脑科学文章阅读_1_

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1、44 科學人2011.07心理學是研究人的行為的科學，犯罪學是研究犯罪人行為的科學，因此犯罪學與心理學一直都有緊密的關係。犯罪最重要的是意圖，俗話說： 有心為善，雖善不賞；無心為過，雖過不罰。在法律上，有沒有意圖是量刑的標準，蓄意謀殺和過失殺人這一級罪和二級罪中間的差別，就在它的意圖 。人的行為源於大腦的意念，犯罪行為也是源自大腦犯罪的意圖。大腦意念和行為是一個正回饋的關係，即大腦產生觀念、觀念引導行為、行為產生結果，這結果會回過頭來改變大腦。這個正回饋作用一直在發生，不因大腦成熟而停止。也就是說，我們的行為和思想會一直不停改變大腦神經迴路的連接。在神經科學上，學習的定義是神經迴路的改變與強化

2、，神經迴路連接得越緊密，行為習慣化的程度越強。所以壞習慣形成後，要改它就費力了。若想改正一個行為，我們可以把它想像成一片大草原，上面有阡陌縱橫的路（神經連接） 。如果某一條路是你要戒掉的習慣，那麼只是禁止是無用的，因為當意念起來時，若只有這一條路而別無選擇，人還是會偷著走。最好的方法是用你要的行為，去取代你不要的行為。一旦新的路變得大條了，人們就會去走它，而舊的路因為許久不走，被草淹沒了，便會自然而然消失。大腦不說謊過去，心理學家一直認為意圖是幾乎不可能測量的，因為太抽象，不容易用實驗儀器捕捉到。但是自從有了腦造影技術，例如功能性磁共振造影腦 科 學重 點 提 要由於各種腦造影技術的發展，科學

3、家得以探索犯罪行為在大腦中 的神經機制。衝動型暴力犯無法調控負面情緒、較不能知覺自己的錯誤，他 們的注意力也容易受到帶敵意的 表情所吸引。若能從腦波資料釐清暴力舉動的神經生理歷程，可能有助於矯正 這類偏差行為。暴力犯 大腦秘密檔案明明知道不可以使用暴力，為什麼卻會衝動犯錯？大腦主導了人的行為，從大腦腦波分析，能否找出生理上的原因？撰文洪蘭、阮啟弘、陳巧雲P044-049-SA113.indd 442011/6/24 上午12:19影像來源：達志影像P044-049-SA113.indd 452011/6/22 下午9:2946 科學人2011.07（fMRI） 、腦電圖（EEG） 、腦磁圖（M

4、EG）和正子斷層掃描（PET） ，我們可以從大腦中某個已知功能區域的血流量來推測那個區域活化的意義。1992年科學家又在大腦中發現了跟意圖很有關係的鏡像神經元，如今已發展出一些實驗方法，可以從受試者的鏡像神經元是否活化，來推測這個人在想什麼。孟子和荀子爭辯人性是善還是惡，透過科學實驗，我們已經在大腦中看到了人性本善，因為人在說謊時會討厭自己。這個實驗是請受試者去聞阿摩尼亞（氨水） ，因為它很臭，受試者的眉頭會皺起來，大腦中的厭惡中心就活化；這時再請這個人躺在fMRI儀器中，並指示他在看到紅桃十時要唸黑桃三，同時掃描他的大腦（也就是強迫他說謊，但這個謊沒有威脅到他的道德） 。想不到，就這麼一點的

5、不真實，受試者大腦的厭惡中心也活化了起來，表示人不喜歡說謊，就算無傷大雅的謊言，他也不喜歡。原來只要情況允許，人會說真話。那麼為什麼還有習慣性的說謊者呢？一種是病變。大腦受傷後，有種病人會一直說謊，編各式各樣的謊言，有時離譜到正常人一聽就知道是謊話，而他自己還是說得面不改色。美國加州大學聖巴巴拉分校認知科學家葛詹尼加（Michael Gazzaniga）曾經報告過一個病例：一位從不說謊的老太太在中風後經常時空錯亂，以為她在自己家中，醫生被她鬧得沒辦法，就打開病房的門，指著運送病床的大電梯說： 如果你在你家裡，你家有這麼大的電梯嗎？想不到那位從來不說謊的老太太，臉不紅、心不跳、氣不喘地馬上回應：

