心理所研究利用自然語言處理探究靜息狀態下的自發思維

　　傳統的心理學研究主要考察了外部導向的、任務誘發的認知過程／心理活動，而很少關注個體內部驅動產生的自發思維活動。近年來由于腦成像技術特別是靜息態腦功能成像方法的發展，以及與自發活動密切相關的默認網絡的發現，研究者越來越多地關注自發思維及其神經機制。

　　自發思維（self-generated thought）是個體沒有特定目的地產生的一系列動態變化的思維活動，是一種普遍而復雜的現象，與大腦的內在活動密切相關。自發思維主要是內源性的，獨立于外部刺激，與外部感知覺過程相分離 (Smallwood & Schooler, 2015)，，因而很難對其進行有效操縱和準確測量。既往研究中，研究者常使用經驗取樣（Experience sampling）方法來測量自發思維，如探針法、自我發現法和回顧法。然而，這些方法要么無法直接全面測量自發思維的內容，要么測量操作會干擾自發思維的心理過程，這些局限性一直在制約著自發思維研究領域的發展。目前，探究問題的增多促使研究人員對自發思維進行更豐富的研究，探針法的缺點也相應地擴大了。

　　針對這一現狀，中國科學院行為科學重點實驗室嚴超贛研究組采用出聲匯報（Think-aloud method）的方式來實時考察個體的自發思維流，并結合自然語言處理(Natural language processing, NLP)的方法對自發思維內容進行量化分析。研究首先驗證了出聲匯報方法的可行性，基于方法的可行性，進一步采用NLP對收集到的自發思維內容特征進行量化分析，探究其內容特征與個體特質之間的關系。

　　參與者在整個實驗過程中處于自然的休息狀態，沒有任何外界刺激誘導。實驗任務共包括三個階段，每階段10分鐘。第一階段要求參與者發現腦中有新想法時（話題發生轉換）按下“H”鍵。第二階段為自由匯報階段：參與者盡可能地說出他們腦中出現的任何想法和畫面。第三階段參與者除了說出腦中出現的想法外，在意識到想法的話題發生轉換時按下“H”鍵。每個階段結束后參與者需要回顧評估其整個階段的思維內容特點（時間、社會、情緒、心理表征維度）。此外，每個參與者在不超過一周的時間內完成了兩次相同的實驗，以評估實驗的可重復性。研究結果顯示，出聲匯報并沒有顯著改變自發思維的頻率和內容特征，具有較高的生態效度和較好的可重復性。

　　基于方法的可行性，研究進一步探討了使用NLP計算的反應自發思維內容特征的指標是否具有行為意義，并考察了特質反芻和自發思維之間的關系。研究使用Google團隊于2018年發布的基于Wikipedia包含的各種語言內容預先訓練的BERT模型，將每個自發思維情節中包含的句子映射成768維固定長度的向量，定量地計算時間段之間思維內容的差異性（圖1.Section 1）。此外，該研究訓練了一個基于BERT模型的文本情感分類器來檢測思維內容中的悲傷情緒表達（圖1. Section 2）。

　　研究結果表明，由NLP定量計算的思想內容指標是有效的。同時，研究驗證了自發思維和反芻之間的關系，并發現反芻子維度——反思（reflection）和沉思(brooding)可以通過檢測自發思維的內容差異性和悲傷情緒表達來識別。

　　圖1.出聲匯報自然語言處理分析流程圖

Section 1: 使用BERT模型將每個自發思維片段中包含的句子映射成768維的向量。出聲匯報的10分鐘階段被分成兩個5分鐘的片段，基于兩個片段的和向量計算弧度差以檢測兩個片段之間思想內容的差異性

Section 2: 基于24400個微博句子訓練情緒識別模型，該模型在8類情緒識別任務中準確率達到了78%。將出聲匯報的內容輸入該情緒分類器中以量化報告的悲傷想法的程度

　　該研究提供了一個新的框架，即采用自然語言處理檢測靜息狀態下的自發思維，擴展了對自發思維內容的研究，并適用于靜息狀態的大腦功能成像。

　　該研究目前已在線發表于Behavior Research Methods。心理所李慧嫻和魯彬為共同第一作者，心理所研究員嚴超贛為通訊作者。

　　該研究受到國家重點研發計劃(2017YFC1309902)、國家自然科學基金(1671774, 81630031)、“十三五”信息化規劃抑郁癥靜息態功能磁共振成像特色數據庫(XXH13505)、北京市科技委員會(Z161100000216152)等的資助。

　　論文信息：

　　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

　　參考文獻：

　　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