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心理所研究利用自然语言处理探究静息状态下的自发思维
作者: 中国科学院行为科学重点实验室 严超赣研究组 李慧娴 ║ 日期: 2021/10/22 

  传统的心理学研究主要考察了外部导向的、任务诱发的认知过程/心理活动,而很少关注个体内部驱动产生的自发思维活动。近年来由于脑成像技术特别是静息态脑功能成像方法的发展,以及与自发活动密切相关的默认网络的发现,研究者越来越多地关注自发思维及其神经机制。

  自发思维(self-generated thought)是个体没有特定目的地产生的一系列动态变化的思维活动,是一种普遍而复杂的现象,与大脑的内在活动密切相关。自发思维主要是内源性的,独立于外部刺激,与外部感知觉过程相分离 (Smallwood & Schooler, 2015),,因而很难对其进行有效操纵和准确测量。既往研究中,研究者常使用经验取样(Experience sampling)方法来测量自发思维,如探针法、自我发现法和回顾法。然而,这些方法要么无法直接全面测量自发思维的内容,要么测量操作会干扰自发思维的心理过程,这些局限性一直在制约着自发思维研究领域的发展。目前,探究问题的增多促使研究人员对自发思维进行更丰富的研究,探针法的缺点也相应地扩大了。

  针对这一现状,中国科学院行为科学重点实验室严超赣研究组采用出声汇报(Think-aloud method)的方式来实时考察个体的自发思维流,并结合自然语言处理(Natural language processing, NLP)的方法对自发思维内容进行量化分析。研究首先验证了出声汇报方法的可行性,基于方法的可行性,进一步采用NLP对收集到的自发思维内容特征进行量化分析,探究其内容特征与个体特质之间的关系。

  参与者在整个实验过程中处于自然的休息状态,没有任何外界刺激诱导。实验任务共包括三个阶段,每阶段10分钟。第一阶段要求参与者发现脑中有新想法时(话题发生转换)按下“H”键。第二阶段为自由汇报阶段:参与者尽可能地说出他们脑中出现的任何想法和画面。第三阶段参与者除了说出脑中出现的想法外,在意识到想法的话题发生转换时按下“H”键。每个阶段结束后参与者需要回顾评估其整个阶段的思维内容特点(时间、社会、情绪、心理表征维度)。此外,每个参与者在不超过一周的时间内完成了两次相同的实验,以评估实验的可重复性。研究结果显示,出声汇报并没有显著改变自发思维的频率和内容特征,具有较高的生态效度和较好的可重复性。

  基于方法的可行性,研究进一步探讨了使用NLP计算的反应自发思维内容特征的指标是否具有行为意义,并考察了特质反刍和自发思维之间的关系。研究使用Google团队于2018年发布的基于Wikipedia包含的各种语言内容预先训练的BERT模型,将每个自发思维情节中包含的句子映射成768维固定长度的向量,定量地计算时间段之间思维内容的差异性(图1.Section 1)。此外,该研究训练了一个基于BERT模型的文本情感分类器来检测思维内容中的悲伤情绪表达(图1. Section 2)。

  研究结果表明,由NLP定量计算的思想内容指标是有效的。同时,研究验证了自发思维和反刍之间的关系,并发现反刍子维度——反思(reflection)和沉思(brooding)可以通过检测自发思维的内容差异性和悲伤情绪表达来识别。

 

  图1.出声汇报自然语言处理分析流程图

Section 1: 使用BERT模型将每个自发思维片段中包含的句子映射成768维的向量。出声汇报的10分钟阶段被分成两个5分钟的片段,基于两个片段的和向量计算弧度差以检测两个片段之间思想内容的差异性

Section 2: 基于24400个微博句子训练情绪识别模型,该模型在8类情绪识别任务中准确率达到了78%。将出声汇报的内容输入该情绪分类器中以量化报告的悲伤想法的程度

 

  该研究提供了一个新的框架,即采用自然语言处理检测静息状态下的自发思维,扩展了对自发思维内容的研究,并适用于静息状态的大脑功能成像。

  该研究目前已在线发表于Behavior Research Methods。心理所李慧娴和鲁彬为共同第一作者,心理所研究员严超赣为通讯作者。

  该研究受到国家重点研发计划(2017YFC1309902)、国家自然科学基金(1671774, 81630031)、“十三五”信息化规划抑郁症静息态功能磁共振成像特色数据库(XXH13505)、北京市科技委员会(Z161100000216152)等的资助。

  论文信息:

  Li, HX., Lu, B., Chen, X. et al. Exploring self-generated thoughts in a resting state with natural language processing. Behav Res (2021). https://doi.org/10.3758/s13428-021-01710-6

  参考文献:

  Smallwood, J., & Schooler, J. W. (2015). The Science of Mind Wandering: Empirically Navigating the Stream of Consciousness. Annual Review of Psychology, Vol 66, 66, 487-518. https://doi.org/10.1146/annurev-psych-010814-015331

 

  

  

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