基于经颅磁刺激同步脑电技术的认知重评脑活动研究

发布时间：2020-05-03 17:24

【摘要】：情绪的认知调节能力直接影响人的精神状态和社会行为,情绪失调是众多精神类疾病的核心问题。认知重评策略是情绪调控策略的一种,通过重新解释当前刺激的情绪意义改变对刺激产生的情绪反应。这一策略被认为是最有效的一种情绪调控策略,因而受到广大研究者的关注。研究表明,认知重评的神经活动具有两个重要特性,一个是时间动态特性,一个是大脑各区域的相互作用的网络特性。认知重评策略是一种复杂的情绪调控策略,包含不同的重评方式。这些方式会诱发不同的神经活动,其相应的时间特性和区域的相互作用特性也不尽相同。在过去几十年,大量的研究指出大脑前额网络在认知重评中扮演重要角色。然而,目前依然缺乏前额网络各个区域在认知重评过程中因果关系的研究;而且特定认知重评方式的时空动态特性依然不清晰。因此,搞清不同的重评方式中产生的大脑(电)活动信息在各个不同的脑区是如何完成信息传递的,进而确定大脑各个脑区在特定重评方式中的功能和因果关系对认知重评的神经机制研究具有重要的学术意义。本文着重研究了不同的认知重评方式是如何调节电生理活动的,确定不同认知重评方式过程中神经活动的时空动态特性;然后,在此基础上,通过同步经颅磁刺激(TMS)-脑电(EEG)技术研究特定前额皮层在特定重评方式中的因果关系。因此,本文以健康年轻人为研究对象,共设计实施了三种认知重评实验。第一种不限定受试者认知重评的方式,通过运用认知重评策略降低对负性情绪的感受;第二种限定认知重评方式,要求受试者根据给定的描述语重新解释图片内容,以降低负性情绪感受;第三种实验范式,同步TMS-EEG干预范式。第一种和第二种认知重评实验意在比较不同的重评方式对神经活动的调节效应。通过分析头皮脑电的特征,研究其神经活动的动态特性,从时间和空间上构建基于脑电的认知重评动态脑网络。接着,通过对第二种实验的分析,确定TMS-EEG干预的脑区和干预参数。我们选定左侧腹外侧前额皮层作为干预区域,在图片呈现后300ms和3300ms分别干预。在三种实验范式中,我们要求受试者对负性情景图片做出重评调控并对图片进行效价和唤醒度评分。我们采用事件相关脑电位(ERP)、事件相关谱扰动(ERSP)分析、复杂网络分析、溯源分析等方法,对认知重评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)不同认知重评策略的神经活动具有多样性。在不限定认知重评策略的实验范式中,我们通过比较受试者对负性刺激和重评刺激的效价和唤醒度评分发现同时存在重评成功(成功降低负性不愉悦度和唤醒度)和失败(不满足重评成功的条件)两种情况。分组比较表明,重评成功和重评失败组在认知重评负性情绪刺激时表现出不同的电生理特征。两组受试者在情绪加工早期(200-300ms)的ERP活动已表现出不同特点,重评失败组观看负性和重评负性刺激在枕区的P200成分表现出显著差异,而重评成功组未发现这种差异。在刺激图片呈现后300-3100ms,无论是重评成功和还是失败组在负性观看和负性重评任务之间都显示为中央顶区的负性重评刺激增加了 LPP幅值。但是在3100-5000ms重评成功组可以维持重评状态直到图片消失,而失败组未观察到这种维持状态。在限定认知重评策略的实验范式中(重新解释策略),受试者通过特定的引导语重新解释负性情绪刺激。该范式重评成功的比例为86.2%。重评成功组的神经活动显示了通过特定的引导语影响了情绪加工早期ERP成分,而且重新解释策略在图片呈现后300-800ms降低了左前额和中央区的LPP幅值,升高了顶区的LPP幅值;在3000-5000ms降低了左前额的LPP幅值。2)特定的重新解释策略加快了认知重评过程的神经活动。在观看引导语时,重新解释负性情绪刺激的引导语增加了左前额SPN早期(900-1700ms)和晚期(3000-4000ms)的幅值,表明大脑增强了对即将出现的负性刺激的定向、准备和预期过程。刺激图片呈现后,在情绪加工早期(200-300ms),特定的重新解释策略影响了早期ERP活动,负性任务和重评任务在左右前额和中央区的N200成分和顶区P200成分上已有差别。在认知重评早期(300-800ms),重评负性刺激降低了左前额和中央区的LPP幅值,升高了顶区的LPP幅值;在认知重评晚期(3000-5000ms),重评负性刺激降低了左前额的LPP幅值。另外,重新解释策略增加了右前额theta振荡活动,降低了中央区alpha振荡活动。上述结果显示从引导语的出现到刺激图片消失,重新解释策略在受试者观看引导语时已经改变了大脑对即将出现的负性刺激的定向、准备和预期过程;在图片呈现后,不同的引导语影响了情绪加工的初始阶段;重新解释策略在300ms以后调节了左右前额、中央区和顶区的神经活动。该过程反映了重新解释策略的时间动态特性。另外,随时间变化参与重新解释过程的脑区也相应地发生变化:在情绪加工早期(200-300ms),顶下小叶执行了认知控制功能,选择注意负性重评刺激;在认知重评早期(300-800ms),脑岛负责执行重新解释策略;在认知重评中期(800-3000ms),腹侧前扣带回对产生负性情绪反应的皮层进行调控;在认知重评晚期(3000-5000ms),脑岛继续执行重新解释策略,不断调整认知重评过程,显示了认知重评过程的复现特性。另外,重新解释方式分别在情绪加工早期和认知重评早期特异性地激活了顶下小叶和左侧前额皮层。这些结果反映了重新解释过程不同脑区的相互作用。3)单脉冲TMS干预左侧VLPFC调节了认知重评神经活动,提升了受试者对重评刺激的行为评分,证明了左侧VLPFC是重新解释策略的重要区域。单脉冲TMS干预左侧VLPFC从行为上提升了认知重评的效价评分;从时间上,在图片呈现后300ms用TMS干预左侧VLPFC影响了情绪加工早期阶段和认知重评的早期阶段,在图片呈现后3300msTMS干预左侧VLPFC并不影响认知重评过程。另外,在图片呈现后300ms,TMS干预左侧VLPFC提升的重评刺激的效价评分,是由重评任务中提升的中央区LPP早期成分决定的:负性重评刺激的LPP幅值越高,负性情绪图片的效价评分越高,不愉悦度越低。从空间上,TMS干预左侧VLPFC影响了情绪加工早期的额叶左侧额下回和顶叶左侧中央后回的活动,影响了认知重评早期的左侧颞下回和左侧顶下小叶的活动,反映了额叶、颞叶、顶叶均参与了认知重评过程。最后,通过复杂脑网络的分析,在theta频带阈值为0.7时,TMS在图片呈现后300ms干预左侧VLPFC增强了认知重评过程脑功能网络的并行信息处理能力,加快了神经信息的传输效率,优化了脑功能网络的整体结构。综上所述,本文针对认知重评策略设计了不同的认知重评实验范式,研究不同认知重评方式对神经活动的调节效应,通过脑电信号分析方法,从时间和空间上给出了神经活动的动态特性。另外,通过TMS干预左侧VLPFC证明左侧VLPFC区域在认知重评过程重新解释方式中的因果关系。本文的研究结果丰富了对认知重评过程神经活动的时变特性的理解,本文采用的TMS干预模式也为后续情绪调控训练和临床上治疗情绪障碍疾病提供了一种潜在的训练和治疗方案。
【图文】：

