尾狀核?眶部內(nèi)側(cè)前額葉的功能連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系：基于靜息態(tài)功能磁共振研究

江 琦 侯璐璐,2 邱 江 李長燃 王煥貞

(1西南大學(xué)心理學(xué)部, 心理健康教育中心, 重慶 400715) (2南京大學(xué)社會學(xué)院心理學(xué)系, 南京 210023)(3西南大學(xué)心理學(xué)部, 認(rèn)知與人格教育部重點實驗室, 重慶 400715)

1 引言

反應(yīng)性攻擊(reactive aggression)是指在被激惹后產(chǎn)生的沖動的、不假思索的指向另一個人并對其造成傷害的行為(Anderson & Bushman, 2002)。由于反應(yīng)性攻擊會造成很大的社會危害, 因而受到社會學(xué)、心理學(xué)等多學(xué)科的廣泛關(guān)注(Herpertz et al.,2017; McEwen & McEwen, 2017; Fite, Rubens,Preddy, Raine, & Pardini, 2014)。近年來, 研究者試圖采用事件相關(guān)電位、腦成像等方法對反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制進行探討。已有對具有較高攻擊性的病人以及正常人進行的腦成像研究表明, 可能存在一個網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)性攻擊相關(guān), 這個網(wǎng)絡(luò)包括杏仁核(Amygdala; McCloskey et al., 2016)、尾狀核(Glenn& Yang, 2012)和 OMPFC (Beyer, Münte, G?ttlich, &Kr?mer, 2015)。研究者進一步指出降低的前額葉皮層的活動與升高的皮層下腦區(qū)的活動(如杏仁核、尾狀核) 可能共同導(dǎo)致了反應(yīng)性攻擊的發(fā)生(Rosell& Siever, 2015; Siever, 2008; Nelson & Trainor,2007), 也就是說反應(yīng)性攻擊的產(chǎn)生可能源于前額葉皮層與皮層下腦區(qū)的功能連接失調(diào)。

已有研究或者根據(jù)相關(guān)研究(如 Coccaro,McCloskey, Fitzgerald, & Phan, 2007), 或者通過對比攻擊性較強的病人、罪犯與正常人群的大腦活動差異(如Motzkin, Newman, Kiehl, & Koenigs, 2011)來推論反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制, 這些探索雖然為揭示反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制起到了重要的啟示作用, 但是尚不能提供直接的實證證據(jù)加以證實。究其原因, 在于反應(yīng)性攻擊的發(fā)生涉及多個心理過程(Bettencourt, Talley, Benjamin, & Valentine, 2006;Ramirez & Andreu, 2006), 這無疑為揭示其神經(jīng)機制造成了很大的困難。因此, 近年來一些研究者開始嘗試運用經(jīng)典的攻擊范式及其變式來探討反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制, 其中, Taylor攻擊范式(Taylor Aggression Paradigm, TAP; Taylor, 1967)是應(yīng)用較為廣泛的一種經(jīng)典的攻擊范式(Riva et al., 2017;Liu, Teng, Lan, Zhang, & Yao, 2015)。在經(jīng)典的Taylor攻擊范式中, 主試安排被試與另一個(虛假)對手進行反應(yīng)時任務(wù)的競賽, 每次競爭中速度快的一方可以為速度慢的一方施加電擊(或噪音), 然后根據(jù)施加的電壓或者噪音強度來判斷被試的反應(yīng)性攻擊。已有研究表明, 該范式具有良好的效度(Giancola& Parrott, 2008)。2007 年, Kr?mer, Riba, Richter和Münte進而把Taylor攻擊范式中的虛假對手增加為兩個, 分別對應(yīng)激發(fā)與非激發(fā)條件, 從而可以有效分析激發(fā)條件對被試反應(yīng)性攻擊的影響。但是, 綜合分析近年來針對正常人群的利用 Taylor范式及其變式對反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制進行的研究(Beyer,Münte, Erdmann, & Kr?mer, 2014; Beyer et al., 2015;Kr?mer, Rib, Richter, & Münte, 2011; Kr?mer, Jansma,Tempelmann, & Münte, 2007; Lotze, Veit, Anders, &Birbaumer, 2007)可以發(fā)現(xiàn), 這類研究的實驗設(shè)置都各有不同, 甚至同一個課題組基于研究目的不同也對同一范式做了不同程度的修改, 因此得到的結(jié)論各不相同, 并且難以直接進行比較。那么, 是否可以找到一種穩(wěn)定的指標(biāo), 通過找到其與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系, 進而探討反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制呢？已經(jīng)較為成熟的靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)為我們提供了新的思路。

