提取暴露時長對恐懼記憶再鞏固與消退的調控

摘" 要" 基于記憶再鞏固的提取消退范式與傳統消退范式在操作層面上存在很大的相似性， 提取階段一些細微的操作設置均有可能無法使記憶進入再鞏固， 失去持久抑制恐懼復發的效果。研究發現提取暴露時長會調控記憶進入不同的階段， 其作用機制與提取引發的預期錯誤量有關。本研究采用控制提取試次的數量改變提取暴露時長， 在傳統消退范式的基礎上進行提取消退范式轉化， 探究提取暴露時長對記憶再鞏固與消退的調控作用， 并嘗試用量化預期錯誤的方式厘清其調控機制。結果發現， 單次提取消退觸發記憶再鞏固更新、雙次提取消退無效（結果與傳統消退一致）、四次提取消退增強消退記憶強度， 預期錯誤量化結果佐證了這幾個過程的差異。研究結果有利于進一步揭示人類恐懼記憶再鞏固與消退的調控因素。

關鍵詞" 暴露時長， 傳統消退范式， 提取消退范式， 預期錯誤

分類號" B845

1" 前言

恐懼記憶在物種進化過程中具有至關重要的意義， 是人類得以生存至今的關鍵原因， 然而過度且僵化的恐懼會妨礙個體的日常生活甚至影響身心健康， 這種非適應性記憶是需要被弱化和消除的。恐懼記憶形成的原理是巴甫洛夫的經典條件反射， 這一模型被認為是研究負性情緒記憶的典型實驗模型（Kim amp; Richardson， 2010）。當多次呈現中性刺激（條件刺激， conditioned stimulus， CS）與厭惡刺激（非條件刺激， unconditioned stimulus， US）配對以后， 如果單獨呈現中性刺激時， 個體也會產生類似于厭惡刺激所會引起的條件性恐懼反應， 即習得了CS-US之間的條件性恐懼記憶聯結。在條件性恐懼被習得以后， 如果條件刺激多次重復出現而一直沒有配對非條件刺激， 那么條件刺激所引發的恐懼反應會逐漸減弱， 這就是條件性恐懼消退， 也叫傳統消退范式（traditional extinction paradigms） （Davis et al.， 2003）。然而， 在研究和實踐上都發現， 原始習得的CS-US聯結記憶并不會由于進行了消退訓練而被消除， 因為傳統的消退訓練是使個體形成新的消退記憶， 從而與原有的恐懼記憶進行競爭， 這兩種記憶相互競爭的結果決定了恐懼反應最終是否表達， 即個體的行為反應取決于占優勢地位的記憶（Bouton， 2004）。目前雖然對條件性恐懼消退的行為和神經生物學機制上取得了重大進展， 但有大量證據表明消退效果在各種情況下會出現恐懼復發， 表現為自發恢復（spontaneous recovery）、重建（reinstatement）、續新（renewal）和快速再習得（rapid reacquisition）等行為反應（Myers amp; Davis， 2007）。這對基于消退訓練的臨床暴露療法帶來了一個重大障礙， 該療法旨在減少源自條件性恐懼引發的適應不良反應， 但患者接受暴露療法后常常出現恐懼復發。

近年來， 研究人員積極探索針對原始恐懼記憶CS-US聯結的干預方式， 希望以此來規避傳統消退訓練出現恐懼復發的問題， 記憶再鞏固干預范式應運而生。記憶再鞏固（memory reconsolidation）是指通過一定的提取條件使原有的已經鞏固的長時記憶在短暫的時間內去穩定（destabilization）， 然后再從不穩定變得穩定的過程（Phelps amp; Hofmann， 2019）。當在個體的恐懼記憶變得不穩定時通過行為或藥物干擾其重新穩定（restabilization）過程， 原始恐懼記憶將被修改或更新（Lee et al.， 2017; Nader et al.， 2000）。大量研究表明， 當個體習得條件性恐懼后， 如果接觸到與最初情境相關的條件刺激（即提取線索）， 其原始記憶會被重新激活變得不穩定， 從而進入再鞏固階段， 在這段時間內（目前公認的時間窗是6小時）進行傳統消退訓練， 可以有效防止恐懼復發， 該范式就是近年興起的提取消退范式（retrieval-extinction paradigms） （Kredlow et al.， 2016; Monfils et al.， 2009; Schiller et al.， 2010）。作為一種無創性的行為干預手段， 提取消退范式比其它基于記憶再鞏固原理的藥物和行為干預范式更加安全， 對人類被試來說更適用， 其消退效果也比傳統消退范式更持久， 不易復發， 且與目前臨床采用的暴露療法操作接近， 更易于臨床轉化。

