4.2 说谎时的大脑反应

说谎作为一种有意识的社会行为，包含一系列认知活动过程，如动作意图、执行控制、反应抑制等（Farah et al., 2014; Spence et al., 2004; Vrij, 2008）。如果想准确获知说谎的加工过程，就需要解码大脑。目前解码手段主要集中在脑电波变化或脑区激活变化上。它们分别从时间（加工进程）和空间（脑区激活）两个维度给我们提供了说谎的一些蛛丝马迹。

4.2.1 说谎时脑电发生了什么变化

脑电是指特定事件（如外部刺激或者应激反应）诱发的脑电波反应，可以反映感知、记忆、思维等心理过程中大脑的变化。说谎时，大脑的电位活动变化可以通过高时间分辨率的脑电设备进行记录。通过说谎和不说谎条件的对比，我们可以找到说谎的关键指标。

1.说谎与P300成分

自塞缪尔·萨顿（Samuel Sutton）等人（1965）首次发现了内源性事件相关电位的P300成分。P300成分在记忆中表现最为凸显。比如，你的早餐一般是牛奶和面包，如果在计算机屏幕上出现“面条”和“面包”两个词语或者两张图片，那应该能猜到哪个词语或者哪张图片会诱发你更大的P300成分。20世纪80年代以来，研究者们开始将P300成分应用于说谎的研究中。美国学者彼得·罗森菲尔德等人首次利用脑电技术探索说谎的脑机制（Rosenfeld et al., 1988）。实验中设置了三种刺激，即探测刺激（与案件有关）、无关刺激（与案件无关）和目标刺激（与案件无关，但需注意）。结果发现无论对于犯罪者，还是无辜者而言，探测刺激和目标刺激均比无关刺激诱发了更大的P300波幅。有趣的是，犯罪者的探测刺激诱发的P300波幅明显大于无辜者探测刺激诱发的P300波幅。这说明P300成分在说谎与非说谎条件下有很大不同。P300波幅甚至还与说谎的动机有关，你越是想隐瞒的信息，越会诱发更大波幅的P300成分（Kubo & Nittono, 2009）。

经过30多年的发展，ERP技术，尤其是P300，可以作为说谎时的判断依据已经广为人知。但是，P300成分有时候也会受到反测谎技术的影响（Rosenfeld et al., 2004）。这种反测谎技术包括心理反测谎，即故意不对相关刺激表现出很强的注意。比如犯罪嫌疑人看到了自己作案的工具，却故意盯着图片的四周方框。同时也包括生理上的反测谎，如在不同刺激出现时动手指或者脚趾等微小动作，或者眨眨眼睛。有人还专门针对这一问题进行了一项研究，结果表明无反测谎组的P300的击中率是82%，而反测谎组的击中率却骤然降到18%，可见反测谎不容小觑。正所谓魔高一尺，道高一丈，为了提高P300甄别谎言时应对反测谎的能力，研究者对已有的谎言机制研究范式进行了创新（Rosenfeld et al., 2008）。在他们新的研究方法上，会先后呈现两种不同类型的刺激。先呈现一个300毫秒白色词作为刺激1（犯罪相关刺激或无关刺激），实验参与者需尽快反馈是否看见了刺激。在短暂刺激间隔后，呈现刺激2（为目标刺激或非目标刺激），要求实验参与者按键判断是否为目标刺激。如绿色为一类，按1键；红色、蓝色、黄色和紫色为另一类，按2键。这样连续呈现的方式限制了个体运用反测谎方式，因为你必须正确回答目标刺激，不然就很容易被“逮着”（Meixner & Rosenfeld, 2011）。

