中医阴阳转化思维不对称性的认知神经加工机制

黄慧雯 吴 彤 窦嘉乐 赖 敏 韩布新 贾春华

(1 北京中医药大学中医学院，北京，100029；2 浙江中医药大学基础医学院，杭州，310053；3 陕西中医药大学基础医学院，咸阳，712046；4 中国科学院心理研究所心理健康重点实验室，北京，100101)

阴阳转化是古人对事物运动规律的总结，通常指事物运动发展到某个临界时，发展方向逆转的情况。以往关于阴阳思维的对称与不对称均有文献报道，以客观规律而言，由阳转阴和由阴转阳的发展变化是对称的，比如趋势速度、临界条件、发生概率等是相当的[1-2]。然而，阴阳转化可能受到认知偏差的影响而存在认知不对称性[3]，尤其是乐观偏倚的存在可能促进积极的阴阳转化过程。研究表明乐观偏差是一种自动化的心理过程，反应在多项认知活动中[4-5]。例如，在道德判断任务中，具有消极情绪的概念需要更多的认知资源[6]。此外，语言学领域也发现极性概念认知不对称性，一方面表现为积极概念的使用频率高于消极概念，另一方面表现为积极概念语义指代范围比消极概念更广[7-8]。

认知神经科学的相关研究表明杏仁核、前扣带回、前额区域以及多巴胺可能参与积极偏倚加工过程，其中前额叶可能参与了对消极信息的抑制编码[9]。一项ERP研究表明消极的自我预测会诱发更负的N450，而积极的认知会诱发更大的LPP，且积极和消极自我预测还会表现出偏侧化效应[10]。积极偏倚的存在提示人们可能在认知事物的阴阳属性及其转化中存在不对称性。阳属性特征具有积极情感效价、正向道德价值，且符合利益追求，而阴属性特征则相反。乐观偏倚可能促使“阳”概念范畴形成认知优势。当前在中医领域，阴阳概念范畴是否存在认知偏倚，以及大脑如何加工这种认知偏倚尚未见报道。本研究采用事件相关电位(Event-related Potential,ERP)和功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)技术测试中医研究生在阴阳转化判断中是否存在认知偏倚，且通过ERP展示其认知神经机制的时间响应特征。中医阴阳概念的偏倚加工现象的认知神经机制，有助于揭示中医阴阳转化理论的形成机制，进而预测中医临床阴阳辨证的思维特征。

1 资料与方法

1.1 实验被试者 在北京中医药大学招募了30名中医专业研究生分别参加了ERP实验和fMRI实验，2组实验间隔3个月。男女比例为1∶1，平均年龄(25.03±1.05)岁，平均受教育年限(18.4±1.61)年，本科和研究生专业均为中医学。被试者均为右利手，矫正视力正常，无磁共振成像检查禁忌证。实验前进行知情同意。本实验通过北京中医药学伦理委员会审查(伦理审批号:2019BZHYLL0402)。

1.2 实验设计 实验设计了阳转阴、阴转阳、非转化3类刺激任务。刺激任务由单字反义词对构成。同时，增加了阴阳学说中常见的对偶并举概念，即非语义对立但存在对比反衬的语用特点，例如父母、日月等。实验刺激均在《现代汉语常用字表》的范围之内。考虑词对内部阴阳属性和词汇应用惯例，正向(如日月、父母)和负向(如寒热、雌雄)阴阳词对数量相同。3名中医学专业博士，初步筛选200对反义词。35名被试者(不参与ERP和fMRI实验)，采用9点评分问卷法对所选词汇进行熟悉度、阴阳典型性以及阴阳配属测评。根据问卷评分结果，采取一一配对方式，将50个正性和50个负性阴阳词对分别纳入阳转阴和阴转阳实验刺激组，二者熟悉度和阴阳典型性差异无统计学意义。选择未纳入观察组的50个阴阳词对，转变为“阳阳”或“阴阴”，作为非转化的对照组。3组实验刺激见表1。