雖然傳統消退范式與提取消退范式在操作層面上存在很大的相似性（都涉及一定量不匹配US的CS暴露）， 但兩者的作用原理和神經生物學基礎卻是不同的。傳統消退范式通過消退訓練生成CS-noUS的消退記憶與原始恐懼記憶競爭， 基于記憶消退; 而提取消退范式通過提取操作使原始記憶去穩定， 隨后的消退訓練將不穩定的原始CS-US聯結更新為安全的CS-US聯結， 基于記憶再鞏固（Chen et al.， 2021）。動物的研究證據表明， 提取消退效果依賴于基底外側杏仁核（basolateral amygdala， BLA）中鈣透性AMPA （α-氨基-3羥基-5甲基-4異嗯唑）受體的變化， 而傳統消退效果則不依賴于此（Clem amp; Huganir， 2010）。人類功能磁共振成像數據發現， 相比于傳統消退組， 提取消退組在消退訓練階段腹內側前額葉的參與減少， 前額葉與杏仁核的功能聯接變弱， 且杏仁核激活降低（Schiller et al.， 2013）。這說明操作層面上的微小區別可能就會引起記憶再鞏固或者消退兩種不同的結果， 大量研究證明兩者之間的一個關鍵區別是再鞏固通常涉及對CS的有限或短暫的暴露， 而消退涉及對CS更長時間的暴露（Ferrara et al.， 2023）。在小鼠情境條件性恐懼研究發現， 3分鐘的威脅環境暴露會引發再鞏固過程， 而30分鐘的威脅環境暴露會引發消退學習（Suzuki et al.， 2004）。在神經生化層面上發現， 習得對聲音的條件性恐懼數天后， 呈現4個CS會引發記憶再鞏固過程， 觀察到含GluA2亞基的AMPA受體內化， 呈現40個CS導致消退學習， 觀察到CREB （一種調節基因轉錄蛋白）磷酸化降低（Ferrara et al.， 2021）。然而， 人類研究還較少涉及暴露時長對記憶再鞏固和消退的調控。

盡管記憶再鞏固和消退都是由提取階段CS暴露誘發的， 但兩者之間的關系是非線性的， 且受“邊界條件（boundary conditions）”的控制， 即滿足某些條件的前提下記憶才能被激活進入不同的記憶過程， 其中最受研究者關注的邊界條件是預期錯誤（prediction error， PE） （Vaverkova et al.， 2020）。通過大量條件性恐懼跨物種（螃蟹、老鼠、人類）研究發現， 無論是再鞏固還是消退均需要提取時具有預期錯誤， 即需要先前認知的信息與現在認知的信息之間出現差異和不匹配（Diaz-Mataix et al.， 2013; Gershman et al.， 2017; Pedreira et al.， 2004）。國外實驗室與我們實驗室均有研究證據表明， 預期錯誤是記憶去穩定的必要非充分條件（Chen et al.， 2018; Junjiao et al.， 2019; Sevenster et al.， 2013）。研究發現再鞏固對預期錯誤的量有苛刻的要求， 條件性恐懼記憶去穩定依賴特定區間程度的預期錯誤， 即預期與實際不太符合需要更新（恰當PE引發再鞏固）， 但又不至于不同到需要考慮形成新記憶（過量PE引發消退） （Chen et al.， 2020; Exton-McGuinness et al.， 2015）。因此， 通過量化原始記憶在CS暴露時產生的預期錯誤有利于揭示暴露時長對記憶再鞏固與消退的調控作用， 這在人類和動物研究中也有一定的證據支持。如在人類研究中， 研究者通過增加提取試次改變被試產生的預期錯誤量證明了不同的預期錯誤量可以激活記憶進入不同的階段， 從而界定記憶從僅提取到再鞏固到消退的轉化（Sevenster et al.， 2014）; 另外在小鼠研究中也發現通過改變提取暴露時期電擊出現時刻可以引發時序性預期錯誤（temporal prediction error）， 同時不同暴露時長還會產生記憶痕跡優勢（trace dominance）， 即是預期錯誤與記憶痕跡優勢共同介導記憶從僅提取到再鞏固到消退的轉化（Alfei et al.， 2015）。

