情绪加工的脑机制研究及其现状

情绪加工的脑机制研究及其现状

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王亚鹏ΞΞ　董　奇

(教育部北京师范大学基础教育课程研究中心,北京,100875)(北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室,北京,100875)

摘　要　本文从情绪的效价载荷及其脑功能成像研究、面部表情的识别及其脑功能成像研究以及情绪的诱发及其脑功能成像

研究等三方面介绍了情绪加工的脑机制及其研究现状。从现有的研究成果来看,大脑皮层在加工不同效价载荷的情绪时具有很大的重叠性;有关面部表情识别的研究表明,不同的神经环路负责调节对不同面部表情的反应;有关诱发的情绪的研究表明,前扣带回皮层在表征实验诱发的情绪时扮演着一个非常重要的角色。文章最后指出了情绪研究目前面临的一些问题,并指出在我国开展情绪的脑机制研究的重要意义。关键词:情绪加工　脑机制　效价载荷　面部表情　诱发的情绪

情绪是一种非常重要的心理现象,它在人类生活中扮演着非常重要的角色。自从美国心理学家James 和丹麦生理学家Lange 先后提出了第一个系统的情绪的外周理论以后,心理学家就开始对情绪进行了大量的研究。继James 2Lange 理论以后,Arnold ,Lazzrus 和Izard 等又相继提出了不同的情绪理论,并且试图对情绪的中枢加工机制进行探讨和解释。但由于情绪本身的复杂性和方法学的限制,有关情绪的中枢加工过程和脑机制的探讨一直停留在较低的水平上。也正是因为情绪本身的复杂性和方法学的限制,有关情绪加工过程和脑机制的研究在过去几十年里一直没有取得较大的发展[1]。近年来,随着脑成像技术,特别是PET (positron emis 2sion tomography )和fMRI (Functional MRI )技术的进一步发展和完善,有关情绪的中枢加工过程和脑机制的研究取得了长足的进展。

1　情绪的效价载荷及其脑功能成像研究

不同的情绪具有不同的效价载荷,有些情绪是积极的,有些情绪是消极的。那么加工不同效价的情绪的脑区到底是相互独立的还是互有重叠?针对这一问题,Lane 等[2]以愉快的、不愉快的和中性的照片作为实验材料,使用PET 技术研究了大脑在加工不同情绪载荷的照片时的激活模式。结果发现,相对于中性的照片,愉快和不愉快的照片激活了丘脑、视丘下部、中脑、前额叶区(BA9)以及尾状核前部。此外,不愉快的照片也激活了杏仁核、海马、旁海马回(BA28)、枕颞皮层(BA18,19,37)以及小脑。这和以前有关情绪的脑成像的研究结果是一致的[3]。有趣的是,他们的实验只是要求被试被动注视图片,而以前的研究则要求被试体验靶情绪。这显示了加工积极照片和消极照片的脑区具有很大的重叠性。由于他们的研究是根据欲望系统(appetitive systems )和厌恶系统(aversive systems )对实验材料进行分类的,这也暗示了这两大系统部分受到共同的神经通道的调节。

继Lane 等的研究以后,Paradiso 等[4]也以愉快的、不愉快的和中性的视觉刺激(照片)为实验材料研究了情绪效价载荷不同的视觉刺激的大脑激活模式。与Lane 等的研究不同的是,他们要求被试仔细检查每种照片,并对其情绪效价进行判断。结果发现尽管实验要求有所变化,但两个实验激

活的脑区比较相似。所不同的是,他们的研究发现相对于不愉快的照片,被试在加工愉快的照片时激活了颞叶内侧(BA8)、背外测皮层(BA9,10)以及眶回附近的大脑皮层(BA11)。而在Lane 等的研究中,则没有出现这样的结果。此外,相对于中性的照片,不愉快的照片激活了初级视皮层(BA17)和次级视皮层。值得注意的是,不愉快的照片也激活了梭状回(BA19)、前扣带回皮层的背侧(BA29)以及前楔叶(BA31)。愉快的照片则激活了初级视皮层、前扣带回皮层的背侧、后扣带回皮层以及前楔叶等脑区。这些结果似乎显示外显的情绪加工比内隐的情绪加工要求更多的脑区的卷入。

