情绪会对人类的决策和行为产生重要的影响,当个体情绪体验与所处的外在环境相违背的时候,就需要对当前情绪进行调节和控制。一旦个体的情绪调控能力出现问题,则容易引发焦虑症等精神疾病,因此通过干预和训练来提高人们的情绪调控能力显得尤为重要。情绪调控过程中大脑活动以毫秒级速度随时间演变,时变特性成为其主要特征,但由于缺乏对这种时变特性的深刻理解,目前的干预主要基于认知行为疗法,以纠正认知和改变行为为目的。利用高时间分辨率的头皮脑电分析研究情绪调控的时变特性并最终将此项生理指标用于情绪的调控干预,具有很高的学术价值和潜在的实际意义。本文以健康年轻人为对象,通过分析情绪调控过程中头皮脑电的特征,来研究整个过程中神经活动的动态特性,为构建基于脑电的情绪调控反馈系统提供理论基础。我们选取认知重评作为情绪调控策略,要求被试对负性情景做出重评调控;同时以自然注视作为研究对照,借助事件相关脑电位分析、脑电频谱分析、事件相关谱扰动(ERSP)分析、相位同步分析以及复杂网络分析等方法,对调控过程中不同时间段的脑电活动进行了深入研究。主要结论有:(1)认知重评对晚期正电位(LPP)的调制始于刺激后1500ms,增强了左侧额区的活动。在1500-2500ms,悲伤情绪的认知重评增大了双侧额中央区的LPP幅值。在2500-4000ms,两种情绪的重评对LPP的调制仅在左侧额中央区显著,说明该区域在情绪调控过程中具有重要作用。而在刺激后500-1000ms,并未发现认知重评对LPP的影响,但我们在右侧额中央区以及顶中央区观察到显著的情绪主效应,恐惧较悲伤诱发了更高的LPP。(2)情绪调控降低了全脑范围的慢波活动,增强了快波活动。相对于自然注视任务,对负性刺激的重评显著降低了theta频带的活动以及ERSP值,这种降低在刺激后1000ms之前就已经开始,同时,认知重评还增强了快波(beta频带和gamma频带)的活动,而且对beta的调制要晚于其他频带(1000ms以后),这反映了调控过程中被试对情绪刺激的一个注意力转移过程以及后期认知控制能力的增强。(3)情绪调控降低了左半球gamma频带的前后区域间连接,增强了脑网络的小世界特性。无论在哪个频带,在情绪加工过程中,脑网络都具有小世界特性,而且这种特性在加工的不同时间会受到刺激种类以及任务条件的影响。在认知任务的初期(500-1000ms),相对于悲伤刺激,加工恐惧刺激时的theta、高alpha(10-13Hz)和gamma频带的脑网络小世界指数更高,具有更优化的结构。随着时间的推移(1000-4000ms),认知重评改变了这种情绪差异,这说明,认知重评在一定程度上影响了大脑各区域之间的连接。在此时间窗,情绪调控还增大了高alpha频带脑网络的小世界指数,减小了特征路径长度,反映出情绪调控需要更强的局部连接。(4)基于以上理论分析,论文完成了一套基于脑电的情绪调控反馈系统的设计与开发。该系统能够实现脑电信号实时处理、反馈阈值的设定、反馈参数的提取、反馈结果的显示等功能。该系统将情绪调控任务引入到反馈模块中,并将调控的结果通过对刺激图片加噪的方式呈现出来。经测试,本系统能够实时的反映被试当前情绪调控的状态。综上所述,本文通过多种脑电信号分析方法,研究了情绪调控过程中神经活动的动态特性,并构建了一套情绪调控反馈系统。结果说明情绪调控是一个多脑区共同参与的动态过程,这些区域在调控的不同阶段扮演不同的角色;而且情绪调控还涉及到多个频带的振荡活动;研究还发现,与自然注视相比,情绪调控时的脑网络具有更强的小世界特性、局部连接更多。本文的研究结果既丰富了对情绪调控时变特性的理解,也为基于脑电的情绪调控反馈训练系统的发展提供了理论基础。