大部分研究均發現提取消退范式能夠抑制24小時后的恐懼復發現象， 有些研究甚至發現效果可以持續1年以上（Schiller et al.， 2010）， 但仍存在一小部分的陰性研究證據顯示提取消退范式與傳統消退范式沒有恐懼消除效果差異（Chalkia et al.， 2020; Zimmermann amp; Bach， 2020）。在條件性恐懼模型中傳統消退范式與提取消退范式在操作上的區別僅僅是刺激連續呈現還是分成兩個階段呈現， 即傳統消退操作是連續出現不帶US的CS， 提取消退操作是先呈現部分試次， 間隔一定的時間（人類研究中一般是10分鐘）后呈現剩下的試次。因此， 有學者提出提取消退陰性研究的原因可能是提取的操作無法使原始記憶進入再鞏固階段， 這種情況下提取消退等同于傳統消退， 都只是使被試建立起一種新的安全記憶， 與原有的恐懼記憶并存， 最終導致恐懼消退后復發（Zuccolo amp; Hunziker， 2019）。根據記憶的再鞏固理論， 提取消退范式能夠成功的關鍵在于提取階段能否使記憶去穩定， 這就涉及到提取階段的CS暴露時長及其產生的預期錯誤是否達到原始記憶去穩定的邊界條件。在人類條件性恐懼模型中， 暴露時長表現為CS呈現的時間或數量， 針對CS呈現時間的研究發現， 當提取階段為1秒或4秒的CS暴露時， 提取消退顯現出優于傳統消退的恐懼反應消除效果， 當提取階段為30秒或3分鐘的CS暴露時， 提取消退效果與傳統消退相同， 即記憶沒有進入再鞏固過程（Hu et al.， 2018）。然而對于CS呈現數量這一暴露時長如何調控恐懼記憶走向再鞏固還是消退， 進而決定提取消退效果優于傳統消退的效果能否顯現， 這一點在人類條件性恐懼模型中還沒被明確的探究。

綜上所述， 提取消退范式具有極大的臨床應用前景的原因在于它可以直接由傳統消退范式轉變而來， 只需將傳統消退范式劃分成提取階段和消退階段， 中間間隔一定的時間。然而研究發現如果提取階段沒有發揮原有的使原始記憶去穩定的作用， 而只是僅提取（記憶表達）或直接引發消退學習， 那提取消退與傳統消退的效果就沒差異， 整個提取消退過程等同于傳統消退。因此從提取消退范式臨床應用的角度出發， 有必要在實驗室中探究如何分配提取階段試次（即控制提取暴露時長）才能使傳統消退范式成功轉化為提取消退范式。只有厘清提取暴露時長對提取后記憶命運的影響（再鞏固還是消退）， 才能將傳統消退范式有效轉化成提取消退范式， 發揮提取消退干預原始記憶再鞏固的效果， 從而有效抑制恐懼復發。對此， 本研究采用控制提取階段提取試次的數量改變提取暴露時長， 在傳統消退范式的基礎上進行提取消退范式轉化， 探究提取暴露時長對記憶再鞏固與消退的調控作用， 并嘗試用量化預期錯誤的方式厘清其調控機制。