表1 实验刺激类型示例

1.3 ERP实验 实验刺激采用Eprime软件呈现，流程见图1。实验包含3种任务类型，每种任务类型有50个刺激。各刺激类型伪随机呈现。单个实验刺激呈现注视点500 ms，前刺激1 000 ms，黑屏500 ms，后刺激呈现200～1 500 ms，黑屏500 ms。当后刺激出现时，要求被试者判断前后刺激的阴阳转化类型，若为阳转阴则按右手J键，如为阴转阳则按左手F键，如非转化则按空格键。

图1 ERP实验流程

采用Curry 8采集系统(Compumedics Neuroscan,美国)记录并分析脑电波。采集参数和脑电波分析参数参照以往研究。被试者佩戴一个64导的电极帽，电极位置参照国际脑电10～20系统。

1.4 fMRI实验 从ERP实验的3类刺激中各自选择36个实验刺激，共108个实验刺激，采用组块式呈现。任务组块(48 s)与休息(10 s)交替出现。实验包含3种任务类型，每种任务类型有3个组块，共9个组块。同类任务组块不连续出现。单个任务组块中12个实验刺激依次循环。单个实验刺激呈现如ERP实验流程图2。当后刺激出现时，要求被试者判断前后刺激的阴阳转化类型，若为阳转阴则按右手1键，如为阴转阳则按左手3键，如非转化则按右手2键。

图2 fMRI实验流程

所有被试均在中国科学院心理研究所磁共振成像中心完成数据采集。实验设备为美国通用电气公司提供的Discovery MR750 3.0 T研究型磁共振成像系统，使用高分辨率8通道头线圈。对被试进行3DT1解剖结构像和任务态fMRI扫描。任务态fMRI扫描参数为：重复时间(TR)=2 000 ms；回波时间(Echo Time，TE)=30 ms；视野(Field of View，FOV)=224 mm×224 mm；矩阵=64×64；翻转角(FA)=90°；层厚=3.5 mm；无间隔；层数=37层。扫描范围覆盖每一个被试的全部脑组织。共获得202个图像。

在Matlab平台(MathWorks,美国)使用SPM12工具包(https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/download/)，处理被试图像数据。具体的操作步骤为：剔除前5个时间点的图像，进行时间校正，进行头动校正，并剔除头动位移超过3 mm以及旋转超过3°的被试数据，使用DARTEL(Diffeomorphic Anatomical Registration Though Exponentiated Lie Algebra tool)进行分割，并根据蒙特利尔神经病研究所提供标准大脑空间(Montreal Neurological Institute，MNI)进行配准，进行空间平滑以提高信噪比，高斯平滑核的半高宽为3 mm。

1.5 统计学方法 采用SPSS 21(IBM,Inc.;Armonk,New York)统计软件完成行为学数据和脑电波数据的统计分析。采用单因素重复测量方差分析，对比阳转阴对比阴转阳对比非转化的正确率和反应时。取大脑左前区：F7F5F3FT7FC5FC3，大脑右前区：F8F6F4FT8FC6FC4，大脑左后区：P7P5P3TP7CP5CP3,大脑右后区：P8P6P4TP8CP6CP4的电极平均ERP波形。根据4个脑区总平均波形特征，选择合适的时间窗定位200 ms事件相关电位负波(Negative ERP Component Peak around 200 ms，P200)、400 ms事件相关电位负波(Negative ERP Component Peak around 400 ms，N400)、300 ms事件相关电位负波(Negative ERP Component Peak around 300 ms，P300)和晚期负成分波(Late Negative Component，LNC)，对其进行2(左脑对比右脑)×2(前脑对比后脑)×3(阳转阴对比阴转阳对比非转化)的3因素重复测量方差分析。只对类比类型和大脑区域之间存在的交互作用进行简单效应分析。

2 结果

2.1 行为学结果 阳转阴的反应时为(1 168.81±50.81)ms，阴转阳的反应时为(1 234±55.29)ms，非转化的反应时为(785.54±20.32)ms。阴转阳的反应时大于阳转阴大于非转化[F(2,58)=67.54,P<0.001,η2=0.7]。阳转阴的正确率为(91±4)%，阴转阳的正确率为(91±5)%，非转化的正确率为(98±18)%。阳转阴与阴转阳的正确率差异无统计学意义[F(2,58)=41.22,P<0.001,η2=0.59]，但二者均低于非转化。

