Name: 情感自传回忆的神经关联的脑成像研究 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-26T12:15:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
Description: 了解功能性磁共振成像技术用于研究情感自传回忆的神经关联机制。该方法通过采集个人记忆线索并在扫描过程中触发回忆，帮助研究者揭示情绪记忆相关的神经网络活动模式。

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本研究得到了美国精神分裂症与抑郁症研究全国联盟青年研究者奖和加拿大精神病学研究基金会CPRF奖（授予FD）的资助。ED获得了惠氏-加拿大卫生研究院博士后奖学金的支持。作者感谢Peter Seres在fMRI数据收集方面的协助，以及Kristina Suen在数据分析方面的帮助。

1. 记忆的收集与选择、成像任务及实验方案
情绪 AMs 的采集
<ol>
 <li>在进行fMRI扫描前的访谈中，从每位参与者处收集个人记忆，该方法类似于用于非情绪性自传体记忆（例如11, 12）的研究流程。与大多数以往技术不同，我们的自传体记忆问卷（AMQ）专门设计用于评估情绪性个人经历及其回忆特性。行为研究中常用并在神经影像研究中加以改进的方法是Crovitz和Schiffman技术13-15，即受试者根据提示词回忆特定的个人经历事件。此外，照片范式也被用于在fMRI研究中更受控的条件下考察自传体记忆16, 17。然而，这些方法通常并未针对在回忆特征上相匹配的自传体记忆的情绪成分进行专门考察。</li>
 <li>我们的AMQ包含一份由115个描述不同生活事件的词语提示组成的列表（例如，家庭成员的出生、亲人的去世），该列表综合并扩展了先前研究中使用的清单18, 19。对于每个提示词，要求参与者回忆自己生活中发生在特定时间与地点的独特事件（例如，某一次参加特定篮球比赛的经历），而非泛化或重复性事件（如高中时期打篮球的经历）。重要的是，这些记忆必须包含个人亲身参与的回忆，而不是从他人处听闻的事件。</li>
 <li>在回忆后，要求参与者对记忆内容进行简要描述（见图1），该描述将在fMRI扫描期间作为个性化的记忆提示使用（参与者对扫描前访谈的具体目的保持盲态）。</li>
 <li>每段记忆还需标注发生日期，并在六个李克特量表上进行评分20, 21，以评估其现象学特征（见图1）。我们的量表包括情绪效价（采用7点量表：-3 = 非常负面，0 = 中性，+3 = 非常正面）、情绪强度、个人意义、情境细节量、视觉感知细节量（即生动性），以及回忆频率（后五项均采用7点量表：1 = 完全没有，7 = 极其强烈）。</li>
</ol>
<img alt="自传体记忆问卷，关于事件感知、情绪强度的问题示意图。" src="/files/ftp_upload/2396/2396fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Figure 1"> 
图1. 自传体记忆问卷（AMQ）施测示意图。 针对每个提示词，参与者需回忆并简要描述一个特定事件，然后对该事件进行日期标注，并在6个维度上进行评分。
高情绪性 AM 的选择
<ol start="5">
 <li>接下来，根据参与者在自传体记忆问卷（AMQ）上的评分（即分别评分为2或3以及-2或-3的项目），为每位参与者选取最具情绪性的40个记忆（20个正性记忆和20个负性记忆）。随后，将正性和负性自传体记忆在记忆年龄和现象学特征方面进行匹配，以确保回忆过程中脑活动的任何差异不会受到这些基本属性差异的干扰。</li>
 <li>如有必要，可对所选记忆线索的描述进行轻微调整，使其在长度和语法复杂性上尽可能匹配；同时建议额外选择若干记忆用于练习。</li>
</ol>
fMRI 任务
<ol start="7">
 <li>设计该 fMRI 任务旨在将 AM 任务与语义记忆（SM）控制任务进行比较；AM 和 SM 提取试验具有相似的整体结构（见图 2A）。我们在 MR 扫描仪中使用 CIGAL（<a href="http://www.nitrc.org/projects/cigal/">http://www.nitrc.org/projects/cigal/</a>）进行刺激呈现，但也可使用其他刺激呈现软件。</li>
 <li>AM 任务基于扫描前收集的个性化线索。每个试验以一个触发 AM 回忆的线索开始，参与者通过按键表示回忆启动。随后，参与者继续回忆该事件的细节，直到再次提示对所回忆的记忆进行评分（图 2B）。</li>
 <li>SM 任务要求参与者从不同语义类别中生成实例（例如，乐器、体育项目），与 AM 提取类似，该过程涉及记忆中的搜索及较长的提取时间22（图 2B）。在提示一个语义类别后，参与者一旦开始回忆该类别的实例即刻按键，并继续回忆，直到再次提示进行记忆评分。</li>
</ol>
<img alt="试验总体结构示意图；任务说明、记忆线索和试次间间隔步骤。" src="/files/ftp_upload/2396/2396fig2a.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2"> 
