心理学理论试图揭示大脑、心理、行为和环境的功能以及相互之间的联系。前沿科学探索离不开观察工具和概念的创新，新的研究技术与手段有助于推动心理学理论发展。结合行为学、脑成像、神经调控等技术，探寻行为与脑功能之间的关系，建立大脑的功能脑图谱以及功能网络模型，系统地揭示心理过程及其神经机制，从而推动对人类个体的理解和认知。

心理过程是多样化的、复杂的，心理学研究的任务就是使看不到的心理过程被外化。行为学方法通过测量个体的行为来推测其认知过程，为心理学研究提供了客观、定量的指标。行为学的测量灵活多变，在不同的实验设计中可以有不同的行为学指标。

由于感觉过程对于提供世界信息的重要性，研究者从心理学成立之初就开始了对感觉的研究。心理物理学研究环境中的物理事件和观察者对这些事件的心理体验之间的关系，用数学函数揭示物理强度和心理效果之间的关系，探索感觉感受器和相应大脑皮层区域之间信息的传递过程。

一些与刺激的感觉特性无关的因素会引起观察者以特定方式进行反应，产生一种系统趋势被称之为反应偏差。针对这个问题，心理学研究利用一种系统研究方法——信号检测论，同时评价感觉过程和决策过程。

利用固定位置的光源和摄像机实时追踪瞳孔位置的变化并估算视线方向。常用的眼动指标包括注视点的位置、注视时间和眼跳长度等。眼动技术被广泛应用于阅读分析、场景知觉等领域，并能够应用于孤独症的早期诊断。

常用的脑成像技术包括脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）、磁共振成像（fMRI）、光学成像等，这些技术都可以从局部水平到整体水平研究诱发脑活动和自发脑活动，考察不同认知功能的神经机制，并发现许多精神疾病的患者在大脑功能上的异常。

1.脑电图（electroencephalogram，EEG）是利用置于头皮上的电极直接记录大量神经元活动引发的电位，以毫秒量级的时间分辨率探索大脑信息处理的动态过程。将同刺激事件相关的、并在时间上同刺激锁定的EEG信号平均起来，观察到一系列的所谓事件相关电位（event-related potentials，ERPs）。对ERP的研究发现多种脑电成分与认知功能的关系，脑电信号异常常被认为有潜力作为认知障碍疾病的生物学标记，例如对精神分裂症患者的研究发现颞顶叶P300幅度降低、额叶P300幅度增加与患病风险有关。

脑磁图（magnetoencephalogram，MEG）利用头皮附近的探测线圈捕捉大脑活动时所形成的电流在头颅外表产生的微弱感应磁场来反映大脑内部的神经活动。相对于EEG来说，MEG的空间定位精度略好于EEG，并且可以提供一些互补性的信息，例如对切向源更敏感。有研究发现特定频率段脑磁信号振荡异常有可能作为阿尔茨海默病早期诊断生物学标记的可能性。

2.磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）脑结构是脑功能的基础，正常脑功能的实现离不开正常的脑结构。结构磁共振成像（structure MRI）的空间分辨率可以达到1mm甚至更高，对脑结构变化敏感，在MRI图像的基础上进行形态学分析及基于体素的形态学测量，测量大脑皮层厚度、面积和体积等信息。弥散张量成像（diffusiontensorimaging，DTI）则反映了白质纤维的方向性和完整性，可以三维重建大脑白质中的主要纤维束，考察脑区之间的结构连接。

功能磁共振成像（function MRI）自20世纪90年代初出现之后，涌现了一系列新的成像技术，包括各种灌注加权成像、波谱成像以及最为常用的基于血氧水平依赖（BOLD）的磁共振成像技术。基于BOLD的fMRI通过检测局部脑区的含氧量的变化来反映脑内神经细胞的功能活动，研究大脑在某类特定心理活动时局部脑区的血流和血氧的变化情况。fMRI自诞生之日起一直都是认知研究中最重要的成像手段，对特定任务激发的脑活动的研究，增进了人们对正常脑功能的认识，同时也推动了对认知障碍的病理机制的理解。

3.功能近红外光谱（functionalnear-infrared spectroscopy，fNIRS）利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对近红外波段光具有不同的吸收光谱的原理，直接测定脑组织中的血氧浓度和局部血容量的变化，通过一定的图像恢复重建可进一步得到脑活动的近红外光学图像。fNIRS作为一个较新的脑功能研究技术，能在相对自然的场景下进行实时功能成像；采样率比fMRI高，可以过滤掉呼吸、心率等低频生理噪音，但它的空间分辨率低，仅能探测到皮层表面的信号。近二十年来，越来越多的研究者用NIRS研究各种伴有认知功能损害的神经精神疾病，例如抑郁症、精神分裂症、创伤后应激障碍等。

在心理学的研究技术和手段中，除了被动地记录大脑的活动，还可通过非侵入地神经调控调节和改变大脑的神经活动，与脑成像技术结合，验证神经活动与行为之间是否存在因果关系。

1.经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）通过在头皮表面放置线圈，根据法拉第电磁感应定律，电流通过线圈产生的一个变化的磁场，该磁场透过头皮和颅骨作用于大脑，扰动局部脑区的神经活动。通过改变TMS脉冲的主要参数，包括时序、频率和刺激的脑区可以产生持续几十毫秒到1小时的大脑兴奋性的增强或者减弱。例如单个脉冲一般会增强兴奋性并持续几十毫秒，而施加30分钟1Hz的脉冲则产生抑制性效应。TMS目前作为一种潜在的临床治疗手段，例如重复性经颅磁刺激（rTMS）可以被用来治疗药物无效的难治性抑郁。研究发现，左侧背外侧前额叶（DLPFC）的活动异常可能与情感障碍有关，利用rTMS刺激DLPFC，改变这一区域的神经活动，被证实是一种有效治疗抑郁的方法。

2.经颅电刺激（transcranial electric stimulation，tES）通过在头皮表面施加极其微弱的电流影响大脑的神经活动。根据施加的电流类型的不同，可以分为直流电刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）、交流电刺激（transcranial alternating current stimulation，tACS）、随机噪声刺激（transcranialrandom noise stimulation，tRNS）等，不同的刺激方法可以对神经活动产生不同效果。经颅直流电刺激是指在正极和负极之间施加微弱、恒定的电流，调节脑区的神经兴奋性。一般认为正极刺激的脑区的兴奋性会提高，而在负极刺激的区域的神经兴奋性会降低。经颅交流电刺激则是在正负极之间施加以一定频率正弦变化的电流，主要用来改变和影响大脑的神经震荡。经颅随机噪声刺激通过幅值和频率均随机变化的电流，可诱发皮层兴奋并增加可塑性。

人的心理活动是复杂的，具有主观性和抽象性，且受内外环境多种因素影响。心理测量主要是通过人们的外显行为来推论其内在心理活动，应用心理测验作为测量工具的一种测量，没有绝对标准，只是与多数人的表现（常模）进行比较，故具有相对性。心理测验是根据一定的法则和心理学原理，使用一定的操作程序给人的认知、行为、情感等心理活动予以量化。心理测量通过标准化程序以减少无关因素对测验目的的影响，使测量准确、客观和可靠；所获资料便于比较和交流。

心理测量问世不久即应用于精神科临床，至今已制订多种评定量表，广泛应用于心理问题和精神障碍的早期发现、辅助诊断和治疗效果的评价，使得对精神障碍的诊断更具有科学性、可比较性和可交流性，同时在心理咨询和心理治疗工作中，心理测量还可作为当事人自我认识、自我决策、自我改变的参考，因此而成为咨询和治疗中一个重要的组成部分。