2" 方法

2.1" 被試

通過發布招募海報、被試自愿報名的方式招募在校大學生參與實驗， 要求被試連續4天同一時間段參與實驗。所有被試均為右利手， 沒有任何軀體疾病或精神障礙病史， 視力或矯正視力正常， 聽力正常， 最近沒有鼻塞或咳嗽等癥狀， 且半年內沒有參加過類似的情緒實驗。本研究通過了華南師范大學心理學院倫理委員會的倫理審查（批準編號：SCNU-PSY-2022-131）， 所有被試均在實驗前出示身份證以確保年滿18周歲， 簽署知情同意書：告知被試需要測試的內容（包括皮膚電、問卷填寫和主觀評定等）; 介紹皮膚電實驗的本質以及實驗過程中的電擊會經過個體化評定， 且嚴格限制電壓范圍， 不會對人體造成任何傷害， 并且告知被試“在實驗過程中如果感覺不適應， 可以隨時調低電擊值或者終止實驗”; 告知被試保密原則， 所有與其有關的數據和信息都會被嚴格保密， 同時要求被試對實驗內容進行保密， 確認無誤后簽署自己的姓名。對于完整完成4天實驗的被試給予一定數額的被試費， 視其認真程度酌量增加報酬。

采用G*Power 3.1軟件對樣本量進行計算， 設置I類錯誤的概率α = 0.05， 檢驗效能1 ? β = 0.8， 效應量為中等水平f = 0.25， 計算被試樣本量為80。研究共招募被試90名， 有效人數為87名， 包括男生24人（其中因為被試個人原因未能全程參加實驗3人）， 年齡范圍是18～28歲（M = 20.85， SD = 2.31）。根據實驗設計將被試隨機分為4組， 其中組1為傳統消退組（以下簡稱組E）， 組2為單次提取消退組（以下簡稱組R1）， 組3為雙次提取消退組（以下簡稱組R2）， 組4為4次提取消退組（以下簡稱組R4）。4組被試在年齡、性別、特質焦慮水平、抑郁水平以及被試的電擊強度方面均沒有顯著差異， 如表1所示。

2.2" 實驗材料

參考前人研究（Chen et al.， 2020， 2021）， 實驗中條件刺激采用單個彩色立體幾何圖形的兩張圖片， 其中一張圖片是橙色圓柱， 另一張圖片是紫色正方體， 具體見圖1。兩種圖片亮度相同， 背景為白色， 以幻燈片的形式（分辨率960×540）呈現在16寸液晶電腦顯示屏中央。每張圖片呈現時間為8 s， 其中一種條件刺激呈現后有50%的試次會伴隨非條件刺激（US， 即電擊）， 稱為CS+， 另一種條件刺激呈現后不會伴隨非條件刺激， 稱為CS?， 兩種圖片在被試間進行項目平衡。非條件刺激采用恒壓電刺激儀電擊被試右手腕部造成恐懼反應， 電擊強度事先根據每個被試的承受能力進行評定， 每次電擊的持續時間為200 ms。被試在正式實驗前會接受電擊， 需對電擊造成的感受進行0～9評級（不舒服程度逐級遞增， 如0為“舒服沒有什么感覺”、8為“極端不舒服但能忍受”、9為“痛到不能忍受”）， 最后選取被試評定等級為8的電擊強度作為該被試整個實驗過程的電擊強度， 在整個實驗過程中保持不變。

2.3" 測量指標

2.3.1" 皮膚電反應值

皮膚電反應（Skin Conductance Response， SCR）通過Biopac生理多導儀MP36以1000 Hz的采樣率進行數據收集。生理多導儀的兩個電極分別連接到左手的食指和無名指前端指腹位置， 使用生理多導儀自帶軟件Biopac Student Lab 4.1進行數據分析。

對于被試在刺激呈現過程中的SCR數據處理：首先， 對皮膚電數據進行濾波處理， 采用低通濾波（1 Hz）， 排除噪聲干擾; 其次， 對所有的CS+和CS?進行分析， 使用CS呈現時7.8 s的SCR的最大值（避開電擊的影響）減去CS呈現前1 s的平均值作為對CS的皮膚電原始反應值（Sevenster et al.， 2013）。接著， 所有被試的皮電數據都需要進行范圍校正， 將小于0.02 μs的皮電值記作0， 最后將所有數據開方標準化處理， 以此降低分布偏度（Schiller et al.， 2010）。

2.3.2" 主觀預期評定值及預期錯誤量化

本研究借鑒Thiele等人（2021）的方法， 收集實驗習得及提取消退階段被試對電擊出現的主觀預期評定值、以簡化的Rescorla-Wagner強化學習模型中指代預期錯誤的部分計算提取消退階段各試次對應的預期錯誤大小， 模型表達見公式（1）。

