催产素作用于注意和情绪调控的认知神经机制研究

发布时间：2020-07-14 02:02

【摘要】：催产素是人体自身分泌的一种神经肽,主要由下丘脑室旁核与视上核的大细胞神经元合成,经神经垂体后叶的轴突末梢释放入血液,到达外周神经系统,调节子宫收缩和泌乳,而由下丘脑室旁核的小细胞神经元合成的催产素,则投射到海马、杏仁核、下丘脑和伏隔核等边缘系统和脑干。动物和人类的研究表明,催产素在雌性哺乳动物的子宫收缩和泌乳中扮演重要角色,在社会行为和从属关系中也具有中心作用。中枢神经系统的催产素能够调节社会行为的各个方面,如共情、信任、群体内偏好和对社会相关线索的记忆,并且能减少焦虑和社会压力反应。对于催产素调节社会认知机制的一个重要假设是:催产素增加社会性信息的突显性,这一假设提出催产素在注意加工的早期阶段对社会线索朝向的增加中起着重要作用。本研究的第一个目的是在静息态下验证催产素的社会突显假设,探究鼻喷催产素是否在静息状态下已经对注意相关的神经系统产生了调控。注意在情绪调控过程中扮演重要角色,两类认知加工处于相辅相成的关系,注意控制被认为是适应性的情绪调控的核心。此外,先前研究发现催产素可能会通过增强前额叶对杏仁核等皮层下脑区的调控来抑制恐惧反应和改善恐惧调节能力。因此,本研究的第二个目的是考察催产素对情绪调控功能的作用,以及对前额叶和相应的皮层下区域功能交互的影响。注意和突显性的信息处理与负责内部注意(默认网络,default network,DN)和负责外部注意分配(背侧注意网络,dorsal attention network,DAN;突显网络,salience network,SN)的大尺度脑网络的网络内和网络间功能交互有关。注意资源的高效分配得益于默认网络和注意控制网络(背侧注意网络,突显网络)之间的时间反相关。研究一采用被试间双盲,随机安慰剂对照的静息态fMRI设计,对N=187(催产素,n=94;安慰剂,n=93;单剂量鼻内给药)健康的男性和女性被试进行研究,采用独立成分分析方法来确定催产素对DAN-SN-DN三网络系统静息态下的网络内和网络间功能动态的调节作用。研究发现催产素增加了突显网络和默认网络内部子系统之间的功能整合,增加了默认网络与注意控制网络(背侧注意网络,突显网络)之间的功能分离。虽然没有观察到性别差异,但催产素对DN-SN间功能交互的影响受到个体自闭特质的调节。综上所述,研究一结果表明,催产素可以通过调节默认网络子系统和涉及外部注意需求的大尺度脑网络(背侧注意网络,突显网络)间的自发功能动态交互来促进有效的注意分配。催产素的功能是通过分布极其广泛的催产素受体介导的,催产素受体广泛分布于前额叶、杏仁核、海马、纹状体、前扣带皮层、脑干、伏隔核、膝下皮层等与情绪调控密切相关的脑区。鼻喷催产素被广泛证明会对人类的情绪加工和社会认知行为产生显著影响。研究二采用被试间双盲,随机安慰剂对照的任务态fMRI设计,对N=88(催产素,n=44;安慰剂,n=44;单剂量鼻内给药)健康的男性被试进行研究。采集被试在完成内隐(情绪Go/NoGo任务)和外显情绪调控(分离重评任务)时的fMRI数据,以及扫描结束后对分离重评刺激材料的记忆表现。结果发现,在行为表现上,催产素对内隐和外显情绪调控任务都没有显著影响,但是催产素增强了分离重评任务中中性图片的记忆表现(反映在降低的反应时)。脑成像结果发现催产素同时降低了情绪Go/NoGo任务和分离重评任务刺激呈现阶段面孔加工相关脑区的活动,暗示催产素诱发更高的社会信息的突显性,从而使个体不需要较高的面孔加工脑区的活动就能正常完成任务。此外,催产素增加了指导语后期待阶段,自由观看相对于分离重评条件下杏仁核的活动,而且催产素组在自由观看和分离重评期待阶段的杏仁核活动与个体的焦虑水平显著负相关,暗示催产素增加了低焦虑个体对不确定的负面刺激期待阶段的焦虑,同时降低了高焦虑个体对确定的负面刺激期待阶段的焦虑。综上所述,研究证明了鼻喷催产素通过增强负责内部注意指向和外部注意指向的大尺度脑网络的自发功能对抗,同时增强内部注意网络和外部注意网络各自内部的功能整合来调控个体自发的注意控制功能,有助于个体更高效地分配注意资源。催产素虽然没有对情绪调控功能产生行为和脑激活上的影响,但却增强了对社会性刺激的突显性,进一步在任务态下验证了催产素对社会性信息自下而上的注意调控。此外,本研究在一定程度上表明催产素增强了个体期待不确定负面刺激时的焦虑,降低个体期待确定性负面刺激时的焦虑,这一发现对于个体更好地适应生存环境具有重要意义。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R338
【图文】：

