前额叶皮层在情绪调节中的作用:一项更具自然主义特征的脑磁图研究

时间:2026年3月20日
来源:Behavioural Brain Research

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情绪调节策略的神经同步性研究:利用磁脑电图分析自然视频观看中的前额叶活动同步性|情绪调节|前额叶皮层|磁脑电图|大脑同步性|自然刺激

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亚历山德拉·梅德韦杰娃|尼基塔·鲁登基|达尼拉·谢列佩恩科夫|弗拉基米尔·科索诺戈夫
俄罗斯高等经济学院认知神经科学研究所

摘要

情绪调节旨在通过各种策略来控制情绪状态,其中重新评估和抑制策略已被广泛研究。然而,这一过程的生理相关性仍存在争议,因为关于大脑和周围活动的发现相互矛盾。在本研究中,我们首次利用脑磁图(MEG)技术,研究了人们在自然观看中性及负面视频时,以及通过重新评估和抑制策略进行情绪调节时的神经源和个体间相关性(即神经活动的同步性)。结果发现:首先,自由观看负面视频时个体间的相关性显著高于其他条件(包括调节条件),表明受试者之间的神经同步性更强;其次,在使用重新评估和抑制策略时,个体间相关性也有所增加,且这种增加与特定的神经活动源有关。许多相关神经源位于前额叶皮层,这可能表明该区域在情绪调节中起作用,无论采用何种策略。总之,通过脑磁图成像技术,我们展示了与负面情绪体验及调节过程相关的不同神经模式(尤其是前额叶区域的同步性)。

引言

对情绪的研究很大程度上源于它们对幸福感的深远影响。研究负面情绪至关重要,因为其不受控制的体验和不良调节与心理和身体健康问题密切相关[12][37]。情绪调节(ER)是指通过旨在维持、增强(上调)或减弱(下调)情绪状态的策略来有意管理情绪状态的过程[55][78]。虽然已知不同的情绪调节策略会产生不同的心理效应,但其背后的神经相关性仍不明确。因此,我们的研究旨在识别在调节负面情绪状态时与不同策略相关的大脑活动模式。
情绪调节策略已通过问卷调查以及行为和生理实验进行研究,包括在特定指令下的情绪调节[33][85]。其中最常研究的策略是认知重新评估,即个体改变对情境的解释以调整其情绪反应,从而减轻情绪影响;另一种是表达性抑制,即人们抑制情绪的外在表现[34][83]。多项研究表明,认知重新评估是一种更适应性的策略,长期使用可提升幸福感[25][42][7];然而,在短期或特定情境下(如需要情绪抑制的社会、文化或职业规范),表达性抑制也同样有效[10][44][83]。
尽管对情绪调节策略进行了大量研究,但其对生理状态和健康的影响机制仍存在争议。最近的一项元分析指出了关于生理活动的矛盾结果[85]:面部肌电图显示,重新评估和抑制策略都导致了活动幅度的降低[59][60][68][70];然而,关于自主神经系统指标(如皮肤电导和心活动)的研究结果则不一[16][19][49][54][9]。
脑成像研究进一步加深了我们对情绪调节的理解。功能性磁共振成像(fMRI)显示,情绪调节与前额叶皮层、前岛叶、前运动区和辅助运动区的激活有关[23][62][63][73][8][84]。关于表达性抑制的元分析结果尚无定论,但发现下顶叶皮层激活增强,而颞枕区激活减弱[73];认知重新评估的研究则显示杏仁核激活减弱,外侧颞叶激活增强[74][8]。此外,一项定量元分析支持了这些发现,表明在情绪下调时双侧杏仁核/海马旁回活动减弱,而在情绪上调时活动增强[28]。
此外,前额叶激活的时间点因策略而异:重新评估的效果更早出现(0–5秒),而抑制的效果则出现得较晚(10–15秒[29])。这些神经活动的时间模式支持了这样的观点:重新评估是一种认知变化,涉及支持认知控制的脑系统;而抑制则是一种反应调节,发生得更晚,并涉及抑制系统[31][55]。
脑电图(EEG)研究补充了fMRI的研究结果。例如,丹尼斯和所罗门[18]发现,在呈现负面刺激时前额叶EEG活动增强,反映了更有效的情绪调节。同时,多项研究显示了大脑活动的不对称性:左半球与处理正面刺激相关,右半球与处理负面刺激相关[17][2][67];但更细致的解释认为,左前额叶活动增强与接近刺激的动机相关,这与重新评估策略一致[67];相反,右前额叶活动则与回避行为相关,与抑制策略相关[17][79]。
情绪调节的神经相关性也通过脑磁图(MEG)进行研究,主要关注时空特征和事件相关磁场。例如,选择性情绪处理在早期时间窗口(120–170毫秒)涉及枕叶、顶叶和颞叶区域的激活;而在后期时间窗口(220–310毫秒)则涉及前额叶和颞叶区域的激活[65]。抑制性情绪调节(如抑制)涉及右侧角回、枕叶和眶额回以及左侧前颞叶在100–425毫秒间的强烈激活[77][81];而重新评估则在刺激后300–600毫秒间调节情绪唤醒,随后在600–1000毫秒间产生下调效应[66]。
总体而言,这些发现强化了情绪调节可能耗费大量资源的理论观点,因为它需要多个生理系统的参与以减轻负面情绪的影响[31][60][71]。这种资源密集型特性也可能解释了过度使用不适应的情绪调节策略(如抑制)会对心理和身体健康造成的损害[11][12][15][26]。然而,现有研究的重点往往较为狭窄,因此尚未充分探讨不同情绪调节策略背后的基本神经过程,而这对于阐明其作用机制至关重要。
为填补这一理解空白,本研究探讨了两种关键策略的基本神经相关性:适应性策略——认知重新评估,以及不适应性策略——表达性抑制,在调节负面情绪时的作用。为此,我们采用了MEG技术,该技术能够捕捉包括深层结构在内的全脑活动,并具有高时空分辨率。MEG能够以毫秒级精度捕捉活动,使我们能够追踪支撑情绪反应和调节过程的快速动态神经反应。此外,本研究解决了以往MEG研究的一个局限性,即所用刺激(如静态图片或情绪面孔图像)的生态效度较低。为提高生态效度,我们使用了更自然的刺激——视频片段,这有助于更深入地理解情绪过程的自然流动[39][40]。
我们研究的另一个方法学贡献是应用了个体间相关性(ISC)进行数据分析。虽然时空特征和事件相关反应适用于分析图像刺激引起的活动,但它们不太适合捕捉动态脑活动。ISC是一种强大的方法,可以揭示个体间共享的神经活动模式,尤其是在结合长时间和自然刺激(如视频片段)时尤为有效[22][35]。计算ISC的推荐时间窗口至少为10秒[52],但在某些研究中可长达一分钟[22],我们的实验也选择了这一时长。ISC不仅适用于视频刺激,还充分利用了MEG的高时间分辨率优势,能够测量对快速发生事件的动态脑活动同步性。
将ISC与情绪调节范式结合的研究结果得到了先前研究的支持。使用自然刺激的研究表明,这类刺激能有效吸引注意力并集中注意力[4];这些研究还显示,通过ISC大脑活动表现出更高的同步性[13][22][51]。此外,在我们之前使用该范式的EEG研究中,我们发现抑制和重新评估都与较高的ISC相关,这可能表明参与者更投入任务[47]。
因此,本研究结合了先前的发现并填补了知识空白,首次探讨了在不同调节条件下观看一分钟视频时情绪调节的MEG相关性。我们评估了表达性抑制和认知重新评估时的ISC和时空调节情况,并将其与自由观看中性及负面视频的情况进行了对比。同时,还调查了每种条件下的主观情绪体验。我们假设,神经同步性(由ISC指标衡量)和大脑激活的空间模式会因情绪刺激的存在及所采用的调节策略而不同。

