基于功能性磁共振探索恐惧神经机制的研究

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恐惧是人类的基本情绪类型之一,也是人类在面临环境威胁时的适应性反应,发现及避免潜在的威胁对人类及其他物种的生存至关重要,因此,恐惧在人类的生存和发展中有着重要的作用。然而,过度、持久的主观恐惧会导致包括焦虑症、恐惧症及创伤后应激障碍等在内的各种精神类疾病,了解恐惧的神经机制对这些精神疾病的治疗具有重要价值。传统的功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,f MRI)数据采用单变量分析方法对某些心理过程进行探索,该方法通常是针对单个体素的分析方法,描述单个体素与实验条件之间的关系,但这种方法具有一定的限制,如无法反向推导激活状态对应的情绪状态,无法反映与复杂心理活动之间的联系等。最近的研究将f MRI与基于机器学习的多元模式分析(multivariate pattern analysis,MVPA)相结合,以此开发包括获得性防御反应和主观情绪状态在内的心理过程的敏感和特定的大脑特征,并且与传统的单变量分析方法进行对比。因此,本研究从两种不同的算法即传统的单变量分析方法和多变量分析方法分别考察恐惧的神经机制。本研究共使用三个数据集,包括开发集(n=67)、验证集(n=20)以及前人研究的泛化集(n=31),分别利用以上两种不同的分析方法考察恐惧反应的神经机制,其中开发集和验证集都是要求被试对不同的情绪图片进行1-5点的恐惧等级评分,泛化集要求被试观看不同类别的图片(观看前得到0-5点恐惧评分)。结果发现:(1)通过传统的单变量分析方法确认了不同恐惧评级与大脑区域的线性相关,即不同试次中被试内恐惧评级与某些脑区呈线性正相关或负相关。主观恐惧与皮层和皮层下区域的激活相关,包括杏仁核,前脑岛,前中侧扣带皮层、丘脑、中脑导水管周围灰质、腹外侧前额叶、外侧眶额叶、梭状回和腹侧枕颞区域的激活增加。相反,腹内侧前额叶皮层、眶额叶皮层、后脑岛盖、背外侧前额叶皮层、后扣带回皮层、顶下小叶和辅助运动区与恐惧等级呈负相关。(2)多变量分析方法得到的恐惧区域与单变量分析方法确定的恐惧区域表现出很大的重叠,尤其是包括杏仁核,扣带中回,脑岛,额下皮质,中脑导水管周围灰质,枕叶和感觉运动区在视觉刺激引发的主观恐惧神经反应模式(visually induced fear signature,VIFS)预测模型中起到非常重要的作用。总之,在单变量和多变量分析中,可以发现恐惧体验参与到防御反应、回避行为、负面影响、情绪意识以及病理性恐惧和焦虑的分布式神经系统表征中。通过MVPA得到的这一主观恐惧的神经表征可与条件性威胁和一般负面影响的表征区分开,并且主观恐惧是在分布式系统中编码的,而不是孤立的“恐惧中心”。总体而言,通过MVPA得到的神经表征提供了一种神经标记,可用于监测与恐惧相关的神经疾病并评估针对病理性恐惧的干预手段的疗效。
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