陸水平 謝世平 閆 偉

視覺(jué)情緒刺激誘導(dǎo)的神經(jīng)磁場(chǎng)研究

陸水平①謝世平 閆 偉

目的 使用腦磁圖探討健康右利手受試者給予視覺(jué)情緒圖片刺激早期情緒相關(guān)腦區(qū)磁場(chǎng)激活特征。方法 12例健康右利手受試者,給予國(guó)際情緒圖片庫(kù)(I A PS)正性、中性、負(fù)性情緒圖片刺激同時(shí)記錄腦磁圖信號(hào),使用SPM 8b軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,兩樣本t檢驗(yàn),設(shè)P<0.02,K>10體素閾值的腦區(qū)激活有意義。結(jié)果 正常人在給予正性情緒圖片刺激時(shí)與給予中性情緒圖片刺激時(shí)比較發(fā)現(xiàn)右側(cè)的島葉激活增強(qiáng)(0～100m s,t=2.87,P=0.004;100～200m s,t=2.97,P=0.004;200～300m s,t=2.67,P=0.008;300～400m s,t=2.65,P=0.007);給予負(fù)性情緒圖片刺激時(shí)與給予中性情緒圖片時(shí)比較發(fā)現(xiàn)右側(cè)的額下回激活增強(qiáng)(0～ 100m s,t=2.27,P=0.016;100～ 200m st=2.28,P=0.016;200～ 300m s,t=2.30,P=0.015;300～ 400m s,t=2.29,P=0.016);給予正性情緒圖片與負(fù)性情緒圖片刺激時(shí)比較未發(fā)現(xiàn)激活有差異的腦區(qū)。結(jié)論 正常人右側(cè)島葉、右側(cè)額下回腦區(qū)在情緒喚醒度評(píng)價(jià)、趨向及回避行為評(píng)價(jià)中起作用。

腦磁圖;情緒;國(guó)際情緒圖片庫(kù);視覺(jué)

探測(cè)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)變化的技術(shù)稱為腦 磁圖(M EG),磁場(chǎng)信號(hào)不受顱骨,頭皮等介質(zhì)的影響,信號(hào)不衰減,信噪比高,與磁共振解剖像疊加后可以具有2～5 mm的空間分辨率;而傳統(tǒng)腦電圖受顱骨、頭皮等表面固有電位的影響,空間分辨率較差,只能研究波譜成分,不能準(zhǔn)確定位腦區(qū)。既往研究發(fā)現(xiàn)情緒的愉悅度(V alence)和喚醒度(A rousal)與兩個(gè)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相關(guān),一個(gè)是渴望系統(tǒng),涉及趨向性的生理行為;另一個(gè)是厭惡系統(tǒng),涉及一些逃避性的生理行為[122],但之前研究對(duì)起情緒評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)作用的腦區(qū)仍不清楚。本實(shí)驗(yàn)使用腦磁圖技術(shù),以國(guó)際情緒圖片庫(kù)( IA PS)正性、中性、負(fù)性3類(lèi)圖片為情緒誘導(dǎo)材料,研究正常人情緒愉悅度、喚醒度兩個(gè)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所涉及的腦區(qū)激活情況。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

為2009年南京地區(qū)醫(yī)院實(shí)習(xí)生、研究生、進(jìn)修生12名,男女各6名,年齡22～29歲,平均(23.0±2.0)歲,受教育年限為15～18年,平均(16.2±1.0)年;受試者均為右利手,視力、聽(tīng)力正常,無(wú)腦磁圖和磁共振檢查禁忌;無(wú)軀體疾病,近期無(wú)重大感染和手術(shù)史;排除精神分裂癥、情感障礙、神經(jīng)癥病史,無(wú)精神疾病家族史;無(wú)成癮性和精神活性物質(zhì)依賴史,近期未服用精神類(lèi)藥物。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)南京醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)同意,向所有受試者均明確交代實(shí)驗(yàn)情況及注意事項(xiàng)后簽署知情同意書(shū)。