2.2 ERP结果 ERP图像显示，阴阳转化任务诱发了P200、N400、P300和LNC。见图3。脑地形图显示：P200起源于前额的正向激活；N400可能为前额P200正向激活和顶枕区P300正向激活的重叠而产生的；阳转阴诱发的顶枕区P300偏向于右侧，而阴转阳位于正中；LNC源于前额部的负向激活，且阳转阴偏于左侧，而阴转阳偏于正中。见图4。根据3类刺激的总平均波形选择200～300 ms作为P200的时间窗，300～350 ms作为N400的时间窗，350～450 ms作为P300的时间窗，450～800 ms作为LNC的时间窗，进行3因素重复方差分析。

图3 3类刺激任务诱发的大脑四脑区的ERP波形(n=30)

图4 3类刺激任务诱发的P200、N400、P300和LNC时段的脑地形图(n=30)

纵坐标为脑电波幅(μV)，横坐标为时间(ms)。P200为波峰出现在200～300 ms之间的正向ERP成分波；N400为波峰出现在300～350 ms之间的负向ERP成分波；P300为350～450 ms以后出现的正向ERP成分波；LNC为450 ms以后出现的负向ERP成分波。

P200(200～300 ms)：非转化小于阴阳转化，但阳转阴与阴转阳之间差异无统计学意义[F(2,58)=8.06,P=0.001,η2=0.22]。阴阳转化与大脑前后左右区域之间存在交互作用[F(2,58)=16.73,P<0.001,η2=0.37]，进一步简单效应分析显示，在大脑右后区，阳转阴大于阴转阳大于非转化[F(2,28)=9.392,P=0.001,η2=0.4]。

N400(300～350 ms)：转化类型主效应不显著[F(2,58)=1.59,P=0.22,η2=0.05]，转化类型与大脑前后大脑左右区域之间存在交互作用[F(2,58)=6.86,P=0.003,η2=0.19]，进一步简单效应分析显示，在大脑左前区，阳转阴小于阴转阳小于非转化[F(2,28)=10.48,P<0.001,η2=0.43]。

P300(350～450 ms)：非转化小于阴阳转化，但阳转阴与阴转阳之间差异无统计学意义[F(2,58)=10.66,P<0.001,η2=0.27]。转化类型与大脑前后大脑左右区域之间存在交互作用[F(2,58)=15.05,P<0.001,η2=0.34]。进一步简单效应分析显示，在大脑左前区，阳转阴小于阴转阳小于非转化[F(2,28)=15.28,P<0.001,η2=0.52]；在大脑左后区与右前区，阳阴转化小于非转化，但阳转阴与阴转阳之间差异无统计学意义[左后区：F(2,28)=3.35,P=0.05,η2=0.19，右前区：F(2,28)=8.02,P=0.002,η2=0.36]。

LNC(450～800 ms)：非转化小于阴阳转化，但阳转阴与阴转阳之间差异无统计学意义[F(2,58)=26.07,P<0.001,η2=0.47]。转化类型与大脑前后大脑左右区域之间存在交互作用[F(2,58)=16.09,P<0.001,η2=0.36]。进一步简单效应分析显示，在大脑左前区，阳转阴小于阴转阳小于非转化[F(2,28)=28.82,P<0.001,η2=0.67]；在大脑左后区，阳转阴小于阴转阳小于非转化[F(2,28)=20.64,P<0.001,η2=0.6]；在大脑右前区，阴转阳小于阳转阴小于非转化[F(2,28)=5.89,P=0.007,η2=0.3]；在大脑右后区，阴阳转化小于非转化，但阳转阴与阴转阳之间差异无统计学意义[F(2,28)=11.32,P<0.001,η2=0.45]。

