尾狀核?眶部?jī)?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(zhǎng)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(huì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(dòng)的、不假思索的指向另一個(gè)人并對(duì)其造成傷害的行為(Anderson & Bushman, 2002)。由于反應(yīng)性攻擊會(huì)造成很大的社會(huì)危害, 因而受到社會(huì)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(lái), 研究者試圖采用事件相關(guān)電位、腦成像等方法對(duì)反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行探討。已有對(duì)具有較高攻擊性的病人以及正常人進(jìn)行的腦成像研究表明, 可能存在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)性攻擊相關(guān), 這個(gè)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(jìn)一步指出降低的前額葉皮層的活動(dòng)與升高的皮層下腦區(qū)的活動(dòng)(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(shuō)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(guò)對(duì)比攻擊性較強(qiáng)的病人、罪犯與正常人群的大腦活動(dòng)差異(如Motzkin, Newman, Kiehl, & Koenigs, 2011)來(lái)推論反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制, 這些探索雖然為揭示反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制起到了重要的啟示作用, 但是尚不能提供直接的實(shí)證證據(jù)加以證實(shí)。究其原因, 在于反應(yīng)性攻擊的發(fā)生涉及多個(gè)心理過(guò)程(Bettencourt, Talley, Benjamin, & Valentine, 2006;Ramirez & Andreu, 2006), 這無(wú)疑為揭示其神經(jīng)機(jī)制造成了很大的困難。因此, 近年來(lái)一些研究者開(kāi)始嘗試運(yùn)用經(jīng)典的攻擊范式及其變式來(lái)探討反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)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(gè)(虛假)對(duì)手進(jìn)行反應(yīng)時(shí)任務(wù)的競(jìng)賽, 每次競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)度來(lái)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(jìn)而把Taylor攻擊范式中的虛假對(duì)手增加為兩個(gè), 分別對(duì)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(duì)被試反應(yīng)性攻擊的影響。但是, 綜合分析近年來(lái)針對(duì)正常人群的利用 Taylor范式及其變式對(duì)反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)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(shí)驗(yàn)設(shè)置都各有不同, 甚至同一個(gè)課題組基于研究目的不同也對(duì)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(jìn)行比較。那么, 是否可以找到一種穩(wěn)定的指標(biāo), 通過(guò)找到其與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系, 進(jìn)而探討反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)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(shí)驗(yàn)任務(wù)的限制和制約、能夠可靠地測(cè)量到大腦內(nèi)在的自發(fā)活動(dòng)等優(yōu)勢(shì)(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(gè)體在靜息狀態(tài)下大腦活動(dòng)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(lái)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(lái), 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(gè)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(qiáng)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(jìn)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(gè)腦區(qū)在過(guò)去某一時(shí)間點(diǎn)的活動(dòng)是否可以反映現(xiàn)在另外一個(gè)腦區(qū)的活動(dòng)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(duì)攻擊沖動(dòng)進(jìn)行有效調(diào)控, Pietrini,Guazzelli, Basso, Jaffe和Grafman (2000)給被試呈現(xiàn)一系列的場(chǎng)景要求被試抑制或者表達(dá)對(duì)侵犯者的攻擊, 結(jié)果顯示當(dāng)被試抑制攻擊沖動(dòng)時(shí), OMPFC激活程度增強(qiáng)。而OMPFC損傷的病人不能對(duì)敵意反應(yīng)進(jìn)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(huì)情緒信息加工相關(guān), Beyer等(2015)的研究通過(guò)在TAP范式的決策階段之前增加面孔(憤怒或者中性), 來(lái)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(shí), 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(duì)社會(huì)情緒信息(即, 情緒面孔)的反應(yīng)可以預(yù)測(cè)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(gè)體與正常個(gè)體的大腦活動(dòng)情況時(shí)發(fā)現(xiàn), 比起那些有邊緣性人格障礙的個(gè)體, 正常個(gè)體的OMPFC與杏仁核之間的“耦合”更強(qiáng)。此外, 比起正常的個(gè)體, 當(dāng)看到憤怒的面孔時(shí), 患有間歇性爆發(fā)障礙的個(gè)體(攻擊性較強(qiáng))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(qiáng), 尾狀核和杏仁核的激活強(qiáng)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(duì)敵意反應(yīng)以及攻擊沖動(dòng)進(jìn)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(duì)手的設(shè)置使得被試在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中處于一種“競(jìng)爭(zhēng)和人際對(duì)抗”的背景下(Giancola & Parrott, 2008), 具有較強(qiáng)的社會(huì)互動(dòng)性, 而OMPFC在社會(huì)情緒信息加工、情緒性決策方面, 尤其是社會(huì)互動(dòng)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(diǎn)。