<img alt="认知任务序列示意图，包含自主记忆（AM）和情景记忆（SM）试次的情绪、生动性和重历程度评分。" src="/files/ftp_upload/2396/2396fig2b.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2"> 
图 2. fMRI 试次的结构。 A. 试次的总体结构。B. 自主记忆（AM）和情景记忆（SM）试次的具体结构。
<ol start="10">
 <li>除了对自主记忆（AM）和语义记忆（SM）试验进行基本比较外，还可引入其他操作。例如，可通过引导参与者关注所回忆事件的情绪性或非情绪性方面来操控AM提取的焦点（图2B）。该操作可用于探究提取焦点如何影响AM的体验过程，以及相关神经关联物的任何变化。</li>
 <li>每次AM或SM试验后均会呈现评分界面，顺序采用交叉平衡设计，使用5点李克特量表进行评分（见图2B）。</li>
 <li>实验被划分为若干试验组（run/区块），既为参与者提供休息时间，也可在设备发生故障时避免数据丢失。不同参与者之间的试验组顺序采用交叉平衡设计。每个试验组开始时均包含6秒的注视期，以确保磁共振信号稳定。AM与SM条件以随机顺序呈现，各试验间间隔时长不固定（5–9秒，平均为7秒）。</li>
</ol>
2. 扫描前受试者的准备
所有参与者在进行实验方案前均需签署书面知情同意书，该实验方案已获得伦理委员会批准。通常，为了排除大脑激活偏侧化的混杂因素，接受扫描的参与者均为右利手。
进入扫描室之前
<ol>
 <li>扫描当天，需评估参与者当前的情绪状态23，以控制情绪状态对情感性自传体记忆（AM）回忆的影响。结合扫描后的评估，这些初步评估还可用于筛查参与研究导致的情绪变化，并在fMRI分析中作为协变量，以探究受当前状态影响的脑区激活情况。同样，也可进行人格特质评估（例如神经质），以研究其对AM任务24及相应神经相关物可能存在的偏差影响。</li>
 <li>扫描前，向参与者详细说明扫描流程，并提供行为任务的具体指导说明。参与者还需完成一次简短的练习环节，以熟悉任务内容。</li>
</ol>
进入扫描室
<ol start="3">
 <li>受试者需仰卧于扫描床上，并提供额外的头部垫枕，以确保扫描期间的舒适性并尽量减少移动。为进一步减少头部运动，可用胶带的非黏性面轻轻缠绕于受试者前额。同时为受试者提供听力保护装置以及与实验人员在磁共振扫描期间进行沟通的隔音耳机。</li>
 <li>将受试者右手舒适地放置在反应盒上，以便左手可用于支撑或其他测量（例如，皮肤电导反应）。附近放置一个紧急停止按钮，以便受试者在需要立即停止扫描时使用。</li>
 <li>在开始数据采集前，必须确保受试者能够清晰看到用于呈现刺激的屏幕投影，并确认反应按钮正常工作。</li>
</ol>
3. 数据记录与处理
扫描参数
我们使用1.5特斯拉西门子Sonata扫描仪采集MRI数据。结构像采用三维MPRAGE解剖序列（重复时间（TR）= 1600 ms，回波时间（TE）= 3.82 ms；切片数 = 112；体素大小 = 1×1×1 mm），功能像采用轴向回波平面序列采集28层功能切片（TR = 2000 ms；TE = 40 ms；视野FOV = 256×256 mm；体素大小 = 4×4×4 mm），从而实现全脑覆盖。
数据分析
我们采用了统计参数映射（SPM：<a href="http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm">http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm</a>）并结合自主开发的基于Matlab的工具。预处理包括常规步骤：质量评估、TR对齐、运动校正、配准、标准化和 smoothing（8 mm3 核）。
4. 典型结果
<img alt="比较自传体记忆与语义记忆的fMRI脑扫描结果及信号图。" src="/files/ftp_upload/2396/2396fig3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图3"> 
图3. 自传体记忆提取的神经相关性。 为验证本实验方案，自传体记忆（AM）的提取在已知的AM提取神经网络4, 25中引起活动增强，包括参与一般记忆提取的海马区（a）、与个体情感投入相关的内侧前额叶皮层（b）、参与视觉-空间表征加工的楔叶/楔前叶区域及顶枕交界区（c, e，分别为）、以及参与情绪性自传体记忆提取的额颞交界区（d）；在杏仁核中也观察到与后者相似的激活效应（未显示）。"激活图"叠加于高分辨率脑图像之上，分别以冠状面（左图）和矢状面（中图与右图）显示；彩色标尺表示激活图的t值梯度（p &lt; 0.005，10个连续体素26），反映与记忆线索起始时间同步的脑活动变化。线图展示了每种试验类型在每个TR时间点的fMRI信号时间进程（信号变化百分比），其中1 TR = 2秒。L = 左侧；R = 右侧。