靜息態(tài)功能磁共振具有不受實驗任務(wù)的限制和制約、能夠可靠地測量到大腦內(nèi)在的自發(fā)活動等優(yōu)勢(Zuo et al., 2010), 被廣泛應(yīng)用于健康被試與病人的研究中, 以用于發(fā)現(xiàn)個體在靜息狀態(tài)下大腦活動情況與某些疾病、特質(zhì)以及行為的關(guān)系(Fulwiler,King, & Zhang, 2012; Wu et al., 2011; Greicius et al.,2007)。功能連接的方法普遍被用來探索腦區(qū)之間的聯(lián)系以及這種聯(lián)系與某種特定的心理和行為之間的關(guān)系(Takeuchi et al., 2012; Zeng et al., 2012;Hahn et al., 2011)。近年來, 該方法在攻擊性相關(guān)領(lǐng)域也獲得了一些有意義的結(jié)果, 例如 Hoptman等(2010)的研究表明, 比起正常個體, 患有精神分裂癥的病人的杏仁核與腹側(cè)前額葉的功能連接降低,并且功能連接的強度與攻擊性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

然而, 上述研究均是采用相關(guān)分析的方法考察腦區(qū)之間的協(xié)同工作, 還不能反映腦區(qū)之間信息的輸入輸出方向等關(guān)系。因此, 有研究者進一步認(rèn)為廣義的功能連接應(yīng)該分為(狹義的)功能連接(Functional Connectivity, FC)與效應(yīng)連接(Effective Connectivity,EC)。關(guān)于效應(yīng)連接的分析中, 格蘭杰因果分析(Granger Causality Analysis, GCA)受到研究者們的廣泛關(guān)注和青睞。它主要是利用多重線性回歸的方法考察某個腦區(qū)在過去某一時間點的活動是否可以反映現(xiàn)在另外一個腦區(qū)的活動情況, 可以揭示腦區(qū)之間單向的因果關(guān)系(Hamilton, Chen, Thomason,Schwartz, & Gotlib, 2011; Chen, Hamilton, Thomason,Gotlib, & Saad, 2009)。

Coccaro, Sripada, Yanowitch 和 Phan (2011)基于以往研究指出, OMPFC與反應(yīng)性攻擊密切相關(guān)。OMPFC能對攻擊沖動進行有效調(diào)控, Pietrini,Guazzelli, Basso, Jaffe和Grafman (2000)給被試呈現(xiàn)一系列的場景要求被試抑制或者表達對侵犯者的攻擊, 結(jié)果顯示當(dāng)被試抑制攻擊沖動時, OMPFC激活程度增強。而OMPFC損傷的病人不能對敵意反應(yīng)進行調(diào)節(jié)(Koenigs & Tranel, 2007), 脾氣變得暴躁(Damasio, Grabowski, Frank, Galaburda, & Damasio,1994)。OMPFC還與社會情緒信息加工相關(guān), Beyer等(2015)的研究通過在TAP范式的決策階段之前增加面孔(憤怒或者中性), 來考察憤怒在反應(yīng)性攻擊中的作用, 結(jié)果顯示呈現(xiàn)憤怒面孔時, OMPFC的激活程度與反應(yīng)性攻擊負(fù)相關(guān)顯著, 這表明 OMPFC對社會情緒信息(即, 情緒面孔)的反應(yīng)可以預(yù)測其隨后的反應(yīng)性攻擊行為。New等(2007)在比較有邊緣人格障礙的個體與正常個體的大腦活動情況時發(fā)現(xiàn), 比起那些有邊緣性人格障礙的個體, 正常個體的OMPFC與杏仁核之間的“耦合”更強。此外, 比起正常的個體, 當(dāng)看到憤怒的面孔時, 患有間歇性爆發(fā)障礙的個體(攻擊性較強)OMPFC與杏仁核之間的功能連接下降(Coccaro et al., 2007)。da Cunha-Bang等(2017)研究顯示, 比起正常人, 暴力罪犯在受到敵意激發(fā)后, 反應(yīng)性攻擊更強, 尾狀核和杏仁核的激活強度升高, 并且尾狀核?前額葉以及杏仁核?前額葉的功能連接降低。以上研究都顯示OMPFC與反應(yīng)性攻擊密切相關(guān), 可以對敵意反應(yīng)以及攻擊沖動進行抑制, 并且和杏仁核、尾狀核等皮層下腦區(qū)的連接也在反應(yīng)性攻擊中起著重要作用。另外, TAP范式由于虛假對手的設(shè)置使得被試在實驗過程中處于一種“競爭和人際對抗”的背景下(Giancola & Parrott, 2008), 具有較強的社會互動性, 而OMPFC在社會情緒信息加工、情緒性決策方面, 尤其是社會互動背景下發(fā)揮重要作用(Rudebeck,Bannerman, & Rushworth, 2008), 因此OMPFC可以作為本研究的種子點。