6、 醫生，你知道我花了多少錢才把這電梯裝起來嗎？習慣性說謊的另一種原因，還是習慣。常常需要以最聳動的言詞去吸引別人的注意，就會變成習慣性的說謊者。不過正常人在情急之下，偶爾也會不自覺說謊，原因是左腦前額葉有個地方是葛詹尼加所謂的解釋者 ，人的大腦無時無刻在監控自己的行為，也無時無刻替自己的行為找理由，把自己行為合理化。因為大腦有這個本能反應，所以在犯罪偵察上，很難判定這個人是不是蓄意說謊；不過現在有一些fMRI的實驗，可以看到說謊跟說真話時大腦活化的地方不同；甚至自己都未曾察覺自己的判斷錯誤，大腦就知道了。這個實驗是給受試者看10個字，如枕頭、休息、做夢、床，每一個字都與睡眠有關，但睡眠這個字從

7、來不曾出現過。看完後，請受試者把不曾出現過的新字摻在舊字中，判斷該字是新還是舊。這時睡眠被誤判為舊字的機率大增，因為10個字都與睡眠有關，受試者會很自然聯想到睡眠，當睡眠的強度跟真正出現過的舊字強度差不多時，受試者就誤以為睡眠這個字曾經出現過。但是雖然受試者自己分不清，大腦中正確拒絕 （correct reject）和誤判 （false alarm）活化的區域是不同的。這個實驗讓我們非常驚訝地看到，連自己都沒有把握的事，大腦卻比我們還更知道，難怪葛詹尼加寫過一本書大腦比你先知道 （The Minds Past） ，大腦的確是如此。很多時候我們做了錯誤的選擇，雖然當場不知道，事後卻會感到不安，甚

8、至做惡夢，但是大腦很清楚，會把不對的地方貼個標籤。這類現象很早就觀察到，只是這個知覺沒有強到可以進入意識界，所以我們說不出理由。我們也可以用EEG來看大腦對某個刺激的反應，判斷他是否曾經看過這個刺激。有一個實驗是給受試者看1000張風景圖片，看完之後一個星期，再請他們從2000張圖片中挑出上週看過的1000張來，受試者都以為這是一個不可能的作業，人不可能記得這麼多的圖片，但是結果受試者的正確率高達78%，表示看過後大腦是有印象的。這個特點可以用在犯罪偵察上：大腦看熟悉與不熟悉圖片時，腦波的波峰不同。例如，嫌犯在看到他犯案場景的圖片時，EEG的P300波會不同，從波的強度就可知道他有沒有說謊。控

9、制不住的衝動在知道了大腦和行為的一些關係後，筆者在中央大學的實驗室想利用科學方法來幫助法官，判斷這個人可不可以假釋、有多少機率再犯。我們採用的基本實驗典範是gono go，這個實驗的流程是先請受試者凝視電腦螢幕中影像來源：遠流影像資料室（左起）、許碧純、陳巧雲洪蘭（左）是美國加州大學河濱分校實驗心理學博士，現為中央大學認知神經科學研究所所長。阮啟弘（中）為英國牛津大學實驗心理學博士，現為中央大學認知神經科學研究所教授。陳巧雲（右）是陽明大學神經科學研究所博士，現為中正大學犯罪防治學系助理教授。P044-049-SA113.indd 462011/6/24 上午12:科學人 47央的點，接著會有

10、一個目標刺激出現在他的左視野或右視野，受試者要盡快對緊接著再出現的真正目標刺激做出按鍵反應。在25%的嘗試中，受試者在看到要做反應的真正目標刺激後，會馬上看到另一個指令：叫他手縮回不要按鍵。這時，他必須抑制自己原先的計畫，從快速反應的模式跳脫出來，改成按兵不動。我們同時用EEG測量受試者的腦波，結果發現衝動型暴力犯抑制能力指標的N200顯著低於對照組。 （衝動型暴力犯指的是非預謀、因一時激怒而犯過一次以上的殺人罪，並被處以15年以上或無期徒刑的人；本實驗的對照組為不曾犯過暴力罪的偽造文書、偽造貨幣、詐欺及偷竊的犯人。）如果在go/no go實驗典範中加入反應時間壓力這個變項，要求受試者在短時間

11、內做出反應，就可看出外界壓力對抑制能力的影響。實驗結果顯示，衝動型暴力犯在有時間壓力的情況下，無法有效調控負面情緒來抑制他的衝動，而犯下更多的錯誤。顏習齋說： 惡人之心無過，常人之心知過，賢人之心改過，聖人之心寡過。連聖人都只是寡過，人不可能不犯錯； 易經說： 無咎者，善補過也。知過能改就好。但是，為什麼有些人不能經由錯誤中學習，會一犯再犯呢？我們用改良過的go/no go典範，在螢幕中央目標刺激的兩側多加周邊的干擾刺激，使受試者更容易犯錯。一般人如果在不該按鍵時按了鍵，這個錯誤會使他下一次的反應時間變慢，這叫錯誤後減慢 （post-error slowing） 。實驗發現，衝動型暴力犯沒有錯

