情绪脑机制ppt课件.ppt

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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(mood disorder)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

2、及药物、心理社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（Basic Emotion）认为情绪在发生上有原型形式，即存在着

3、数种泛人类的基本情绪类型，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

4、做准备,维度论认为几个维度组成的空间包括了人类所有的情绪。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（AN

5、EW）,本实验室编制中国情绪材料系统中国情绪图片系统中国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：Lang et al, 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

6、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William James和丹麦心理学家Carl Lange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（18841885）。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

7、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Walter Cannon和他的学生Philip Bard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

8、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-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,

9、 1992；Power & Dalgleish, 1997；Teasdal & Barnard, 1993）,SPAARS系统（Schematic, Propositional, Associative, & Analogical Representational System）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

10、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（

11、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Papez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（anterior cingulate cortex, 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,Bush et al.(2000) Trends Cogn. S

12、ci.,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） Pourtois et al., 2004； Vuilleumier, et al, 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

13、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）Subcallosal Cingulate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

14、(Beauregard et al, 2001),Superior Frontal Gyrus Right ACC,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

15、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,Pourtois et al, 2004,内隐空间定向任务下恐惧表情引起P1增强效应 (Pourtois et al, Cerebral Cortex, 2004),情绪负性偏向的时程研究,何谓情绪负性偏向？ Negativity bias，有机体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, Neurosci Lett , 20

16、06a,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,400,0,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,

17、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,SLRP (刺激锁定),RLRP (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

18、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若干阶段，包括早期注意、刺激评价和反应的准备阶段,情绪与记忆,情绪知觉记忆回路。杏仁核通过相关神经联系调节情绪知觉与记忆功能。Dolan，Science，2002,情绪是如何影响记忆的呢？,对于某类刺激特别是带有情绪色彩的刺激确实能影响到我们知觉和加工它的方式，这就是记忆的编码。越来越多的学者认为情绪是通过工作记忆来影响记忆编码的。,研究背景,工作记忆的定义,工作记忆是一种对信息进行暂

19、时性的加工和贮存的、能量有限的记忆系统，对于语言理解、学习、推理、思维等复杂认知任务的完成起关键作用。由中央执行系统、视空模板及 语音环路三个主要成分组成。 (Baddeley & Hitch, 1974),词语工作记忆(verbal working memory) 和空间工作记忆( spatial working memory) 分别负责处理词语信息和空间信息，并分别以语音回路和视空间模板作为工作记忆信息保持的缓存区。 (Smith & Jonides,Nature,1993),至少存在两种类型的工作记忆系统 词语工作记忆和空间工作记忆,负性情绪选择性影响不同工作记忆（Li, Li, Luo

20、, 2006）,Lavric等以正常人为被试，通过电击威胁诱导焦虑，来研究焦虑对词语与空间工作记忆的选择性影响。 结果发现诱导的焦虑仅仅损伤了空间nback任务的表现，并未影响到词语任务。,抑郁症病人研究显示，其主要表现为右半球的空间认知功能的损伤,可能的解释是，情绪和认知加工的皮层功能重叠。如负性情绪和空间工作记忆都存在右半球优势，故而产生相互影响。 认知资源的竞争。如注意资源，负性情绪占用了大量的注意资源，而这种注意资源在空间工作记忆中发挥着重要的作用，因此空间工作记忆功能受损。,选择性影响的脑机制,研究目的,主要研究目的：采用ERP技术，为负性情绪对空间工作记忆和词语工作记忆影响提供一些

21、脑电证据，并比较二者间的不同。三个主要预期：负性情绪对工作记忆的保持有影响，表现为前额部的LPC在负性情绪下波幅降低。因负性情绪引起的LPC波幅的减小应该只被选择性的发现在空间而非词语工作记忆中。负性情绪对空间工作记忆的选择性影响可能与注意机制有关，因此与注意分配相关的P2，其波幅的减小应该发现在负性情绪下的空间任务中。,研究方法,被试：13名健康大学生，全部为右利手。材料：80 张彩色图片来源于国内情绪图片库系统(CAPS). 其中, 40 张负性图片,40张中性图片。 词语材料是26个英文字母； 空间材料是方格，尺寸为2cm 2cm。因素：情绪状态 (负/中)任务类型（空间/词语）记录点,

22、愉悦度（2: 负性/中性）认知（2: 言语/ 空间）,刺激程序,ERP Data,Grand-averaged ERPs to targets in negative and neutral emotion at Pz in spatial and verbal working memory.,ERP 源分析电流密度图,The averaged current density distribution of the difference wave (negative-neutral) in spatial and verbal working memory at the time of dif