綜上所述, 本研究擬選取OMPFC作為種子點,首先運用靜息態(tài)功能連接方法探索眶部內(nèi)側(cè)前額葉?皮層下腦區(qū)的功能連接及其與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系; 其次, 進一步運用格蘭杰因果模型分析探討靜息狀態(tài)下眶部內(nèi)側(cè)前額葉?皮層下腦區(qū)的效應(yīng)連接及其與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系?；谝酝难芯拷Y(jié)果(da Cunha-Bang et al., 2017; Coccaro et al., 2007; New et al., 2007), 我們假設(shè)OMPFC與皮層下腦區(qū)(例如,杏仁核、尾狀核)的連接與反應(yīng)性攻擊負(fù)相關(guān), 即當(dāng)OMPFC與皮層下腦區(qū)的連接較強時, 個體反應(yīng)性攻擊較低; 反之, 當(dāng) OMPFC與皮層下腦區(qū)的連接較弱時, 個體反應(yīng)性攻擊較強。在理論層面, 本研究利用靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)的特點避開了任務(wù)態(tài)功能磁共振研究因受任務(wù)設(shè)置不同而導(dǎo)致的結(jié)論分歧的不足, 直接為前額葉皮層?皮層下腦區(qū)功能連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系研究提供了新的實證證據(jù), 為全面揭示反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制提供了重要的基線資料。在實踐層面, 本研究可以為針對高反應(yīng)性攻擊傾向個體在認(rèn)知神經(jīng)層面的預(yù)測和診斷提供理論指導(dǎo)。

2 方法

2.1 被試

本研究隨機選取了 43名健康右利手在校大學(xué)生, 其中男性 19名, 女性 23名, 年齡 18～22歲(20.05 ± 0.92)。所有被試視力或者校正視力正常,無色盲, 無精神疾病史和手術(shù)外傷史。本實驗通過了西南大學(xué)腦成像中心倫理委員會批準(zhǔn), 與所有被試簽訂了知情同意書, 并在實驗結(jié)束后給予一定的報酬。

2.2 范式

本研究采取了被廣泛使用的 Taylor攻擊范式(Taylor Aggression Paradigm, TAP), 行為學(xué)數(shù)據(jù)采集實驗采用E-prime 2.0進行。圖1呈現(xiàn)了單個試次的流程, 首先在屏幕上出現(xiàn)一個時間為8 s的注視點“+”, 然后屏幕上會出現(xiàn)此次的競爭對手(1號或者2號), 在此過程中, 被試需要通過按鍵做出為1～8的強度的噪音懲罰的選擇1Level 1為70 db，Level 8為105 db，每級相差5 db。在練習(xí)階段，被試已經(jīng)聽了Level 2、Level 5和Level 8的噪音強度。。接下來是競爭反應(yīng)時任務(wù), 即當(dāng)屏幕上出現(xiàn)一個白色圓圈的時候被試必須盡可能快的按鍵, 緊接著被試會收到此回合的輸贏的結(jié)果和對手為他選擇的懲罰強度。

需要注意的是, 在整個實驗過程中并沒有真正的兩位對手與被試共同完成競爭反應(yīng)時任務(wù), 所有的反饋都是電腦按如下參數(shù)進行設(shè)置的結(jié)果：對手1總是做出強度為1～4的選擇, 平均為2.0, 為非激發(fā)條件; 對手 2總是做出 5～8的選擇, 平均為 6.5,為激發(fā)條件。為了使實驗更具有真實性, 將實驗分為3個run進行, 每個run中包括20個trials, 被試成功的次數(shù)占一半。為了增加反饋結(jié)果的真實性,我們參考以往研究(Maren, 2001), 對反饋結(jié)果的出現(xiàn)做了如下設(shè)置：在第一個 run, 被試與 1號對手的競爭中勝利3次, 失敗7次, 被試與2號對手的競爭中勝利7次, 失敗3次; 在第二個run, 被試與1號對手的競爭中勝利 5次, 失敗 5次, 被試與 2號對手的競爭中勝利5次, 失敗5次; 在第三個run,被試與1號對手的競爭中勝利7次, 失敗3次, 被試與2號對手的競爭中勝利3次, 失敗7次, 即隨著實驗的進行, 被試受到的懲罰越來越大。

2.3 實驗程序

被試進入實驗室后, 首先簽署知情同意書。然后由主試介紹實驗程序, 被試在掃描室外完成練習(xí)實驗, 確保被試了解指導(dǎo)語并且能正確做出反應(yīng),然后由掃描員將其送入掃描室, 依次進行靜息態(tài)、任務(wù)態(tài)和結(jié)構(gòu)像的掃描2由于篇幅所限，本文沒有呈現(xiàn)任務(wù)態(tài)中的結(jié)果。。

2.4 數(shù)據(jù)采集

MRI數(shù)據(jù)采集使用西門子3.0T磁共振掃描儀(Siemens Medical, 德國), 被試的頭部使用MRI兼容的泡沫墊固定以減少頭動。掃描前, 讓被試更換實驗室專用服裝, 以避免衣服上的金屬物體對被試安全和成像質(zhì)量的影響, 同時取下被試佩戴的金屬首飾或者假牙等。在結(jié)構(gòu)像和靜息態(tài)掃描的過程中,都要求被試睜開眼睛看屏幕上的注視點, 保持頭部不要發(fā)生移動, 不要想特殊的事情。

