靜息態(tài)功能磁共振成像（Resting-State fMRI）因其設計簡(jiǎn)單、便于積累大數據、臨床易實(shí)施等獨特優(yōu)勢已成為主流腦影像研究手段。采用靜息態(tài)方法的研究取得了豐碩的成果，但是靜息態(tài)fMRI的可靠性常受到質(zhì)疑。在導致可靠性降低的諸多因素中，靜息態(tài)下無(wú)約束的心理活動(dòng)變異可能起到了關(guān)鍵作用。 

　　所謂的“靜息態(tài)”磁共振數據是完全來(lái)自“靜止”的大腦嗎？已有研究表明,雖然在靜息態(tài)掃描過(guò)程中不涉及外部驅動(dòng)的認知加工，但是個(gè)體在該過(guò)程中仍會(huì )有意識地產(chǎn)生許多持續的內源性的認知加工（自發(fā)思維）。盡管構成個(gè)體休息期間持續體驗的認知、感知和運動(dòng)過(guò)程豐富多樣，但研究人員較少承認這些貢獻，而是使用一個(gè)單一的術(shù)語(yǔ)，如“內在（intrinsic）”或“自發(fā)（spontaneous）”來(lái)描述在靜息態(tài)fMRI期間觀(guān)察到的所有神經(jīng)活動(dòng)。然而，把這部分內源性持續的認知加工所引發(fā)的腦活動(dòng)簡(jiǎn)單地歸為人腦的內在活動(dòng)顯然不利于靜息態(tài)腦成像研究的發(fā)展。另一個(gè)重要的問(wèn)題是，對于群體間比較研究，如果組間存在自發(fā)思維傾向差異，那么他們的靜息態(tài)自發(fā)思維很可能存在組間系統差異，進(jìn)而體現在其靜息態(tài)的神經(jīng)活動(dòng)模式上。值得注意的是，許多類(lèi)型的精神疾病都與自發(fā)思維的異常有聯(lián)系。例如，抑郁癥患者自發(fā)思維出現的頻率顯著(zhù)高于正常個(gè)體，此外，他們的自發(fā)思維內容更多是負性的、指向過(guò)去的。因此，對于常見(jiàn)的精神疾病與健康人的對比研究，靜息態(tài)自發(fā)思維的系統差異會(huì )影響靜息態(tài)方法的效度。 

　　針對這一現狀，中國科學(xué)院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室嚴超贛研究組開(kāi)發(fā)了出聲思維功能磁共振成像（Think-Aloud fMRI）新范式，采用出聲思維法收集了101名被試在磁共振中實(shí)時(shí)的思維流（質(zhì)控后最終分析樣本為86人）。與經(jīng)典的靜息態(tài)fMRI不同的是，被試睜眼注視屏幕上的“+”注視點(diǎn)之外，當發(fā)現腦中出現想法/畫(huà)面時(shí)需要當即匯報出來(lái)。研究首先檢測了think-aloud fMRI研究持續思維流的可行性，包括闡明自發(fā)言語(yǔ)報告時(shí)大腦的激活模式，以及思想內容是否與大腦活動(dòng)相關(guān)。之后，融合自然語(yǔ)言處理（natural language processing, NLP），使用表征相似性分析 （Representational similarity analysis, RSA）刻畫(huà)了靜息態(tài)下思維流的大腦表征模式 （圖1）：1）研究者首先將錄音轉錄為文本，并按照時(shí)間性和話(huà)題相似性對思維內容轉換進(jìn)行了標注和切分，進(jìn)一步使用NLP將每個(gè)思維片段量化為768維固定長(cháng)度的向量，以構建語(yǔ)義特征表征差異性矩陣（representational dissimilarity matrix, RDM）。2）計算每個(gè)思維片段對應的平均BOLD（blood oxygenation level-dependent）值以構建神經(jīng)水平的RDM。3）最后，研究使用RSA在三個(gè)全腦神經(jīng)水平上探究了靜息態(tài)思維流的大腦表征模式：體素水平（全腦探照燈分析）、區域水平（采用Schaefer 400 分區）和系統水平（采用七個(gè)Yeo網(wǎng)絡(luò )）。 

圖1.實(shí)驗分析示意圖 

　　全腦三個(gè)水平的RSA分析結果均表明，靜息態(tài)下思維流的大腦表征模式涉及廣泛的大腦區域，不僅是涉及默認網(wǎng)絡(luò )（default mode network, DMN），而是涉及所有七個(gè)大腦網(wǎng)絡(luò )（圖2、圖3）。通過(guò)直接將思維的自發(fā)性和動(dòng)態(tài)性與大腦活動(dòng)的自發(fā)性和動(dòng)態(tài)性相結合，實(shí)證地獲得了大腦靜息態(tài)下自發(fā)活動(dòng)的內在空間模式。 

圖2.體素水平的RSA分析結果 

圖3.區域水平的RSA分析結果 

　　該研究強調了關(guān)注靜息態(tài)下持續認知活動(dòng)的重要性，闡明了大腦靜息態(tài)思維流的內在空間模式，并為時(shí)空神經(jīng)科學(xué)提供了支持，將促進(jìn)腦自發(fā)活動(dòng)研究和靜息態(tài)fMRI研究的發(fā)展。在方法上，該研究證明了將出聲思維、自然語(yǔ)言處理、表征相似性分析與fMRI結合起來(lái)研究靜息態(tài)思維流與大腦自發(fā)活動(dòng)之間聯(lián)系的潛力，展望了Think-Aloud fMRI研究范式的研究前景。未來(lái)，嚴超贛研究組將進(jìn)一步明確靜息態(tài)下不同思維內容特征的大腦空間模式。 

　　該研究目前已在線(xiàn)發(fā)表于NeuroImage。心理所李慧嫻為第一作者，心理所嚴超贛研究員為通訊作者。研究代碼已經(jīng)開(kāi)源共享在https://github.com/Chaogan-Yan/PaperScripts/tree/master/LiHX_2022_NeuroImage，數據已共享在http://rfmri.org/ThinkAloudfMRIData，并將更新于心理科學(xué)數據銀行。   

　　該研究得到了科技創(chuàng )新2030-腦科學(xué)與類(lèi)腦研究重大項目（2021ZD0200600）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2017YFC1309902）、國家自然科學(xué)基金（82122035、81671774、81630031）、中國科學(xué)院十三五信息化規劃（XXH13505）、中國科學(xué)院重點(diǎn)研究計劃（ZDBS-SSW-JSC006），北京市科技新星計劃（Z191100001119104），以及中國科學(xué)院心理研究所科學(xué)基金（E2CX4425YZ）的資助。 

　　論文信息： 

　　Li, H.-X., Lu, B., Wang, Y.-W., Li, X.-Y., Chen, X., & Yan, C.-G. (2022). Neural Representations of Self-Generated Thought during Think-Aloud fMRI. Neuroimage, 119775. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2022.119775