情绪的事件相关电位研究进展_张卓

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・综述・情绪的事件相关电位研究进展Ξ

中国科学院心理研究所心理健康重点实验室 (100101) 张 卓 综述 罗跃嘉 审校 情绪(emotion)是指人类个体受到某种刺激所产生的一种身心激动状态,是情感的外部表现,它的产生不是自发的,而是由内部或外在的刺激引起的。在心理学研究中,情绪比一般的认知活动更为复杂,更多地涉及社会环境与文化。事件相关电位(eventrelatedpoten2tial,ERP)是评价大脑信息处理活动的一种无创伤性方法,大量实验证明,ERP可以敏感地反映出情绪活动在脑内的活动过程。近年来,人们采用不同的实验方法,分析不同模式、不同性质、不同强度的情绪刺激条件下,ERP各成分的波幅、潜伏期、头皮分布区域等参数变化,以对情绪处理有关的脑机制有更进一步的了解。一 情绪刺激类型与实验模式情绪体验难以达到多次重复的统一,对于年龄、社会经历、情感体验各异的被试,相同的刺激物也会诱发不同的情绪。目前有关情绪的大部分ERP研究,均采用了含有不同情绪成分的视觉刺激物,如不同情绪内涵(正性,负性,中性)的单词[1],或将单词置于负性或中性情绪的句子内[2],或采用正性、负性及中性表情的图片刺激[3],观察不同情绪诱发的ERP成分变化,可以探讨情绪活动在脑内较为精确的动态活动过程和较为粗略的激活部位[4]。面孔则不同于一般图片、文字等视觉刺激,其本身具有丰富的表情,即不同情绪引起的身体变化和反映。Morita等[5]在观看悲伤、愉快、愤怒、中性等面孔图像的同时,给予两种音调刺激(oddball实验范式),其任务是听到小概率的靶音调刺激后做出按键反应,并记录听觉P300。该实验是研究不同的情绪背景对P300的影响。在给予正常被试不同表情(如惊恐、中性)的面孔图像时,也可以分别观察直立、颠倒的面孔图像引发的ERP潜伏期、波幅等参数,来分析不同类型面孔的处理时程[6]。另一类刺激物是含有不同情绪的单词、图像及面孔等,也可结合面孔识别、记忆再认过程中的新旧效应等进行研究。如预先设定某些单词为再次出现,要求被试判断在监视屏上连续出现的不同情绪内涵(正性,负性,中性)的单词,是否为首次出现(oldΠnew);在被试进行新旧判断后,比较正确判断所引发ERP受不同情绪成分影响的程度,并进一步比较正确与错误判断为旧单词的刺激,其情绪成分对判断正确性的影响[7]。与上述方法类似,在Maratos和Rugg[2]设置的实验中,首先将给出的单词置于负性或中性情绪的句子内,实验1仅需被试判断某一单词刺激是否曾经出现,实验2还需被试对判断为曾出现的单词,进一步指出其出现的上下文为中性或负性情绪,即比较意识与非意识条件下对刺激背景进行再获取时,不同情绪成分引发的ERP新旧效应。在异常情绪的临床研究方面,对象一般为大脑器质性损伤病人、抑郁症和精神分裂症等存在情绪认知障碍的患者,在实验状态下排除药物因素的影响;同时设置正常对照组。对正常被试,可以通过对阈下刺激(即低于被试反应阈值的刺激),比较不同情绪成分引起ERP的异同,来推断不同意识状态的相关认知过程;或是在较好地控制其他参数的条件下,短时间内给予大量图像刺激,以反映情绪成分对诱发刺激的影响。如Bernat等人[1]快速、随机地给予被试含有正性、负性情绪的单词,时程为1ms,作为阈下刺激;此后重复给予相同刺激,时程40ms,作为阈上刺激。对ERP的P1、N1、P2、P3和晚正成分(latepositivecomponent,LPC)进行测量。Junghofer等[3]则以连续的3或5秒Π幅的大量(700幅)复杂画面为刺激物,其中包括情绪和无情绪成分的画面刺激,除是否包含情绪成分外,对不同刺激的表面图形特征(颜色、亮度、空间频率和复杂程度)进行控制,使所记录的ERP参数可独立于上述成分的干扰,较准确地反映出情绪成分对分辨快速呈现刺激的影响。