T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像使用磁化準(zhǔn)備快遞采集梯度回波序列(magnetization-prepared rapid acquisition gradient echo, MPRAGE)采集, 具體掃描參數(shù)為：重復(fù)時間(repetition time, TR) = 2600 ms, 回波時間(echo time, TE) = 3.02 ms, 反轉(zhuǎn)角(flip angle) = 8°,層厚(slice thickness) = 1.0 mm, 矩陣(matrix) = 256 ×256, 體素大小(voxel size) = 1 mm × 1 mm × 1 mm,掃描176層覆蓋全腦。

圖1 實驗流程圖

靜息態(tài)數(shù)據(jù)使用 EPI (gradient-echo planar imaging, EPI)序列采集, 具體掃描參數(shù)為：重復(fù)時間(repetition time, TR) = 2000 ms, 回波時間(echo time, TE) = 30 ms, 反轉(zhuǎn)角(flip angle) = 90°, 層厚(slice thickness) = 3 mm, 層間距(slice gap) = 1 mm,矩陣(matrix) = 64 × 64, 體素大小(voxel size) =3.4 mm × 3.4 mm × 4 mm, 層數(shù)(slices) = 32, 掃描時間為8分鐘零4秒, 共獲得242個時間點的圖像。

2.5 數(shù)據(jù)預(yù)處理

靜息態(tài)數(shù)據(jù)使用 DPARSF軟件(http://www.restfmri.net/forum/DPARSF)進行預(yù)處理(Yan & Zang,2010)。具體流程包括：第一步, 將原始DICOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 NIFTI數(shù)據(jù)格式; 第二步, 為了避免磁共振信號開機時的不穩(wěn)定和被試剛剛進入掃描儀的不適應(yīng)帶來的影響, 刪除前10個時間點的數(shù)據(jù), 最終剩余 232個時間點進行后續(xù)處理; 第三步, 時間層校正(slice timing), 參考層為每個全腦掃描過程中位于中間時間點的那一層; 第四步, 頭動校正(realign), 將平動超過了 2 mm或者轉(zhuǎn)動超過了 2°的被試進行排除; 第五步, 去除協(xié)變量(nuisance covariates regression), 包括6個頭動參數(shù)和白質(zhì)信號、腦脊液信號; 第六步, 采用DARTEL進行空間標(biāo)準(zhǔn)化(spatial normalization), 將圖像配準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)MNI (montreal neurological institute)空間; 第七步,高斯平滑(smoothing), 平滑核(FWHW) = 4 mm; 最后, 進行帶通濾波(band filter), 范圍為0.01～0.1 Hz。

2.6 數(shù)據(jù)分析

2.6.1 行為數(shù)據(jù)分析

為了檢驗激發(fā)條件實驗操作的有效性, 將兩種條件下被試為對手選擇的懲罰強度進行配對樣本 t檢驗, 然后將被試選擇的懲罰等級的平均數(shù)作為被試反應(yīng)性攻擊的指標(biāo)。

2.6.2 fMRI數(shù)據(jù)分析

利用SPM8 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)下的 marsbar工具包(Brett, Anton, Valabregue, &Poline, 2002)選取 OMPFC作為種子點, 參考以往文獻中的做法(Beyer et al., 2015; Tzourio-Mazoyer et al., 2002), 分別選取 AAL模板中左右兩側(cè)MNI_Frontal_Med_Orb和MNI_Rectus制作左右兩側(cè)OMPFC的感興趣區(qū)(Region of Interest, ROI)。

利用REST (Song et al., 2011)的工具包下的FC工具計算 OMPFC與全腦的功能連接(voxel-wise),之后使用SPM8的多元回歸(multiple regression)模型分析方法計算OMPFC與全腦的功能連接(voxelwise)與反應(yīng)性攻擊相關(guān)的腦區(qū), 其中被試的性別、年齡作為協(xié)變量回歸掉。接下來, 將上一步中顯著的區(qū)域保存為ROI, 利用REST工具包下的FC工具計算雙側(cè)OMPFC與這些ROI的FC值(ROI-wise),計算 FC值與反應(yīng)性攻擊的Pearson相關(guān)系數(shù); 最后, 利用REST工具包下的GCA工具計算這些ROI與OMPFC的GCA值(ROI-wise), 計算GCA值與反應(yīng)性攻擊的Pearson相關(guān)系數(shù)。

需要注意的是, 由于FC值不符合正態(tài)分布, 因此涉及到功能連接的兩步, 我們均進行了 Fisher-z轉(zhuǎn)換, 并且利用z轉(zhuǎn)化后的值用于進一步的分析。另外, 由于腦成像數(shù)據(jù)分析過程中存在多重比較而使結(jié)果帶有誤差, 因此在全腦分析中, 使用體素水平p＜ 0.001, 團塊水平p <0.05(使用FDR進行多重比較校正), 團塊大小(cluster sizes) ＞ 20體素作為閾值。

3 結(jié)果

3.1 行為實驗結(jié)果

所有行為數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0進行分析。對激發(fā)與非激發(fā)條件下被試選擇的懲罰強度進行配對樣本t檢驗的結(jié)果表明, 激發(fā)條件下被試為對手選擇的懲罰強度顯著高于非激發(fā)條件下選擇的懲罰強度：激發(fā)條件：M= 3.91,SD= 1.71, 非激發(fā)條件：M= 3.11,SD= 1.49;t(38) = 3.44,p＜ 0.01, Cohen’d= 0.55。