<ol><li>Markowitsch, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autobiographical+memory%3A+a+biocultural+relais+between+subject+and+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Arch+Psychiatry+Clin+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Autobiographical memory: a biocultural relais between subject and environment.</a> Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 258, 98-103 (2008).</li>
<li>D'Argembeau, A., Van der Linden, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remembering+pride+and+shame%3A+self-enhancement+and+the+phenomenology+of+autobiographical+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Memory%22%5BJournal%5D)">Remembering pride and shame: self-enhancement and the phenomenology of autobiographical memory.</a> Memory. 16, 538-547 (2008).</li>
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<li>Sharot, T., Riccardi, A. M., Raio, C. M., Phelps, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+mechanisms+mediating+optimism+bias%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neural mechanisms mediating optimism bias.</a> Nature. 450, 102-105 (2007).</li>
<li>Addis, D. R., Moscovitch, M., Crawley, A. P., McAndrews, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recollective+qualities+modulate+hippocampal+activation+during+autobiographical+memory+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Recollective qualities modulate hippocampal activation during autobiographical memory retrieval.</a> Hippocampus. 14, 752-762 (2004).</li>
<li>Rubin, D. C., Schrauf, R. W., Greenberg, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Belief+and+recollection+of+autobiographical+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Mem+Cognit%22%5BJournal%5D)">Belief and recollection of autobiographical memories.</a> Mem Cognit. 31, 887-901 (2003).</li>
<li>Greenberg, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Co-activation+of+the+amygdala%2C+hippocampus+and+inferior+frontal+gyrus+during+autobiographical+memory+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Co-activation of the amygdala, hippocampus and inferior frontal gyrus during autobiographical memory retrieval.</a> Neuropsychologia. 43, 659-674 (2005).</li>
<li>Watson, D., Clark, L. A., Tellegen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+validation+of+brief+measures+of+positive+and+negative+affect%3A+the+PANAS+scales%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pers+Soc+Psychol%22%5BJournal%5D)">Development and validation of brief measures of positive and negative affect: the PANAS scales.</a> J Pers Soc Psychol. 54, 1063-1070 (1988).</li>
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<li>Svoboda, E., McKinnon, M. C., Levine, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+functional+neuroanatomy+of+autobiographical+memory%3A+a+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">The functional neuroanatomy of autobiographical memory: a meta-analysis.</a> Neuropsychologia. 44, 2189-2208 (2006).</li>
<li>Lieberman, M. D., Cunningham, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Type+I+and+Type+II+error+concerns+in+fMRI+research%3A+re-balancing+the+scale%5BTitle%5D)+AND+%22Soc+Cogn+Affect+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Type I and Type II error concerns in fMRI research: re-balancing the scale.</a> Soc Cogn Affect Neurosci. 4, 423-428 (2009).</li>
</ol>