2.说谎与N400成分

除了P300成分，N400成分也是说谎时的一个有力证据。它是一个经典的、和语义冲突相关的内源性指标，由美国人马尔塔·库塔斯（Marta Kutas）等研究者（1980）首先发现。它产生于前后矛盾的词语或句子，波峰潜伏期在刺激出现后400毫秒左右（Kutas & Hillyard, 1980），甚至有人称之为“语言相关电位”。N400的变化既可以出现在语言刺激与预期间的差异上，也可以出现在知识前后不一致的情况下。比如给你呈现一个句子，“我们爬过了一座山”。同时，再给你呈现另外一个句子“我们爬过了一座树”。后面这个句子相比前面的句子会诱发你更大的N400波幅。因为“一座”这个量词一般都是和“山”联系在一起的，而很少和“树”在一块使用。因此，语义的违背就会产生更大的N400波幅。当然，以N400为指标的说谎相关研究也是基于这个原理。在说谎时，话语是言不由衷甚至是口是心非的。这样实际记忆与真实表达之间就会存在互相矛盾的地方，这就会在N400这个成分上表现出来。蒂莫西·波阿斯（Timothy Boaz）等人（1991）以犯罪相关信息为材料，给受测者观看录制的入室盗窃案（有罪情况）或纽约市内场景（无辜情况）的录像带，然后让他们阅读犯罪相关的短语，这些短语可能是真实也可能是错误的描述。他们不需要对陈述的真实性做出任何反应。受测者对“真”（真实描述犯罪相关信息的）和“假”（和真实犯罪信息不一致的）句子的N400成分在Cz和Pz点的波幅存在差异。

3.说谎与其他脑电成分

除了P300和N400成分，与说谎关联的还有CNV（contingent negative variation，关联性负变化）、MFN（medial frontal negativities，内侧额叶负波）等成分。方方等人（2003）的一个研究中，实验参与者需要根据熟悉与否对人脸做出反应，但也需故意对目标人脸做出欺骗性反应，以“欺骗计算机”。实验参与者被告知计算机可以判断他们是否诚实。在实验的每个试次中，如果实验参与者成功地欺骗了计算机，并且他们的回答被认为是诚实的，他们会得到奖励，否则会受到惩罚。在这个模拟说谎实验中，实验参与者说谎反应前的CNV比诚实反应前的CNV有明显的负向偏转。这个成分更多反映了说谎的筹划，或者是准备执行说谎前的特征。那可不可以认为CNV就能够反映说谎前的意图呢？为了区分CNV和P300在说谎不同阶段的作用，研究者操纵了说谎反馈，比较了P300和CNV在不同条件下的反应。P300成分的反应不受反馈影响，而CNV的鉴别效果受反馈影响，在有反馈条件下对犯罪者的鉴别力更强（崔茜等，2009），这也进一步说明CNV更多反映的是说谎意图。如果实验参与者知道后面有反馈，则会有更大的负向偏转。而P300更多反映的是记忆痕迹，真实反应时P300波幅会更大，不会受反馈影响。

说谎执行过程肯定有更大的反应冲突，必定反映在脑电指标上。其中，MFN脑电成分也与说谎有联系。雷·约翰逊（Ray Johnson）等人（2004）采用脑电发现说谎与反映执行功能的内侧额叶负波有关。首先让实验参与者记忆一定数量的词语，然后进行三种指导语条件下的新旧再认测验。一种是完全诚实的反应，即对学过的词回答“是”，对未学习过的词回答“否”。这个条件下是真实作答，不需要更多的意志努力。第二种反应是完全说谎反应，即对学过的词回答“否”表示未学过，对未学习过的词回答“是”表示学过。这个条件下是完全虚假的作答，每一题都需要随时监控自己的大脑，以免说错。第三种反应则是随机说谎反应，由自己决定对什么刺激进行说谎。这个条件下，实验参与者会轻松很多，想说谎就说谎，想不说谎就可以不说谎。当然，总体上对旧词和新词的说谎/诚实回答比例维持在1∶1左右。P300成分在不同条件下都存在明显的新旧效应，即旧词较新词会诱发P300的更大波幅。这说明了记忆的优势效应，正是因为记得深，所以看得重。而完全说谎条件相比完全诚实条件诱发了更大的MFN，波幅并不会受到练习影响。在完全说谎的条件下，实验参与者冲突重重，需要对每一个回答进行监测。MFN可能就是反映了前扣带皮层的活动，该区域涉及反应监测和冲突检测。

