第八十八章 桥梁与航道
设计一个能主动诱发健康人认知状态“轻微解离”的实验范式,听起来像在钢丝上寻找特定频率的振动——力度轻了,波澜不兴;力度重了,可能直接导致任务失败或引发强烈挫折感,反而掩盖了那些细微的“裂痕”前兆。
秦岚的办公室变成了临时作战室。白板上画满了双任务、多任务、任务切换的各种变体示意图,旁边密密麻麻标注着认知负荷的理论值、可能涉及的脑网络、以及行为上可能出现的“解离”指标(如任务间干扰、反应时分布双峰化、错误类型混杂等)。
“我们不能只叠加任务难度,”秦岚用笔尖点着白板,“那样更多是考验资源耗竭。我们要设计的是结构性冲突——让两个任务同时竞争同一认知通道,或者要求大脑在两种不完全兼容的处理模式间快速切换。比如,一个需要持续视觉空间追踪的任务,叠加一个需要语言工作记忆更新的听觉任务,两者在顶叶和后颞叶的资源需求上可能存在交叠与竞争。”
安可儿坐在一旁,飞速记录,同时尝试将自己处理mTBI数据时观察到的“解离”特征映射到这些范式设计上。“在mTBI-03的数据里,‘解离’发生时,theta频段前额叶-顶叶的相位同步会出现短暂但显著的下降,而gamma频段的局部活动却在几个分散的脑区同时增强,像是一种失去协调的‘各自为战’。我们设计的范式,是否应该包含能特异性地挑战长程相位同步,同时又诱发局部gamma爆发的元素?”
“很好的切入点。”秦岚赞许地点头,在图上添加了“长程同步 vs 局部爆发”的标注,“我们可以考虑引入需要跨脑区动态信息整合的任务(如需要同时记住空间位置和物体特征的绑定任务),并在关键时刻插入干扰,破坏这种整合的节奏。”
钟原也参与了远程讨论,他的声音从扬声器里传来,背景是轻微的键盘敲击声:“从计算建模的角度,我们可以把认知系统看作一个耦合振荡器网络。‘解离’可能对应耦合强度的暂时性下降或耦合延迟的增加。如果我们要在EEG上捕捉类似mTBI的‘裂痕’前兆,或许可以关注特定频段(如alpha或theta)的相位同步稳定性(phase-locking value的时变方差),以及不同频段间耦合关系的复杂度(比如用排列熵来量化)在任务冲突时的变化。我写了一个初步算法,发给你们测试。”
接下来的几天,安可儿在秦岚的指导下,将理论构想转化为具体的实验程序。她利用心理学实验编程软件,构建了一个名为“航道挑战”的双任务范式。主任务是一个动态的“船只导航”游戏:受试者需要用操纵杆控制一艘小船,避开随机出现的礁石,沿着一条弯曲的航道前进,这持续考验视觉运动协调和空间工作记忆。次级任务则是听觉的“灯塔信号”解码:每隔不固定的时间,会播放一组简短的数字或字母序列,受试者需要在序列结束后,判断当前序列是否与之前第N个序列相同(N会变化),这挑战听觉工作记忆和更新。
关键在于,航道变窄或礁石密集的“高冲突期”,有时会与“灯塔信号”的呈现时间刻意重叠。并且,次级任务的难度(序列长度、干扰项相似度)会根据主任务的表现暗中调整,试图将受试者推到资源竞争的边缘,但又不想让其完全失控。
与此同时,她与钟原紧密合作,测试他提供的相位同步稳定性算法。他们将算法应用到已有的健康受试者和mTBI患者数据上,发现mTBI患者在高负荷任务阶段的theta相位同步稳定性确实显著更低,且波动更不规则,这与“状态空间破碎指数”呈正相关。这个初步验证让他们对在新范式中捕捉类似信号有了更多信心。
纪屿深则协调了实验室资源,确保预实验能使用更高密度的EEG设备(64导联,以便进行更可靠的源空间功能连接分析)和同步的眼动、生理信号采集。林婕优化了多设备时钟同步方案,并尝试引入一个简易的呼吸监测腰带,因为初步分析提示,呼吸节律的紊乱有时会先于认知表现的波动。
第一轮预实验在一个周三下午进行。受试者是两位自愿报名、认知功能健康的博士生。实验开始前,安可儿向他们详细解释了“航道挑战”的任务规则,并特别说明:“这个实验的目的不是追求完美表现,而是探索大家在应对复杂挑战时认知状态的细微变化。过程中可能会感到有些困难甚至挫败,这是正常的,请尽量保持自然状态。”
第一位受试者是个性格沉稳的男生。任务初期,他表现稳定,主次任务兼顾得不错。但随着冲突期叠加,安可儿从实时监控的简化版相位同步指标上,看到前额叶与顶叶区域theta同步的稳定性开始出现细微的、锯齿状的下降。几乎同时,他的“船只”操控出现了一次轻微的、不必要的过度校正,差点撞上礁石;而对次级任务的回答也延迟了半秒。但他很快调整回来,同步指标也随之回升。
“像一次轻微的‘打滑’。”秦岚在旁边观察,低声说。