（1）

Vt代表對應試次t的條件性刺激伴隨非條件性刺激可能性的預期值;" 是聯結學習率， 模型中它被設定為介于0和1之間的一個常數， 在恐懼習得、提取消退階段分別有不同數值; R為實際出現的恐懼反應值， 在強化（有電擊出現）和非強化（無電擊出現）的試次中分別取不同值; 試次t對應的預期錯誤大小等于 ， 即非條件性刺激實際有無出現與先前對此次預期的差異。

主觀預期評定數據收集方式為， 在實驗程序中條件性刺激圖片呈現的前6 s在圖片下方總是伴隨呈現一個預期當前刺激圖片伴隨電擊可能性的評定滑條， 量程為0～100 （0代表“不可能出現電擊”， 100代表“一定會出現電擊”）， 默認初始值為50， 評分越高代表認為當前試次越有可能伴隨電擊， 被試可用鼠標拖動滑條至對應數字位置進行評分。原始主觀預期評定數據需進行標準化處理， 以減小被試個體差異對評定結果的影響、便于后續分析及組間比較。具體操作為， 將所有被試數據作為一個整體進行標準化處理， 以每個被試第一個CS+和第一個CS?的均值、恐懼習得及提取消退階段所有被試評定值的最大值及最小值差值為標準進行范圍校正（Thiele et al.， 2021）。數據標準化及范圍校正步驟如公式（2）至公式（5）所示。

以標準化主觀評定值計算每個被試實際恐懼反應值R， R值有兩種：不帶電的CS刺激試次（CS?及不伴隨電擊的CS+）對應的R值為該被試習得階段的最后一個CS?刺激對應的標準化預期值; 帶電的CS+對應的R值為該被試習得階段最后一個CS+對應的標準化預期評定值除以強化率50%， 具體如公式（6）所示。

（6）

以習得階段各被試第一個CS+及CS?標準化主觀評定值均值作為該被試預期評定初始值 ; 從0.01開始， 逐次增加0.01分別對習得階段、提取消退階段 進行窮舉網格搜索， 找出使得各階段擬合值與實際值誤差最小的學習率 ， 并分別以每組被試各階段 平均值作為該組該階段學習率; 從 出發， 將聯結學習率 和實際反應值R代入公式（1）， 得出被試CS+及CS?各試次的擬合預期值 ; 據簡化Rescorla-Wagner強化學習模型中預期錯誤的定義部分 求出每個被試提取消退階段各CS試次對應的預期錯誤大小。

2.4" 實驗程序

實驗程序的編制以及實驗的運行均通過E-Prime 3.0軟件完成。實驗總共分4天實施， 依次為第一天習得、第二天提取與消退、第三天自發恢復、第四天重建測試， 每天實驗時間大約30分鐘， 且依次相互間隔24小時。第二天、第三天與第四天實驗中的刺激類型、刺激呈現時間以及刺激間隔時間均與第一天相同。

第一天恐懼習得階段：被試進入實驗室后先出示身份證， 確認是本人以及年滿18周歲后， 主試向被試解釋實驗的有關事項， 被試了解后簽署聯名知情同意書， 然后填寫狀態焦慮量表與貝克抑郁自評量表。問卷填寫完成后給被試佩戴連接實驗儀器， 包括皮膚電和電擊儀器。正式實驗開始之前對被試進行電擊強度的評定， 電擊強度的調節范圍為10～60 V。實驗開始前會讓被試先練習4個試次， 確保被試清楚實驗規則后再開始正式實驗。正式實驗中， 首先在中央呈現一個2000 ms的紅色注視點“+”， 隨后按偽隨機序列呈現CS+、CS?刺激圖片及US主觀預期評定滑條， 每個CS刺激圖片呈現8000 ms， 評定滑條與圖片同時出現但呈現時間為6000 ms。所有跟隨電擊的CS+試次電擊均在圖片消失前的200 ms呈現， 電擊時長為200 ms。習得階段共出現12個CS+和12個CS?刺激， 其中6個CS+伴隨電擊（強化率50%）且第1、4、5、8、10、11個CS+不伴隨電擊（偽隨機序列）; 第一個固定為CS?， 第二個固定為不帶電的CS+， 以收集被試對CS的初始預期評估值; CS試次之間間隔（Intertrial intervals， ITI）為8～10 s， 期間屏幕呈現“請放松”字樣， 確保被試皮電值能夠降到正常水平。實驗結束后要求被試報告出圖片與電擊之間的伴隨關系。實驗刺激與電擊呈現流程如圖2所示。

