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1、情绪控制和调节的认知脑机制 罗跃嘉北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室中国科学院心理健康重点实验室 目录 情绪的概念与评价情绪的心理学理论情绪的生物学基础情绪与认知 一 情绪的概念 情绪是瞬息万变的心理与生理现象 反应了机体对不断变化的环境所取的适应模式 Levenson 1994 从心理学的层面来说 情绪是对客观事物的态度体验和行为反应 为人和动物共有 生理唤醒主观体验 如喜悦 悲伤和愤怒等 外在表现 面部表情 身体姿态 动作等 国际研究现状 美国NIMH将情绪与心境障碍 mooddisorder 研究作为其研究计划纲要的核心部分神经科学研究进展为心境障碍病理生理基础以及药物 心理社
2、会等积累了大量知识神经影像技术使用对于发现与心境障碍有关的特定脑区域具有重要价值多个神经递质系统 包括细胞膜信号转导和调控基因转录 蛋白质合成的细胞内信号转导系统也参与心境障碍 科学问题 心境障碍易患基因是如何影响人类行为和脑功能 并如何导致人类的心境障碍尚未分离出心境障碍的特异性基因 怎样建立心境障碍的动物模型心境障碍患者的大脑出现各种化学变化甚至脑结构的变化 但不清楚它们的因果关系前额叶如何调节其他脑区的知觉 情绪 注意 记忆的神经回路怎样整合不同数据 建立情绪神经计算模型 情绪评定的标准 1基本情绪论 BasicEmotion 认为情绪在发生上有原型形式 即存在着数种泛人类的基本情绪类型
3、 每种类型各有其独特的体验特性 生理唤醒模式和外显模式 其不同形式的组合形成了所有的人类情绪 Ekman 1999 Ekman描述了6种基本表情 高兴 愤怒 惊讶 厌恶 悲伤 害怕 11种情绪分类 兴奋 惊奇 痛苦 厌恶 愉快 愤怒 恐惧 悲伤 害羞 轻蔑和自罪感等 Izard 1977 高兴愤怒惊讶悲伤 2情绪的维度论 Dimension 效价 valence 或者愉悦度 pleasure 其理论基础是正负情绪的分离激活 唤醒度 arousal 或激活度 activation 指与情感状态相联系的机体能量激活的程度 唤醒的作用是调动机体的机能 为行动做准备 维度论认为几个维度组成的空间包括了
4、人类所有的情绪 把不同情绪看作是逐渐的 平稳的转变 不同情绪之间的相似性和差异性根据彼此在维度空间中的距离来显示 愉悦度 理论基础是正负情绪的分离激活 脑成像研究证实正 负情绪分别是左 右半球优势 惊反射 皱眉肌活动 指标能够反映愉悦度 Bradley 2001 唤醒度 唤醒的作用是调动机体机能 为行动作准备 皮电反应指标能够反映唤醒度 Bradley 2001 正负情绪的脑成像证据 正负情绪的脑成像证据 中国情绪材料库的建立 美国NIMH编制了3套情绪材料系统国际情感图片系统 IAPS 国际情绪数码声音系统 IADS 英语情绪词系统 ANEW 本实验室编制中国情绪材料系统中国情绪图片系统中国
5、人表情材料库中国情绪数码声音系统汉语情感词系统 评分结果 中国情绪图片系统 CAPS 白露 黄宇霞等 2005 IAPS CAPS愉悦度与唤醒度关系图 唤醒 平静 快乐 愉悦度和唤醒度组成的人类情绪坐标空间 各种刺激诱发的情绪反应呈抛物线状分布于二维空间 左图 Langetal 2001 右图 黄宇霞等 2004 不快乐 中国情绪声音系统 CASS 1国歌2民乐3鞭打4惨叫5铃声6切菜 评分结果 刘超生等 2006 汉语情感词系统 原始母体选材量 现代汉语常用词词典中双字词的31187条抽样量 结合国家语委提供的词库从母体中抽样出双字词3000 采用随机和有规律相结合的抽样方法 形成统计样本结
