功能性近红外光谱成像(fNIRS)在决策中的应用

Advances in Psychology 心理学进展, 2019, 9(8), 1435-1445

Published Online August 2019 in Hans. /journal/ap

https:///10.12677/ap.2019.98176

The Application of Functional Near-Infrared Spectroscopy in Decision Making Research

Tong Zhao1,2

1Key Research Base of Humanities and Social Sciences of the Ministry of Education, Academy of Psychology and Behavior of Tianjin Normal University, Tianjin

2Faculty of Psychology, Tianjin Normal University, Tianjin

Received: Jul. 25th, 2019; accepted: Aug. 14th, 2019; published: Aug. 21st, 2019

Abstract

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) has become an important research tool for ex-ploring the neural mechanisms of decision making gradually. The scientific answer of “how hu-man beings make decisions” could be examined by neural mechanism under decision making, which can be measured by fNIRS with higher ecological validity. This paper first summarizes the advantages of fNIRS when exploring neural mechanisms under decision making, and then we review the progress of fNIRS research in decision making field. At present, researchers have ex-plored the phenomenon and neural mechanisms of gender differences, personality differences, group differences in risk decision making, inter-temporal choice, social decision making and consumer decision making. Finally, it points out that combining with other neuroimage tech-nologies, conducting research with abnormal individuals, and optimizing analytical methods by taking advantages of fNIRS could explain the psychological mechanism of human decision mak-ing in the future.

Keywords

Functional Near-Infrared Spectroscopy, Decision Making, Neural Mechanism

功能性近红外光谱成像(fNIRS)在决策中的应用

赵彤1,2

1天津师范大学心理与行为研究院，教育部人文社会科学重点研究基地，天津

2天津师范大学心理学部，天津

收稿日期：2019年7月25日；录用日期：2019年8月14日；发布日期：2019年8月21日

赵彤

摘 要

功能性近红外光谱成像(fNIRS)现已逐渐成为探究决策的神经机制的一项重要的研究工具，利用具有高生态效度的fNIRS 技术考察决策背后的神经机制或许可以真正解答“人类是如何做出决策”这一科学问题。本文首先总结fNIRS 研究决策神经机制的优势，其次梳理了决策领域应用fNIRS 的研究进展，目前已经在风险决策、跨期决策、社会决策和消费者决策等领域探究了决策的性别差异、人格差异、群体差异等现象及其神经机制。最后指出未来可以充分利用fNIRS 的优势开展多模态、特殊群体等更为广泛的研究，优化分析方法，进一步阐释人类决策过程的心理机制。

关键词

功能性近红外光谱成像，决策，神经机制

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1. 引言

决策(decision-making)是人类根据自己的意愿和信念选择行动的过程(庄锦英，2006)，是人类行为的重要组成部分(方平，陈满琪，&姜媛，2009)。在生存与进化的几十万年来，人类通过自然选择获得了一种叫做“做出更好的决策”的技能(李纾，梁竹苑，&孙彦，2012)。“人类是如何做出决策”这一问题是心理学家一直以来致力探求和解答的。近二十年，随着认知神经科学的快速发展，脑成像技术成为神经科学最盛行的工具(刘长江&李纾，2007)，利用这些技术可以明确决策行为与大脑之间的对应关系并探索决策心理背后的神经机制。功能性近红外光谱成像(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)作为近年来新兴起的脑成像技术，因其成本低、对动作有一定的容忍度、适用于更加真实的实验环境而备受研究者青睐。本文从fNIRS 应用于决策研究的优势入手，总结决策行为各领域的fNIRS 研究进展，在已有研究基础上对fNIRS 在决策中的应用前景提出建议与展望。

2. fNIRS 应用于决策研究的优势

2.1. fNIRS 具备进行决策研究的脑成像技术前提

fNIRS 是利用光学成像原理实现对大脑浅皮层血流动力响应的测量，常被称为“光学窗口”(Jöbsis-vander Vliet, 1999; Kopton & Kenning, 2014)。近红外光波的波长约为650至950毫米，可以无创伤地直接照射到头皮几厘米深的组织中(Scholkmann et al., 2013)。尽管fNIRS 无法探测到大脑深层结构的血流变化(例如与记忆相关的海马)，但其对大脑浅皮层的血氧动力变化十分敏感(刘宝根，周兢，&李菲，2011)。决策行为涉及的绝大部分脑区均位于大脑浅皮层，例如前额叶、眶额叶和颞顶联合区等，这些区域的血氧动力学响应均可通过fNIRS 测量(Piva, Zhang, Noah, Chang, & Hisch, 2017)，因此fNIRS 具备进行决策研究的脑机制探究的技术前提。

2.2. fNIRS 采集环境舒适，贴近自然决策情景

fNIRS 仪器噪音较低，对动作有一定的容忍度，为被试在实验室进行贴近自然情境下的决策提供