除了MFN，涂燊等人（2009）发现了另一个说谎时的冲突监测的脑电成分。在400~700毫秒的时间窗口，说谎反应诱发了比诚实反应更大的负波成分（N400~700; Tu et al., 2009）。被动说谎比主动说谎可能会面临更大的认知冲突，因为是被胁迫说谎。伍海燕、傅根跃和臧燕红也通过ERP考察了主动说谎和被动说谎神经机制的差异。实验通过一个有趣的二类刺激范式控制主动说谎和被动说谎（每轮有先后两个刺激，实验参与者如果对第一个刺激说谎，那么他们必须对第二个刺激进行诚实反应，反之如果他们对第一个刺激进行了诚实反应，就需要对第二个刺激说谎）。研究者认为对第一个刺激的反应就是主动诚实或者主动说谎，而对第二个刺激的反应则为被动说谎或者被动诚实。结果发现被动说谎比主动说谎诱发了更大波幅的N200成分（Wu, Hu, & Fu, 2009）。里卡多·卡里恩（Ricardo Carrión）等人（2010）采用一种更生态化的面对面游戏范式考察了出于欺骗目的的诚实和说谎反应的神经机制。通过操纵有欺骗目的和没有欺骗目的的动机因素，让实验参与者进行说谎或者诚实反应，结果发现说谎反应和说谎意图下的诚实反应都诱发了内侧前额叶的N450成分。这个结果说明了脑电成分对说谎和诚实反应的区分很可能反映的是实验参与者欺骗反应的动机。

但是，ERP对于说谎的研究也有明显的局限性。ERP技术要求实验参与者主动配合，并且在测试过程中不能有多余的动作或眨眼等。同时，现有的研究主要为实验室研究，现场研究十分不足，对该技术的生态效度还存在质疑。为了更好地规避这些问题，提高ERP技术在说谎认知过程中的作用，未来可以对这一技术进行拓展，如单试次的脑电分析、基于机器学习的隐瞒信息测试，还可以发展更多内隐测试范式对抗反测谎，以及通过多指标结合的方式进行ERP测试等。

4.2.2 说谎时大脑的血氧信号如何变化

认知任务的fMRI研究主要探讨不同实验条件下的血氧水平依赖（blood oxygenation level dependent）信号。在经典的fMRI实验设计中，一般通过对比两个或者多个条件下的血氧变化。例如，比较一个实验参与者在休息或者说真话的状态下的血氧变化信号，通过这种比较发现说谎和非说谎条件下相同或者不同的脑区差异。利用fMRI技术进行说谎神经机制研究的理论基础是当说谎相关大脑区域的神经元变得活跃时，流经该区域的血流量就会增加，而这种血流量的变化可以被fMRI技术记录（Huettel, Song, & McCarthy, 2004）。因此根据fMRI技术，我们可以直观地检测说谎过程中激活的大脑区域。与ERP技术不同，fMRI的优点在于其高空间分辨率。因此fMRI特别适合考察说谎与否，以及不同说谎类型的神经机制差异。

从2001年开始，来自各国的科学家开始使用代表血氧水平依赖信号探测实验室中说谎时的大脑激活（Spence et al., 2001; Lee et al., 2002）。在早期研究中，通过fMRI技术区分说谎和诚实反应的准确率已经超过75% （Davatzikos et al., 2005; Kozel et al., 2005）。在第一个fMRI研究发表后，宾夕法尼亚大学和南加利福尼亚大学分别申请了专利，fMRI可以测谎一事马上得到《纽约时报》等报纸的报道，引起公众的极大兴趣。法律与伦理学界的研究者们开始衡量fMRI如何运用于说谎检测（Greely & Illes, 2007; Moriarty, 2008），主要关注点在其应用的社会风险、法律意义和个人隐私等问题。