3.2 腦成像數(shù)據(jù)結(jié)果

3.2.1 功能連接結(jié)果

將OMPFC與全腦的功能連接進行多元回歸分析, 其中性別和年齡作為協(xié)變量控制。結(jié)果表明,左側(cè)OMPFC與右側(cè)角回、雙側(cè)尾狀核以及雙側(cè)內(nèi)側(cè)前額葉的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著, 右側(cè)OMPFC與右側(cè)尾狀核以及右內(nèi)側(cè)前額葉的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著, 見表 1。由于內(nèi)側(cè)前額葉不屬于皮層下腦區(qū), 因此后續(xù)的分析只針對左側(cè)OMPFC與尾狀核、角回以及右側(cè)OMPFC與尾狀核的功能連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系。

表1 雙側(cè)OMPFC功能連接結(jié)果

為了考察雙側(cè)OMPFC與皮層下腦區(qū)的功能連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系, 我們進一步提取上一步中顯著的皮層下腦區(qū)與OMPFC的功能連接值與反應(yīng)性攻擊做Pearson相關(guān)。結(jié)果顯示, 左側(cè) OMPFC與右側(cè)角回(r= ?0.44,p＜ 0.005, 見圖2)、左側(cè)OMPFC 與左側(cè)尾狀核(r= ?0.53,p＜ 0.001, 見圖3)、左側(cè) OMPFC 與右側(cè)尾狀核(r= ?0.59,p＜ 0.001,見圖4)以及右側(cè)OMPFC與右側(cè)尾狀核(r= ?0.61,p＜ 0.001, 見圖5)的FC值與反應(yīng)性攻擊均顯著負(fù)相關(guān), 并且不受激發(fā)條件的影響(即各功能連接值與兩種激發(fā)條件下被試的反應(yīng)性攻擊負(fù)相關(guān)均顯著,p＜ 0.05)。各功能連接值與反應(yīng)性攻擊的相關(guān)矩陣如表2所示。

3.2.2 格蘭杰因果分析結(jié)果

圖2 左側(cè)OMPFC?右側(cè)角回的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著(FC值使用z轉(zhuǎn)化之后的值)

圖3 左側(cè)OMPFC?左側(cè)尾狀核的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著(FC值使用z轉(zhuǎn)化之后的值)

圖4 左側(cè)OMPFC?右側(cè)尾狀核的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著(FC值使用z轉(zhuǎn)化之后的值)

圖5 右側(cè)OMPFC?右側(cè)尾狀核的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著(FC值使用z轉(zhuǎn)化之后的值)

表2 功能連接值與反應(yīng)性攻擊的相關(guān)矩陣

由于功能連接反映的是腦區(qū)之間的相關(guān)關(guān)系,不能反映信息輸入輸出的方向, 因此我們進一步采用 GCA考察腦區(qū)之間效應(yīng)連接的異常與反應(yīng)性攻擊之間的關(guān)系。由于ROI水平的GCA分兩種情況,即信息輸入和信息輸出, 上述4個功能連接一共產(chǎn)生8種因果關(guān)系。即左側(cè)OMPFC→左側(cè)尾狀核、左側(cè)OMPFC→右側(cè)尾狀核、左側(cè)OMPFC→右側(cè)角回、右側(cè) OMPFC→右側(cè)尾狀核、左側(cè)尾狀核→左側(cè)OMPFC、右側(cè)尾狀核→左側(cè)OMPFC、右側(cè)角回→左側(cè)OMPFC以及右側(cè)尾狀核→右側(cè)OMPFC。GCA分析的結(jié)果顯示, 只有右側(cè)尾狀核→右側(cè)OMPFC的效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊顯著負(fù)相關(guān)(r=?0.36,p＜ 0.05), 其他效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊均不相關(guān)(ps ＞ 0.05), 如圖6所示。進一步對激發(fā)、非激發(fā)條件下的反應(yīng)性攻擊與右側(cè)尾狀核→右側(cè)OMPFC的GCA值進行相關(guān)分析, 結(jié)果表明, 右側(cè)尾狀核→右側(cè)OMPFC與激發(fā)條件下的反應(yīng)性攻擊顯著負(fù)相關(guān)(r= ?0.33,p＜ 0.05), 而與非激發(fā)條件下的反應(yīng)性攻擊相關(guān)不顯著(r= ?0.31,p＞ 0.05)。效應(yīng)連接值與反應(yīng)性攻擊的相關(guān)矩陣如表 3所示,散點圖如圖6所示。

圖6 右側(cè)尾狀核→右側(cè)OMPFC的效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著(左為反應(yīng)性攻擊、右為激發(fā)條件下的反應(yīng)性攻擊)

