2011年8月26日
我们提出了一种利用功能磁共振成像研究刻意与自动情绪调节神经相关机制的实验方案。该方案可用于健康受试者(包括年轻人和老年人),也可用于临床患者。
本实验方案的目的是利用功能磁共振成像技术,研究情绪调节中显性和隐性情绪控制对即时及长期影响的神经相关机制。该方案包括对图片情绪评分的评估,以及在诱导情绪调节目标后对这些图片的记忆评估。脑成像数据的采集在评分任务期间进行。
控制情绪的目标可通过明确指示参与者调控自身情绪,或通过情绪控制启动(即在所谓的乱序句子任务中嵌入相关词汇)来隐式诱导。对脑成像数据的任务分析主要针对与基本情绪加工相关的脑区活动,例如杏仁核,以及参与情绪调控的脑区,如前额叶皮层,特别是其外侧和内侧区域。
与现有方法(主要关注情绪调节的即时影响,且通常针对有意识的情绪调节)相比,该技术的主要优势在于,它能够评估情绪调节的即时和长期影响,同时还能比较自动性与有意识的情绪调节诱导方式。该方法有助于回答有关相反情绪偏倚的问题,例如在健康老龄化过程中观察到的积极情绪偏倚,以及抑郁症中的消极情绪偏倚。这些偏倚似乎与自动运用情绪调节策略的能力增强(见于健康老龄化)或该能力受损(见于抑郁症)相关。
本方案包括对图片情绪评分及其记忆的评估。通过诱导情绪调节目标,明确或隐含地激发调节目标,并评估相对于基线阶段所呈现图片的情绪调节即时和长期影响。本实验需使用情绪性和中性图片,设置用于情绪评分和记忆任务的图片操纵集。
我们建议使用国际有效图片系统中的图片。应仔细注意在所有实验阶段中图片情感内容的平衡,包括情绪调节诱导前后呈现的图片以及记忆任务中使用的图片,以避免因这些基本属性的可能差异而产生混淆效应。对于评分任务,我们建议每张图片在屏幕上呈现4秒,随后显示12秒的注视十字,并要求被试对图片引发的主观情绪体验进行评分。
如果设备允许,使用八点量表,其中1表示中性,8表示极度负面。为避免情绪诱导,图片应进行伪随机化处理,确保相同效价的图片连续呈现不超过三张。接下来,建立情绪调节的显式与隐式操纵范式。
后者可改编自打乱句子任务,我们建议设计一项任务,要求受试者从五个包含嵌入式词语的打乱词汇中构造出20个语法正确的正向句子,这些嵌入词语将用于启动受试者抑制其情绪反应,例如在明确条件下使用“抑制”“覆盖”或“ withheld”等词。同时呈现20个仅包含中性词汇的句子,这些词汇不会诱发情绪调节,然后指示受试者抑制其情绪体验及情绪反应的表达。在实施实验时,可先进行明确条件或隐含条件的任务,但需确保在不同受试者之间对任务顺序进行交叉平衡。
例如,对于一半的受试者,任务范式的顺序可以是:基线情绪评分、任务区块明确诱导情绪调节目标、明确条件、情绪评分区块,随后是另一个基线情绪评分区块、隐式诱导情绪调节目标以及隐式条件。对于另一半受试者,实验区块的顺序则相反。最后,设置一个记忆提取任务,该任务将在情绪调节实验结束一周后,在磁共振成像(MRI)设备外进行。
该任务应呈现相等数量的旧图像(即在扫描仪中已见过的图像)和新图像(即之前未见过的图像),所有图像均以黑白形式呈现,以避免出现天花板效应。任务要求受试者判断图像是“旧”还是“新”,即判断其是否记得该图像,随后在三点评分量表上对自身判断的信心进行评分,其中1表示低信心,2表示中等信心,3表示高信心。当受试者到达时,务必获取其书面知情同意书,并为确保磁共振成像(MRI)安全,需确认其已取下所有可能佩戴的金属物品。
同时,提醒受试者,即将观看的许多图片描绘了令人不安的事件,并提供代表性图片的纸质示例。以下是在扫描仪中将看到的一些代表性图像。其中部分图像可能具有令人困扰或创伤性内容。
接下来,应评估受试者当前的心理状态,以控制情绪状态对情绪体验及情绪调节能力的影响,并结合扫描后的评估进行分析。这些初步评估可用于筛查受试者在扫描前因参与研究而导致的情绪变化。应向参与者详细说明扫描流程,并针对行为任务提供具体指导,以避免不适感,并提高其对任务的熟悉程度。
同时,为受试者提供情绪评分任务和乱序句子任务的简短练习环节。现在将受试者带入扫描室,指导其平躺在扫描床上,提供耳部保护装置以及用于扫描过程中交流的隔离式耳机。
应在头部周围放置额外的缓冲垫,以确保扫描过程中的舒适性并尽量减少头部移动。此外,可将一段胶带的非黏性面轻轻缠绕在受试者的前额,以进一步减少头部活动,从而评估其对情绪性和中性图片的自动内隐心理生理反应。除明确的主观评分外,还可记录皮肤电导反应。在功能性磁共振成像(fMRI)扫描期间,应将受试者右手舒适地放置在反应盒上,并在附近放置紧急停止按钮,以便受试者在需要立即停止扫描时使用。