未声明任何利益冲突。

本文介绍的实验设计可用于研究回忆情绪性自传体记忆时的神经相关机制。该设计有助于推进我们对大脑如何在回忆个人记忆时产生情感偏向（积极或消极）的理解，并揭示这些偏向如何受到回忆焦点（情绪性或非情绪性方面）的调节。该方案的另一优势在于，它还可应用于临床人群（例如抑郁症和创伤后应激障碍患者），从而能够研究自传体记忆提取过程中与负性情感偏向相关的异常表现（例如反复沉思负性经历，以及对创伤事件的无法控制的回忆）。总体而言，该实验设计的成功依赖于严谨的自传体记忆采集与筛选，以及恰当的实验操控。

情绪性自传体记忆的神经相关性脑成像研究

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Emotional Autobiographical Recollection

回忆情感性自传体记忆（AMs）对健康的认知和情感功能具有重要意义1——回忆积极的自传体记忆与个体幸福感和自尊水平的提升相关2，而反复回忆和沉思消极的自传体记忆则可能导致情感障碍3。尽管在理解自传体记忆提取的脑机制方面已取得显著进展（综述见4,5），但关于情绪对自传体记忆主观再体验的影响及其相关的神经基础，目前仍知之甚少。部分原因在于，与针对实验室条件下微小事件记忆的情绪效应研究（综述见6,7-9）不同，许多自传体记忆研究往往未明确聚焦于回忆个人事件时的情绪特征（但参见10）。本文介绍了一种利用功能性磁共振成像（fMRI）研究回忆情感性自传体记忆神经相关性的实验方案。这些记忆的提示线索在扫描前通过自传体记忆问卷（AMQ）收集，从而可根据其现象学特性（即情绪强度、生动性和个人意义）对情感性自传体记忆进行恰当筛选。该方案适用于健康人群和临床人群。