表3 效應(yīng)連接值與反應(yīng)性攻擊的相關(guān)性統(tǒng)計

4 討論

研究通過采用 TAP變式, 運用高空間分辨率的功能磁共振成像技術(shù), 探索性地對反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制進行了功能連接和效應(yīng)連接分析, 為進一步理解反應(yīng)性攻擊的本質(zhì)提供了實證支持。在功能連接分析中, 我們發(fā)現(xiàn)右側(cè)角回、雙側(cè)尾狀核與左OMPFC的功能連接以及右側(cè)尾狀核與右 OMPFC的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著。在進一步的格蘭杰因果分析中, 我們發(fā)現(xiàn)右側(cè)尾狀核到右側(cè)OMPFC的效應(yīng)連接在反應(yīng)性攻擊中起著重要的作用, 這與以往采用任務(wù)態(tài)功能磁共振技術(shù)的研究中發(fā)現(xiàn)前額葉皮層以及尾狀核在反應(yīng)性攻擊中起著重要作用的結(jié)果相一致(Kr?mer et al., 2007), 并且使用靜息態(tài)功能磁共振的手段對已有研究進行有益補充。

OMPFC在情緒相關(guān)的決策, 尤其在社會互動背景下的情緒性決策中起著重要的作用(Rudebeck et al., 2008), 如在Gage個案以及一些類似案例中,當(dāng) OMPFC受損之后, 個體變得暴躁、攻擊性強(Blair, 2012; Damasio et al., 1994)。具體而言, OMPFC與攻擊沖動、敵意反應(yīng)的抑制有關(guān)(Koenigs & Tranel,2007; Pietrini et al., 2000)。在本研究中, 我們選取OMPFC作為種子點考察正常人群OMPFC與其他腦區(qū)的關(guān)系在反應(yīng)性攻擊中的作用, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)OMPFC與尾狀核的連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān)顯著,這說明不僅 OMPFC損傷的病人反應(yīng)性攻擊增多,而且在正常人群中, OMPFC與尾狀核的連接也與反應(yīng)性攻擊密切相關(guān)。因此, 在本研究中選取OMPFC作為種子點, 有效地反映了前額葉皮質(zhì)與其他腦區(qū)的協(xié)同作用在反應(yīng)性攻擊中的作用。

尾狀核是確保個體靈活應(yīng)對環(huán)境的重要區(qū)域,對獎賞的事件或者信號做出反應(yīng)而對不帶獎賞性質(zhì)的信號則沒有反應(yīng)(Zink, Pagnoni, Martin-Skurski,Chappelow, & Berns, 2004)。然而, 有幾種類型的非獎賞刺激也可以激活尾狀核, 這表明尾狀核能夠編碼所有顯著刺激, 因為雖然這些刺激本身不具有獎賞的性質(zhì), 但是被個體認(rèn)為是具有獎賞性質(zhì)的(Zink,Pagnoni, Martin, Dhamala, & Berns, 2003)。研究者采用任務(wù)態(tài)功能磁共振技術(shù)探討反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制時進一步發(fā)現(xiàn)了, 尾狀核的激活可能與實施反應(yīng)性攻擊這一行為被個體認(rèn)知為一種獎賞信號有關(guān)。例如, Kr?mer等人(2007)的研究采用TAP和任務(wù)態(tài)fMRI發(fā)現(xiàn)了尾狀核的激活程度與被試為對手選擇的懲罰強度成正相關(guān)關(guān)系, 也就是說當(dāng)被試為虛擬對手選擇了更大的懲罰等級時, 尾狀核被顯著激活。Beyer等人(2014)的研究也表明, 尾狀核的激活程度與反應(yīng)性攻擊之間有著相關(guān)關(guān)系。另外一項研究發(fā)現(xiàn)早期反饋階段尾狀核的激活情況預(yù)測了后期決定階段反應(yīng)性攻擊的強度(Kr?mer et al.,2011)。這些使用 TAP的研究一致地發(fā)現(xiàn)了尾狀核在反應(yīng)性攻擊產(chǎn)生過程中的作用, 當(dāng)反應(yīng)性攻擊行為被認(rèn)為是受到獎賞時則尾狀核得到激活。

其他研究采用獎賞相關(guān)的任務(wù)發(fā)現(xiàn), 患有與攻擊性增強有關(guān)的精神疾病或者人格障礙的個體對獎賞的敏感性增強。例如, V?llm等(2007)對有反社會人格或者邊緣人格障礙的個體以及正常個體進行研究, 在任務(wù)中對被試的某些反應(yīng)給予獎賞而對另外一部分反應(yīng)則不給獎賞, 研究結(jié)果顯示, 對比獎賞與非獎賞條件(即獎賞?非獎賞), 有人格障礙的個體比正常控制組的個體的尾狀核活動更低。隨后的兩項研究進一步證明, 這種有人格障礙的人之所以在獎賞和非獎賞條件下的尾狀核活動差異減小, 是由于其在非獎賞條件下的活動高于正常群體所導(dǎo)致的(Gatzke-Kopp et al., 2009; Finger et al.,2008)。也就是說, 對于正常被試來講, 在獎賞條件下尾狀核激活, 而在非獎賞條件下, 尾狀核激活強度下降或者不被激活; 而對于患有人格障礙的個體(例如, 邊緣性人格障礙等)來說, 在獎賞和非獎賞條件下尾狀核都被激活。綜上, 尾狀核的激活與反應(yīng)性攻擊密切相關(guān), 那些攻擊性較強的個體對獎賞的敏感性增強, 當(dāng)刺激不具有獎賞性質(zhì)時, 尾狀核仍然激活, 甚至, 當(dāng)實施反應(yīng)性攻擊被認(rèn)為“受到了獎賞”時, 尾狀核也會相應(yīng)地被更大程度激活。

