为什么总是控制不住买东西？脑机接口告诉你答案

COVID-19疫苗接种的普及方便了人们的出行，海外旅行的需求也在增加。有研究称游客对免税店购物有偏好，免税店容易导致所谓的冲动消费行为，但这些结论往往通过传统的自我报告的方式来分析获得，这种方法的缺点是依赖于人的记忆和感知，缺少对人们产生冲动消费行为更具时效性的评价。而冲动购买是一种无意识行为，它来自于失去控制的感觉，因此，自我报告作为一种事后回忆的调查形式，并不能准确反应人们在冲动消费时实时的心理状态。

来自韩国高丽大学大脑与认知中心的研究团队最近提出了一种基于脑机接口（BCI）的信号处理方法来分析免税店引起人们冲动消费心理的认知过程，弥补了传统自我报告的局限性，并增加了数据的精确性和可信度。由于前额叶皮层（PFC）负责和人类高级认知相关的各种决策过程，因此该皮层被选为观察点，另外，功能近红外成像（fNIRS）正好弥补了功能磁共振（fMRI）和脑电图（EEG）的缺点，fNIRS的时间分辨率比fMRI高，且fNIRS比大多数常用的EEG系统具有更好的空间分辨率。它同时具有EEG和fMRI的优点，基于神经血管耦合机制，能够通过测量认知任务期间氧合血红蛋白（ΔHbO）和脱氧血红蛋白（ΔHbR）的浓度变化来反映当时的神经活动。因此，该团队提出BCI技术的神经科学方法，使用fNIRS预测冲动购买行为。他们发现，网上免税店引起的冲动购买行为不仅高于网上普通商店，而且引起的fNIRS信号也明显不同，这种差异通过支持向量机预测准确率达到了 93.78%，且伏核自我报告结果，说明fNIRS可以用来准确地检测冲动购买行为的潜在生物标志物。

    数据采集

根据10/20国际体系，选择PFC区域内与冲动有关的ROI来放置测量电极。将测量到的光密度信号转换成含氧（ΔHbO）和脱氧（ΔHbR）血红蛋白的浓度变化（μM）。由于ΔHbO信号能更好地反映血液动力学，在随后的分析中只处理了ΔHbO信号。

研究人员设计了两个实验环节来诱发冲动和非冲动购买行为的大脑模式。产品线包括化妆品、酒类、保健品、香烟和香水五个类别，每个类别包括五个产品。参与者可以在每个类别中自由购买最多5种他们想要的产品。每次试验持续5分钟。参与者被要求阅读并理解以下模拟场景：

第1场景，你的工作收入足够或每月从父母那里得到零花钱。在你决定出国旅游后，你也有机会在网上免税店购物，比常规网上购物中心便宜30%以上。这是一次自发的旅行，所以只能在网上免税店浏览20分钟并购买。第2场景，你在工作中赚到了足够的钱，或者每个月父母会给你零花钱。你经常在你的日常生活中访问某个固定的网上购物中心。在这两种场景中，参与者应选择是否愿意购买屏幕上显示的产品。第2场景被设置为对照组，由有正常购物习惯的人组成。最后，参与者将回答他们的购买冲动倾向。自我报告测量项目的设计是基于：“在购买食品杂货时，我购买了比我打算购买的更多的产品”，“储备食品杂货和/或其他必需品”，以及“不寻常的购买食品杂货”。所有条目采用5分Likert量表，范围从"非常不同意"到"非常同意"。

图1 fNIRS装置通道定位及测量原理示意图：从探测器获得香蕉形通路内的光密度信号。通过修正的比尔-朗伯定律将测量的光密度信号转换为氧合(ΔHbO)和脱氧(ΔHbR)血红蛋白的浓度变化。

图2 实验方案示意图。参与者执行第1场景(在网上免税店购物的任务)和第2场景(在网上商店购物的任务)。实验结束后，进行自我报告。

    结果

图3 两个场景下每个通道HbO的平均指数和ΔHbO随时间变化情况

从大脑活动模式看，场景1的平均激活浓度均高于场景2。这种现象可以用半球不对称理论来解释。该理论认为，冲动越明显，额叶活动越偏向右侧。因此可以通过场景 1中偏倚的右侧额叶活动来预测人们的冲动购买行为。统计分析结果表明该实验设计能够很好地激发冲动购买行为，而且还能提供作为潜在生物标志物的证据，即利用fNIRS信号来区分冲动购买行为和非冲动购买行为。

从脑地形图看，场景1在多个区域引起了显著的神经活动。特别是在mPFC内发现了主要的活动集群。奖赏期望越高，mPFC的激活越突出。且统计学分析表明mPFC与其余区域的神经激活差异较大。因此，在网上免税店环境中，冲动购买行为的控制并不容易(Session 1)。但场景2对冲动购买行为的控制相对优于场景1。它在背侧前额叶（DLPFC）和眶额皮质（OFC）区域表现出高活性，这表明冲动抑制机制是正常运作的。在mPFC和OFC之间获得的fNIRS信号存在一个显著的激活差异可以区分负责奖励的mPFC 机制和负责冲动抑制活动的其余区域。这表明合理消费是可能的，因为场景2在网上购物过程中抑制了受试者的冲动购买行为。

图4 30个受试PFC平均ΔHbO激活的地形图。场景1显示mPFC的神经活动是不显著的，但在左侧VLPFC活跃。然而，场景2下除了VLPFC区域外，DLPFC, mPFC和OFC在大范围内被高度激活。mPFC和左侧VLPFC的激活来源于奖赏相关机制，已知其他区域负责抑制冲动。

冲动购买是免税店购物的一个重要现象。为了了解人们这种冲动购买现象的动机，一些研究已经确定了一些重要的决定因素，如旅行本身的快乐、时间压力和价格折扣。而如今，BCI技术已成为了解人们基于无意识的冲动购买行为的关键手段。它可以实时密切监测人们的无意识行为。冲动性可以根据大脑前额叶皮层（PFC）的活动来反应。该研究表明，基于大脑神经活动信号处理的BCI技术的多学科方法以及自我报告的测量可以证明人类冲动购买行为的有效性。它为探索BCI技术领域的未来研究工作提供了一个全新的起点。另外，该研究还证明大脑激活模式在冲动购买行为和冲动抑制情况下有明显不同，PFCs的激活可以作为客观的神经元生物标志物，用于冲动或非冲动的分析。BCI技术结合神经信号记录处理手段可使我们对某一现象获得更多的洞察力，通过与传统测量工具结合为人们冲动消费行为提供更全面直接的解释。

内容来源：https://www.nature.com/articles/s41598-022-22653-8

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