1.2 方法

1.2.1 情緒圖片刺激材料 選自國(guó)際情緒圖片庫(kù)的正性、中性、負(fù)性情緒圖片各80張,正性情緒圖片包括一些令人產(chǎn)生高興、愉快、滿足、興奮、刺激感受的如可愛(ài)的嬰兒、動(dòng)物、鈔票、名車(chē)、美食、體育運(yùn)動(dòng)圖片,中性情緒圖片包括一些常見(jiàn)的生活用品、建筑、生活場(chǎng)景等圖片,負(fù)性情緒圖片包括令人憂郁、絕望、厭惡、惡心的如災(zāi)難、疾病、猛獸、毒蛇等圖片,研究顯示其可以很好的誘導(dǎo)出神經(jīng)磁場(chǎng)變化[3]。調(diào)整圖片大小至409×307像素,亮度及對(duì)比度一致。正性、中性、負(fù)性圖片愉悅度分別為[(7.47±0.37)、(5.08±0.28)、(2.63±0.64),F=2245.29,P<0.001];喚醒度分別為[(5.28±0.88)、(3.50±0.71)、(5.70±0.77),F=177.61,P<0.001];采用Block設(shè)計(jì),3類(lèi)圖片分類(lèi)呈現(xiàn),組間組內(nèi)刺激呈現(xiàn)順序隨機(jī)化;每組隨機(jī)添加10張灰色十字、白底圖片作為靶刺激,靶刺激數(shù)據(jù)分析時(shí)不使用;采用BrainX軟件播放(美國(guó)Cicinati兒童醫(yī)院腦磁圖中心提供),情緒圖片呈現(xiàn)1000m s,靶刺激呈現(xiàn)300m s,刺激間隔隨機(jī)在1500～2000m s之間以消除受試者對(duì)圖片呈現(xiàn)的預(yù)期效應(yīng);圖像經(jīng)磁屏蔽室外SAN YO投影儀經(jīng)室內(nèi)2次鏡面反射投射到受試者面前的屏幕上,屏幕距雙眼50～60cm,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整至舒適為止;受試者被要求平臥于檢查床上,注意屏幕的中央,放松身體、盡量避免軀體活動(dòng),實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)為:請(qǐng)仔細(xì)觀看圖片,體會(huì)每張圖片的情緒意義,當(dāng)看見(jiàn)隨機(jī)呈現(xiàn)中的十字圖片時(shí),請(qǐng)用右手食指快速按鍵。

1.2.2 腦磁圖掃描 應(yīng)用加拿大CTF?V SM 275信道全頭型M EG,標(biāo)記鼻根和雙側(cè)耳前3個(gè)指示點(diǎn),專用定位線圈固定,建立頭部坐標(biāo)系,在磁屏蔽室內(nèi)進(jìn)行采集,采樣頻率1200Hz,采集刺激前1000m s至刺激后2000m s時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù),得到0～300 Hz原始數(shù)據(jù),檢查過(guò)程中頭動(dòng)超過(guò)1cm 數(shù)據(jù)將舍棄。

1.2.3 磁共振掃描 應(yīng)用美國(guó)GE?Signa NV?I 1.5T超導(dǎo)型MR I,掃描前用維生素E膠丸定位,位置同腦磁圖定位線圈,作為腦磁圖和磁共振融合點(diǎn)。磁共振掃描選用正交頭顱線圈,定位像采用擾相梯度回波3D序列,參數(shù)如下:視野(FOV)=240mm×240mm×162mm,矩陣=256×256×54,脈沖重復(fù)時(shí)間=33.33s,回波時(shí)間=9m s,反轉(zhuǎn)時(shí)間=0s,平均指數(shù)=1,成像頻率=63.85。

1.3 數(shù)據(jù)處理

臺(tái)上的SPM 8b軟件處理。由于受投影儀屏幕刷新率的影響,磁屏蔽室內(nèi)圖片呈現(xiàn)時(shí)間與數(shù)據(jù)采集零點(diǎn)相比有25m s的延遲,這一延遲被校正,之后截取刺激前-200m s到刺激后600m s時(shí)間段,對(duì)-200m s到0m s基線校正,然后降頻到200Hz;磁共振解剖圖像分割,3個(gè)維生素E膠丸定位指示點(diǎn)與腦磁圖3個(gè)定位線圈重合,正向模型估算使用局部球體模型,再經(jīng)反向模型估算激活源位置,投射到標(biāo)準(zhǔn)頭模,分別計(jì)算刺激后 0～ 100 m s、100～ 200 m s、200～ 300 m s、300～ 400 m s時(shí)間段,0～30 Hz頻率范圍內(nèi)情緒圖片誘導(dǎo)神經(jīng)磁場(chǎng)激活圖、最后圖像以8mm進(jìn)行圖像平滑;SPM 8b統(tǒng)計(jì)處理,兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),設(shè)定P<0.02(未校正),K≥10個(gè)體素(10mm3)的區(qū)域激活有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。MN I坐標(biāo)經(jīng) Icbm_spm2tal插件轉(zhuǎn)換為T(mén)alairach坐標(biāo),使用Talairach Daemon軟件確定腦區(qū)。