在發(fā)現(xiàn)與反應(yīng)性攻擊相關(guān)的關(guān)鍵腦區(qū)的基礎(chǔ)上, 越來越多的研究者指出反應(yīng)性攻擊的產(chǎn)生是由于前額葉皮層與皮層下腦區(qū)功能連接失調(diào)引起的(Rosell & Siever, 2015; Siever, 2008; Nelson &Trainor, 2007)。一項研究同時使用了正電子斷層掃描(Positron Emission Tomography, PET)和任務(wù)態(tài)功能磁共振技術(shù)的技術(shù)發(fā)現(xiàn)了尾狀核和執(zhí)行功能區(qū)域之間在結(jié)構(gòu)和功能上都存在著很強的聯(lián)系(Grahn,Parkinson, & Owen 2009)。da Cunha-Bang 等人(2017)采用點減攻擊范式(point subtraction aggression paradigm, PSAP)比較正常個體和暴力罪犯在受到敵意激發(fā)(輸?shù)舸饚?后大腦的活動情況, 結(jié)果顯示比起正常個體, 暴力罪犯在受到敵意激發(fā)后, 反應(yīng)性攻擊更強, 尾狀核的激活強度升高, 并且尾狀核?前額葉的功能連接降低。我們的研究結(jié)果一致的發(fā)現(xiàn)了, 在正常群體中, 尾狀核?前額葉(主要是OMPFC)的功能連接與反應(yīng)性攻擊負(fù)相關(guān)。

此外, 由于功能連接分析只能得到腦區(qū)之間的相關(guān)關(guān)系, 而無法確定影響方向的問題, 也就是說反應(yīng)性攻擊的增加到底是由于尾狀核對OMPFC自下而上信息傳遞存在問題還是由于OMPFC對尾狀核自上而下的調(diào)控功能不足導(dǎo)致的呢？因此, 在功能分析的基礎(chǔ)上, 我們進一步使用格蘭杰因果分析對效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系進行探討。結(jié)果表明, 右側(cè)尾狀核到右側(cè)OMPFC的效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 右側(cè)尾狀核到右側(cè)OMPFC的GCA值越大, 則反應(yīng)性攻擊越弱。因此,我們推測反應(yīng)性攻擊的增強是由于個體大腦內(nèi)部尾狀核對OMPFC的自下而上的信息傳遞出現(xiàn)問題導(dǎo)致的。鑒于沒有直接的相關(guān)研究可以對此作出解釋, Sagvolden, Johansen, Aase和Russell (2005)關(guān)于注意缺損障礙(Attention Deficit Hyperactivity Disorder,ADHD)的理論為我們提供了新的思路, 他們認(rèn)為ADHD的發(fā)生與多巴胺系統(tǒng)的信號傳遞失調(diào)有關(guān)。后來該理論也被用來解釋其他行為問題的產(chǎn)生, 如外部行為障礙(Externalizing Behavior Disorders;Shannon, Sauder, Beauchaine, & Gatzke-Kopp, 2009)。已有關(guān)于多巴胺系統(tǒng)的研究顯示, 在大腦內(nèi)部存在4條多巴胺回路, 其中兩條回路與攻擊行為相關(guān)：第一條包括尾狀核、杏仁核、海馬等皮層下腦區(qū); 另外一條包括背外側(cè)前額葉、前部扣帶回、顳葉和OMPFC等腦區(qū)(Gatzke-Kopp & Beauchaine, 2007)。有研究者進一步指出, 綜合考慮多條多巴胺回路之間的關(guān)系可能對于揭示目標(biāo)導(dǎo)向行為更為準(zhǔn)確和合理(Bj?rklund & Dunnett, 2007)。由于尾狀核和OMPFC都是多巴胺回路的一部分, 因此, 我們推測比起正常的個體, 那些反應(yīng)性攻擊較強的個體也有可能是由于大腦內(nèi)部多巴胺系統(tǒng)存在問題, 使得某些行為與可能結(jié)果之間的關(guān)系不能被正確認(rèn)識,從而導(dǎo)致在某些情境(如敵意情境)下, 皮層下那條回路被“誤”激活, 致使尾狀核對 OMPFC的自下而上的信息傳遞出現(xiàn)了問題。但是反應(yīng)性攻擊與ADHD以及外部行為障礙還存在很大的差異, 因此至于這種尾狀核到右側(cè)OMPFC的效應(yīng)連接中出現(xiàn)的信息傳遞問題究竟是否是多巴胺系統(tǒng)的失調(diào)導(dǎo)致尚需采用PET等技術(shù)進一步研究來揭示和證明。另外, 該分析結(jié)果還顯示這種相關(guān)關(guān)系在激發(fā)條件下顯著,而在非激發(fā)條件下不顯著, 這可能是由于激發(fā)條件下尾狀核更容易被“誤”激活引起的。

