领导产生的脑间同步机制——基于近红外脑成像的研究

论文总字数：47032字

摘 要

领导-跟随者的互动是一种十分普遍的社会交互行为，它渗透在各个物种的群体中，但同时又受到群体凝聚的影响而有所不同。虽然领导和跟随者之间的行为一致性已经被证明是领导产生的认知机制，但其潜在的神经机制仍然知之甚少。本研究旨在探究人类社会群体中，领导和追随者的脑间同步性是否以及如何影响领导的产生过程。并进一步试图揭示群体凝聚影响这一过程的作用机制。我们利用功能近红外光谱成像技术(fNIRS)同时记录了三人群体中的脑间同步性，结果表明，领导-跟随者交互过程中颞顶联合区的脑间同步性显著提升，且能进一步预测领导的产生。此外我们还发现，在高凝聚的群体中，领导通过背外侧前额叶主动追踪跟随者的神经活动从而选择性地提升了与跟随者的脑间同步性。并且该脑区所提升的领导-跟随者脑间同步性可以进一步预测群体行为的变化。本项研究结果揭示了脑间同步性与群体凝聚影响领导者的产生和领导-跟随者交互的内在神经机制。

关键词：领导产生，领导-跟随者互动，群体凝聚，脑间同步性，近红外超扫描

ABSTRACT

Leader-follower interaction is well recognized as a social process pervading through social species, but varied as a function of social bond strength. While cognitive and behavioral alignment between leader and follower have been documented as the cognitive mechanism underpinning their interaction, the underlying neural mechanism remains poorly understood. Here we examine whether and how the leader-follower brain coupling constrains and shapes their interaction in a social group engage (or not) in social bonding in 480 individuals organized as 160 three-person groups during leader election. Using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) simultaneously recording brain coupling of 3 interactive persons, we provided direct evidence that inter-brain neural coupling shaped the leader-follower relationship, predicted leader election and intergroup interaction. Specifically, increased leader-follower’s inter-brain coupling in TPJ predicted leadership even before its emergence. Moreover, social bonding induced alignment altered leader-follower neural coupling in dlPFC by driving leaders to dynamically modify dlPFC activities to align with followers. Interestingly, the neural alternation in dlPFC accounted for a follow-up escalated intergroup discrimination. Our findings decipher how social bonding and interpersonal neural coupling impact leader election and shape leader-follower interaction.

Keyword：Leader emergence, Leader-follower interaction, social bonding, Inter-brain neural coupling, fNIRS hyper-scanning

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 领导与群体的关系 1

1.1.1 领导广泛存在各个群体中 1

1.1.2 群体中领导可自发产生 2

1.1.3 领导有助于协调群体行为 2

1.2 群体中领导与跟随者的关系 3

1.2.1 领导与跟随者的交互行为 3

1.2.2 不同类型领导与跟随者的关系 3

1.3 群体凝聚与领导的关系 4

1.4 群体互动的神经机制研究 5

1.4.1 单脑研究 5

1.4.2 双脑研究 5

1.4.3 多脑研究 6

1.5 问题提出与研究预期 6

1.5.1 问题提出 6

1.5.2 研究预期 7

第二章 基于fNIRS的群体交互的同步机制研究 8

2.1 被试 8

2.2 实验设计 8

2.2.1 实验流程 8

2.2.2 群体条件操作 9

2.3 数据收集 10

2.4 数据分析 11

2.4.1 行为数据分析 11

2.4.2 近红外成像数据分析 11

（1）小波相干转换分析 11

（2）脑间同步性计算 12

（3）任务相关频段选择 13

（4）方差分析 14

（5）逻辑回归分析 14

（6）动态时序分析 16

（7）时序延滞分析 16

2.4.3 领导-跟随者脑间同步性内部差异检验 17

第三章 结果与分析 18

3.1 群体凝聚对社会行为的影响 18

3.2 领导与跟随者社会行为的比较 18

3.3 颞顶联合区脑间同步性检验 20

3.3.1 领导产生过程中领导-跟随者脑间同步性特异性提升 20

3.3.2 颞顶联合区脑间同步性预测领导产生 21

3.3.3 领导产生过程动态时序分析 22

3.4 背外侧前额叶脑间同步性检验 23

3.5 时序延滞分析 25

3.6 本章小结 27

第四章 讨论 28

4.1 领导具有更高的内群体偏好 28

4.2 领导产生的脑间同步机制 29

4.3 群体凝聚通过影响脑间同步性从而改变群体行为 29

参考文献 30

附录一 35

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