一系列研究结果表明，人在说谎时，大脑的额叶和顶叶的脑网络更活跃。相反，说真话时相比说谎却没有发现更多脑区的参与。大多数认知神经科学家认为说谎比诚实反应需要更多额外的努力。这种额外的努力旨在抑制说真话或者产生一些看起来真实的反应。通过采用更加生态化的刺激，有研究发现边缘系统在说谎时也有激活（Hakun et al., 2009）。还有研究认为伪造的记忆激活了一个分布式神经网络，包括前额叶、颞叶和顶叶皮层等（Lee et al., 2002）。已有脑成像的研究表明，说谎可能主要涉及执行功能的脑区，具体包括背外侧前额叶、腹外侧前额叶等区域；还包括与冲突检测和情绪相关的脑区，如前扣带回、杏仁核等脑区。总体而言，说谎涉及了对诚实反应的抑制、监测反应冲突和情绪反应等心理过程，而说谎的社会交往属性决定了不同类型说谎的脑机制不尽相同。

1.执行说谎、抑制真实反应的脑区

肖恩·斯彭斯（Sean Spence）等研究者分别采用了视觉和听觉两种呈现方式（Spence et al., 2001）。结果发现两种通道的结果有高度的一致性，和诚实反应相比，说谎反应更多地激活了内侧前额叶，双侧腹外侧的前额皮层以及左侧前运动区等脑区。由于腹外侧前额皮层与条件学习和动作反应抑制有关，作者认为这一脑区的激活和说谎反应的按键反转有关，即抑制真实反应，做出说谎反应。为了证明说谎中腹外侧前额皮层与反应抑制的关系，肖恩·斯彭斯等人进行了口头说谎的研究，也证明腹外侧前额皮层的反应抑制功能在说谎中起着关键作用（Spence et al., 2004, 2008）。但是，还有一个问题是前额叶的活动是否特异于故意说谎的过程。另外两项fMRI研究试图回答这个问题。为了探索与真实记忆、虚假记忆和欺骗相关的神经活动，诺布希托·亚伯（Nobuhito Abe）等人（2008）使用由语义关联组成的单词列表进行了fMRI实验，这些语义关联的列表很容易诱发实验参与者的错误记忆。而这一研究发现前额叶的活动与欺骗性反应相关而不是和语义错误相关（Abe et al., 2008）。香港大学心理学系李湄珍等人（2009）也发现了说谎过程中前额叶活动的增加，而在无意识的记忆错误中没有观察到这种激活。因此，这些研究结果表明，说谎相关的前额叶活动反映的是故意说谎的心理。此外，研究者通过一个元分析，对执行控制三个方面（工作记忆、抑制控制和任务切换）的9张激活似然估计图像与说谎反应的激活似然估计图像进行了对比，发现腹外侧前额叶皮层、前脑岛和前扣带回皮层等与说谎相关的大脑区域在任务执行控制中被激活（Christ et al., 2009）。

同时，前额叶受损的病人的证据进一步说明该脑区尤其是腹外侧前额叶和背外侧前额叶等在说谎中的作用。诺布希托·亚伯等人（2009）使用认知任务来检查帕金森病患者的说谎能力。帕金森病患者的认知功能受损，如额叶执行功能存在障碍。有趣的是，帕金森病患者被更多地描述为“诚实”的人，因为他们倾向于不欺骗他人（Abe et al., 2009）。正如预测的那样，帕金森病患者相比正常对照组更难做出欺骗性反应。正电子断层扫描技术（PET）的结果也显示，该类患者背侧和右侧前额叶区域的代谢率降低。他们团队的另外一项fMRI也发现，与健康的人相比，帕金森病患者的前额叶皮层，特别是背外侧前额叶皮层激活降低。这些结果进一步说明该脑区在抑制诚实反应和做出说谎反应方面发挥着关键作用（Abe et al., 2005）。