綜上所述, 本研究擬選取OMPFC作為種子點(diǎn),首先運(yùn)用靜息態(tài)功能連接方法探索眶部?jī)?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(jìn)一步運(yùn)用格蘭杰因果模型分析探討靜息狀態(tài)下眶部?jī)?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。基于以往的研究結(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(qiáng)時(shí), 個(gè)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(shí), 個(gè)體反應(yīng)性攻擊較強(qiáng)。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(diǎn)避開(kāi)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(shí)證證據(jù), 為全面揭示反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制提供了重要的基線資料。在實(shí)踐層面, 本研究可以為針對(duì)高反應(yīng)性攻擊傾向個(gè)體在認(rèn)知神經(jīng)層面的預(yù)測(cè)和診斷提供理論指導(dǎo)。

2 方法

2.1 被試

本研究隨機(jī)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(wú)色盲, 無(wú)精神疾病史和手術(shù)外傷史。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)了西南大學(xué)腦成像中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn), 與所有被試簽訂了知情同意書(shū), 并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后給予一定的報(bào)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(shí)驗(yàn)采用E-prime 2.0進(jìn)行。圖1呈現(xiàn)了單個(gè)試次的流程, 首先在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)時(shí)間為8 s的注視點(diǎn)“+”, 然后屏幕上會(huì)出現(xiàn)此次的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手(1號(hào)或者2號(hào)), 在此過(guò)程中, 被試需要通過(guò)按鍵做出為1～8的強(qiáng)度的噪音懲罰的選擇1Level 1為70 db，Level 8為105 db，每級(jí)相差5 db。在練習(xí)階段，被試已經(jīng)聽(tīng)了Level 2、Level 5和Level 8的噪音強(qiáng)度。。接下來(lái)是競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)時(shí)任務(wù), 即當(dāng)屏幕上出現(xiàn)一個(gè)白色圓圈的時(shí)候被試必須盡可能快的按鍵, 緊接著被試會(huì)收到此回合的輸贏的結(jié)果和對(duì)手為他選擇的懲罰強(qiáng)度。

需要注意的是, 在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并沒(méi)有真正的兩位對(duì)手與被試共同完成競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)時(shí)任務(wù), 所有的反饋都是電腦按如下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的結(jié)果：對(duì)手1總是做出強(qiáng)度為1～4的選擇, 平均為2.0, 為非激發(fā)條件; 對(duì)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(shí)驗(yàn)更具有真實(shí)性, 將實(shí)驗(yàn)分為3個(gè)run進(jìn)行, 每個(gè)run中包括20個(gè)trials, 被試成功的次數(shù)占一半。為了增加反饋結(jié)果的真實(shí)性,我們參考以往研究(Maren, 2001), 對(duì)反饋結(jié)果的出現(xiàn)做了如下設(shè)置：在第一個(gè) run, 被試與 1號(hào)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中勝利3次, 失敗7次, 被試與2號(hào)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中勝利7次, 失敗3次; 在第二個(gè)run, 被試與1號(hào)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中勝利 5次, 失敗 5次, 被試與 2號(hào)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中勝利5次, 失敗5次; 在第三個(gè)run,被試與1號(hào)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中勝利7次, 失敗3次, 被試與2號(hào)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中勝利3次, 失敗7次, 即隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行, 被試受到的懲罰越來(lái)越大。