值得注意的是, 很多早期基于病人的研究提出杏仁核與反應(yīng)性攻擊相關(guān), 例如, 在對癲癇病人的研究中, 一致地發(fā)現(xiàn)了電刺激杏仁核導(dǎo)致會攻擊反應(yīng)(Mark, Sweet, & Ervin, 1975), 切除杏仁核或者對杏仁核結(jié)構(gòu)造成損傷則可以用來降低反應(yīng)性攻擊(Lee et al., 1998; Narabayashi, Nagao, Saito, Yoshida,& Nagahata, 1963)。近期一些研究也證明了杏仁核以及杏仁核?前額葉皮質(zhì)的功能連接在反應(yīng)性攻擊中的作用, 例如上文提到的 da Cunha-Bang等人(2017)的研究結(jié)果也顯示比起正常人, 暴力罪犯在受到敵意激發(fā)后, 反應(yīng)性攻擊更強, 尾狀核和杏仁核的激活強度升高, 并且尾狀核?前額葉以及杏仁核?前額葉的功能連接降低。比起普通罪犯, 患有精神疾病的罪犯在靜息狀態(tài)下杏仁核?內(nèi)側(cè)前額葉的功能連接較低(Motzkin et al., 2011)。而在本研究中, 卻未能發(fā)現(xiàn)杏仁核?OMPFC之間的功能連接與反應(yīng)性攻擊相關(guān), 據(jù)推測, 可能是由以下原因?qū)е碌模菏紫? 越來越多的研究者提出, 杏仁核不是一個功能單一的區(qū)域, 也就是說不同的區(qū)域可能功能存在差異, 其中被廣泛認(rèn)同的一個觀點是杏仁核主要由基底外側(cè)、中央內(nèi)側(cè)以及表面組成(Sah,Faber, Lopez de Lopez, & Power, 2003), 其中表面的作用很少得到揭示, 而基底外側(cè)主要負(fù)責(zé)感覺信息的輸入, 中央內(nèi)側(cè)主要是負(fù)責(zé)輸出到其他腦區(qū)。就反應(yīng)性攻擊來講, 外側(cè)杏仁核負(fù)責(zé)整合輸入的信息并激發(fā)中央核喚起“戰(zhàn)或逃”的反應(yīng)(Davis & Whalen,2001; Maren, 2001; LeDoux, 2000, 1998), 中央核則負(fù)責(zé)放大或抑制反應(yīng)性攻擊的傾向(D?biec, 2005;Huber, Veinante, & Stoop, 2005)。以往關(guān)于腦形態(tài)學(xué)的研究也發(fā)現(xiàn), 整個杏仁核的體積與特質(zhì)攻擊相關(guān)不顯著, 而背側(cè)杏仁核的體積則與特質(zhì)攻擊相關(guān)(Gopal et al., 2013), 因此, 在未來的研究中應(yīng)該將杏仁核區(qū)分為不同的亞區(qū)來考察杏仁核?OMPFC的功能連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系。其次, 在以往使用 TAP范式的任務(wù)態(tài)研究中一致地沒有發(fā)現(xiàn)杏仁核的激活(Kr?mer et al., 2007; Lotze et al., 2007),因此, 是否 TAP范式不能很好檢測到杏仁核的激活甚至TAP范式的行為指標(biāo)也不能反映出杏仁核?前額葉皮質(zhì)的功能連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系也有待進一步研究。

當(dāng)然, 本研究也存在一些不足。例如, 種子點的選取差異可能會對結(jié)果產(chǎn)生影響, 因此, 在未來的研究中可以選擇其他的種子點考察其與其他腦區(qū)的協(xié)同作用在反應(yīng)性攻擊產(chǎn)生過程中的作用。另外, 本研究以普通大學(xué)生為被試, 得到的結(jié)論是否適用于暴力罪犯或者患有精神分裂癥等精神疾病的個體, 還有待進一步的考察。

5 結(jié)論

本研究采用被廣泛使用的TAP, 運用靜息態(tài)功能成像技術(shù)對反應(yīng)性攻擊的腦機制進行了研究。功能連接的結(jié)果發(fā)現(xiàn)了雙側(cè)OMPFC與尾狀核之間的功能連接與反應(yīng)性攻擊呈負(fù)相關(guān)。格蘭杰因果分析的結(jié)果進一步表明右側(cè)尾狀核到右側(cè)OMPFC的效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊負(fù)相關(guān)。與以往采用任務(wù)功能態(tài)的研究一致地發(fā)現(xiàn)了尾狀核在反應(yīng)性攻擊中的作用, 為進一步揭示反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機制提供了部分證據(jù), 是首個利用靜息態(tài)功能連接和效應(yīng)連接對反應(yīng)性攻擊進行系統(tǒng)分析的研究。

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