实时人际冲突与神经同步：一项基于fNIRS高分辨率扫描技术的交互式贪心蛇游戏研究

《Behavioural Brain Research》：Real-Time Interpersonal Conflict and Neural Synchronization: An fNIRS-Hyperscanning Study Using an Interactive Greedy Snake Game

人际冲突的神经机制研究采用改良贪吃蛇游戏，通过fNIRS-hyperscanning技术记录52对大学生互动时的脑活动。结果显示冲突组较非冲突组在左额下回、背外侧前额叶皮层和右侧顶枕联合区氧合血红蛋白响应更强，且脑间同步性显著提高，表明人际冲突需要多脑区协同完成认知控制、动作观察和社会推断功能。

　　

康曹|张明明|谭恒|李杰

内蒙古师范大学，心理学学院，中国呼和浩特

摘要

人际冲突是一种普遍存在的社会互动现象，然而其在认知神经科学框架内的潜在神经机制仍不甚明确。我们基于“分歧-干扰-负面情绪”三元组理论，对经典的“贪吃蛇”游戏进行了改造，创建了两种实时互动范式（冲突与非冲突），从而实现了对冲突现象的量化研究。通过功能性近红外光谱高光谱技术（fNIRS-hyperscanning），我们记录了52对大学生在任务执行过程中的血液动力学反应（共104名参与者）。排除不符合质量标准的数据后，最终有44对参与者被纳入神经分析。从行为上看，冲突范式显著增强了参与者对目标不一致性和相互干扰的主观感知，并引发了对抗行为，这体现在货币奖励分配的减少上，有效验证了实验操作的有效性。从神经学角度来看，与非冲突组相比，冲突组在左侧下额叶（lIFG）、背外侧前额叶皮层（dlPFC）和右侧颞顶交界处（rTPJ）区域表现出更强的氧合血红蛋白（HbO）反应，同时这些区域的脑间同步性（IBS）也更高。这些发现表明，人际冲突需要协调的认知过程，包括行为观察、认知控制和社会推断。本研究为人际冲突期间的大脑协调机制提供了新的证据，为社会神经科学提供了坚实的方法论和理论框架。

引言

人际冲突是人类互动中不可避免的一个方面[1]，[2]。这类冲突通常源于意见分歧[3]、利益冲突[5]、误解[7]、价值观或信仰的差异[9]，以及人格特征或行为风格的差异[10]。尽管人际冲突普遍存在，但其背后的认知和神经机制仍不明确。这一知识空白主要是由于方法论上的瓶颈：缺乏能够在受控实验环境中捕捉现实世界人际冲突相互性和动态本质的有效范式。理论框架指出，人际冲突由三个基本属性定义：分歧、干扰和负面情绪体验[11]，[12]，[13]，[14]。虽然这些成分可以以多种组合出现（见图1），但Barki和Hartwick[12]认为：“只有同时包含这三个成分的事件才能真正被称为冲突。”基于这一定义，我们将人际冲突定义为相互依赖个体之间的对立性社会互动，其特征是感知到的分歧、干扰行为和负面情绪。这一三要素定义为开发互动实验范式提供了明确的概念边界。在本研究中，我们将冲突视为一种自然发生的动态互动过程。通过使用改良的“贪吃蛇”游戏，我们旨在探究在受控实验室环境中发生的实时对抗性社会交流中的神经活动和脑间同步性。

人际冲突本质上是一种动态的社会互动过程。在互动过程中，参与者不仅接收来自对方的信息，还会根据对方的行为实时调整自己的思想和感受[15]。这种动态的、双向的特性将真正的人际冲突与静态的实验操作或单向的社会刺激区分开来。冲突事件中需要持续的相互监控、策略调整和情绪调节，因此需要更复杂的研究方法。具体而言，参与者应参与自由、实时的双人互动，这种互动具有个体或模拟条件下所没有的涌现特性。

在人际冲突的核心组成部分中，“分歧”是冲突行为的关键要素。研究意见分歧时的神经机制对于理解人际冲突的神经基础至关重要。Hirsch（2021）利用功能性近红外光谱（fNIRS）高光谱技术，在意见一致和不一致的情况下比较了主题对话，发现意见分歧时双侧背外侧前额叶皮层（dlPFC）、左侧缘上回、角回和上颞回的活动增强。相反，意见一致时，社会和视觉注意力网络的激活增强，脑间同步性（IBS）也更高。总体而言，这些发现突显了dlPFC作为人际冲突行为的关键神经基础。

除了意见分歧之外，从社会互动行为的角度来看，竞争行为与人际冲突有某些相似之处，而合作行为则是其对立面。逻辑上，关于人际合作和竞争的研究发现可以进一步阐明人际冲突的神经机制。在合作性社会互动任务中，一些研究发现实时互动时右侧后上颞沟（rpSTS）和右侧颞顶交界处（rTPJ）的激活增强，强调了rpSTS和rTPJ在社会互动中的关键作用[16]。而在竞争性游戏任务中，内侧前额叶皮层（mPFC）、右侧下顶叶皮层和左侧上额叶区域与竞争行为表现出强烈相关性，表明在竞争任务中需要更加强调自我与他者的区分以及理解他人的意图[17]。此外，右侧下顶叶小叶（rIPL）和双侧下额叶（IFG）在竞争活动中表现出脑间同步性，这可能与额外的心理资源需求和共情有关[18]。