我们介绍了一种利用功能磁共振成像研究回忆情绪性自传体记忆神经相关机制的实验方案。该方案可用于健康个体和临床受试者。

情绪性自传体记忆（AMs）的回忆对健康的认知和情感功能至关重要1——回忆积极的AMs能够……

本实验的总体目标是利用功能性磁共振成像（FMRI）研究回忆并重新体验高度情绪化自传体记忆时的神经相关机制。该目标首先通过基于通用线索，从每位参与者个体收集其情绪性自传体记忆的个人化提示来实现。随后，从中筛选出情绪强度最高的自传体记忆，并在情绪强度、记忆生动性、重演频率以及其他现象学特性方面进行匹配。随后，在功能性磁共振成像（fMRI）扫描过程中，这些个体化的记忆将被逐一呈现。这会触发被试对自传体记忆的回忆与重新体验，被试需在情绪强度、生动性和重历感等维度上进行评分。最后，可对fMRI数据进行分析，以揭示与情绪性自传体记忆相关的神经网络，并将其与其他类型记忆（如语义记忆或其他记忆）的神经网络相区分。在记忆方面，主要的目标脑区包括内侧颞叶和中线皮层结构。由于该方法能够研究自传体记忆回忆中的情绪偏向，因此可能有助于理解抑郁症等情绪障碍。负性个人记忆的回忆和反刍倾向出现在哪些脑区？与现有方法相比，该技术的主要优势在于，它允许我们预先选择具有高度情绪性、积极和消极的记忆，而这些记忆在情绪强度、细节量、回忆生动性以及个人意义等基本属性上尽可能保持匹配。应在功能磁共振成像（fMRI）扫描前通过访谈的方式，从每位参与者中诱发其个人记忆。该自传体记忆问卷的编制方法类似于非情绪性自传体记忆的研究流程，包含115个描述不同生活事件的词语线索列表，例如家庭成员的出生或亲人的去世。以下是每个提示所对应的问卷。请回忆您生活中发生在特定时间与地点的一个独特事件。好的。在回忆之后，请让参与者对这一记忆提供一段简要描述，该描述之后将作为功能磁共振成像（fMRI）扫描期间个性化的记忆提示线索。确保参与者对扫描前访谈的具体目的不知情。让参与者叙述每一段记忆，然后使用六项李克特量表对其现象学特征进行评分。量表应包括对情绪效价、情绪强度、情境细节和视觉感知细节的丰富程度、个人意义以及回忆频率的评估，采用七点量表进行评分。接下来，应根据参与者在自传体记忆问卷中的评分，为每位参与者选出情绪性最强的40项记忆，其中一半为积极记忆，另一半为消极记忆。随后，应将积极与消极的自传体记忆在年龄和现象学特性方面进行匹配，以确保回忆过程中脑活动的任何差异不会因这些基本属性的差异而产生混淆。在收集完参与者自传体记忆的具体细节后，即可设置FMRR实验范式。该设计应允许将自传体记忆任务与语义记忆控制任务进行比较。因此，这两个任务应具有此处所示的相似总体结构。可以使用如sigal之类的呈现软件在MS扫描仪中设置和显示实验范式，但也可使用其他软件。根据扫描前收集的个性化线索设计自传体记忆测试。每个试验开始时呈现一个能够引发自传体记忆的线索，参与者通过按键表示已触发回忆。随后，参与者的任务是回忆该事件的细节，直至收到下一个提示。对于回忆记忆的评分，每个试验后应呈现评分界面，评分界面采用五点 liking-art 量表，并以交叉平

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Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

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本文展示了一种实验设计，该设计结合使用全身动画角色和功能磁共振成像（fMRI）来研究观察虚拟社交互动时的神经相关机制。...

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情绪对认知损害效应的脑成像研究

本文描述了一种用于研究在恐惧条件反射过程中支持意识性与无意识性记忆机制的神经基础的方法。该方法通过监测经典条件性恐惧范式中的血氧水平依赖（BOLD）功能磁共振成像、皮肤电导反应以及非条件刺激预期程度，以评估不同记忆过程的神经相关性。...

利用fMRI研究意识与无意识恐惧记忆的神经机制

立体定向脑电图（SEEG）是癫痫外科手术中用于定位癫痫发作起源灶的一种手术技术，同时也为研究脑功能提供了独特的机会。本文阐述了如何利用SEEG在人类受试者中研究认知过程。...

利用立体定向脑电图研究大脑深部皮层及皮层下结构的功能：来自前扣带皮层的启示

本文介绍了一套行为任务的实施方法，用于检测对孤立的面部和声音情绪表达的情绪识别能力，以及一种使用商业电视和电影片段的新任务，以评估包含情境线索的多模态情绪识别能力。...

探索使用孤立表情和电影片段评估创伤性脑损伤患者情绪识别能力

我们介绍了一种利用功能磁共振成像探索认知情绪调节任务（即认知重评）神经相关机制的实验方案。该方案曾用于强迫症患者和健康对照者，但也可应用于其他临床样本。...

利用基于任务的功能性磁共振成像探讨强迫症患者认知重评的神经相关性

本文介绍了一种直接可视化小鼠皮层微区域组织缺氧的方法...

通过双光子成像检测小鼠大脑皮层内源性NADH荧光以识别微区域缺氧

条件性恐惧可以通过一种称为消退的抑制过程来减弱，但在时间推移或暴露于压力等条件下可能再次出现。我们的方案提出了一种新颖的预防恐惧恢复的方法，即在记忆再巩固时间窗（被重新激活记忆的重新存储阶段）内进行消退干预。...

在再巩固时间窗内进行消退训练可防止恐惧恢复

了解功能性磁共振成像技术用于研究情感自传回忆的神经关联机制。该方法通过采集个人记忆线索并在扫描过程中触发回忆，帮助研究者揭示情绪记忆相关的神经网络活动模式。

情绪性自传体记忆的神经相关性脑成像研究

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