认知神经 洞察心理——记中国科学技术大学生命科学科学学院教授张效初

□ 肖贞林

张效初

20世纪50年代中期，西方兴起了一种心理学思潮和研究方向即认知心理学。其作为人类心理现象中的认识过程为主要研究对象的一门科学，是广义的认知科学（包括计算机科学、通讯科学、语言学、逻辑学、人类学）的一个重要分支，属于心理学、认知科学、神经科学的交叉领域。格拉斯在《认知》一书中指出：“我们所有的心理能力（知觉、记忆、推理等）被组成一个复杂的系统，它的综合功能就叫认知。”

认知神经心理学是认知心理学的分支，它是在传统的认知心理学和神经心理学的基础上逐渐发展起来的。20世纪80年代中期以前，神经心理学主要沿着临床医学和心理学的道路迈进；80年代以来，神经心理学在吸收了认知心理学的精细实验方法和理论概念之后，开始逐渐沿着认知神经心理学的方向发展。因此认知神经心理学脱离了临床医学的轨道，转入了认知心理学和神经科学的家族。近年来，认知神经心理学取得了诸多重大成果，受到越来越多的研究者重视，成为当代神经心理科学研究的前沿。

志之所趋，无远勿届，穷山复海不能限也。一直以来，张效初埋首于认知神经心理学领域研究中，并在采用神经影像手段（脑电、磁共振）研究认知障碍的神经机制，采用神经影像手段（脑电、磁共振）研究高级认知功能的神经机制，探索神经信号实时反馈及直流电刺激技术在成瘾及其他精神或神经类疾病治疗中的应用等方向中积累了丰富的经验。现如今，在认知神经心理学研究的这趟旅程当中，张效初仍抱有最初的热忱，并期待着用实际行动在认知神经心理学领域取得更多的突破，为推动领域发展、造福更多的人，而创新开拓、孜孜不倦。有心如此，他一直不畏前行。

不移之志，扎根认知神经心理学研究

在时间的长河中，认知神经心理学研究领域经历了一系列发展。百年来，有众多研究者扎根在这一研究领域，默默耕耘，创造了众多有价值的科研成果。作为新时期的研究者，张效初也从未忘记自己肩上的职责。

在张效初看来，时代的进步赋予了认知神经心理学发展的土壤。21世纪是“脑的世纪”，脑科学、认知神经科学、思维科学及相关领域的研究与实践将进一步揭示人类意识、思维的本质，为攻克脑的疾病提供基础。我国已经将“认知与脑科学”研究列为未来20年发展的重点领域。

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到底认知神经心理学和神经心理学、认知心理学有着怎样的关系？从事这一领域研究又有怎样的意义呢？

从科学角度讲，神经心理学是研究高级认知功能或心理活动的神经机制的一门学科，它是从神经学角度研究脑与心理活动或认知功能的关系。传统上，它常常通过研究脑损伤患者的高级认知功能缺损，来推断正常状态下该心理活动或功能的脑机制。近年来，神经心理学家利用各种技术（特别是脑功能成像，fMRI）研究损伤脑和正常脑在从事某一特定加工时的实时脑区激活，为了解脑结构和功能关系提供了一个更为直接的窗口。半个世纪以来，神经心理学经历了从临床神经心理学到实验神经心理学，再到认知神经心理学的发展过程。

而认知心理学则是以信息加工观点来研究认知活动（包括语言、记忆、思维等）的一门以实验为基础的科学，它常常建立由不同认知元件组成的认知加工模型。认知心理学与神经科学结合形成了认知神经科学，与神经病学结合成为认知神经心理学，后者已经成为神经心理学的重要发展方向。

在研究过程中，认知神经心理学以认知能力异常的患者为研究对象，通过他们的特异性损伤和保留的认知结构及功能来推知正常人的自加工方式和神经基础。因利用脑损伤患者从事认知神经科学的实验研究，故又被称之为基于脑损伤患者的认知神经科学。认知神经心理学的研究目的和意义主要在于考察、发展正常人的认知心理学理论和模型，以及建立认知神经生物学模型，在临床上也能为病症的诊断和康复治疗提供心理学实验依据。

