脑电导(道)数越多越能揭示复杂心理吗?
阎克乐
目前城市里的高楼大厦一个个拔地而起,我国广袤的大地上公路、铁路、桥梁日益加长、增多,神州大地一派欣欣向荣的景象,这是我国经济的快速增长给自然风貌带来的亮丽的视点。
经济的迅速增长反映在高校里,除了实验大楼的兴建、图书资料的增添之外,另外一项重要的内容是仪器的购置,不少心理专业的研究人员在考虑购买事件相关诱发电位(event-related
potential)仪,简称ERP。
前几年,中国科学院心理研究所买来一台128导的诱发电位仪,那时人们翘首仰望,但却望尘莫及。心理所刚刚风光一时,正在回味好景的一瞬间,却被地方院校购置的256导抛在后面。眼下地处西南和东南的两支心理劲旅,紧追不舍,大有赶超256导之势,限于制造商的技术条件,也只好准备购置256导。
倒不是因为我们囊肿羞涩产生了“酸葡萄”情结,而是真心地要为雄心勃勃、而又对256导ERP寄予厚望的的购置者们提个醒,把揭示复杂心理现象的希望寄托在电极导数的多寡上,可能产生令人失望的后果。为说明这个问题,不得不从基本的电学常识说起。
人的头里面装满了脑脊液,脑脊液中满布着神经纤维和神经核团。从电学的角度说,如果有电流通过,属于容积导电,也就是说,假定大脑里的介质像一腔水一样,它的电阻是一样的(实际上当然并不如此),如果大脑的中心部位发生了电活动,周围便形成了一个电场,这个电场的强度随着离开产电的部位远近而变化,具体到某个部位来说,那一点的电场强度与它到电源的距离成反比,假定人的又是一个正圆形,那么,在头皮的任何一个部位,电场强度都是相等的,也就是说,等电位,实际所测量到的,之所以不等电位,是因为(1)
人的头不是正圆形,(2)
头骨、头皮的厚度不等。这时,如果我们把头皮上的两个电极的距离拉近一点,或者使之疏远一点,所发生的电位变化,应当说十分微小,由于两个电极距离大小引起的变化,不一定比头皮薄厚引起电位变化更大,不管是单极导联还是双极导联,情况都大同小异。因此,强调头皮上电极距离越近,测量到的脑电变化越精细的想法是可以理解的,但是企图以此揭示更细微的心理活动,可能是令人失望的,当然,道数多比道数少要好一些,但事情决不像人们所预期的那样。因此,如果说有人认为脑电图机的导(道channel)数越多,越能测量出细微的心理变化,这只是美好的愿望,如果仔细了解一下电学道理,再了解一下电生理的知识的话,他的这种看法就会改变了。
这是因为:脑电所测量的是电位(电压)的变化(在这个问题上,英汉大词典中把EEG解释为脑动电流图,一些教科书上,也照抄该解释。我在一篇题为“脑电所测量的是电流吗?”的文章中,说明脑电所测量的是电压,而是不电流),电位的变化指的是电压的升高,如果一个部位的电压的升高了,只能说明那个部位的化学变化更剧烈,不一定是心理变化更细微,正如声音的振幅增大,但不一定频率升高一样。也就是说,复杂的心理变不一定与电压升高密切联系在一起。
脑电分自发脑电和诱发电位两种,早年,人们希望通过自发脑电,解释人的心理活动,结果得出的结论是,试图用自发脑电解释人的心理活动,就如同用米尺测量来刮胡子刀片的厚度一样,是量不出来的,这是因为米尺的量程太大。同样,用自发脑电活动来衡量人的心理活动内容,也是失之于量程太大,因为人的心理活动反映在脑电上太微弱了,换句话说,用大脑中电压变化测量心理活动,需要剧烈的、非常的心理活动,才能在自发脑点上观测量一点点变化,比如一个人休克了,熟睡了,或者在闭目、安静的条件下,此时的脑电可以较好地被识别出来,但是一个人在思考问题时,所测量出来的是β波,至于思考什么问题统统表现为β波,不能区分思维的内容。要想了解某一种思维内容,就需要把这种内容重复呈现30-50次,把每次测量到的电位叠加起来,才能进行观察,这就是所说的诱发电位技术,通常叫做事件相关电位(Event-related
potential,简称ERP)。
诱发电位仪这种设备,它的优点在于它能把微弱的信号通过叠加使之从无序的自发电位中突出出来,因而人们能够识别它,但是它的优点同时也就是它的缺点,须知,人的心理是一种活动过程,而活动过程是不能静止的,静止了就不是心理活动了,把一个静止的状态连续叠加30-50次,它从自发电位中确实突出出来了,但可惜的是,它不是我们所希望看到的那种连贯的心理活动了。比如说,我们令一个被试观看一张恐惧的图片,被试产生了恐惧反应,这种恐惧信号太弱,不足以被识别出来,为了使它从自发电位中突出出来,就需要叠加,可是当第二次看到它是,被试的恐惧感还是第一次那样吗?第三、第四更不是,最后会不会对连续观察恐惧图片产生厌恶感。
最后,还要提请研究者们注意的是,引起诱发电位的那种刺激呈现之后,一般是观察300毫秒以内的变化,研究者们观察最多的是P300,须知,300毫也就是不到一秒钟的三分之一的时间,只相当于选择反应时的时间长度,如此短暂的时间,能够允许复杂的心理活动在人们的意识里明明白白地产生并保留一会儿吗?300毫秒里能完成的心理活动,只是复杂心理活动链条中的一刹那的片断,不是通常一以上的心理活动,因此,用这种方法研究复杂的心理现象,犹如用照片来反映一个人对事物的态度一样,只能是管中窥豹,只见一斑。
诚然,256导脑电图机特别是美国Neuroscan型号的ERP,放大器的体积很大,看起来十分宏伟、壮观,外行人一看,就会产生一种信仰,以为他可以解释细微的心理活动,其实不然,如果能的话,不早就快速地把心理研究推向请进了吗?
所以,我写了上述的这个题目,目的是想使得人们在购买仪器时,头脑更冷静些,期望值不可太高。
我再一次声明,决没有泼冷水的意思。