镜像神经元综述

镜像神经元概述41108132徐海明东南大学医学院摘要：镜像神经元是今年来国外认知神经科学研究的热点，通过一系列最新的技术，人们确立了人体内存在镜像神经系统的观点。镜像神经系统在语言进化、动作识别与理解、行为模仿等方面都起着重要的作用。本文就镜像神经系统的研究做一概述。关键词：镜像神经元；语言进化；动作理解Summaryofmirrorneuron41108132XuhaimingMedicalDeparmentofSEUAbstract:Mirrorneuronsystemplaysimportantrolesinlanguageevolution,actionrecognitionandunderstanding,behaviorimitationandsoon.Recentprogressesindicatetheexistenceofmirrorneuronsysteminbothprmatesandhuman.Thispaperreviewedonpastworksofmirrorneuronresearch.Key：words:mirrorneuron;languageevolution;actionunderstanding1、镜像神经元的概念在生活中，看到别人在干什么，就好像自己也在干同样的事情一样：看到别人在吃东西，自己的口水就来了；看到别人打球，你就浑身是劲……为何会有这样潜移默化的作用？科学家发现，原来都是一种叫做镜像神经元的细胞在起作用。脑中的神经元网络，一般相信是储存特定记忆的所在；而镜像神经元组则储存了特定行为模式的编码。这种特性不单让我们可以想都不用想，就能执行基本的动作，同时也让我们在看到别人进行同样的动作时，不用细想就能够心领神会。由于有镜像神经元的存在，人类才能学习新知、与人交往，因为人类的认知能力、模仿能力都建立在镜像神经元的功能之上。2、镜像神经元的发现及发展1996年里佐拉蒂和同事们发现，恒河猴的前运动皮质F5区域的神经元不但在它做出动作时产生兴奋，而且看到别的猴子或人做相似的动作时也会兴奋。他们把这类神经元命名为镜像神经元。1998年里佐拉蒂根据经颅磁刺激技术和正电子断层扫描技术得到的证据提出，人类也具有镜像神经元，而且有一部分存在于大脑皮层的Broca区（控制说话、动作和对语言的理解的区域）。他进一步提出，人类正是凭借这个镜像神经元系统来理解别人的动作意图，同时与别人交流。1999年亚科博尼等人发现，镜像神经元系统会在动作模仿和模仿性学习中起作用。他们利用功能性磁共振成像技术，观察到了自愿者在模仿动作时大脑皮层Broca区的活动。2000年西谷信行和哈里（女）的研究表明，Broca区是镜像神经系统的协调中心。2001年威廉姆斯等人提出，镜像神经元系统损伤与自闭症有内在联系。2002年西谷信行和哈里报道了他们的实验结果：当他们让自愿者们观看画有各种口形的图片时，这些自愿者的镜像神经系统中的各部位会按照一定先后顺序被激活。这个顺序是：视觉皮层—上颞叶皮层—下顶叶—布洛卡区—初级活动皮层。亚科博尼指出，在大脑皮层上，镜像神经系统与大脑的“边缘系统”是相连的。边缘系统是与产生情感及记忆紧密相关的区域。科勒通过在恒河猴身上的实验，鉴别出了一类镜像神经元：这类神经元能处理抽象的信息，比如特定动作的意义，以及与这些动作相关的声音或描述动作的语言。2003年科勒随后又发现视听镜像神经元具有分辨不同动作的能力，特别是当两个动作同时具有听觉和视觉信息时，镜像神经元对它们的分辨率达到97%.分别由真第卢奇和迈斯特领导的研究小组证实，镜像神经元系统是肢体语言和口头语言交流的共同基础，从而揭示了这一系统在语言从肢体动作到现代语言的进化中的作用。2006年格里德利撰文称，镜像神经元的功能或许可以解释部分听众为什么会错误地感受萨克斯音乐所表达的情感，并理解成愤怒。桑顿认为自闭症的形成与婴儿时期受到的干扰有关。这种环境干扰可能是电磁辐射。处于发育阶段的婴儿的镜像神经系统对电磁辐射十分敏感。威克等人发现，当自愿者看到录像中的人物作出感到恶心、难受的表情时，他们的大脑皮层反应与自己闻到难闻的气味时是一样的。这种大脑皮层反应集中在有镜像神经元分布的区域。皮内达通过比较吸烟者和不吸烟者的脑电图发现，吸烟使人的镜像神经系统改变，让人的烟瘾更大。舍甫勒等人的研究显示，人在观察机器人的动作时，不会有观察人类动作时产生的那种大脑皮层反应，这表明镜像神经系统偏好动物的运动。3、镜像神经元的功能3.1、模仿模仿行为在出生几个小时的婴儿身上就已经出现了，研究表明12~21天大的婴儿就已经可以准确的模仿如伸舌头、手指动作及各种面部表情，研究者认为模仿是发展基本的社会技能如心理理论等的关键，模仿功能的却是则会导致孤独症等以社会交往缺陷为核心症状的症候群。镜像神经系统作为人类模仿能力的基础是不难理解的，因为其核心特征即观察他人行为可以激活自己大脑中负责编码及执行这些行为的皮层，包括运动皮层，从而进行居身模仿并完成动作的输出。[1]Iacoboni等的fMRI研究发现，被试在观察并模仿动作时左下额下回、右侧顶前区和右顶盖区皮质存在模仿的神经机制中起重要作用。[2]Nishitani等发现在观看唇形期间，大脑皮质的激活从枕叶到颞上沟、顶下小叶、额下回，最后到初级运动皮层。在模仿言语与非言语唇形时激活顺序也与观看时一致。