6、合现代汉语词典选取名词 动词 形容词各500个 作为评定用词 王一牛 博士论文 2005 二 情绪的心理学理论 情绪的生理理论情绪的中枢神经系统理论情绪的认知理论情绪的多水平理论 1 情绪的生理理论 美国心理学家WilliamJames和丹麦心理学家CarlLange推翻情绪先于生理反应的传统认识 提出生理反应引起情绪的经典理论 又被称为James Lange理论 1884 1885 情绪刺激生理反应情绪体验产生比如 当人看见熊的时候 首先的反应是跑 然后当人开始意识到自己肌体反应时 才感到了害怕是 越跑越怕 而不是 越怕越跑 2 情绪的中枢神经系统理论 美国心理学家WalterCannon和
7、他的学生PhilipBard对James Lange理论提出了质疑 Cannon Bard理论 1927 认为 情绪体验和生理变化是同时发生的 二者都受丘脑的控制 当人看见熊时 首先是丘脑被激活 然后再由丘脑发出神经冲动 同时激活大脑皮质和下丘脑 大脑皮质产生情绪的主观体验 下丘脑引起肌体唤醒 并产生逃跑的行为 生理反应与情绪体验之间的关系是 又跑又怕 3 情绪的认知理论 1950年代 美国心理学家M B Arnold提出情绪的评定 兴奋理论 认为情绪产生的基本过程是刺激情景 评估 情绪 刺激情景并不直接决定情绪的性质 从刺激出现到情绪的产生 中间要经过大脑对刺激进行评估 Schachter
8、Singer理论 1971 认为生理唤醒和对生理唤醒的认知解释是特定情绪产生的两个必要因素 情绪评价形式 Lazarus 1982 初级评价 把周围情境看成是积极的 有压力的或与幸福无关的 次级评价 根据个体可以利用的情境资源来进行评价 重新评价 刺激情境及相应的应付策略得到监控 并对初级评价和次级评价进行修改 4 情绪的多水平理论 多水平情绪理论提出 认知系统中意义的表征有不同水平 因此同一刺激可以在不同水平上具有不同的情绪意义 Johnsn Multhaup 1992 Power Dalgleish 1997 Teasdal Barnard 1993 SPAARS系统 Schematic
9、Propositional Associative AnalogicalRepresentationalSystem 是图式 命题 联想和类比表征系统的缩写 类比表征系统涉及对环境刺激进行基本的感觉信息加工 命题系统不涉及情绪因素 只包含对外界和自我的信息 在图式系统中 来自命题系统的事实与来自个体近期目标的有关信息结合在一起 生成一个针对情境的内部模型 从而引起情绪反应 联想系统主要反应情绪系统的功效 三 情绪的生物学基础 边缘系统和情绪扣带前回对情绪认知起关键作用杏仁核在情绪体验方面的重要作用 近年来 围绕社会认知 社会行为及其神经机制的研究已经成为认知神经科学的热点领域 在 社会脑 的概
10、念下 形成了 社会认知神经科学 和 情感认知神经科学 的研究新领域 参与社会认知的脑结构 腹内侧前额叶杏仁核右侧体感皮质区脑岛另外还有扣带回 视觉联合皮层 下丘脑 丘脑 脑干等 Adolphs 1999 Adolphs 1999 下丘脑控制的理论 下丘脑持续评价环境中各种刺激与情绪的相关性 下丘脑通过控制脑干从而表达情绪 情绪的主观感觉 即情感 是由下丘脑投射到大脑皮层来Cannon Bard 1927 Papez 1937 把前脑中的一些脑区 包括扣带回皮层 旁海马区 海马 及下丘脑中的乳头体 加入到与情绪有关的神经环路中 Papez环强调海马对情绪的重要性 Papez环 边缘系统与Pape
11、z环 Papez认为情绪的表达由下丘脑控制 扣带皮质投射到海马 海马再通过穹隆投射到下丘脑 扣带回 扣带前回 扣带后回 背侧认知亚区 嘴腹侧情感亚区 认知 情绪 运动 疼痛和视空间功能 执行 评价 扣带前回 anteriorcingulatecortex ACC 位于在大脑内侧面 ACC的认知与情绪功能的分离 扣带沟 扣带回 胼胝体 Bushetal 2000 TrendsCogn Sci 背侧认知亚区 冲突监测 调节注意或执行功能 复杂运动控制 动机 新奇 错误监测和工作记忆嘴腹侧情感亚区 参与情绪和动机信息的评价以及情绪反应的调节 认知亚区 情感亚区 杏仁核的位置及分区 对情绪状态的表达极