2.3 實(shí)驗(yàn)程序

被試進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后, 首先簽署知情同意書(shū)。然后由主試介紹實(shí)驗(yàn)程序, 被試在掃描室外完成練習(xí)實(shí)驗(yàn), 確保被試了解指導(dǎo)語(yǔ)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(jìn)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(méi)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(guó)), 被試的頭部使用MRI兼容的泡沫墊固定以減少頭動(dòng)。掃描前, 讓被試更換實(shí)驗(yàn)室專用服裝, 以避免衣服上的金屬物體對(duì)被試安全和成像質(zhì)量的影響, 同時(shí)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(guò)程中,都要求被試睜開(kāi)眼睛看屏幕上的注視點(diǎn), 保持頭部不要發(fā)生移動(dòng), 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(shí)間(repetition time, TR) = 2600 ms, 回波時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)間(repetition time, TR) = 2000 ms, 回波時(shí)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(shí)間為8分鐘零4秒, 共獲得242個(gè)時(shí)間點(diǎn)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(jìn)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(hào)開(kāi)機(jī)時(shí)的不穩(wěn)定和被試剛剛進(jìn)入掃描儀的不適應(yīng)帶來(lái)的影響, 刪除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù), 最終剩余 232個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)處理; 第三步, 時(shí)間層校正(slice timing), 參考層為每個(gè)全腦掃描過(guò)程中位于中間時(shí)間點(diǎn)的那一層; 第四步, 頭動(dòng)校正(realign), 將平動(dòng)超過(guò)了 2 mm或者轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)了 2°的被試進(jìn)行排除; 第五步, 去除協(xié)變量(nuisance covariates regression), 包括6個(gè)頭動(dòng)參數(shù)和白質(zhì)信號(hào)、腦脊液信號(hào); 第六步, 采用DARTEL進(jìn)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(jìn)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(yàn)激發(fā)條件實(shí)驗(yàn)操作的有效性, 將兩種條件下被試為對(duì)手選擇的懲罰強(qiáng)度進(jìn)行配對(duì)樣本 t檢驗(yàn), 然后將被試選擇的懲罰等級(jí)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(diǎn), 參考以往文獻(xiàn)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(jì)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(jì)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(lái), 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(jì)算雙側(cè)OMPFC與這些ROI的FC值(ROI-wise),計(jì)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(jì)算這些ROI與OMPFC的GCA值(ROI-wise), 計(jì)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(jìn)行了 Fisher-z轉(zhuǎn)換, 并且利用z轉(zhuǎn)化后的值用于進(jìn)一步的分析。另外, 由于腦成像數(shù)據(jù)分析過(guò)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(tuán)塊水平p <0.05(使用FDR進(jìn)行多重比較校正), 團(tuán)塊大小(cluster sizes) ＞ 20體素作為閾值。

3 結(jié)果

3.1 行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果

所有行為數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0進(jìn)行分析。對(duì)激發(fā)與非激發(fā)條件下被試選擇的懲罰強(qiáng)度進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果表明, 激發(fā)條件下被試為對(duì)手選擇的懲罰強(qiáng)度顯著高于非激發(fā)條件下選擇的懲罰強(qiáng)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(jìn)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(jiàn)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(duì)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(jìn)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(jiàn)圖2)、左側(cè)OMPFC 與左側(cè)尾狀核(r= ?0.53,p＜ 0.001, 見(jiàn)圖3)、左側(cè) OMPFC 與右側(cè)尾狀核(r= ?0.59,p＜ 0.001,見(jiàn)圖4)以及右側(cè)OMPFC與右側(cè)尾狀核(r= ?0.61,p＜ 0.001, 見(jiàn)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(jìn)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(gè)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(jìn)一步對(duì)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(jìn)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(diǎn)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(jì)