也可以采用不同的对照研究模式,如对于不同情绪成分引起的ERP波幅、分布区域及反应时等相关指标,进行对照组与一种或多种病例组间的比较、某种疾病不同损害程度患者之间比较、大脑部分损伤患者自身患侧与健侧之间的比较等等。如deGelder等人[8]选取了因纹状皮质受损引起一侧视野全盲的患者为被试,首先给予盲侧和健侧视野不同情绪的面孔刺激,观察正常视野识别刺激进行所需的ERP成分潜伏期;再给予正常视野某种情绪的半侧面孔刺激(halffaceexpression),同时对被试的盲侧视野,给予相一致的另一半面孔刺激,记录健侧视野ERP潜伏期;最后对正常视野给予某种情绪的完整面孔刺激,同时对盲侧视野给予不一致的情绪刺激,记录潜伏期。以上通过接受不同情绪刺激时,健侧视野应答时间的比较,来揭示纹状皮质的受损对于维持两半球间信息整合的影响。对于其他大脑功能损害的病人采用类似的实验模式,能够更客观有效地检测出不同疾病情绪认知功能的损害,揭示ERP成分对某种疾病分期、分级的评定意义。二 情绪刺激引起ERP成分的变化研究发现,含有不同情绪成分的刺激所引发的ERP成分,其波幅、分布区域及潜伏期均有不同。正性、负性、中性词汇引起的视觉ERP结果表明,正性词汇较负性词汇引发的P2波幅增大,正性词汇较中性词汇引发的P3波幅增大,因而认为ERP成分的正走向(posi2tivegoing)能够反映情绪词汇处理过程[4]。Morita等人[5]也发现晚期正成分中,P300的波幅、出现的区域范围按愉快、愤怒、悲伤、毫无表情的面孔刺激顺序依次递增;他们认为减少的P300604中国心理卫生杂志 2003年 第17卷 第6期

Ξ中国科学院百人计划、全国优秀博士学位论文作者专项基金资助波幅和P300分布区域反映了面孔引发的情绪(特别是愉快情绪)对注意的抑制作用。Sato等人[9]则发现情绪成分在早期视处理过程中会引发某些负成分,他们在正常被试对面孔进行性别区分时,随机给予被试富有情绪(惊恐或愉快)或中性表情的面孔图像,发现惊恐或愉快情绪的面孔图像均在270ms时引发出一个较大负波N270,其出现区域覆盖了大部分视后区,对该ERP数据进行独立成分分析(IndependentComponentAnalysis,ICA),颞后区的N270与额叶-中线记录的N270有同步的正走向活动,因此认为情绪信号能够促进对刺激的早期视处理过程。尽管不同情绪刺激会引发ERP成分的差别,但不同状态下该差别并非固定不变。Bernat等人[1]发现在阈下刺激时程,愉快、不愉快词汇在左半球引发所测量的全部ERP成分(P1、N1、P2、P3和LPC)均有差别,但阈上刺激时程中仅P1、N1成分出现类似的差别,P3、LPC成分则出现了差别的双向变化;提示觉醒与非觉醒状态的情绪处理机制存在一定共同之处,但两者的重叠部分似乎很有限。在ERP的研究中结合不同的情绪刺激模式,会更深入地了解某些ERP成分所反映的具体认知过程。已有实验表明,N2ΠP3a复合成分,与新奇(novelty)刺激的觉察和机体的适应性有关;Cam2panella等人[10]重复给予被试同一特定面孔情绪(如悲伤)图像,并给予两种偏差刺激,一种是含有相同情绪的面孔图像,另一种则包含不同的情绪成分(如恐惧)。两种偏差刺激引发的N2ΠP3a波幅均增大,但相同情绪比相异情绪的偏差刺激所引发N2ΠP3a的潜伏期更为延迟;由此可以推断,在识别面孔时,人脑对完全不同的情绪变化更为敏感,进而可能更快地产生适应性反应。三 情绪刺激对记忆和再认的影响记忆是人脑最基本、最重要的功能之一,对记忆的提取即再认过程的研究早已引起认知神经科学家的重视。对于不同情绪如愤怒、愉快和惊恐等面孔图像的再认,不仅在识别速率和准确性上存在显著性差异[11],还会引起相应脑区一侧化处理的不同。