众多行为和精神学科领域的研宄对上述调控策略进行了比较，对比了调用这些策逡逑略产生的行为结果。比如，认知重评作用于情绪产生的评价阶段，可以改变情绪体验逡逑和行为表达，而表达抑制策略作用于情绪产生的反应阶段，只影响行为表达，不影响逡逑情绪体验［丨２］［１３】。另外，，相比于分心策略，认知重评策略对情绪刺激的情绪反应具有逡逑较长的持续性［１４］。在前人的研宄中，认知重评策略受到广泛关注，作者认为主要有以逡逑下三个原因：１）从效应影响力来说，只有认知重评可以主动改变外在刺激代表的情感逡逑

逦逡逑１．２．２认知重评的神经影像研究逡逑近期的神经影像研宄显示，主要有三种神经系统参与了认知重评的产生和应用过逡逑程［１０］（见图１．３）邋？邋１）第一种系统由背外侧前额皮层（ｄｏｒｓｏｌａｔｅｒａｌ邋ｐｒｅｆｒｏｎｔａｌ邋ｃｏｒｔｅｘ，逡逑ＤＬＰＦＣ）、后侧前额皮层（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ邋ｐｒｅｆｒｏｎｔａ丨邋ｃｏｒｔｅｘ）与下层的顶叶区域（ｉｎｆｅｒｉｏｒ邋ｐａｒｉｅｔａｌ逡逑ｒｅｇｉｏｎｓ）组成。这些区域与选择注意和工作记忆有关，用来引导注意力转向与重评相逡逑关的刺激的特征、记忆重评目的和内容［１６］。２）第二种主要集中在前扣带回的背侧区逡逑域（ｄｏｒｓａｌ邋ｒｅｇｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｎｔｅｒｉｏｒ邋ｃｉｎｇｕｌａｔｅ邋ｃｏｒｔｅｘ，ｄＡＣＣ）。该区域用来监测受试者通过逡逑使用重评策略改变情绪反应到什么程度［１７］。３）第三种涉及腹外侧前额叶皮层逡逑（ｖｅｎｔｒｏｌａｔｅｒａｌ邋ｐｒｅｆｒｏｎｔａｌ邋ｃｏｒｔｅｘ，ＶＬＰＦＣ）区域。该区域与选择目标（或抑制目标）的反逡逑应和语义记忆信息相关，可用于选择一个新的评价内容对外部刺激重新评估［１８］。逡逑
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318;TN911.2


本文编号：2647865