高级心理实验方法与技术序言

周仁来2011年5月，北京师范大学连续出版了我们课题组主编的二本关于心理学研究方法方面的著作。其中一本叫《高级心理实验技术培训手册》。这本书的性质和出版初衷已经分别在由杨治良教授为该书撰写的序言和我本人写的前言中交代过了。《高级心理实验技术培训手册》一书出版一年多，在国内获得了积极的反响，收到了许多读者包括研究人员、硕博士生、本科生以及其他感兴趣的读者的反馈。其中一个主要的反馈是希望我们能介绍更多的高级心理实验技术，这一反馈也与我们在该书出版之前就意识到的潜在需求相吻合，这是促成本书的直接动因。《高级心理实验方法与技术》一书承继了《高级心理实验技术培训手册》的主要思路,本书中对原有的脑电记录放大器一章的内容进行了全面修改，新增了功能磁共振成像（fMRI）数据分析、近红外脑功能光谱成像技术（fNIRS）、SMI眼动仪等三个设备的使用介绍，以及DPES软件介绍。下面对本书修改和增加的内容作一简略介绍。“Neuroscan脑电放大器原理与使用手册”一章，原来是由我的硕士生惠颖负责撰写的。我的博士生修利超硕士期间就读华中师范大学，一直对脑电技术十分热衷，花费大量时间钻研每个细节，也是其硕士论文使用的主要技术。由于技术出众，经常给相关的同学进行技术培训和讲座。修利超同学加入我的课题组攻读博士学位后，对原书中关于脑电使用的一些细节问题提出了不少中肯的意见和建议。因此，在筹划这本书时，就请他在原有内容基础上进行了较大幅度的修改。希望这次修改对于脑电记录技术的使用者更有帮助。功能磁共振成像（fMRI）技术是目前国际上广泛流行的前沿技术，在国内也得到十分推崇。对于研究者而言，脑电记录、磁共振扫描技术等等，核心的问题是数据分析。磁共振成像扫描都是由专门的工程技术人员来负责实验过程的扫描和记录的，研究者负责实验程序设计，最后拿到的是数据。因此，“功能磁共振成像数据分析原理与实用手册”一章主要介绍数据分析的方法。fMRI设备相对昂贵，需要专门的使用场地，维护、运转费用较高。中国科学院生物物理所是国内较早购买fMRI设备进行学术研究的机构，此后北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室也购买了该设备。国内的一些大城市的医院如北京、上海等较早地购买了该设备，近些年国内多家医院都先后购买，这也给许多科研机构提供了使用的场所。因此，国内有越来越多的学者开始加入到使用fMRI技术的队伍中来。我最早邀请了中国科学院心理研究所的罗劲研究员撰写该章，他是较早使用fMRI技术并发表多篇高水平论文的国内学者。但罗劲研究员谦虚地表示，fMRI数据分析技术发展较快，自己对前沿技术跟踪有一定滞后，因此推荐了他原来的硕士研究生秦绍正来撰写。秦绍正博士于2010年在荷兰内梅亨大学唐德斯脑、认知与行为研究所(Donders  Institute for Brain, Cognition and  Behaviour)获得博士学位，此后至今在美国斯坦福大学从事博士后研究工作，fMRI技术一直是他在研究中使用的主要工具，在Science、PNAS、Journal  of Neuroscience、Biological  Psychiatry等国际高水平杂志有多篇论文发表。秦绍正博士在该章中不但为初学者详细介绍了使用以SPM软件为主进行fMRI数据分析的基本过程，还在最后扼要介绍了一些最新的高级数据分析方法，如功能连通、多变量模式分析、多模态数据整合等。相信这些技术对于国内同行和学习者对于fMRI数据分析技术的掌握有更好的促进作用。近红外脑功能光谱成像是认知神经科学领域使用的另一项技术。国际上已经发展一些年头了。7、8年前我在一些国际学术会议上接触了该设备的技术介绍，并在国内的代理公司见过该设备的演示。五年前北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室购买了一台近红外成像设备，朱朝喆研究员近几年尝试使用该设备进行科学研究，做出了有价值的发现，在国际高水平学术杂志发表了相关论文，同时在所开设的课程中系统介绍该设备的使用方法与技术。最近的2、3年国内已经有数家研究机构购买了该设备，未雨绸缪，我们觉得该技术对于心理学的研究具有较好的应用前景。因此，我提议请朱朝喆研究员将该技术写入本书，得到了他的积极支持，他与他的研究生段炼一起合写了“近红外脑功能光谱成像FOIRE-3000原理与使用手册”的章节。