在社会互动的高光谱研究中，有效的协调通常依赖于特定的认知过程：监测他人的行为、推断其隐藏意图，并据此调整自己的策略。先前的神经影像学证据强调了前额叶和颞顶叶区域在支持这些功能中的关键作用。具体而言，下额叶（IFG）在行为观察和社会信号整合中起着重要作用[19]，[20]，[21]，这对于检测对手的干扰行为至关重要。rTPJ一直被认为是社会心理化和意图推断的关键枢纽，使个体能够预测他人的策略行动。此外，dlPFC在动态互动中的自上而下的认知控制、目标维持和复杂决策中起着基础性作用[22]，[23]，[24]。基于这些证据，本研究选择了dlPFC、rTPJ和左侧下额叶（lIFG）作为核心研究区域。

在本实验中，为了解决以往人际冲突研究方法的局限性，我们对原始的“贪吃蛇”游戏进行了改造，以反映人际冲突的三个关键要素，从而为这一概念提供了操作性定义。如前所述，人际冲突具有实时动态社会互动的特征，而设计的“贪吃蛇”游戏满足了在实验室中实时监测和测量人际冲突动态的需求。与传统静态实验相比，这种范式包含了实时互动和即时行为干扰，使得能够捕捉到更复杂、更自然的社会互动过程，为研究人际冲突的认知神经机制提供了更真实的模拟。

实验的主要目的是通过实时动态游戏任务观察lIFG、rTPJ和dlPFC的神经活动，并测量它们之间的脑间同步性。本研究预期在冲突任务条件下神经活动和同步性会更强，从而为人际冲突期间的大脑协调机制提供新的证据。

部分摘录

参与者

我们通过安徽师范大学的社交媒体平台招募了104名参与者（52对）。排除数据质量不佳的样本后，剩余94名参与者可用于单脑分析。其中86对参与者成功形成了43对完整的样本用于脑间同步性分析（8名参与者因伴侣数据不符合质量标准而被排除）。最终样本包括52名女性（60.47%）和34名男性（39.53%），平均年龄为19.67岁。

fNIRS数据采集

我们使用了NIRSport近红外光谱成像系统（NIRSport 16×16，NIRx Medical Technologies, LLC，柏林，德国），该系统能够设置760 nm和850 nm两种近红外波长，采样率为7.8125 Hz。该系统通过改进的Beer-Lambert定律将光强度转换为氧合血红蛋白（HbO）、脱氧血红蛋白（HbR）和总血红蛋白浓度[25]。先前的研究表明，HbO对局部变化最为敏感。

行为数据分析

在非冲突游戏和冲突游戏结束后，从52对参与者那里收集了主观行为数据。问卷问题分为三个领域：（1）熟悉度评分用于评估随机配对伙伴的初始相似性；（2）与冲突相关的评估——获胜愿望、感知的目标一致性、自我报告的行为干扰以及每场游戏的参与度——反映了参与者对冲突强度和互动质量的主观体验。

预处理

数据预处理使用了MATLAB 2013和HOMER2软件包。预处理流程主要包括识别和去除不良通道、运动伪影检测和小波校正、带通滤波，以及从光学密度（OD）转换为血红蛋白浓度[30]。根据先前的研究并针对当前实验的具体情况，为每个步骤设置了相应的参数。

行为数据

行为分析证实了实验操作的有效性。所有主观评分均采用9点李克特量表（1=极低/强烈反对，9=极高/强烈同意），理论中点设为5。参与者报告的相互熟悉度较低（M = 4.34，SD = 2.89），平均值显著低于中点5（Wilcoxon符号秩检验p <.01），与招募结果一致。

讨论

本研究通过动态的双人互动游戏任务操作性定义了人际冲突，从而显著提高了人际冲突研究的生态有效性。在任务中，参与者需要实时持续监控和解读伴侣的行为和潜在意图，并据此调整自己的行为反应。因此，该任务不仅要求基本的认知活动，如视觉信息处理

局限性与启示

尽管有这些发现，但仍需谨慎对待一些局限性。首先，人际冲突与竞争之间的概念重叠仍是一个挑战。鉴于游戏的特性和金钱激励，观察到的背外侧前额叶和左侧下额叶区域的激活可能反映了复杂的认知过程。未来的设计，如“合作中的干扰”任务，可以进一步区分这些神经特征。

其次，虽然

结论

本研究利用fNIRS高光谱技术在操作性定义的人际冲突范式中发现了显著的脑间同步性（IBS），涉及社会相关的前额叶和颞顶叶区域。我们的发现表明，冲突情境下的IBS增强反映了涉及策略性注意力控制、行为相关监控和社会意图推断的复杂神经过程。

伦理审批声明

本研究得到了池州大学艺术与教育学院伦理委员会的批准，批准编号为2022030301。所有参与者在参与前均签署了书面知情同意书。本研究遵守了机构审查委员会的伦理指南和《赫尔辛基宣言》。

资助

本研究得到了安徽省教育委员会的人文学科和社会科学研究项目（SK2021A0737）的资助。

作者贡献声明

李杰：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理。谭恒：撰写 – 审稿与编辑、可视化、软件开发。康曹：撰写 – 原始草案、方法论设计、资金获取、概念构建。张明明：软件开发、方法论设计、数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢上海师范大学的张旭轩博士在整个研究过程中的宝贵帮助。同时，我们也感谢安徽师范大学教育科学学院的范萌、彭莉、尹志军、林彦兵、钱成林、江一阳和张雪等同学在数据收集过程中的支持。

利益冲突

作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。