原始數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)行在MA TLAB-R2007b平

2 結(jié) 果

情緒圖片誘導(dǎo)的腦區(qū)激活比較(見(jiàn)表1)。與中性圖片相比,受試者在給予正性圖片刺激后0～400m s4個(gè)時(shí)間段均有右側(cè)島葉(BrodmannA rea 13區(qū))激活增強(qiáng);與中性圖片相比,受試者在給予負(fù)性圖片刺激后0～400 m s 4個(gè)時(shí)間段均有右側(cè)額下回(Brodmann A rea 44區(qū))激活增強(qiáng);而正性圖片與負(fù)性圖片刺激相比,未發(fā)現(xiàn)有激活差異的腦區(qū)。

表1 正常人正性、中性、負(fù)性情緒圖片刺激下腦區(qū)激活比較

BA:Brodmann分區(qū);設(shè)P<0.02(未校正),K≥10個(gè)體素為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討 論

腦磁圖與腦電圖比較具有空間分辨率優(yōu)勢(shì),與功能磁共振相比有時(shí)間分辨率優(yōu)勢(shì),本實(shí)驗(yàn)研究情緒圖片誘導(dǎo)的神經(jīng)磁場(chǎng)變化,發(fā)現(xiàn)了情緒刺激早期右側(cè)島葉、右側(cè)額下回的激活。

島葉、額下回后部是參與情緒等認(rèn)知活動(dòng)的重要腦區(qū)[4]。既往研究中發(fā)現(xiàn)島葉在疼痛的感受、情緒評(píng)價(jià)、注意轉(zhuǎn)向、工作記憶中起重要作用[5]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)正常人在處理正性情緒信息時(shí)比處理中性情緒信息時(shí)右側(cè)的島葉激活增強(qiáng),可以認(rèn)為正性圖片引起了人們對(duì)既往自身高興、愉悅情緒記憶的提取增加,在安逸情緒狀態(tài)下激活增強(qiáng),島葉是正性情緒產(chǎn)生的指示器。本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)右側(cè)豆?fàn)詈思せ钤鰪?qiáng),這可能是島葉的神經(jīng)電活動(dòng)傳遞引起的。額下回后部及運(yùn)動(dòng)前區(qū)被認(rèn)為參與情緒感知、分類(lèi)評(píng)價(jià)、任務(wù)執(zhí)行操作、工作記憶等認(rèn)知活動(dòng)[4,6]。有研究認(rèn)為大腦額葉和頂葉之間存在一個(gè)起注意調(diào)節(jié)作用的神經(jīng)通路,用于調(diào)節(jié)個(gè)體對(duì)外部刺激的注意轉(zhuǎn)向及清醒、警覺(jué)狀態(tài)的維持,以適應(yīng)外部環(huán)境變化,利于自身個(gè)體安全需要[728]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),正常人處理負(fù)性情緒信息時(shí)比處理中性情緒信息時(shí)右側(cè)的額下回激活增強(qiáng),顯示額下回在對(duì)外部威脅、逃避性情緒信息的快速注意轉(zhuǎn)向中起重要作用,這一腦區(qū)的激活可以理解為負(fù)性情緒圖片刺激模仿了外界威脅性信息,使機(jī)體處于一個(gè)警戒狀態(tài),運(yùn)動(dòng)前區(qū)此時(shí)激活為即將可能到來(lái)的回避反應(yīng)做準(zhǔn)備[4]。

