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心理学家通过各种技术和实验方法来了解脑是如何组织、工作以及参与人的行为的。虽然其中有些技术、方法听起来更具吸引力，比如神经成像技术要比列举脑损伤造成的影响听起来更让人欢欣鼓舞，但实际上，这两种研究技术都在心理学中发挥着重要作用。
心理学家也会使用测量血压、心率、激素与抗体分泌、皮肤电反应、呼吸、肌肉收缩等外周生理过程的技术。例如，通过肌电扫描技术，即测量人在产生情绪时的面部肌肉运动，可以探测肉眼看不到的肌肉运动变化，而这些细微的肌肉运动变化可以告诉我们一个人的真正感受。记录皮肤电反应是多导生理记录仪的一个功能，也就是所谓的测谎仪，由漫画《神奇女侠》的作者发明。或许你知道神奇女侠，她用真言套索打败了许多坏人。不过，多导生理记录仪其实并没有《神奇女侠》描述得那么神乎其神，它只是能够探测人生理唤醒水平的变化。通常人在说谎时会伴有生理唤醒水平的变化，而生理唤醒水平的变化可以通过皮肤电位变化来推算——皮肤电位的变化是由皮肤出汗导致的。
此外，心理学家还会通过心电图来测量心率，这也是应激研究中的一个重要变量。例如，好胜心强的人患心血管疾病的风险更高，因为他们的心率比有合作精神的人更快。
心理学家使用的最有创伤性的研究技术是 脑损伤研究法 。在动物实验中，心理学家通常会破坏动物脑中他们感兴趣的脑区并研究破坏后的结果。神经心理学家也会研究由脑外伤、外科手术、脑病菌和中风这类神经病理疾病等导致的脑损伤对人行为的影响。有些脑损伤的病人会出现不同寻常的症状，而这或许有助于解释以下几个问题：
◎ 当一个人的脑功能受损时，脑是怎样工作的？
◎ 脑在正常状态下的工作形式是怎样的？
◎ 我们是怎样完成阅读或说话等特定行为功能的，毕竟病人的症状总是和特定的功能紧密地联系在一起。
有些病人无法抑制不适当的想法和情感；有些病人无法识别物体，甚至无法辨别自己和熟人的面孔；有些病人虽然视力和视觉系统完好无损，却出现了“眼盲”的症状；还有些病人患上了严重的遗忘症，即记忆缺失。此外，还有的病人会患上深层失语症，阅读能力严重损伤，比如会将语义相近的词语读错，把“睡觉”读成“做梦”等；或者患上拼音性失读症，无法阅读非文字或伪词，比如无法识别“splant”这个词。通过这些症状，我们或许能够了解人究竟是如何学会阅读的，不过，具体内容到第5章再讲。
各种 神经成像技术 要么是能够记录脑结构，要么是能够记录脑功能。能够记录脑结构的技术主要有两种，分别是计算机断层扫描和磁共振成像。 计算机断层扫描 是利用X射线技术呈现脑结构的二维图像，其具体方法是使用X射线从各种角度穿过头，然后测量X射线的辐射量。 磁共振成像 的方法是，让被试的头进入带有磁场的扫描仪器内，这时脑中的氢分子会发生共振，而磁共振成像仪器会扫描并探测这些共振现象——这就是一次扫描。计算机断层扫描和磁共振成像都有良好的空间分辨率，可以形成一个相对详细的脑结构图。
能够记录脑功能的技术主要有两种，分别是正电子发射断层扫描和功能性磁共振成像。 正电子发射断层扫描 是创伤性的，需要向脑注入放射性的糖浆或水。这背后的假设是新陈代谢旺盛的脑细胞会消耗更多的氧气或者有更大的血流量，血液将氧气运输到需要能量的细胞中。于是，最活跃的脑区的放射量会不断增加，因为有更多的血液流向那里。注入脑的糖浆或水中的放射性部分被称为正电子，当它们被释放出来，机器就会探测到，因此，活跃的脑区就会在脑图像中显现出明亮的颜色。 功能性磁共振成像 是一种无创的研究技术，通过监测脑细胞的氧气消耗量来进行。
值得一提的是，这些研究技术并不能直接测量神经活动，而只能测量血流量和氧气消耗量等对神经细胞而言很重要的新陈代谢过程。如今，虽然功能性磁共振成像的应用范围比正电子发射断层扫描更广，但这两种技术都还是被用来研究健康的人和心理障碍患者的脑活动。例如，科学家使用这两种技术研究人们的记忆、知觉、社交能力、个性、语言、感觉、精神疾病、暴力和其他许多类似的问题。
有研究人员曾经提出过一个假设，认为我们用不同的脑区来分别负责、处理无生命和有生命的视觉刺激，并试图通过实验来证实这一假设。有研究人员在实验中发现，人在观看工具类刺激和动物类刺激的时候分别激活了不同的脑区。其他研究还发现，脑中存在着专门加工面孔的脑区。
近年来，功能性磁共振成像开始被用来研究更加复杂的行为，例如脑怎样帮助人们在虚拟的伦敦市进行定位、脑如何对《辛普森一家》和《宋飞正传》等电视节目做出反应，甚至是人怎样对爱人的面孔做出反应。
正电子发射断层扫描和功能性磁共振成像也被用来研究脑功能在脑受到外伤后是如何恢复的。例如，在脑损伤后，有的病人语言能力的好转与右脑更强的神经活动密切相关，但对正常人而言，通常是脑的左半球承担着语言和言语加工的功能。因此，有一种脑功能康复理论认为，接受康复训练的脑损伤病人之所以语言能力得到了提升，是因为他们的右脑接替了坏死的左脑的功能。直到有了神经成像技术，心理学家才能直接检验这一理论。而现在，心理学家已经可以直接观察这些现象了。
最后，简单说一下心理学家还会运用到的其他几种技术。 脑磁图 是测量神经细胞产生的磁场，因此，当一个人说话时，参与讲话的脑区会产生更强的磁场。 脑电图 是用放置在头皮上的电极来测量脑电活动。脑电图技术可以用来检测和监控癫痫这种表现出病灶电活动不规律特点的疾病，还可以用来区分睡眠的不同阶段——事实上，睡眠的阶段通常就是用脑电活动来定义的。 重复经颅磁刺激 是用一个形似短桨的特定装置产生交替的磁场短暂地刺激脑的某些区域，这样可以暂时地、却无真正损伤地扰乱脑功能。因为其刺激是无害的，所以该技术已经被广泛用来研究图片命名、动词产生、基本言语等功能，以及被运用于治疗抑郁症，当然，效果并非每次都很理想。