“兵马未到，粮草先行”，我们希望对这项在国内心理学界相对了解不多的技术进行前瞻性的介绍，以便今后购买该设备的机构和研究人员能尽快掌握该技术，发挥设备的使用效率，促进科研工作的开展。眼动记录技术是一项十分成熟的技术，至少二十多年前一些国内心理学机构就已经拥有了该设备。相对而言，使用眼动技术开展的科学研究在国内并不多见。其中，天津师范大学阎国利教授一直在这个领域进行耕耘，其成果受到了国内外同行的关注。迈入本世纪，各种眼动设备代理厂商加快了进入中国市场的步伐，市场对眼动仪在社会经济发展中的应用如互联网带来的电子商务、各种类型网站等，是眼动技术得到推广和普及的重要因素之一。生产眼动记录的设备厂家不断涌现，新产品不断出现，在科研与应用中的作用不断加大。我们在上一本书中介绍了Tobii、ASL504两种眼动仪的原理与操作。这次又增加了另一个被广泛使用的眼动仪——SMI眼动仪的介绍。与前面两种眼动仪一样，SMI眼动仪也有几种不同型号，我们这里介绍了其中的RED250眼动仪的使用。这一章是请我的硕士研究生杨萌同学撰写的。杨萌同学在北京师范大学心理学院攻读本科时就一直对眼动仪技术感兴趣。她采用眼动技术申请的“背景音乐对驾驶行为及眼动的影响---音乐节奏、歌词语言熟悉程度及音乐情绪的作用”项目获得了2009年度国家大学生创新性实验计划项目，并因此获得了第6届首都“挑战杯”学术科技作品竞赛北京市特等奖、第12届“挑战杯”学术科技作品竞赛全国一等奖，作为北师大唯一被选中的项目参加在上海举办的第四届全国大学生创新论坛。因此，请她来写这部分内容能让她的SMI技术使用经验更容易被其他使用者所接受。DPES（Designable Psychology Experiment  System）是第一款由国内技术人员开发的用于心理学实验设计的可视化专用软件，使用中文，兼容英文。在一个强调自主研发、拥有自主知识产权的时代，这是难能可贵的。我们在上一本书中介绍了4款专用心理实验设计软件，这4款软件都来自国外，DPES与其中的E-Prime软件具有很大程度的可比性。我十多年前在英国接触了E-Prime苹果机上的早期版本PsyScope时，就被该软件有效、快速、准确地运行心理学实验的魅力所吸引，以至于回国前曾想专门购买一台苹果电脑带回来运行该软件。在2002年接手北京师范大学教育部脑与认知科学实验室的脑电实验室时，看到在脑电设备上运行实验程序的早期STIM软件存在诸多不便，就尝试用E-Prime软件来取代，获得了成功，后来国内不少研究人员来实验室参观后，也开始借鉴这个方法，以至于使用E-Prime在脑电设备上运行实验程序在国内成了习惯。但是，E-Prime并不能很好地兼容中文，虽然有的时候能够运行以.txt格式输入的中文，但常易导致死机。一个替代办法是将中文采用图片的方式呈现，虽然解决了运行问题，但是，一方面图片格式使刺激容量相对增大，增加了内存的占用；另一方面，  txt格式被转换成图片格式后容易失真，降低刺激的质量。这是E-Prime的一个软肋。DPES是由国内心灵方舟科技有限公司开发的产品，我与该公司的负责人段洪峰先生认识多年，段先生一直致力于国内心理产品的研发与生产，他向我推荐了这款具有自主产权的产品。我组织课题组成员对这款产品进行了试用，提出了不少改进意见。负责该软件开发的杨书冰，既有心理学的学科背景，也有计算机的学科背景，她经常来课题组解答我们使用过程中提出的问题，并不断改进各种细节。经过这几年的不断改进，该软件不断得到完善，能像其他软件一样有效地进行心理学的实验。因此，我请杨书冰根据本书的格式安排，撰写了该软件的章节。我想，至少现在没有人会比她对该软件更熟悉了。我们将继续修订2011年出版的《心理学经典实验案例》，这次修订将主要把原来使用E-Prime编写的各个案例，同步采用DPES进行实验设计。因此，感兴趣采用实际案例来学习DPES的读者可关注我们这本书的修订版。希望该软件的介绍对于国内的研究者能更方便地学习，也能更好地运行以中文为刺激的心理学实验，对于那些外语不是英文的学习者更加方便学习和阅读。也借此希望国内能有更多的拥有自主知识产权的心理学产品问世！最后，再次感谢参加书中各章节撰写的人员，也感谢对我们的工作不断给予中肯反馈的各位读者和同行。我们将继续根据各位读者和同行给予的反馈意见和建议，进一步不断修改、充实、完善高级心理实验方法与技术的内容，推动心理学前沿领域各种高级实验方法与技术在中国的推广和普及，促进中国心理科学的研究水平不断提升。

周仁来

2012年8月于北京师范大学新主楼1408