2.冲突监控与情绪反应脑区

乔治·加尼斯（Giorgio Ganis）等人（2003）的研究对比了即兴的说谎和基于记忆的说谎。在这两个条件下，都发现前额叶和双侧海马旁回及小脑等脑区激活。但是，即兴的说谎更多地激活了负责冲突监控和解决的前扣带回皮层。后来的研究者试图分离前额叶和扣带皮层两个脑区在说谎过程中的作用。诺布希托·亚伯等人（2007）采用PET技术考察了两种不同类型的说谎的神经机制，一是对做过的事件进行否认，二是对未做过的事件谎称自己做过。成像的结果显示前额叶的背侧、腹侧、内侧皮层和两种说谎有关。不过前扣带回区域的激活仅仅和否认事实型说谎有关。这些结果表明前额叶的外侧和内侧皮层在说谎时有普遍意义，而前扣带回则只在否认发生过的事情时明显激活，足见其在冲突控制中的作用。

近年来，越来越多关于说谎的fMRI研究关注个体在经济行为或者自我经济利益驱动下的说谎行为。因为这类研究考虑到欺骗行为在经济行为中的普遍性，所以该类科学研究具有更强的应用性。为了研究自发说谎和被要求说谎在神经机制上的不同，殷丽君等人（2017）在实验中让参与者掷色子下注，让他们预测下注结果，并在结果出来后报告他们的预测是否准确。通过比较发现，实验参与者在自发说谎和被要求说谎时的情绪效价评估和神经反应不同。相比被要求说谎，实验参与者在自发说谎时，右背外侧前额叶皮层、右腹外侧前额叶皮层和右顶下缘角回显著激活。这三个区域与决策过程中的认知控制有关。他们还在实验中对利他动机的说谎与利己动机的说谎进行了对比，发现实验参与者更容易因为利他动机说谎。从神经机制上来看，与利己动机说谎相比，实验参与者在利他动机说谎时，前脑岛的激活明显降低。此前的研究表明，前脑岛是与说谎相关的关键脑区之一（Baumgartner, Gianotti, & Knoch, 2013; Christ et al., 2009; Farah et al., 2014）。但由于前脑岛对负面社交十分敏感，研究者推测，前脑岛在利他动机说谎时激活的下降或许与这种行为对消极情绪的调节有关，也就是如果因为利他说谎，实验参与者可能没有那么内疚。

诺布希托·亚伯等人（2007）采用更为社会性的说谎范式（由另一个实验者告知实验参与者欺骗之前的一个实验者），分离了前额叶皮层和杏仁核对个人事件或信息说谎的作用。该研究证实了前额叶在说谎中的作用。另外该研究首次发现说谎过程中杏仁核的激活，证实了社会性说谎中的情绪反应成分（Abe et al., 2007）。该结论被近年另外一项基于自我利益的说谎研究进行扩展，其证实杏仁核在自我利益驱动下的说谎中会不断适应（Garrett et al., 2016）。

3.说谎的脑神经环路

当然，说谎的脑成像研究越来越关注其说谎的神经环路。也就意味着，说谎不仅仅是某一个区域的激活，更多的是一个分布式的神经网络在起作用。额顶网络、扣带皮层和皮层下结构共同组成了说谎的神经环路。丹尼尔·兰勒本（Daniel Langleben）等研究者（2002）开始了基于GKT的fMRI研究，用说谎反应减去诚实反应的脑活动，结果发现了前扣带回及其邻近的额上回、前顶区、背外侧前额叶区、皮层下结构的尾状核在说谎时的活动更强烈。由于前扣带回和背外侧前额叶区两个脑区已被证实与涉及抑制优势反应的执行功能、注意分配等认知加工过程密切相关，这一结果再次证实了隐瞒信息的说谎首先要抑制诚实反应，然后监测和解决反应冲突。此外，前扣带回的激活还可能和说谎伴随的情绪反应相关。研究者对此范式进行了改进，包括基于机器学习的fMRI谎言甄别等（Davatzikos et al., 2005; Hakun et al., 2008）。丹尼尔·兰勒本等人（2005）采用改进的GKT范式重新进行了fMRI研究，发现说谎反应与背外侧前额叶、前扣带回、左侧额下回、脑岛、顶叶区等脑区的激活有关。李湄珍教授进行伪装失忆范式的fMRI说谎神经机制研究（Lee et al., 2002, 2009），发现说谎反应伴随着更多的双侧背外侧前额叶、顶内侧、扣带回与尾状核等部位的激活，并提出前额叶—顶叶—皮层下结构的说谎神经环路。