12、为重要对于认知其他动物表达的情绪很重要对于情绪的学习不可或缺 What通路中的杏仁核 害怕和高兴面孔对杏仁核的激活 Canli 2002 恐惧表情引起较大C1 左图 杏仁核激活 右图 Pourtoisetal 2004 Vuilleumier etal 2001 杏仁核与恐惧 大脑中加工 恐惧 情绪的神经通路发生异常是焦虑症的神经基础 杏仁核在恐惧的认知加工中居于关键地位 无意识条件下的情绪面孔认知 20毫秒的情绪性刺激被100毫秒的中性刺激所遮掩 被试报告未感受到面孔的情绪性 fMRI显示比起中性面孔此时杏仁核仍可受到激活 Killgore Yurgelun Todd 2004 杏仁核损伤后
13、的眼动 情绪的脑定位 总结近年来的脑成像研究结果 1 内侧前额叶普遍参与情绪性信息的加工 2 杏仁核参与与恐惧有关的情绪性信息加工 3 SubcallosalCingulate参与悲伤的情绪加工 4 有认知任务的情绪性活动导致脑岛和扣带前回的活动 四 情绪与认知 情绪的唤起与情绪的调控并不在同一脑区发生 情绪的调控需要高级的皮层区域的参与 Beauregardetal 2001 SuperiorFrontalGyrusRightACC 情绪和注意通常被认为由大脑的腹侧和背侧皮层网络结构分别完成 此fMRI研究发现了二者发生交互作用的区域就是扣带前回 进一步证实了ACC在情绪 注意间发挥着整合作
14、用 Fichtenholtza 2004 情绪与注意 双耳分听任务 语气是愤怒或中性的 被试只注意其中一个耳朵 a 不管愤怒的声音来自注意耳或非注意耳 右颞上沟 STS 中部的活动增强 b 右侧杏仁核的活动也被愤怒的语气增强 c 眶额皮质的活动被愤怒的语气增强 该效应主要见于注意耳一侧 a 楔回活动被注意耳一侧的愤怒语气增强 非注意耳愤怒语气无增强 不同表情面孔的注意偏向 Pourtoisetal 2004 内隐空间定向任务下恐惧表情引起P1增强效应 Pourtoisetal CerebralCortex 2004 情绪负性偏向的时程研究 何谓情绪负性偏向 Negativitybias 有机体
15、对负性情绪刺激具有一种特殊的敏感性 与正性刺激相比 负性刺激对信息加工具有更大的影响力 刺激材料 经评定的正 负性图片各25幅 与之匹配的中性图片各25幅 被试任务 判断图片情绪属性 尽快按键表示判断结果 Huang Luo NeurosciLett 2006a b 问题提出 哪里是负偏移的最早时间点 负偏移的时间阶段如何 负性图片是否真正产生一个较大的早期注意的转移 还是在较晚的认知评价阶段 负偏移中应答准备是否发挥关键性作用 结果1 P2 200 200 400 600 800 1000 V 2 4 2 4 200 0 200 600 800 1000 5 5 10 ms Fz Cz 40
16、0 0 P2 P2 LPC LPC P2电流密度图 无意识 左 和有意识 右 条件下P2成分定位的电流密度图 结果2 LPC ms 200 0 200 400 600 800 1000 V 5 5 10 15 200 0 200 400 600 800 1000 5 5 10 15 Pz CPz LPC LPC LPC电流密度图 无意识 左 和有意识 右 条件下LPC成分定位的电流密度图 结果3 S LRP R LRP 200 0 400 600 800 1000 2 4 6 2 800 600 400 200 200 0 2 4 6 2 200 S LRP 刺激锁定 R LRP 反应锁定 V ms S LRP 单侧化准备电位 始潜时在愉悦度类型上主效应显著 R LRP始潜时在block类型和情绪类型上均显示主效应显著 Huang Luo 2006 小结 负性P2较大 表明注意负偏移发生在情绪加工的早期阶段负性图片诱发的LPC比正 中性条件大 提示负偏移也发生在情绪加工较晚的刺激评价阶段负性图片产生的反应锁定LRP间隔较短 表明负性图片诱发了反应性的启动效应情绪性负偏移发生在情绪加工的