12、誤後減慢的情形，在腦波反應上，與錯誤相關的正波（error positivity, Pe，代表這個人察覺到自己犯錯了）約在錯誤反應後的200600毫秒達到頂峰。衝動型於暴力犯的Pe振幅較對照組低，這顯示他們較無法知覺到錯誤，犯錯後，校正行為的能力不足，會一犯再犯。這些衝動型暴力犯對於衝動行為的抑制力，較對照組差，那麼衝動行為背後的抑制神經機制是什麼呢？過去的研究已知一些與動作抑制歷程有關的大腦區域，包括輔助運動前區（pre-SMA)、下額葉、視丘下核及基底核。因此，我們用跨顱磁性刺激（TMS）及跨顱直流電刺激（tDCS）來探討這個問題。TMS將磁脈衝施打在pre-SMA及頭頂時，會短暫阻斷神資

13、料來源：陳巧雲電腦繪圖：姚裕評從ERP看衝動暴力在利用腦電圖（EEG）進行實驗時，單一特定事件引發的大腦電位變化非常小，通常只有幾微伏特，並不易發覺。但藉由數位訊號及影像處理等技術將腦波平均化 ，從EEG圖中萃取出事件相關電位（event-related potential, ERP） ，可以為某些神經活動與認知歷程找到相對應的關係。分析ERP的特質，例如振幅、時間與在頭皮上的分佈和頻率，可解釋相關神經活動和認知歷程。在衝動型暴力犯的腦波研究中，我們以刺激後約200400毫秒出現的負波（稱為N200）做為抑制能力的指標；刺激後約300600毫秒出現的正波（稱為P300）代表受試者所投注的注意力

14、，並得到如下的結果。 抽絲剝繭 衝動型暴力犯較無法抑制自己的行為，通常也較無法察覺自 己犯了錯。從腦波反應可看出他們與抑制行為有關的N200 顯著低於對照組（上圖） ；而與知覺錯誤有關的Pe波振幅也 較小（中圖） 。當憤怒表情刺激與另一個無關情緒的刺激出 現在不同側時，衝動型暴力犯的注意力指標P300的振幅比 對照組低（下圖） ，顯示衝動型暴力犯很難將注意力從憤怒 刺激中抽離。-12012-5-3-11357-5-3-11357電位（微伏特）電位（微伏特）電位（微伏特）-100 -10 80 170 260 350 440 530 時間（毫秒）-100 0 100 200 300 400 50

15、0 600 700 800 時間（毫秒）-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 時間（毫秒）對照組衝動型暴力犯對照組對照組N200衝動型暴力犯衝動型暴力犯情緒線索目標刺激P300PeP044-049-SA113.indd 472011/6/24 上午 6:4548 科學人2011.07窺探大腦的科學方法技術名稱原理特點功能性 磁共振造影 （fMRI）大腦神經元活化時需要能量，活化區的血流量增加會使得帶氧血 紅素增加，超過氧的消耗量，而使血中去氧血紅素的比例降低。 去氧血紅素是順磁性物質，會干擾局部磁場，去氧血紅素比例減 少可使影像強度增強，是fMRI訊號的

16、來源。可顯示基本的腦結構影像，標示出大 腦活動最頻繁的區域。可輔佐行為資 料，建立認知功能的神經關聯性，具 有優越的空間解析度。腦電圖 （EEG）當大腦處理外在刺激（視、聽覺等）或執行內在歷程（注意力、 記憶等）時，神經細胞電化學的互動反應會使腦部的電位產生變 化。以電極貼於頭皮上，可記錄到神經細胞規律性振動的電流型 態，大約為50微伏特的電位變化。無痛、非侵入性，可輔佐行為資料， 建立認知功能的神經關聯性，具有優 越的時間解析度。腦磁圖 （MEG）類似EEG，記錄神經電流活動所導致的磁場變化。適合偵測腦皮質溝的神經活動，較EEG 有更佳的空間解析度。跨顱 磁性刺激 （TMS）利用磁場可穿透非導體的特性，直接對腦中特定小範圍區域發出 強力但短暫的磁脈衝，引發附近神經元產生小幅電流，可瞬間干 擾該處大腦皮質，以驗證其在特定時間點的認知功能。無痛、非侵入性，是一種可逆轉的短 暫干擾效果。可建立認知功能與神經 活動的因果關係，具有優越的時間解 析度和空