第二天提取與消退階段：實驗開始前再次詢問被試是否記得第一天習得的信息， 并告知接下來的實驗中同樣會出現第一天呈現的刺激。首先給被試重新佩戴連接電擊儀和生理多導儀MP36， 將電擊強度調整到該被試第一天評定為“8”的電擊強度。提取試次數量為0的實驗組（組E）直接進入消退階段， 消退階段隨機呈現12個CS+和12個CS?， 均不伴隨電擊。提取試次數量為1的實驗組（組R1）采用1個不帶電擊的CS+進行提取， 然后被試休息10 min再進入消退階段， 休息期間被試觀看一段時長為9 min的中性視頻。提取試次數量為2和4的實驗組（組R2和組R4）則分別采用2個或4個不帶電擊的CS+進行提取， 然后被試休息10 min再進入消退階段。在習得和提取消退階段， 電腦屏幕下方均呈現主觀預期評定滑條， 被試可以在沒有出現電擊的任意時刻對當下的恐懼進行評級。

第三天自發恢復測試階段：被試進入實驗室，佩戴設備與連接儀器。實驗開始后， 首先在屏幕上呈現2000 ms的紅色注視點“+”提醒被試注意， 然后隨機呈現12個CS+和12個CS?， 均不伴隨電擊， 測量恐懼記憶的復發情況。該階段要求被試全程集中注意力在電腦屏幕上， 同時用鼠標在主觀預期評定滑條上對電擊伴隨的可能性進行評級。

第四天恐懼記憶重建測試階段：被試進入實驗室， 佩戴設備與連接儀器。實驗開始后， 先向被試呈現連續4個無預警的電擊， 每次電擊持續時間200 ms。電擊間隔1000 ms。然后讓被試休息5 min， 休息結束后隨即呈現12個CS+和12個CS?， 均不伴隨電擊， 測量恐懼記憶的重建情況。被試同樣需要對電擊伴隨的可能性進行評定， 實驗結束后給予被試費。實驗程序中自發恢復和重建測試的時間和順序安排參考前人研究（Sartor amp; Aston-Jones， 2014; Shumake amp; Monfils， 2015）。整體實驗流程如圖3所示。

3" 實驗結果

3.1" 皮膚電反應分析結果

4組被試在恐懼習得、提取及消退、自發恢復測試和重建測試階段各試次上的SCR情況如圖4所示。

第一天習得階段：對4組被試習得階段進行2 （刺激類型：CS+、CS?） × 2 （階段：習得的前一半試次、習得的后一半試次） × 4 （組別）的多因素重復測量方差分析。結果顯示， 刺激類型的主效應顯著， F（1， 83） = 37.89， p lt; 0.001， η2p = 0.31; 階段的主效應顯著， F（1， 83） = 67.36， p lt; 0.001， η2p = 0.45; 刺激類型和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 0.92， p = 0.435; 階段和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 0.43， p = 0.732; 刺激類型和階段的交互效應不顯著， F（1， 83） = 0.18， p = 0.675; 刺激類型、階段和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 0.31， p = 0.817; 組間差異不顯著， F（3， 83） = 1.10， p = 0.353。說明4組被試

對CS+和CS?的恐懼反應整體不存在顯著差異。分別對每組后半試次（習得的7～12個試次）的CS+和CS?的SCR進行配對樣本t檢驗， 結果顯示， 組E差異顯著， t（22） = 3.18， p = 0.004， d = 0.66; 組R1差異顯著， t（22） = 2.04， p = 0.027， d = 0.42; 組R2差異顯著， t（20） = 1.92， p = 0.035， d = 0.42; 組R4差異顯著， t（19） = 3.99， p lt; 0.001， d = 0.89。這些結果說明4組被試都成功習得了對CS+的條件性恐懼反應。

