于归类作业,而右脑半球则优于测量作业。右利手弱组则两种作业的反应时均以投入右脑半球视区为短。表明右利手弱者,脑左右两半球机能分工不如右利手强者分明,而且脑右半球机能占优势(13)。

被试为大学生26人。经测定,按右眼、右耳(语言听觉)、右手优势程度分为三组:一、优势最强组;二、优势次强组;三、非优势组。

比较三组的智力作业成绩。作业内容为按数字系列求三个相连数字之和。作业在两种情况下完成:一、自选最佳速度;二、力求最快速度。实验结果如下:在第一种作业情况下,即自选最佳速度情况下,右侧优势最强组在错误数或正确数上均显劣势,即错误数较非优势组高,而正确数较优势次强组低。但在第二种作业情况下,即力求最快速度的情况下,则正确数高于其余两组。似乎表明右侧优势与智力活动的自觉控制有关,即右侧优势强者能在力争最快速度的情况下,同时改善其作业成绩(14)。

按简单动作技能测定了未经选择的小学儿童的左、右偏分数。又对这些儿童进行了多项测验。结果发现,右手分数减左手分数的差数大者较差数小者,各项测验分数低,而且差异达到显著水平。其情况似乎表明左偏儿童的成绩较好(15)。

被试为男性大学生48人,其中右偏组15人,混杂组(在不同测验上左右偏不定)20人,左偏组15人。左、右偏的测定包括:手的动作、语言听觉、视觉。要求被试在有无干扰的情况下从事数字系列累加的智力活动作业。干扰刺激为210赫兹24分贝的乐音。作业速度分两种:一、自选最佳速度;二、力求尽快速度。实验结果表明右偏组在无干扰的情况下加速效果好于混杂组与左偏组;但在有干扰的情况下,则左偏组的加速效果较混杂组与右偏组好。表明左偏组(右半球占优势)抗干扰力强(16)。

有人以20名右利手大学生为被试,研究了Stroop色词干扰效应(即当色词的语义和笔色不一致时,如用红色写出“绿”字,引起辨认笔色的困难)。结果发现:

(1)无论是左视野或右视野,也无论是速度还是准确度,被试对干扰性色词的反应时,均较非干扰性色词明显地长,差异显著。

(2)干扰性色词呈现于右视野(相应于左脑半球视觉区)时的反应错误率显著地高于左视野(相应于右脑半球视觉区),即左脑半球受到的Stroop色词干扰效应比右脑半球显著。表明左脑半球在言语功能方面占优势(17)。

五、脑机能左右分工的先天性与后天性问题

有一个研究似乎表明大脑两半球的机能分工受文化影响。以日本人与欧洲人比较,研究者认为可能是因为日本乐器发音力图模仿人的语音,而语音辨别归左脑,遂使日本人的左脑发展出辨别器乐声的机能。这表现为西方人辨别西方器乐声和日本器乐声均在右脑;日本人辨别西方器乐声在右脑,而辨别日本器乐声却在左脑(18)。

大脑两半球分工有性别差异:一般而言,女性不如男性明显。例如语言与空间辩认,在女性则相对地平分于两半球。其证据来自解剖、脑伤、行为等多方面。而且此种性别差异在新生儿即有所表现。

有些实验室发现大脑左右两半球优势每50至200分钟有更替,在优势期间其特有机能进行最佳(19)。

有人用半视野速示法,对以拼音文字为母语的外国留学生和以表意文字为母语、拼音文字为第二语言的中国英语系大学生各30人,进行了对汉字、英文辩认时大脑两半球的功能特点的比较研究,并以不懂汉语的外籍教师10人对英文的辩认为对照组。结果发现:

(1)无论母语为何种拼音文字的外国留学生,或母语为表意文字但同时掌握了拼音文字的中国英语系大学生,在对单个汉字和双字词的辩认正确率上,左右视野无显著差异。

(2)对左右视野分别呈现英文单词,外籍教师的右视野辩认正确率显著地高于左视野;掌握了汉语而母语为拼音文字的外国留学生和母语为汉语、英语为第二语言的中国英语系大学生,左右视野辩认正确率无显著差异。