催产素,传输途径,目标

5图 1-1 催产素的传输途径和目标。鼻喷管理后催产素可到达以下目的地：先在嗅觉上皮细胞上沉积，通过嗅球然后经过轴突发射以及脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）扩散到达杏仁核（1），通过沉积在呼吸道上皮脑干三叉神经纤维到达脑干（2），通过毛细血管的嗅觉和呼吸道上皮细胞的毛细血管到达外周（3）。通过嗅神经和三叉神经途径传递催产素可以刺激内源性催产素从室旁核（PVN）产生，将催产素传递到前额叶和脑干区域，以及体循环（4）。转自 Quintana 等人[8]。仅根据内源性生理浓度的相关数据来推断催产素的作用。检验外源性催产素给药及其对行为和认知的影响可以获得更直接的证据。Brambilla 等人[53]综述了催产素对长时记忆影响的研究，发现文献显示了不一致甚至矛盾的结果。这些研究使用的设计方案差异很大，从而使结果难以比较。例如，催产素的剂量范围，单次或多次鼻喷处理，以及鼻喷后实验实施的时间。此外，长时情景记忆测量的方法也有很大

催产素,周期

图 1-2 催产素的“炒作周期”。转自 Alvares 等人[141]。此外，由于催产素对认知、记忆和社会功能广泛的影响，长期以来，鼻喷催产素一直被认为具有潜在的改善精神分裂症病理生理学的作用[58]。催产素也被发现能够降低焦虑，减少压力反应，这些作用对于情绪和焦虑障碍的治疗很有吸引力，但是目前的研究结果不甚一致，甚至相互矛盾。总之，鼻喷催产素与精神障碍之间存在复杂的关系，从基础研究到临床应用还有一段路要走[10, 58]。1.3 本文的主要研究内容与创新之处本文主要研究内容是利用鼻腔摄入催产素考察两方面的内容：（1）催产素对个体静息状态下注意相关的大尺度脑网络功能交互动态的影响，（2）催产素对个体内隐和外显情绪调控能力的影响和相关的神经机制。主要创新之处如下：1. 本研究考察了鼻喷催产素对静息态脑网络功能连接的影响。静息状态下的功能连接反映了脑环路中更多的内在（特质）性的个体差异，而任务诱发的变化则

时间序列,功能整合,功能

2-1 功能分割和功能整合的出版率。每年出版量：搜索“Activation”或“Con和“functionalimaging”。反映了研究功能分离（脑激活）和功能整合（的研究比例。资料来源：PubMed.gov. U.S. National Library of Medic 注意相关的大尺度脑网络年来，认知神经科学的一个视角是从大尺度功能组织（large-sczation）的层面去认识大脑的认知加工模式[157,158]。人脑是一个复这个网络由大量不同的脑区组成，每个脑区都有自己的任务和职在不断进行信息的交互。功能连接研究发现，无论是在静息还是区的 BOLD 时间序列都表现出高度的相似性，大脑神经活动呈的空间组织模式被称为大尺度脑网络（large-scalebrainnetworks个这样的功能网络可以在个体中一致地被识别：（A）听觉，（B）基背侧默认，（D）次级视觉皮层，（E）言语，（F）左侧执行控制网，（H）后部突显网络，（I）楔前叶，（J）初级视皮层，（K）右侧

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