回顾张效初的求学历程，他一直在这一领域的研究中不断前行着。2000年本科毕业于中国科学技术大学生命科学学院后，张效初萌生了继续深造的想法，开始在中国科学技术大学生命科学学院认知神经心理学实验室继续进行学习，并于2005年顺利获得了理学博士学位。在这之后，他又在美国健康卫生研究院药物滥用研究所从事了5年的博士后研究工作。多年的国内外求学以及研究经历，张效初深感认知神经心理学其中所蕴含的意义巨大，并形成了深厚的科研积淀，为他后期的科研工作打下了坚实的基础。

走得再远，也从未忘记自己为什么出发。2010年，张效初回到了中国，在中国科学院“百人计划”的引进下来到中国科学技术大学生命科学学院认知神经心理学实验室，在这里展开了科研的新征程。

积累前行，书写科研人生新篇章

路是一步一步走出来的，科研也需要一种执着与坚守的力量。在张效初看来，科学研究是自己热爱的工作，投身其中，他更能体味到人生的价值。多年的研究锤炼，张效初在认知神经心理学领域取得了一系列优秀的科研成果。

物质依赖，是指长期滥用某种物质后，产生一种心理上与躯体上的强烈而不能克制寻觅该种物质的状态，冀以体验重复使用该物质的心理快感，同时避免戒断的躯体不适。在物质依赖的认知神经机制研究中，张效初与研究团队合作运用多模态磁共振成像工具，发现与渴求/冲动调控有关并表现出显著的尼古丁依赖相关的神经损伤。他们特别发现，额叶大脑白质的损伤可以作为诊断两者共病的生物学标记。这部分工作在国际科学界获得较大影响力，张效初多次应邀在国际顶级会议上作报告。他应Springer出版社邀请编辑出版的专著，进入到该出版社高等级图书序列AdvancesinExperimentalMedicineandBiology中。

在正常渴求调控的心理和神经机制研究中，张效初与团队成员通过不懈攻关，采用行为学和脑成像手段研究了正常渴求产生及调控的心理过程和神经机制。基于研究成果，2015年张效初在FrontierinHumanNeuroscience上发表了相关文章并受到了广泛关注。

神经反馈，即关于躯体技能的信息反馈，是使用特定的仪器，来了解个体不易觉察的心理生理过程，例如，血压、心率、皮肤温度、脑电活动等。它是上世纪60年代前后在实验室内兴起的新兴学科和新的医疗技术。这一技术往往建立在现代精密的电子技术的基础之上。一直以来，张效初十分专注于神经反馈技术在吸烟成瘾中的应用，并取得了一系列成果，相关结果已经申报了国家发明专利和软件著作权登记。现如今，他还正在利用tDCS作为工具进行一系列认知神经心理学方面的研究。2016年，张效初应邀在NeuroscienceBulletin的非侵入性脑刺激专刊上撰写了综述论文，并已经获得军方兴趣。

团队合影

现如今社交网络愈加发达，人们将大多数时间都浪费在其中，忽略了与家人、朋友的相处，并造成了一系列健康问题。针对这一现状，张效初制订了世界上第一个测量微博过度使用和微信过度使用的测量标准。已有加州大学圣迭戈分校、北京师范大学等10余所国内外大学采用其所做的量表进行进一步研究，在领域内取得了很大的反响。

从事科研多年来，张效初发表论文50篇，其中SCI/SSCI论文44篇，应邀综述6篇。作为主编编辑论著2部，申请国家专利2项，软件著作权2项。被引用近600次，被大众媒体报道超过200次。众多研究成果受到了包括美国ABC新闻电视台，英国《每日电讯》、《每日邮报》，以及凤凰卫视、新华社、《中国科学报》、《中国青年报》、《参考消息》、央视网等在内的国内外上百家媒体的关注和报道，产生了较大的社会影响力。