Maddock 等所做的元分析[5]表明,与中性刺激相比,在加工情绪刺激时一般会诱发扣带后回尾部的激活。然而有些研究同时也发现这一脑区与情景记忆有关[6,7]。因而Moddock 等猜想这一脑区的激活可能是因没有很好地控制与情绪加工无关的刺激特征所致。基于此,他们在控制了与情绪无关的刺激特征后通过情绪词的效价判断任务所作的fMRI 研究[8]表明,与中性刺激相比,愉快和不愉快的单词激活了双侧扣带回后部,同时这两种语词刺激都在扣带回膝下部引发了最强的激活。他们的研究结果表明情绪刺激所引发的扣带后回的激活不能归因于与情绪加工无关的刺激特征的记忆增强效应。此外,Atchley 等利用语词效价判断任务所做的研究[9]表明,在加工情绪词的内容时,大脑两半球存在不对称现象,大脑右半球(RH )对语词的情绪内容更敏感。

Lane 、Paradiso 等以及Maddock 等的这些研究结果以及其它的一些研究结果似乎表明大脑皮层在加工积极情绪和消极情绪时并不是完全分离的,而是有大量的重叠的神经通道同时调节大脑皮层对不同效价的情绪的加工。同时他们的研究似乎也表明大脑右半球在加工情绪刺激时具有相对优势。

2　面部表情加工过程中的脑功能成像研究

如果仅仅从情绪的效价载荷来看,情绪有积极和消极之分。但是如果仅仅把情绪分为积极和消极两种,那么无形中就把整个情绪体系视作一种离散的两种极端。而从实际情况来看,不同的情绪之间既具有一定的离散性,同时又具有一定的连续性。面部表情是情绪的外部表现,由于面部表情

ΞΞΞ通讯作者:王亚鹏。E 2mail :wangya -peng @

本文的完成得到国家攀登项目(95-专-09)和北京师范大学青年社科基金的资助。1512　心理科学　Psychological Science 2006,29(6):1512-1514

的跨文化识别的准确率比较高,同时利用图片研究面部表情的大脑加工模式时,可以比较好地控制面部表情的强度和一些无关变量,因而许多研究者通过操作面部表情的强度,利用图片对不同面部表情加工过程中的大脑激活模式进行了研究[10,11]。

Morris[12]运用PET技术,研究了被试在加工恐惧和高兴的面部照片时的大脑激活模式。他们通过计算机变形技术分别向被试呈现了6种强度的恐惧和高兴的面部照片。结果发现,相对于高兴的面部照片,被试在加工恐惧的面部照片时激活了左侧杏仁核、左侧小脑、右侧额上回(BA6)以及左侧扣带回(BA23);而相对于恐惧的面部照片,被试在加工高兴的面部照片时激活了右侧颞中回(BA21)、左侧顶叶上部(BA5,7)以及左侧距状裂(BA17)。后来,Morris等[13]运用类似的面部表情照片作为实验材料,结果发现了基本相同的研究结果。同时他们还发现随着恐惧强度的增加,左侧的脑岛前部和后部、左侧额下回、左侧前楔叶、左侧枕核以及右侧扣带前回都会出现选择性的激活。而随着高兴强度的增加,两侧的梭状回、左侧舌回、双侧距状裂以及右侧颞上回都出现选择性激活。

Phillips等以杏仁核作为感兴趣区,就大脑加工恐惧的表情时的大脑激活模式进行了时间序列分析[14]。结果发现双侧杏仁核在加工恐惧表情和中性表情时具有时序不稳定性,相对于左侧杏仁核,右侧杏仁核对恐惧的面部表情的反应递减的更快,但是其对中性的面部表情的反应却具有时序递减性。

此外,Phillips等运用fMRI技术,以恐惧和厌恶的面部照片作为实验材料,探讨了大脑在加工不同强度的面部照片时的激活模式[15]。结果发现在加工不同强度的面部表情时,大脑皮层的激活模式有所不同。与中性的面部表情相比,尤其在加工150%的厌恶的表情时,包括左侧额叶内侧皮层(BA32)、双侧前脑岛、右侧扣带后回(BA23)、右侧前额叶皮层的背外测(BA46)、右侧丘脑、左侧颞上回皮层(BA22)、右侧颞中回皮层(BA21)等在内的大量脑区都出现选择性激活。同时相对于75%的厌恶的表情,150%的厌恶的表情显著激活了右侧脑岛后部和左侧纹状区周围的皮层(BA18)。

此外,还有些研究者对愤怒和悲伤等表情加工的大脑激活区域进行了研究[16]。总体而言,现在比较一致的结论是不同的面部表情是由不同的神经通道负责加工的。杏仁核,尤其是左侧杏仁核与恐惧的面部表情的加工有关,前脑岛和壳核(putamen)与厌恶的面部表情的识别有关,而前扣带回和额叶的背侧则在愤怒的表情加工中起着主导作用[3]。