4 討論

研究通過(guò)采用 TAP變式, 運(yùn)用高空間分辨率的功能磁共振成像技術(shù), 探索性地對(duì)反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行了功能連接和效應(yīng)連接分析, 為進(jìn)一步理解反應(yīng)性攻擊的本質(zhì)提供了實(shí)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(jìn)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(duì)已有研究進(jìn)行有益補(bǔ)充。

OMPFC在情緒相關(guān)的決策, 尤其在社會(huì)互動(dòng)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(gè)案以及一些類似案例中,當(dāng) OMPFC受損之后, 個(gè)體變得暴躁、攻擊性強(qiáng)(Blair, 2012; Damasio et al., 1994)。具體而言, OMPFC與攻擊沖動(dòng)、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(diǎn)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(shuō)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(diǎn), 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(gè)體靈活應(yīng)對(duì)環(huán)境的重要區(qū)域,對(duì)獎(jiǎng)賞的事件或者信號(hào)做出反應(yīng)而對(duì)不帶獎(jiǎng)賞性質(zhì)的信號(hào)則沒(méi)有反應(yīng)(Zink, Pagnoni, Martin-Skurski,Chappelow, & Berns, 2004)。然而, 有幾種類型的非獎(jiǎng)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?yàn)殡m然這些刺激本身不具有獎(jiǎng)賞的性質(zhì), 但是被個(gè)體認(rèn)為是具有獎(jiǎng)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(jī)制時(shí)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了, 尾狀核的激活可能與實(shí)施反應(yīng)性攻擊這一行為被個(gè)體認(rèn)知為一種獎(jiǎng)賞信號(hào)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(duì)手選擇的懲罰強(qiáng)度成正相關(guān)關(guān)系, 也就是說(shuō)當(dāng)被試為虛擬對(duì)手選擇了更大的懲罰等級(jí)時(shí), 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(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)早期反饋階段尾狀核的激活情況預(yù)測(cè)了后期決定階段反應(yīng)性攻擊的強(qiáng)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(guò)程中的作用, 當(dāng)反應(yīng)性攻擊行為被認(rèn)為是受到獎(jiǎng)賞時(shí)則尾狀核得到激活。