第二位受试者是个思维活跃的女生。她的策略不同,在感觉到冲突加剧时,似乎倾向于暂时“放弃”次级任务的精确性,优先保证主任务。她的相位同步指标下降不那么明显,但脑电gamma频段在听觉皮层和运动皮层的活动出现了短暂的不同步增强。她的主观报告是:“当两边都忙的时候,我好像把‘听数字’那部分暂时搁到后台了,先专心开船,但脑子里还留着一点模糊的印象。”
两种不同的应对策略,可能对应着两种不同的“轻微解离”模式:一种是整体协调性的瞬时波动(“打滑”),另一种是认知资源分配策略的主动调整导致的子系统暂时分离(“搁置”)。这提醒安可儿,即使是健康人,面对结构性冲突时,其认知系统的反应也充满异质性。
预实验数据被详细分析。钟原的算法成功捕捉到了同步稳定性的变化,并与行为上的微小失误存在时间上的关联。安可儿尝试计算了gamma活动在特定脑区对的“激活分离度”,初步也能区分两种策略。但他们也发现了问题:实时计算的指标噪声仍然较大,受头部微动和眼电影响显著;而且,目前的分析都是事后验证,如何在实验进行中就可靠地识别这些模式,仍是挑战。
周五项目组会议,焦点完全集中在“航道挑战”范式的初步结果上。
“我们需要更干净的信号,和更稳健的实时特征。”林婕指着数据流中几处明显的运动伪迹说,“或许需要结合更先进的在线伪迹剔除算法,或者增加一些约束,比如在关键冲突期提醒受试者尽量减少头部移动。”
钟原则提出了算法层面的优化:“相位同步稳定性计算可以改成滑动窗口的自适应阈值,并结合多个频段对(如theta-alpha, alpha-beta)的同步变化模式,形成一个多维度‘失稳风险指数’。单一指标太脆弱。”
秦岚关注范式的生态效度:“目前还是在实验室相对安静的环境下。如果我们要模拟更真实的认知挑战,或许可以加入一点轻微的环境背景噪声,或者让受试者在执行任务的同时,完成一个极其简单的第三项监控任务(比如注意屏幕角落颜色变化),看看会不会诱发更明显的资源竞争和解离模式。”
纪屿深总结了讨论方向:“‘航道挑战’范式初步证明,我们可以用精心设计的结构性冲突,在健康人中诱发可测量的、类似(但程度轻于)临床状态的认知协调性波动。这是关键一步。接下来一个月,我们需要:第一,优化范式和信号质量,进行更大样本的健康人预实验,建立‘轻微解离’模式的分类与基线。第二,同步推进实时算法的开发,目标是在实验过程中,能在线计算出‘失稳风险指数’并给出简单的反馈(比如屏幕边缘的颜色提示或轻微的听觉提示)。第三,将优化后的范式,应用到一小部分自愿参与的mTBI患者身上,观察他们的‘解离’模式与健康人有何质和量的不同,并尝试与他们的主观‘脑雾’体验程度关联。”
他看向安可儿:“安可儿,你负责协调这三条线的数据分析和模式提炼。钟原和林婕会提供技术支持。秦老师指导范式优化和受试者沟通。我们需要在一个月后,拿出一份足够扎实的、能够支撑下一步更大规模临床探索的可行性报告。”
任务清晰而艰巨。安可儿感到时间像被加速了。但她没有慌乱,只是在本子上详细记下每一个要点和分工。她已经开始习惯这种高强度、多线程的推进节奏。
会议结束,众人散去。安可儿收拾东西时,纪屿深走了过来。
“压力大吗?”他问得直接。
安可儿想了想,诚实回答:“大。但……知道该往哪里用力。”
纪屿深几不可察地点了下头:“桥梁的设计与航道的开辟,从来都不容易。你现在做的,就是在尝试绘制认知功能这座复杂桥梁的‘应力分布图’,并寻找那些在风浪中容易首先出现裂痕的脆弱节点。这项工作没有前路可循,只能靠数据和逻辑一寸寸摸索。”
他停顿了一下,语气依旧平稳,却似乎多了一丝难以察觉的东西:“你做得很好。保持这种对数据细节的敏锐和对问题本质的追问。”
说完,他转身离开了会议室。
安可儿站在原地,手里拿着笔记本。纪屿深很少直接表扬,这句“你做得很好”简短却有着不同寻常的分量。她感到一丝暖意,但更多的是一种沉静的责任感。
她走回自己的工位。屏幕上,是“航道挑战”预实验的数据和初步分析图表。那些代表相位同步稳定性的曲线,如同认知桥梁上无形的“应力线”,在任务冲突的“风浪”中微微震颤、波动。
绘制应力图,寻找脆弱节点。这个比喻精准地抓住了她工作的核心。
窗外,华灯初上。城市的光河在夜色中流淌,如同无数交错运行的认知航道。有些航道宽阔顺畅,有些则暗礁密布、需要精心导航。
而她,和“海渊”项目的同伴们,正在试图理解这些航道之下的“洋流”与“地质结构”,并期望有一天,能为那些在认知风浪中航行困难的人,提供更精准的导航图,甚至加固他们桥梁的工具。
她坐下来,打开了数据分析软件。下一个健康受试者的数据正在等待清洗。桥梁的应力测绘,航道的暗流探测,仍在继续。
深夜的实验室,她的屏幕亮着,是这片认知深海探索前哨,一盏不灭的微光。
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