2.3 fMRI结果 图5展示了3类阴阳转化刺激任务两两比较的脑激活区，表2总结了激活区体素的MNI坐标以及t值(显著性水平为P<0.000 1,未校正)。阴转阳减去非转化激活了右中央前回(BA3)、右侧脑岛叶(BA13)、右侧额中回(BA6)、双侧枕中回(BA19)以及左侧小脑前叶。非转化减去阴转阳的比较中，右侧缘上回(BA40)、右侧额下回(BA8)和右侧额上回(BA8)被激活。非转化减去阳转阴的比较中，右侧顶下小叶(BA39)、右侧额下回(BA45)、右侧额中回(BA8)激活。阳转阴与阴转阳之间，以及阳转阴减非转化则未见显著的脑激活区。

表2 3类阴阳转化任务两两对比的脑激活区体素及其MNI坐标(n=28)

图5 阴阳转化3类刺激两两比较的特异性脑激活区

研究表明，杏仁核、前扣带回以及前额皮质[9,11]，尤其是双侧额下回是参与人类积极偏倚的重要区域[11]。因此，本实验选择杏仁核(MNI坐标：27，-1，-19)、前扣带回(MNI坐标：-11，42，-1)，以及双侧额下回(MNI坐标：48，18，16；-48，18，16)作为ROI，半径为6 mm)进一步分析。同时选择体素水平分析中显著的脑激活区域右侧中央前回(BA3)、右侧脑岛(BA13)、右侧额中回(BA8)、右侧额上回(BA6)、右侧缘上回(BA40)、右侧顶下小叶(BA39)、双侧枕中回(BA19)进行ROI分析(半径为6 mm)。统计结果如图6所示，右侧中央前回、右侧额中回以及右侧脑岛相较于阴转阳，阳转阴存在更负的激活。相较于非转化，阴阳转化在双侧枕中回、左侧扣带前回有更正的激活，而在右侧顶下小叶、右侧缘上回、右侧额上回以及右侧额下回有更负的激活。左侧额下回未见三者激活差异有统计学意义。

图6 感兴趣区的激活信号对比

3 讨论

本研究采用ERP和fMRI测试了30名中医研究生完成阴阳转化任务的大脑神经活动的时间与空间响应过程。行为学、ERP和fMRI结果均证明了阴阳转化存在着认知不对称性，且认知不对称性可能源于大脑各区域功能在不同时段分别促进或抑制阳转阴和阴转阳的认知过程。

3.1 阴阳转化的认知不对称性的时间响应特征 从ERP波形图和脑地形图结合来看，在右顶枕区阳转阴诱发的早期成分P200大于阴转阳，P200通常反映汉字字形和语音等正字法识别的早期过程[12]。但成分的起源不在右侧顶枕区，而是来源于偏于额顶区域。本研究中脑地形图也提示该成分来源于额顶区域，而大脑前部额顶区域的P2波幅统计结果不显著，不能证明汉字整体识别存在阴阳不对称性。

ERP图形上P200和P300之间形成的小型负波(名义上的N400)，在脑地形图上未显示其具有独立起源。该波形不是反映阴阳转化加工中的语义提取与整合过程，而是2个潜伏期与起源不同的正波前后叠加的过渡阶段，实际上是P300的前期成分。在P300后期阶段，脑电波图形显示阴转阳在大脑左半球诱发了一个更正的P300，而阳转阴则在右半球诱发一个更正的P300。脑地形图结果提示阴转阳的P300偏于大脑右侧而阳转阴的P300则偏于大脑中央，二者起源位置不同。P300是一种内源性脑电成分，一般起源于顶叶或内侧颞叶，反映注意资源的分配和工作记忆更新过程[13]。背景更新理论认为在将新出现的信息整合到已有表征中时，需要对现有背景进行调整，该过程产生了P300。工作记忆的更新另一个基本条件是对无关信息的抑制，以保证注意力被持续投入到与任务相关的加工当中。这个过程出现在P300的早期阶段，即本ERP实验的300～350 ms阶段。对阴转阳更多地注意资源投入导致后续工作记忆更新过程产生持续的优势，可能是阴阳转化认知不对称性的一个重要原因。