其他研究采用獎(jiǎng)賞相關(guān)的任務(wù)發(fā)現(xiàn), 患有與攻擊性增強(qiáng)有關(guān)的精神疾病或者人格障礙的個(gè)體對(duì)獎(jiǎng)賞的敏感性增強(qiáng)。例如, V?llm等(2007)對(duì)有反社會(huì)人格或者邊緣人格障礙的個(gè)體以及正常個(gè)體進(jìn)行研究, 在任務(wù)中對(duì)被試的某些反應(yīng)給予獎(jiǎng)賞而對(duì)另外一部分反應(yīng)則不給獎(jiǎng)賞, 研究結(jié)果顯示, 對(duì)比獎(jiǎng)賞與非獎(jiǎng)賞條件(即獎(jiǎng)賞?非獎(jiǎng)賞), 有人格障礙的個(gè)體比正常控制組的個(gè)體的尾狀核活動(dòng)更低。隨后的兩項(xiàng)研究進(jìn)一步證明, 這種有人格障礙的人之所以在獎(jiǎng)賞和非獎(jiǎng)賞條件下的尾狀核活動(dòng)差異減小, 是由于其在非獎(jiǎng)賞條件下的活動(dòng)高于正常群體所導(dǎo)致的(Gatzke-Kopp et al., 2009; Finger et al.,2008)。也就是說(shuō), 對(duì)于正常被試來(lái)講, 在獎(jiǎng)賞條件下尾狀核激活, 而在非獎(jiǎng)賞條件下, 尾狀核激活強(qiáng)度下降或者不被激活; 而對(duì)于患有人格障礙的個(gè)體(例如, 邊緣性人格障礙等)來(lái)說(shuō), 在獎(jiǎng)賞和非獎(jiǎng)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(qiáng)的個(gè)體對(duì)獎(jiǎng)賞的敏感性增強(qiáng), 當(dāng)刺激不具有獎(jiǎng)賞性質(zhì)時(shí), 尾狀核仍然激活, 甚至, 當(dāng)實(shí)施反應(yīng)性攻擊被認(rèn)為“受到了獎(jiǎng)賞”時(shí), 尾狀核也會(huì)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(lái)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(xiàng)研究同時(shí)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(qiáng)的聯(lián)系(Grahn,Parkinson, & Owen 2009)。da Cunha-Bang 等人(2017)采用點(diǎn)減攻擊范式(point subtraction aggression paradigm, PSAP)比較正常個(gè)體和暴力罪犯在受到敵意激發(fā)(輸?shù)舸饚?后大腦的活動(dòng)情況, 結(jié)果顯示比起正常個(gè)體, 暴力罪犯在受到敵意激發(fā)后, 反應(yīng)性攻擊更強(qiáng), 尾狀核的激活強(qiáng)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(wú)法確定影響方向的問(wèn)題, 也就是說(shuō)反應(yīng)性攻擊的增加到底是由于尾狀核對(duì)OMPFC自下而上信息傳遞存在問(wèn)題還是由于OMPFC對(duì)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(jìn)一步使用格蘭杰因果分析對(duì)效應(yīng)連接與反應(yīng)性攻擊的關(guān)系進(jìn)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(cè)反應(yīng)性攻擊的增強(qiáng)是由于個(gè)體大腦內(nèi)部尾狀核對(duì)OMPFC的自下而上的信息傳遞出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的。鑒于沒(méi)有直接的相關(guān)研究可以對(duì)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(hào)傳遞失調(diào)有關(guān)。后來(lái)該理論也被用來(lái)解釋其他行為問(wèn)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(jìn)一步指出, 綜合考慮多條多巴胺回路之間的關(guān)系可能對(duì)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(cè)比起正常的個(gè)體, 那些反應(yīng)性攻擊較強(qiáng)的個(gè)體也有可能是由于大腦內(nèi)部多巴胺系統(tǒng)存在問(wèn)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(shí),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(duì) OMPFC的自下而上的信息傳遞出現(xiàn)了問(wèn)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(wèn)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(jìn)一步研究來(lái)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(duì)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(huì)攻擊反應(yīng)(Mark, Sweet, & Ervin, 1975), 切除杏仁核或者對(duì)杏仁核結(jié)構(gòu)造成損傷則可以用來(lái)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(qiáng), 尾狀核和杏仁核的激活強(qiáng)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(cè), 可能是由以下原因?qū)е碌模菏紫? 越來(lái)越多的研究者提出, 杏仁核不是一個(gè)功能單一的區(qū)域, 也就是說(shuō)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(gè)觀點(diǎn)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(jué)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(lái)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(gè)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(lái)的研究中應(yīng)該將杏仁核區(qū)分為不同的亞區(qū)來(lái)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(méi)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(cè)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(jìn)一步研究。

當(dāng)然, 本研究也存在一些不足。例如, 種子點(diǎn)的選取差異可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響, 因此, 在未來(lái)的研究中可以選擇其他的種子點(diǎn)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(guò)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(gè)體, 還有待進(jìn)一步的考察。

5 結(jié)論

本研究采用被廣泛使用的TAP, 運(yùn)用靜息態(tài)功能成像技術(shù)對(duì)反應(yīng)性攻擊的腦機(jī)制進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步揭示反應(yīng)性攻擊的神經(jīng)機(jī)制提供了部分證據(jù), 是首個(gè)利用靜息態(tài)功能連接和效應(yīng)連接對(duì)反應(yīng)性攻擊進(jìn)行系統(tǒng)分析的研究。

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