【研究揭示人腦如何表徵恐懼情緒】近日,電子科技大學神經療法·社會認知與情感神經科學實驗室(neuSCAN)與美國達特茅斯學院Tor Wager教授團隊合作一項關於人腦如何表徵恐懼情緒的研究成果發表在Nature Communications期刊上。

研究團隊開發了一個預測恐懼程度的高特異性和敏感性神經表徵(neural signature),並結合行為實驗、功能磁共振成像、機器學習等多模態方法,揭示了全腦而非單一腦區(如杏仁核)在編碼恐懼訊息。

恐懼對人類的環境適應和生存發展發揮著重要作用,它也是學界研究的最廣汎的一種情緒。然而,心理學和神經科學領域對恐懼情緒的研究范式以及恐懼的神經機制一直存在爭議。不過,這項新研究成果證實了前人的理論假設,即恐懼習得任務中形成的習得性恐懼和人們在面對恐怖事務或場景時產生的恐懼情緒具有不同的神經表徵。

恐懼習得任務是研究恐懼最常用的一種實驗范式。在該研究任務中,當實驗對象(人或動物)聽到某一聲音或者看到某一圖片時(可能)會受到電擊;重複多次以後,當實驗對象聽到同樣聲音或者看到同樣圖片時就會感到“害怕”,即形成了習得性恐懼。近年來,一些理論研究認為習得性恐懼與我們日常生活中感受到的恐懼(比如面對蛇或者事故現場等)可能具有不同的神經機制,然而這一理論缺乏實證數據的支持。由於生活中的過度恐懼是導致焦慮症等情緒障礙產生的首要原因。因此,對恐懼情緒進行量化以及揭示恐懼的神經機制,可為情緒障礙患者的診療提供重要的理論基礎和臨床價值。

研究首先招募了67名健康成年人,要求他們觀看一系列包含恐怖動物和場景在內的圖片並評定恐懼程度,在任務過程中使用fMRI記錄被試的腦活動。隨後,團隊使用這些fMRI數據開發了一個預測個體恐懼程度的神經表徵(visually induced fear signature; VIFS)(如圖一),結果發現VIFS可以准確預測開發集(交叉驗證)、驗證集(與開發集使用類似實驗范式和相同fMRI掃描參數)以及汎化集(使用不同實驗范式和不同MRI機器)的恐懼程度(如圖二)。

接下來,研究考察了哪些腦區參與對恐懼訊息進行編碼。首先通過全腦分析,團隊創新性地把多變量模式的權重(predictive weight)及其“重建的激活模式”(reconstructed activation)結合起來,發現廣汎分布的腦區都對預測恐懼具有穩定的貢獻,並且這種貢獻與受試者的恐懼評分相關。雖然基於局部腦區的分析(大腦分割模板,探照燈以及感興趣腦區和網路如杏仁核和皮層下腦區)也發現了多處腦區可顯著預測恐懼水平,但其預測效果相比全腦分析相去甚遠。另外,當在全腦隨機選取10000個體素進行預測時其效果與全腦的預測效果非常接近(圖三)。綜上,該研究表明,廣汎分布於全腦的腦區都參與到了恐懼訊息的編碼,而單一腦區(如被廣汎認為是“恐懼中心”的杏仁核)或者腦網路(如包含杏仁核的皮層下腦區)並不能充分編碼恐懼訊息。

全文:http://t.cn/A6xKhBA0

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