愉悅度是從感到厭惡、憂郁、絕望、厭煩到高興、愉快、滿意、有希望的情緒維度,喚醒度是從放松、平靜、遲鈍、乏味到興奮、刺激、激動(dòng)高度喚醒維度;正性圖片具有最高的愉悅度及中等的喚醒度,中性情緒圖片具有中等的愉悅度及最低的喚醒度,而負(fù)性圖片具有最低的愉悅度及最高的喚醒度。本實(shí)驗(yàn)正性圖片與中性圖片相比右側(cè)島葉激活增強(qiáng),負(fù)性圖片與中性圖片相比,右側(cè)額下回激活增強(qiáng);可以理解為高喚醒度的情緒圖片(正性圖片與負(fù)性圖片)比低喚醒度的情緒圖片(中性圖片)刺激時(shí)右側(cè)島葉、右側(cè)額下回激活增強(qiáng),說(shuō)明腦區(qū)激活主要受情緒喚醒度的影響。與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致,Moratti等也發(fā)現(xiàn)高喚醒度情緒圖片比低喚醒度情緒圖片引起了額頂葉腦區(qū)激活增強(qiáng),額頂葉皮質(zhì)注意網(wǎng)絡(luò)主要受情緒喚醒度的調(diào)節(jié)[9210],但由于Moratti等的研究沒(méi)有與磁共振解剖像疊加,只能大體發(fā)現(xiàn)額頂葉腦區(qū)激活差異,而本實(shí)驗(yàn)與磁共振解剖像疊加后發(fā)現(xiàn)右側(cè)島葉在處理正性情緒信息時(shí)激活增強(qiáng)、右側(cè)額下回在處理負(fù)性情緒信息時(shí)激活增強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果在一定程度上說(shuō)明了額頂葉注意調(diào)節(jié)環(huán)路的存在,亦顯示了腦磁圖高空間分辨率的優(yōu)勢(shì)?？释麆?dòng)機(jī)系統(tǒng)和厭惡動(dòng)機(jī)系統(tǒng),分別體現(xiàn)在趨向性的生理行為,如享受、哺育、營(yíng)養(yǎng)、性行為等,及回避性的生理行為如逃跑、躲避、退卻、防御等[122],本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為右側(cè)島葉在趨向性行為的評(píng)價(jià)中起重要作用,而右側(cè)額下回在回避性行為的評(píng)價(jià)中起重要作用。

既往研究發(fā)現(xiàn)杏仁核在情緒記憶中起重要作用[11],而本研究未發(fā)現(xiàn)杏仁核在3種情緒刺激下的激活差別,可能是因?yàn)檎Ｈ诵尤屎耸钦浴⒅行?、?fù)性情緒信息處理的共同神經(jīng)通路節(jié)點(diǎn),在情緒信息處理中的作用相同,所以未發(fā)現(xiàn)其激活異常。

本實(shí)驗(yàn)正性圖片與負(fù)性圖片刺激比較未發(fā)現(xiàn)激活有差別的腦區(qū),可能是由于情緒信息處理是一個(gè)多腦區(qū)參與的復(fù)雜過(guò)程,但各種情緒信息處理時(shí)基本時(shí)間空間順序是相同的,只是某些腦區(qū)在處理特定情緒刺激時(shí)激活增強(qiáng),高喚醒度的情緒信息處理過(guò)程基本相同;其次腦磁圖可以采集到0～1500 Hz的原始數(shù)據(jù),而本實(shí)驗(yàn)只是分析了0～30 Hz的腦磁圖信號(hào),有可能一些有意義的信號(hào)數(shù)據(jù)被遺漏,認(rèn)知活動(dòng)高頻腦磁圖信號(hào)是今后一個(gè)重要的研究方向;此外,腦磁圖分析的數(shù)學(xué)算法等也可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

總之,本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了右側(cè)島葉在處理正性情緒信息的激活增強(qiáng),右側(cè)額下回在處理負(fù)性情緒信息時(shí)激活增強(qiáng),可以認(rèn)為右側(cè)島葉、額下回腦區(qū)在情緒喚醒度評(píng)價(jià),趨向及回避行為評(píng)價(jià)中起重要作用。本研究將高時(shí)空分辨率的腦磁圖技術(shù)應(yīng)用于心理學(xué)領(lǐng)域,為認(rèn)知心理學(xué)的研究提供一種新的研究手段。情緒障礙作為一種常見(jiàn)的臨床癥狀,是臨床心理工作者面臨的常見(jiàn)問(wèn)題[12],解釋正常人不同情緒信息處理的神經(jīng)環(huán)路,可以為今后抑郁癥、焦慮癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等情緒病理環(huán)路的研究打下基礎(chǔ),相關(guān)疾病情緒病理環(huán)路的研究將是本課題今后的研究方向。

