这项研究由Joseph M. Baker、Ning Liu、Xu Cui等来自斯坦福大学医学院脑科学跨学科研究中心（Stanford University, Center for Interdisciplinary Brain Sciences Research）的研究团队主导，联合德国马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所（Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences）的学者共同完成，于2016年6月8日发表在《Scientific Reports》（6卷，文章编号26492）。研究采用功能性近红外光谱超扫描技术（fNIRS hyperscanning），首次系统揭示了性别因素对人类合作行为中神经活动与行为特征的调控机制。

学术背景

该研究立足于社会认知神经科学领域，聚焦长期存在的科学问题：性别如何影响合作行为的神经基础。既往50年的行为研究表明，男性和女性在合作策略上存在差异，但其神经机制尚未阐明。进化心理学理论认为，男性因狩猎和战争的历史压力可能发展出不同于女性的合作模式，而前额叶-颞叶神经网络（frontal-temporal network）被证实与社会认知（如心理理论、生物运动感知）密切相关。然而，传统单脑神经影像技术无法捕捉真实互动中的脑间同步（inter-brain coherence）。本研究通过fNIRS超扫描技术，首次在111对同性别和混合性别二人组（dyads）中，同步记录右侧前额叶与颞叶皮层的神经活动，旨在解决三个核心问题：(1) 不同性别组合的二人组是否表现出差异性的合作行为；(2) 性别如何调控个体脑区激活与脑间同步；(3) 神经活动与行为绩效的关联模式是否受性别调节。

研究流程与方法

1. 实验设计与参与者

研究纳入222名右利手健康成年人（女性110名），组成39对男-男（M/M）、38对女-女（F/F）和34对男-女（M/F）二人组。所有组合均为陌生配对，避免预存社交关系干扰。

2. 合作任务范式

采用计算机化同步按键任务（图1）：二人对坐，需在屏幕圆圈变绿时同步按键，响应时间差小于阈值（(r1+r2)/2）则得分。任务包含2个120秒的区块（各40次 trials），间隔30秒静息期。实时反馈系统显示每轮胜负及双方响应速度差异（”+“/-“符号），供动态调整策略。

3. fNIRS数据采集

• 设备与探头排布：使用ETG-4000系统（日本日立），创新性地将传统3×5探头拆分为3×3（12通道）和2×3（7通道）阵列，覆盖右侧前额叶四个亚区（右背外侧PFC、右额极PFC、右腹侧PFC、右额下回PFC）及右侧颞叶皮层（图2）。探头定位采用国际10-20系统标准，颞叶探头前缘对齐耳间弧线，下缘置于T4位置上方。
  
• 信号处理：原始光密度数据经小波去噪（wavelet-based motion correction）、0.01-0.5 Hz带通滤波后，通过修正比尔-朗伯定律（modified Beer-Lambert law）转换为氧合血红蛋白（HbO）浓度。任务激活度通过广义线性模型（GLM）计算任务与静息的β值对比。
  

4. 脑间相干性分析

采用连续小波相干性分析（wavelet transform coherence, WTC），聚焦0.08-0.3 Hz频段（对应3.2-12.8秒周期）。相干性增量定义为任务期平均相干值减去静息期值，经z标准化后统计。

主要结果

1. 行为绩效差异

方差分析显示二人组类型主效应显著（F(2,208)=6.256, p=0.002）。事后检验表明，含至少一名男性的组合（M/M: t=3.136, FDR p=0.003；M/F: t=3.117, FDR p=0.004）显著优于F/F组（图3）。

2. 个体脑区激活

• 总体激活模式：右额极（t(195)=2.569, FDR p=0.027）和右额下回（t(194)=4.497, FDR p<0.001）激活显著，且女性激活强度高于男性（F(1,188)=6.189, p=0.013）（图4）。
  
• 性别特异性：女性在右额极、右额下回和右背外侧PFC均显著激活（ps<0.05），而男性无显著激活区域。
  

3. 脑间同步特征

• 空间特异性：M/M组在右额下回（t(35)=2.197, FDR p=0.020），F/F组在右颞叶（t(36)=3.859, FDR p=0.005）表现出显著相干性增量（图5）。混合组无显著相干性。
  
• 组间差异：M/M组右额下回相干性显著高于F/F（t=2.025, p=0.046）和M/F组（t=3.12, p=0.003）；F/F组右颞叶相干性高于M/F组（t=2.096, p=0.039）。
  

4. 神经-行为关联

线性回归显示，同性别组合中任务相干性与绩效正相关（M/M: β=0.862, p=0.035；F/F: β=1.195, p=0.012），且F/F组右颞叶相干性单独预测绩效（β=0.323, p=0.028）。混合组无显著关联（图6）。

结论与价值

1. 科学发现：

   • 性别通过调控前额叶-颞叶网络的协同模式影响合作效率：男性依赖额下回的”心理化策略”（mentalization），女性侧重颞叶的”动作观察网络”（action observation）。
     
   • 脑间同步的空间特异性（右额下回 vs. 右颞叶）揭示了性别二态性（sexual dimorphism）的神经基础。
     

2. 方法论创新：

   • 首创分拆式fNIRS探头设计，实现单设备多脑区同步扫描。
     
   • 建立”相干性增量”指标，量化真实互动中的神经耦合。
     

3. 应用价值：为性别差异教育、团队协作优化及自闭症等社交障碍的神经调控提供靶向依据。

研究亮点

1. 突破性发现：首次揭示性别组合通过调控脑间同步空间模式影响合作行为，挑战了既往认为混合性别组合神经协同更强的观点（Cheng et al., 2015）。
   
2. 跨尺度证据链：从行为差异（绩效）、个体神经激活（前额叶功能偏侧化）到双脑互动（相干性拓扑），构建多层次解释框架。
   
3. 生态效度：通过超扫描技术捕捉自然社交场景下的神经动态，弥补传统单脑研究的局限。
   

其他价值

研究指出文化因素可能影响结果（亚洲vs.西方样本差异），为跨文化比较研究指明方向。更正声明（Corrigendum）澄清了统计符号误用（r→β），但不影响结论有效性。