LNC阶段也出现了类似不对称性现象。在大脑左半球相较于阴转阳，阳转阴诱发了一个更负的LNC。脑地形图显示阳转阴LNC起源于左前区，而阴转阳的LNC起源于前额中央。此外，该时段阴转阳诱发的顶枕区P300仍然保持激活，但阳转阴诱发的P300则更加偏向于右侧，可能提示工作记忆对阴转阳任务的信息保持可能比较稳定。有研究报道LNC反映工作记忆中的再认和信息维持。它同时反映了类比映射过程中工作记忆对始源域和目标域概念的比较、联系和结构对齐等步骤，以建立二者的关系迁移[14-15]。本研究中LNC可能与阴阳转化的语义分析和情境整合有关。实验刺激在概念层次上除自身语义外，还需要额外形成阴阳属性判断加工，并且需要结合前刺激，共同组建一个阴阳转化情境。在这个过程中，阴转阳任务在工作记忆中的优势，可能促进了额叶的语义分析和情境建构。

3.2 阴阳转化认知不对称性的大脑空间响应特征 结合脑激活区及其信号强度的统计结果来看，右侧中央前回、右侧脑岛和右侧额中回对阳转阴、阴转阳和非转化有不同响应模式。左侧枕中回主要参与阴阳转化的识别，而右侧枕中回参与3类任务。此外，顶下小叶、缘上回以及额下回主要参与非阴阳转化认知过程。

右侧杏仁核与脑岛与人类感知如积极-消极、厌恶-喜爱等对立情绪状态密切相关[16-17]。而只有脑岛在阳转阴和阴转阳任务中有不同激活，积极的阴转阳在该区域获得正向激活，而消极的阳转阴抑制该区域激活，这提示阴阳转化的不对称性与脑岛情绪加工偏差存在密切关系。此前的报道显示杏仁核参与乐观偏倚认知[18]，本研究未见阴阳转化在该区域存在响应差异。脑岛与杏仁核有轴突相连，二者均参与情绪认知。脑岛除了参与情绪相关记忆，还负责奖赏等过程[19-20]。通过奖赏机制，大脑强化积极事物认知的正向反馈，这可能与阴转阳认知的不对称性关系密切。

阳转阴与阴转阳任务在右侧额中回的响应也存在显著差异。此前研究发现乐观认知偏差的产生和维持均与前额皮质密切相关[21-22]。有研究报道右额下回特异性参与到回避消极信息的编码中，通过对该区域的抑制，减少消极信息编码，从而产生乐观偏倚[9，23]。这提示我们右脑对信息加工的选择性可能是阴阳不对称性加工的一个重要原因。然而，与以往研究不同的是，一方面，发生抑制的区域在额中回，而非额下回，另一方面，消极的阳转阴任务对右侧额中回选择性抑制，而非阴转阳。这可能是由于本研究中阴阳转化判断没有自我认知或社会认知的任务条件限定。

本研究ERP和fMRI的实验结果均显示阴阳转化的认知不对称性。结合脑电图、脑地形图和脑激活图来看，阴转阳诱发的P300和LNC成分很可能是右侧脑岛和右侧额中回双起源重叠的结果。脑岛在阴转阳任务中的激活增强，可能通过对积极事物认知的奖励机制促进注意资源持续投入。而右侧额中回在阳转阴任务中的激活抑制可能在选择性维持积极信息的工作记忆方面起到关键作用。

4 小结

广泛意义上，阴阳转化思维仍然反映出一种对称文化理念对中华民族心理和认知风格的影响。不对称是对对称的补充，是认知复杂性的体现而非事物运动本质特征。本研究结果表明大脑阴阳转化存在不同大脑时空响应特征，形成一种认知不对称性，这与大脑的注意资源投入、工作记忆过程、语义分析与情境整合等过程、情绪奖赏机制等密切相关。大脑需要付出额外的认知成本去判断事物由阳转阴的变化趋势，而由阴转阳的事物变化趋势则更像是人们日常所默认的趋势。阴阳转化思维是中医以阴阳理论进行病因病机分析、证候诊断以及遣方用药的认知基础，它允许医者根据当前患者的八纲辨证结论去推测疾病发展转归，并且确立疾病治疗原则以逆转这种发展转归。阴阳认知的不对称性可能影响着中医概念和理论的理解，但其是否会延伸到临床的辨证论治当中尚不确定。未来研究将进一步探索阴阳认知的不对称性在辨证论治当中的影响。