而观看的同时模仿唇形只有Broca区和运动皮层的激活。提示模仿的基本神经环路和动作观看时激活的脑区是一致的，额下回后部可能存在镜像神经元结构，并参与模仿的加工。[3]3.2、语言理解Heiser等人采用重复经颅磁刺激的研究结果证实了Broca区域在模仿中不可或缺的作用，由于模仿可能是言语习得乃至理解的基础，研究者推测包括Broca区域的镜像神经元系统可能对言语理解至关重要。[4]Tettamanti等人将标书动作内容的句子播放给被试者，观察脑功能区域的变化，结果发现和从句法上匹配的控制组句子相比，表述动作内容的句子显著激活了左半球的包括额下回Broca区域的额叶-顶叶-颞叶回路，该回路是模仿学习的基础。他们认为，听表述动作内容的句子激活了匹配观察及执行行为的镜像神经回路，说明被试者是在理解句子表述的动作前提下对该句子进行加工的。具体来说，Broca区域的激活现实了其加工抽象语义来表征动作的作用。因此有理由认为镜像神经元在语言理解中的重要作用。[5]3.3、共情即使镜像神经系统额存在保证我们可以迅速的理解他人的动作及背后的意图，我们的社会认知功能仍然并非完整。因为社会交往中情绪的重要性是显而易见的，所以共情的能力也是社会认知功能中不可或缺的一部分。Jackson等人针对痛觉做的研究证明了共情的镜像神经机制：被试者观察痛觉的图片激活的脑区域和个人亲身经历痛觉的大脑区域在前扣带回，前部脑岛及小脑这些部位的活动是相似的。另外发现扣带回的激活程度和被试者对观察图片中的痛觉的评价等级存在正相关，该研究表明了共情的发生时具有镜像性质的。[6]3.4、社会交往心理理论、共情都属于社会认知功能，大量研究表明镜像神经系统在其中有着重要作用。而社会交往活动涉及了心理理论、共情等过程，由此也可以推断我们在社会交往中也会涉及镜像神经系统的激活。Iacoboni等对比了被试者观察两人进行社会交往的影片片段和观察一个人独自进行活动和休息状态下的大脑活动情况。结果表明党观察社会交往片段是镜像神经区域表现出更显著的激活。[7]Pfeifer等研究考察了儿童在观察或模仿他人表情时的镜像神经元系统激活程度和儿童在人际关系能力量表得分的相关。结果发现在模仿他人表情时，额下回、左侧杏仁核及双侧脑岛的激活程度和儿童的人际关系能力显著相关。该结果从发展的角度表明社会交往，至少在社会人际关系方面，和镜像神经元系统的功能有着密切的联系。4、小结与展望镜像神经系统的核心特征是通过相应脑区得激活建立内部的行为表征从而“亲身经历”其观察到的他人行为来实现理解他人行为、意图、情绪等功能，而且在模仿、语言理解、社会交往等方面起着重要作用。在镜像神经系统的结构上，也从额下回-顶下小叶-颞上沟等和动作理解相关的区域扩展到共情设计的脑岛、前扣带回皮层、杏仁核等脑区。虽然目前以镜像神经元系统为视角的研究数量增长迅速并取得了一系列稳定的研究发展，但该领域仍有一些待解决的关键问题。首先，镜像神经系统虽然为心理理论获得的模仿论提供了重要的依据，即我们在观察他人行为时进行的居身模仿使得我们能够较为自动化地理解他人行为的意图而不是通过概念性的推理，但目前尚未有研究直接验证推理他人的心理状态涉及了镜像神经系统的激活。其次，镜像神经元系统的发现为自我-他人的联系提供了神经机制上的桥梁，但这仅仅是更进一步理解自我他人的起点。自我-他人的关系是发展心理、社会认知及认知神经关注的重要领域，在镜像神经元系统为两者建立起桥梁发现他们有共同的神经机制后，后续研究需要关注两者的神经机制上的区别，及这种区别和镜像神经元系统的关系如何。最后，镜像神经元系统作为匹配观察-执行行为的神经机制，从原则上来说起其激活是自动化地，哪怕对于理解他人行为意图这样较高层次的心理功能，镜像神经元系统也可以自下而上的激活。但由于人在社会交往活动中的灵活性及社会认知的复杂性，镜像神经元系统的激活程度很可能和其他心理活动有着密切的关系。考察这些心理因素和镜像神经元系统活动的关系如何，以及从构建神经网络的视角出发考虑哪些脑区在镜像神经系统之上调节着其活动状态，也是今后研究需要重点考察的方面。[参考文献][1]胡晓晴，傅根跃，施臻彦，镜像神经元系统的研究回顾及展望，心理科学进展，2009，Vol[2]IacoboniM，WoodsRP，BrassM，etal。Cortical，mechanismsofhumanimitation[J].Science，1999[3]NishitaniN,HariR.Viewinglipforms:corticaldynamics[J].Neuron,2002[4]HeiserM,IacoboniM,MaedaF,MarcusJ,&MazziottaJC.(2003).[5]TettamantiM,BuccinoG,SaccumanMC,GalleseV,DannaM,ScifoP,etal.(2005).[6]Jackson,P.L.,Meltzoff,A.N.,&Decety,J.(2005).[7]IacoboniM,LiebermanM.D.,KnowltonB.J.,Molnar-SzakacsI,MoritzM,ThroopCJ,etal.(2004)[8]Pfeifer.JH.,Iacoboni.I.,Mazziotta.J.C.,&Dapretto.M.(2008).