参与者

共有30名年龄在18–24岁之间的参与者(63%为女性,平均年龄19.7岁,标准差1.7岁)参与了实验。虽然未发现关于ISC样本量的具体限制,但由于该分析旨在展示受试者神经激活的同步性,因此需要足够的数据量。不过,有研究指出至少需要12名受试者才能计算ISC[14],因此我们将样本量增加到30人。无人报告任何不适情况。

个体间相关性

首先,我们想确定受试者大脑活动的同步性是否与刺激的效价和情绪调节策略有关。结果显示,四种条件下的ISC存在显著差异(F(3, 75) = 14.8,η² = 0.03,p < 0.001;图1)。具体来说,自由观看负面视频的情况与其他所有条件都有显著差异:观看中性视频(t(25) = 3.00,d = 0.59,p = 0.02)、抑制(t(25) = 4.98,d = 0.97,p = 0.001)以及重新评估(t(25) =

讨论

我们的研究重点关注在观看中性及负面情绪价值视频时大脑活动的相关性。为此,我们首次利用MEG技术,在自然观看视频的过程中,以及两种情绪调节条件下(认知重新评估和表达性抑制),通过源定位和同步性水平(ISC)分析了神经活动。我们预计,ISC和空间激活会因情绪刺激的存在而有所不同。

结论

总之,情绪调节条件与不同脑区激活模式相关。首先,认知重新评估和表达性抑制在多个脑区的激活同步性均高于自由观看负面视频时的情况。这可能表明前额叶皮层在该调节过程中起作用,但需要进一步的证据,包括行为和生理学方面的证据。

数据和代码可用性

分析代码和软件包可根据参考文献获取。由于数据量庞大,数据不对外公开,但可根据要求提供给作者。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

资助

本文是在俄罗斯高等经济学院基础研究计划(项目78)的框架下完成的。

作者贡献声明

弗拉基米尔·科索诺戈夫:撰写、审稿与编辑、监督、方法论设计、资金获取、概念构思。达尼拉·谢列佩恩科夫:撰写、审稿与编辑、软件开发、数据分析。尼基塔·鲁登基:撰写、审稿与编辑、软件开发、数据分析。亚历山德拉·梅德韦杰娃:撰写初稿、项目管理、实验设计。

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