[1]Lang P J.The emotion probe.Studies of motivation and attention[J].Am Psychol,1995,50:3722385

[2]Dickinson A,Boakes R A.M echanism s of learning and motivation[J].New Jersey,Law rence Erlbaum A ssociates,1979:2032231

[3]閆偉,謝世平,吳婷,等.情緒信息處理時(shí)額葉半球偏利現(xiàn)象研究[J].中華行為醫(yī)學(xué)與腦科學(xué)雜志,2010,19(3):2482250

[4]Kober H,Barrett L F,Joseph J,et al.Functional grouping and cortical-subcortical interactions in emotion:A meta-analysis of neuro- imaging studies[J].Neuro image,2008,42:99821031

[5]W ager T D,Phan K L,L iberzon I,et al.Valence,gender,and lateralization of functional brain anatomy in emotion:A metaanalysis of findings from neuro imaging[J].Neuro image,2003,19:5132531

[6]L ieberman M D,Eisenberger N I,Crockett M J,et al.Putting feelings into words:Affect labeling disrupts amygdala activity in response to affective st imuli[J].Psychol Sci,2007,18:4212428

[7]Fernandez-Duque D,Posner M I.Brain imaging of attentional networks in normal and pathological states[J].J Clin Exp Neuropsychol.2001,23:74293

[8]CorbettaM,Shu lman G L.Controlof goal-directed and st imulus driven attention in the brain[J].Nat RevNeurosci,2002,3:2012215[9]Moratti S,Keil A,Stolarova M.Motivated attention in emotional picture processing is reflected by activity modulation in cortical attention networks[J].Neuro image,2004,21:9542964

[10]Moratti S,Rubio G,Campo P,et al.Hypofunction of right temporoparietal cortex during emotional arousal in depression[J].A rch Gen Psychiat.2008,65:5322541

[11]潘霄,劉佳佳,嚴(yán)進(jìn),等.應(yīng)激狀態(tài)下記憶與杏仁核關(guān)系[J].中國(guó)健康心理學(xué)雜志,2011,19(2):2522253

[12]康紅英,張秩杰.心身疾病與抑郁癥患者的述情障礙特征[J].中國(guó)健康心理學(xué)雜志,2011,19(2):1672168

Neural Magnetic Field I nduced by Visually Emotional Picture St imuli.

L u S huip ing,X ie S hip ing,Yan W ei.D epartm ent of

Psychiatry,N anjing B rain H osp ital,N anjing210029,P.R.China

Objective To explore the neural substrates of emotion related brain areasof right handed healthy individuals during early stage of visually emotional pictures st imuli using magnetoencephalogram.M ethods A total of 12 right2handed healthy individualswere silently view ing positive,neutral,negative emotionalpictures from InternationalA ffective Picture System(I A PS).Data was collected usingM EG and analyzed using SPM 8b software.Two sample t-test was used to find the difference of brain activation,voxelsw ith aPvalue<0.02 and cluster size K≥10 voxelswere determ ined significant difference.Results Compare to neutral emotionalpictures,healthy individuals showed increased activity in right insularwhile view ing positive emotionalpictures(0～ 100m s,t=2.87,P=0.004,100～ 200m s,t=2.97,P=0.004,200～ 300m s,t=2.67,P=0.008,300～ 400m s,t=2.65,P=0.007);Compare to neutral emotional pictures,increased activity in right inferior frontal gyruswas found when view ing negative emotional pictures(0～ 100m s,t=2.27,P=0.016,100～ 200m st=2.28,P=0.016,200～ 300m s,t=2.30,P=0.015,300～400m s,t=2.29,P=0.016);therewas no different activitywhen view ing positive pictures compare to negative pictures.Conclusion

The right insular and inferior frontal gyrus has function of perception and modulation of emotion arousal,appetitive and aversive behaviors.

M EG;Emotion;International affective picture system( IA PS);V isual

① 中國(guó).南京腦科醫(yī)院 210029 E2mail:lushuiping3001@yahoo.com.cn

2012206224)