(3)对左右视野分别呈现阿拉伯数字时,不同母语的被试的辩认正确率无显著差异。

上述结果表明大脑两半球的机能分工与习惯有关:只习惯于阅读拼音文字者(如不懂汉语的外籍教师),与既习惯于阅读拼音文字又习惯于阅读表意文字(汉字)者(如懂汉语的外国留学生和懂英语的中国大学生),大脑两半球优势差异有所不同。而对阿拉伯数字,不论母语为何种的被试,都有相同的阅读习惯,故在阅读时不显示出差异(20)。

让受过音乐训练和未受过音乐训练的人分别用左耳或右耳听辨一个旋律所包含的音调数目,发现受过音乐训练者的右耳具有优势,即右耳的成绩优于左耳。

用隐蔽图形所测定的定的场独立性(即能把隐蔽在一个复杂图中的较简单图形分辨出来)虽与右耳优势有显著性相关,但与音乐训练无关(21)。

以速示的方法,在单侧视野呈现单字词和双侧视野同时呈现单字词或同时呈现阿拉伯数字的条件下,比较听力正常的小学生和后天聋小学生在汉字识别时大脑两半球机能的非对称性。结果发现:

(1)当在单侧视野呈现单字词时,听力正常组表现为右侧视野(左侧大脑半球)优势。而聋人组表现相反,即表现为左侧视野(右侧大脑半球)优势。

(2)当在双侧视野同时呈现意义上无联系的单字词时,也是听力正常组表现出右侧视野优势,而耳聋人组者则表现出左侧视野优势。

(3)两组被试在作两侧视野同时呈现阿拉伯数字的实验时,两侧半球功能未显示出明显的差异。

后天聋儿童只在字词识别上,表现出右侧脑半球(即左侧视野)优势的事实。表明了他们言语知觉的缺陷阻碍了以语音为中介的左侧大脑半球功能的正常发展(22)。

该实验又用速示的方法,在左右两侧视野同时呈现单字词和双字词的条件下,比较了12名听力正常和12名聋人被试识别汉字时大脑两半球机能的非对称性。结果发现:

(1)听力正常组在对单字词和双字词识别时均表现出了右侧视野的优势。聋人组则表现出左侧视野优势,且差异显著。

(2)两组被试左侧视野成绩相当,但右侧视野得分差异显著,正常人比聋人高。

(3)听力正常组对抽象词和具体词识别都显示出右侧视野的成绩优于左侧视野成绩,且差异显著。而聋人组对抽象词表现为左侧视野优势,对具体词则没有表现出显著差异(23)。

六、研究脑机能定位问题的新技术

用经过处理而为人体所能接受的、分解时可以放射阳电子的葡萄糖由静脉注入人体。脑神经细胞的活动需要葡萄糖的分解提供能量。所以活动愈强的部位在单位时间内的血流量愈大,分解的可以放射阳电子的葡萄糖亦越多。如果在人的头部安置能移动方位的放射性检测器进行检测,将结果经电子计算机处理,即可查明放射性部位在三维空间中的位置。这种技术叫做阳电子放射层扫描图(简称PET)。其成像原理正如CT扫描,只不过在CT扫描中放射源在PET的检测器位置(脑外);而在PET扫描中,则放射源在CT扫描检测对象(病灶)的部位(脑内)(24)。

放射性部位的放射强度可根据其与放射性检测器的距离,及所隔脑组织的密度而计算。并可将放射性由强到弱转换成色带上由红到兰的不同色调(25)。

阳电子放射层扫描图示技术的出现,在研究脑机能定位上是一个新的进展。它可在人或动物正常活动的情况下,来观察不同行为情况与脑不同部位活动情况的关系。它与脑电图技术相比,除可使被观察者的行为免受机械装置的限制、干扰外,还可使观察部位不受电极数目的限制;而且使观察范围不限于脑的表层。

PET技术的发明,把巴甫洛夫当年盼望的脑的不同部位在活动时能够发光,以便于观察的梦想,在更高的水平上变为现实,使其不但在大脑皮层的二维空间中实现,而且在整个脑的三维空间中实现。

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