3　情绪的诱发及其脑功能成像研究

除了用图片来研究情绪加工的大脑激活模式外,有些研究者还通过各种操作手段,对诱发的情绪的大脑激活模式进行了研究[17-19]。按照诱发方式的不同,诱发的情绪可以分为内部诱发的情绪(external induction)和外部诱发(external induction)的情绪[1,3]。内部诱发的情绪是让被试想象或回忆自己所经历的情绪事件而产生的,而外部诱发的情绪则是通过让被试看一些富有情绪色彩的电影、场景或图片而产生的。这些研究通过向被试呈现视觉刺激(富有情绪色彩的电影或图片)、听觉刺激(富有情绪色彩的句子或故事)、要求被试想象或回忆自己的富有情绪色彩的经历或具有自传体性质的事件,以及通过一些药物处理让被试经历或体验研究者所感兴趣的情绪,来探讨不同的诱发模式所诱发的情绪其激活的脑区是否存有差异[1,3]。

G eorge等[17]第一个使用PET技术研究了两种内部诱发的情绪:高兴和悲伤的大脑激活模式。他们首先要求被试回忆令他们感到悲伤和高兴的个人情绪事件,然后让他们在观看对应的面部表情的同时重新体验对应的情绪。结果发现,相对于中性的情绪状态,诱发的悲伤激活了边缘系统和旁边缘系统。值得注意的是,前额叶的内侧和外侧、前扣带回、穹窿、胸岛、丘脑、小脑等脑区的激活都有所增加。而枕叶皮层、枕回的内侧、颞回的上部和中部脑区的激活则有所减少。相对于中性的情绪状态,诱发的高兴没有引起相关脑区活性的变化。然而,它却引起了颞上回和颞中回皮层以及前额叶皮层活性的减少。

在Baker等所做的一个PET研究[18]中,他们通过Velten 程序首先让被试听一些富有情绪色彩的句子,然后再让被试体验对应的情绪,结果发现了与G eorge等一致的研究结果。Baker等认为,额叶皮层的背侧的激活与诱发的情绪有关,并且不管是消极的情绪还是积极的情绪都是如此。

除了对诱发的高兴与悲伤的神经基础进行研究外,还有些研究者对其它的诱发的情绪的神经基础进行了研究。Par2 adiso等使用剪辑的电影所做的一个PET研究[19]发现,诱发厌恶的电影与丘脑、梭状回、视皮层以及小脑等脑区的活性的增加有关,而诱发高兴的电影则与初级和次级视皮层、距状裂、楔叶、嗅皮层以及梭状回等脑区的活性的增加有关。

这些研究似乎表明诱发的情绪所激活的脑区与面部表情加工过程中所激活的脑区是有所不同的。由于诱发情绪的方式不同,再加上目前这方面的研究还不是太多,所以不同的研究的结果往往不太一致。总体而言,现在比较一致的结论是前扣带回皮层在表征主观的情绪反应时扮演着一个比较重要的角色[3]。

4　问题与前瞻

脑成像技术最初只是用于研究注意、知觉、记忆、语言等认知加工过程以及对心理障碍等方面的研究。近几年来它已被用于研究正常人情绪加工的脑机制。单就情绪的fMRI 研究而言,从1995年到1998年短短的4年间,只SCI发表的有关情绪的fMRI研究就有16篇,并且逐年呈递增趋势[3]。可以说伴随着脑成像技术的日益成熟和完善,有关情绪加工的脑机制的研究已经取得了很大的进展。但是如果仔细审视目前的相关研究,不难发现目前有关情绪加工的脑机制的研究仍然存在一些问题。其中最突出的一个问题就是很难将情绪加工过程同其它心理加工过程严格地分离。比如说在有关面部表情加工的脑成像研究中许多研究者往往要求被试对靶刺激的性别做出判断,这样往往就会介入面部识别的成分,而面部识别则与梭状回中部关系非常密切[20]。此外,在研究诱发的情绪的大脑激活模式时,尽管有些研究者力图排除记忆和注意的影响,但实际上很难排除记忆和注意的成分,这样势必会影响研究结果的准确性。同时在研究诱发的情绪的大脑激活模式时,研究者很难控制情绪的强度,而有关面部表情的识别的研究则发现,不同强度的面部表情所激活的脑区并不是重叠的[13,15]。

除此而外,由于受到统计技术的限制,许多研究者仅仅

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