弗兰克·科泽尔（Frank Kozel）等人（2001）率先将模拟情景应用到fMRI的谎言神经机制研究。他们要求实验参与者对藏钱的位置进行说谎，从而得出了隐瞒说谎的相关神经机制，发现包括右侧眶额皮层、额下回、额中回、扣带回和左侧前额叶在内的脑区都与之相关。还有研究者采用更为生态化的实验任务（模拟开枪的情景），结果也发现说谎会激活前额叶、海马、前部扣带回和脑岛等区域（Mohamed et al., 2006）。同时，研究者还开始关注社会交互中的说谎的脑机制。卡米拉·西普（Kamila Sip）等人（2010）的研究采用了一种社会交互的游戏考察了更为接近现实生活的说谎的神经机制。在竞争条件下，诚实和说谎反应都激活了前额皮层，但说谎激活了更多的运动前区和顶叶皮层。研究者认为这两个区域和说谎反应的选择有关（Sip et al., 2010）。凯莉·鲍姆加特纳（Kelli Baumgartner）等人（2009）设计了一个信任博弈的游戏，考察了实验参与者违背承诺的说谎的脑机制。结果发现违背承诺的说谎反应激活了更多的背外侧前额叶、前扣带回和杏仁核区域，表明了这种说谎反应涉及情绪冲突和需要抑制诚实反应，这也和之前的说谎研究结论一致。

然而，由于研究方法自身以及已有研究的局限性，脑成像技术在说谎研究中的有效性会受到一些因素影响。第一，现有的脑成像研究都是用说谎反应减去诚实反应得出某些激活脑区，所以鉴别的是参与者群体说谎反应产生的大脑激活，而很少会对单个实验参与者是否属于说谎者进行鉴别。第二，是对于说谎比诚实反应激活更多的脑区的结果的质疑。fMRI检测到的血流增加可能是由于焦虑、恐惧或者与说谎无关的其他情绪状态等交替作用的结果。并且，即便特定脑区的血氧增加表示说谎，目前的结果对于这些特定的区域也存在不一致。第三，和ERP一样，对于fMRI在说谎研究中应用最严厉的批评同样来自对其生态效度的质疑。fMRI的结果取决于受测者的合作，并且很容易受到反测谎的干扰。第四，fMRI对于头动特别敏感，需要受测者长时间保持静止不动，轻微的头部活动就会破坏图像，从而影响研究结果。

小结

说谎作为一种有意识的社会行为，包含一系列心理过程，如动作意图、执行控制、反应抑制等。要准确获知说谎的加工过程，需要解码大脑。目前解码手段主要集中在脑电波变化或脑区激活变化上。说谎时脑电波发生的变化主要在P300、N400以及其他脑电成分上。P300成分在说谎与非说谎条件下有很大不同。P300波幅甚至还与说谎的动机有关。N400成分是一个经典的和语义冲突相关的内源性指标。除了P300和N400成分，与说谎关联的还有CNV、MFN等成分。脑电波变化或脑区激活变化分别从时间（加工进程）和空间（脑区激活）两个维度给我们提供了说谎的一些蛛丝马迹。

思考题

1.解码说谎现有的脑指标有哪些？它们各自的优势是什么？

2.当人们说谎时，脑电波主要在哪些成分上有所差异？