扎根项目研究，创新开拓不停息

2014年，张效初成功申请了国家自然科学基金项目“成瘾相关决策过程中规则学习能力下降的认知神经基础”。在这一项目中，开始了自己全新的科研探索。

物质和非物质成瘾（以下简称“成瘾”）是影响人类健康的重大精神疾病之一。日常生活中常见的如阿片类药物（吗啡、美沙酮、杜冷丁等）成瘾、尼古丁（吸烟）成瘾、酒精成瘾和网络成瘾等，已经发展成为严重威胁人类身心健康的全球性问题。

传统上一般认为大脑奖赏系统及其相关行为的损伤是成瘾的关键性改变。但是近年来，越来越多的研究者认为控制/决策能力降低也是成瘾者的关键认知功能损伤之一。表现为成瘾者为了暂时的、短期的快感，不顾长期的负面后果，而对成瘾相关刺激过度追求，并且即使在多次获得负面反馈之后，仍然坚持这种行为。因此，研究成瘾者决策能力降低的神经环路基础，将有助于理解成瘾者相关临床表现的机制，为建立科学有效的干预方法提供依据。

决策是指人在不同选项间做出选择的过程。在现实生活中，人往往会面对一些开始不知道如何选择和决策的新问题。不过，人在多次决策及接受其反馈的学习过程中，可以获得信息，掌握新问题中的规则，进而在之后的决策中做出有利的选择。因此，学会如何做出正确的选择，即对规则的学习，非常重要，这在有关的决策研究中，是具有重要意义的关键问题。

爱荷华博弈任务是一种模拟现实决策情景的实验室任务，是一种伴随着相应奖励和惩罚的模糊情景下的决策任务，涉及风险采择和概率学习两个因素。它是由Bechara等于1994年用来研究腹内侧前额叶皮质损伤患者的决策缺陷时发展起来的。在爱荷华博弈任务的相关研究中，科学家曾证明成瘾者具有决策功能障碍，即不顾长期负面后果，对短期利益过度追求，可能与其较差的规则学习能力有关，但对其认知神经基础并不清楚。而前人以及张效初所做的相关研究均表明，成瘾者存在奖赏、情绪、控制等相关脑区和脑环路的损伤。例如，成瘾者在接收阈下成瘾相关刺激时杏仁核及其环路存在活动异常，而当相关刺激达到意识水平后，则表现出外、内侧前额叶和导叶以及相关环路的活动异常。

因此，重要的问题是，成瘾相关脑区和脑环路损伤与其决策中规则学习能力下降的关系如何，即成瘾者决策中规则学习能力的降低是否与其相关脑区及脑环路的功能异常有关？为解决此问题，进行系统的成像研究是必要的。

尽管已有大量爱荷华博弈任务的行为学研究，但由于其任务较为复杂，认知成分难以分离，至今，爱荷华博弈任务的脑机制神经成像研究仍然很少。特别是目前缺少针对决策中规则学习的神经环路基础的脑成像研究，因而无法描述包括相关脑区及环路在内的大脑不同部分在爱荷华博弈任务规则学习中的活动特征。因此，必须创立新的学习方法，才能对相关科学问题进行研究。

在这一项目研究中，张效初利用磁共振、脑电等工具，分析成瘾者在决策中规则学习过程相关的脑区及环路的活动改变，以了解成瘾者决策能力降低的脑机制，并利用经颅直流电刺激方法初步探索可能的治疗方法。这些研究结果将有助于理解成瘾相关脑区及环路损伤与决策之间关系的神经基础，从而探索有效的干预方法，具有重要的社会和临床价值。

步履不停，十几年来，张效初始终保持着这样的节奏。一项工作才渐进尾声，2017年，张效初又成功申请了国家自然科学基金面上项目“酒精使用障碍共病其他精神障碍的心理特征及神经机制”。他希望通过对这一项目的研究，为更多酒精使用障碍共病其他精神障碍患者带去福音。