23、ference wave peak (314ms).,讨 论,头皮中央区的P2波幅在空间任务词语任务。由于P2波幅反映了注意或工作记忆资源的分配，说明空间WM较词语WM更需要注意的参与。负性情绪下，P2和LPC的减小选择性地发生在空间工作记忆任务中，可解释为：首先负性情绪下被试对负性刺激的注意会增强，这种注意的增强又以空间注意为主，因此被分配到空间WM的注意资源减少，P2波幅减小；空间工作记忆的保持主要依靠对空间位置的持续性注意，词语工作记忆的保持主要依靠语音环的复述；因此负性情绪占用注意资源的影响只发生在空间工作记忆保持阶段，故负性情绪下与保持空间信息有关的LPC波幅明显减小。,小 结,ER

24、P结果表明在空间和词语工作记忆作业中，负性图片产生不同的ERP效应空间工作记忆对负性图片的影响更大，其指标是顶部P300电流密度图表明，空间任务产生在额部顶部发生更为广泛的激活,这些结果表明负性情绪和空间工作记忆相互作用的区域在额顶部皮层负性情绪对空间工作记忆的选择性影响可能是负性情绪干扰了自上而下的空间注意,感情色彩双字词的ERP波形,评价感情色彩时产生的LPC，与愉悦度无关。在感情色彩的识别和记忆加工任务中，分离了愉悦度和激动度，感情色彩刺激可优先取得心理资源。正性、中性、负性词的新旧效应在左半球具有优势，信息的提取受到感情色彩的调节。,正性词负性词中性词,词汇的情绪调节梭状回的激活，表明

25、情绪对视觉词汇识别有显著影响 (Luo Q, Peng D, et al., NeuroImage, 2004),情绪词的感情色彩,情绪障碍与认知,抑郁、焦虑等情绪障碍源于紊乱的认知（e.g. Beck, 1976）近年来的研究发现，不同的情绪障碍具有不同的认知偏向（见Williams, Watts, MacLeod, and Mathews的综述，1988，1997）抑郁以记忆偏向为主焦虑以注意偏向为主,正常人,正常人精 分,抑郁症,情绪异常的脑成像,PTSD病人杏仁核对创伤相关场景有较大信号响应(Hendler et al，NeuroImage，2003),焦虑个体对负性刺激产生快速的高度

26、警觉反应;焦虑个体易受负性刺激信息的干扰;认知加工偏向有内容特定性： 认知偏向有一定的情景依赖性:有效的心理治疗能降低注意的负性偏向水平(杨小冬，罗跃嘉，2005),焦虑个体的注意偏向表现和特点,1、情绪Stroop掩蔽实验呈现不同颜色的词语(包括中性词和情绪词)，要求忽视词语的语义，尽可能快地命名字词的墨色。 研究表明，焦虑个体（包括焦虑病人和高焦虑状态个体）命名威胁性词义的颜色时间较中性词长,焦虑认知的研究范式,2、点探测实验,中性词&消极情绪词 同时呈现约500ms，大声读出位于上方的词。词对消失时，一个探测点（星号）出现在其中一个词所在的位置，尽快对探测点反应研究发现，焦虑个体对出现在

27、威胁性含义词位置处的探测点的反应显著快于中性词位置出现的探测点,云朵愤怒,*,3、线索提示范式,探查情绪性线索对注意转移的影响。左右视野各有一个矩形框，注视其间的一个十字注视点，告诉被试靶刺激(*)将出现在其中一个框内，在靶刺激出现前，会先给出一个词(负性情绪词或中性词)提示线索，词在屏幕上持续显示600ms，提示被试靶刺激将很可能出现在左侧，被试在出现星号时要尽快作按键反应(见图),4、快速序列视觉呈现任务,RSVP范式的双任务条件（dual task condition）,通常能正确报告T1，但是对在T1出现后200500ms的时间区段内出现的T2，报告的正确率则显著偏低。注意力似乎脱离了

28、目标，该现象被称为“注意瞬脱”现象。,小结,情绪Stroop实验：情绪刺激信息的语义干扰效应较强；点探测实验：情绪信息对注意资源空间分配的影响；有效提示范式：情绪信息对注意转移的影响；快速序列视觉呈现：在注意资源有限时仍对情绪信息比较敏感。,不同焦虑状态对注意的影响,提示有效性：50实验前告诉被试，图片与任务无关(Li, Li & Luo, 2005),行为结果,高焦虑个体的反应显著慢于低焦虑个体有效提示下的反应显著快于无效提示下的反应威胁条件下的反应显著慢于中性条件,ERP 地形图,小结,首次证明情绪性刺激对其后的视觉加工具有调节作用。行为学数据与脑电数据显示出高度的一致性：威胁刺激引发的偏差行为，很可能源于偏差了的感觉加工另一方面，低焦虑被试的脑电数据显示出对威胁性刺激的躲避，行为学数据却没有显示出对威胁刺激的注意偏向。可能因为某些加工过程发生在早期感觉加工后，并影响了被试的反应速度,致谢,与罗敏敏合著的章节，将发表于韩济生院士主编神经科学原理黄宇霞博士、王一牛博士、李新影博士、杨小冬博士卫星、刘超吴健辉、王妍、李雪冰、刘超生、马慧,国家基金委国家科技部国家教育部中国科学院,谢 谢 听 众！,