根据Graham和Cabeza[12]的研究结果,正常被试对愉快、中性情绪的面孔图像进行再认时,在双侧脑顶区均出现再认的ERP变化,而额区则分别出现对愉快面孔再认的左侧化活动、中性面孔的右侧化活动。人们还发现,若再认过程中给予不同情绪成分的刺激,会出现新旧效应的差异。Dietrich和Waller[7]在描述刺激中情绪成分对正常被试再认行为的影响时发现,接受刺激后450至650ms时,负性和正性较中性情绪单词的新旧效应有显著加强,提示了单词的情绪成分对语义记忆过程存在显著影响。Maratos和Rugg[2]在2001年的实验结果也表明,在无意识地对不同情绪的刺激背景进行提取时,情绪背景较非情绪背景会引发出更活跃的神经系统活动;有意识的再获取中,神经系统活动的参与则是等同的,但同时,另一附加神经通路可能被情绪成分选择性地激活。Windmann和Kutas[13]则认为在再认记忆过程中,情绪化的刺激可造成“再认倾向(bias)”,即无论刺激对象实际是否为再次出现,同中性情绪的刺激对象相比,被试更倾向于对负性情绪对象做出“曾出现”应答。由其实验结果可推出,额叶皮质会放松对负性情绪对象的再认标准,使得情绪化事件不会像中性化事件那样轻易地被遗失。

四 临床应用:ERP技术对临床病人情绪处理过程的探索在精神科、神经科、脑外科及康复科的临床工作中,ERP作为大脑认知功能的客观检测技术,能够较准确地评价情绪刺激处理过程中的损害。但目前ERP对患者情绪刺激的评价仍限于基础研究和探索阶段,尚未广泛应用于临床诊治。Kayser等人[14]对单向抑郁患者和正常对照给予负性和中性情绪的图片刺激时发现,虽然接受负性情绪刺激时,抑郁患者的P460波幅小于正常对照、在双侧半球均未出现P460波幅的增加,但仍然存在P330的波幅增大;因而可以推断抑郁患者对于情绪刺激的早期分辨过程并没有受损,但可能由于右顶区这一情绪刺激感知区域的选择性抑制,造成晚期评价过程出现异常。此外,再认过程中,抑郁症患者的新旧效应虽然较正常人群有明显减弱,但他们的再认效率也会由于不同情绪成分单词的刺激得到加强,因此,Dietrich,Emrich等人[15]认为情绪成分的确会影响抑郁患者的再认表现。为研究精神分裂症患者面孔识别能力的损害,Horley等人[16]发现给予愤怒、中性两种表情的面孔刺激时,精神分裂症患者均出现额叶的P200波幅减小,并伴有潜伏期的显著延迟,对愤怒面孔较中性面孔的处理过程损害更严重。在不同类型的精神分裂症患者中,具有阴性症状的患者,对于愉快、悲伤和中性情绪的面孔刺激均出现广泛的再认障碍,并且在再认过程中,很少利用情绪类型来区分图像;而阳性症状的患者,仅表现出对悲伤情绪的明显再认障碍,并出现“正性情绪再认倾向”,即再认过程中,通常将被识别图像错误地划分为“愉快”的情绪类型[17]。难治型精神分裂症(refractoryschizophrenics)和其他类型的精神分裂症患者也都存在对面孔情绪的再认障碍,但难治型精神分裂症患者再认的错误率和漏认率显著高于其他类型的患者[18]。Kucharska-Pietu2ra和Klimkowski[19]的研究结果发现,慢性精神分裂症和右侧脑损伤患者对不同情绪面孔图像的识别能力均显著降低,但降低水平在两组间无差异;同时发现,两组患者对于中性情绪的再认准确率均显著低于其他情绪图像。而这种识别情绪面孔的能力缺失,在精神分裂症组的患者中存在共性,而与患者的病情、个性等关系不大。上述结果也支持精神分裂症患者面孔情绪识别能力的降低与右侧半球的功能紊乱有关。Yamamoto等人[20]对偏执型和其他类型精神分裂症患者在急性发病期、恢复期分别进行P300潜伏期、波幅、分布区等相关系数的测量,发现其潜伏期和反应时不受病程、画面情绪成分的影响,但P300的波幅、分布区域在恢复期均增大,并且给予悲伤画面较愉快画面引起的增幅更显著。对于偏执型患者,急性期给予悲伤和愉快画面,两者对应的P300相似;而在恢复期,悲伤704中国心理卫生杂志 2003年 第17卷 第6期