确保受试者能够清晰地看到屏幕投影以呈现刺激,并在将其送入扫描仪之前确认反应按钮正常工作。BO 现在获取高分辨率的 T1 加权结构图像,例如 SPGR 或 MP rage。在本研究中,我们采集了三维 MP rage 解剖序列,TR 为 1600 毫秒,TE 为 3.82 毫秒,共 112 层,体素尺寸为 1×1×1 毫米。
接下来,设置功能成像扫描。为了实现全脑覆盖,我们建议采用平面回波序列,采集28层轴向切片,体素大小为4×4×4毫米,重复时间(TR)为2000毫秒,回波时间(TE)为40毫秒,视野(FOV)为256,翻转角为90度,矩阵大小为64×64。告知受试者功能成像即将开始,并提醒其注意即将执行的任务。
首先,运行基线图像评分任务。接着,运行第一种目标操控条件,即进行内隐或外显情绪调节诱导任务,然后进行图像评分任务。随后,再次运行另一轮基线任务。
然后进行第二种条件,接着是图像评分任务。扫描完成后,协助受试者离开扫描仪,并进行扫描后的评估,以再次了解受试者当前的心理状态。最后,让参与者一周后返回。
对于记忆提取任务,我们建议对约24名受试者进行本实验方案,以便能够进行组水平分析。请记住在不同受试者之间平衡内隐和外显范式的呈现顺序。数据采集完成后,可使用任何功能性磁共振成像(fMRI)处理软件包进行分析,例如常被称为SPM的统计参数映射(Statistical Parametric Mapping)。
我们的实验室将此方法与内部开发的 mat 结合使用。基于实验室的工具预处理应包括典型步骤:质量控制、图像对齐、运动校正、共配准、标准化以及使用八毫米核进行空间平滑。在使用 SPM 时,采用一般线性模型来评估每种感兴趣条件下的记录数据与预设血流动力学响应函数的拟合程度。
或者,可以对每种条件下的数据进行选择性平均,以观察与每种条件相关的原始FMR信号,而无需对血流动力学响应函数的形状做出预先假设。在这种情况下,可以在时间点对时间点的基础上评估响应差异。感兴趣的对比则显示相对于刺激前基线的信号百分比变化,以及一种条件与另一种条件之间的差异。
可以进行个体和群体水平的统计分析,以比较不同因素(包括情绪效价和情绪调节操控)对脑活动的影响。此处显示的是功能图谱叠加在结构图像上的冠状面视图,基于群体统计结果,展示了情绪反应操控导致活动减弱的脑区。诱导情绪调节目标与杏仁核活动降低相关。颜色条表示激活图中 T 值的梯度。
柱状图展示了在情绪调节目标诱导前后,对情绪性和中性图片反应的信号变化百分比。如基线期所示,杏仁核对情绪性图片的活动高于中性图片。在诱导情绪调节目标后,这种差异消失。
我们在此还观察到与认知控制和情绪调节相关的脑区活动增强,包括外侧和内侧前额叶皮层。颜色条再次表示 T 值的梯度,而柱状图则展示了在情绪反应目标诱导前后,对两种情绪效价图片刺激所引起的信号百分比变化。如顶部柱状图所示,在控制条件下,对情绪图片的脑区活动因诱导了情绪调节目标而增加。
在进行该实验流程时,重要的是要在操作前和操作后的运行过程中合理平衡刺激属性,以避免可能的混杂效应。同时,必须确保参与者充分理解任务说明。观看本视频后,您应能够充分理解如何通过外显和内隐方式调节情绪目标,以及如何评估这些情绪调节策略的即时和长期效果。
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本方案利用功能磁共振成像(fMRI)研究情绪调节的神经相关机制,涵盖外显性与内隐性情绪调节过程。该方法适用于健康受试者及临床患者,有助于全面理解情绪调控的神经机制。
理解情绪调节的神经机制可为神经精神药物研发中的靶点验证提供关键依据,尤其适用于抑郁症和焦虑症等涉及情绪调节障碍的疾病。该基于功能性磁共振成像(fMRI)的实验方案通过将认知控制策略与前额叶-杏仁核环路中可测量的神经活动相联系,实现机制层面的风险评估,从而增强对靶点参与及通路调节的预测信心。能够区分显式与隐式调节过程的特性,为识别生物标志物以及评估化合物对情绪处理网络的影响提供了转化价值。
该方法贯穿从靶点验证到先导化合物发现,再到临床前评价的整个发现过程,为神经精神疾病领域的基于机制的化合物筛选提供了与人类相关的检测手段。