第二天恐懼消退階段：對4組被試消退階段進行2 （刺激類型：CS+、CS?） × 2 （階段：消退的前一半試次、消退的后一半試次） × 4 （組別）的多因素重復測量方差分析。結果顯示， 刺激類型的主效應顯著， F（1， 83） = 27.64， p lt; 0.001， η2p = 0.25; 階段的主效應顯著， F（1， 83） = 89.26， p lt; 0.001， η2p = 0.52; 刺激類型和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 1.02， p = 0.390; 階段和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 0.30， p = 0.824; 刺激類型和階段的交互效應顯著， F（1， 83） = 15.02， p lt; 0.001， η2p = 0.15; 刺激類型、階段和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 0.26， p = 0.853; 組間差異顯著， F（3， 83） = 3.32， p = 0.024， η2p = 0.11。說明4組被試消退階段的前后反應存在顯著變化。由于每個組消退階段用于方差分析的前后半段的消退試次是不同的（組R1、R2、R4的消退試次是剔除了提取試次的CS?， 只用了消退的同等數量的CS+和CS?進行分析， 見圖4）， 可以解釋總體的刺激所產生的皮膚電反應有組間差異。由于隨后自發恢復與前一階段消退的結果有一定的關聯性， 需要再分別對每組消退階段的最后1個試次的CS+和CS?的SCR值進行配對樣本t檢驗， 驗證是否成功消退， 發現組E差異不顯著， t（22） = 0.97， p = 0.345; 組R1差異不顯著， t（22） = 1.71， p = 0.101; 組R2差異不顯著， t（20） = 0.39， p = 0.699; 組R4差異不顯著， t（19） = 0.89， p = 0.387， 說明4組均完成了恐懼消退。

提取后效應分析：參考前人研究， 使用差別皮膚電反應（mean differential skin conductance response， mdSCR）， 即把CS+和CS?的皮膚電反應之差作為主要統計量（Chen et al.， 2020; Schiller et al.， 2010）。為了進一步探究記憶短暫提取后帶來的消退效果， 對4組被試進行4 （組別） × 2 （消退第一個試次、自發恢復第一個試次）的兩因素重復測量方差分析， 結果發現試次的主效應不顯著， F（1， 83） = 0.05， p = 0.830; 組別的主效應不顯著， F（3， 83） = 0.12， p = 0.95; 試次和組別的交互效應顯著， F（3， 83） = 4.85， p = 0.004， η2p = 0.15。說明不同的提取暴露時長會帶來隨后消退效果的顯著差別， 進行簡單效應分析后發現， 組E差異顯著， t（22） = ?2.47， p = 0.022， d = 0.30; 組R1差異不顯著， t（22） = 1.08， p = 0.290; 組R2差異不顯著， t（20） = 2.03， p = 0.056; 組R4差異不顯著， t（19） = 0.74， p = 0.471， 說明短暫提取能影響隨后的消退效果， 因為組E沒有提取過程直接進行消退， 所以與其他3組有顯著差異。

自發恢復效應分析：參考前人研究， 將第二天消退的最后一個試次到第三天自發恢復的第一個試次的mdSCR變化量作為自發恢復的指標（Chen et al.， 2020; Schiller et al.， 2010）。首先對4組的兩個關鍵試次進行4 （組別） × 2 （試次）的兩因素重復測量方差分析， 結果發現試次的主效應顯著， F（1， 83） = 18.31， p lt; 0.001， η2p = 0.18; 組別的主效應不顯著， F（3， 83） = 0.63， p = 0.596; 試次和組別的交互效應不顯著， F（3， 83） = 0.37， p = 0.778， 說明整體上CS+和CS?的差別皮膚電反應從第二天到第三天出現了顯著上升， 有自發恢復效應存在。為了更好的檢測各組的自發恢復效應大小， 我們采用組內比較關鍵試次mdSCR值變化的方式， 進一步對各組的自發恢復情況進行分析。分別對4組的消退最后一個試次和自發恢復第一個試次的mdSCR進行配對樣本t檢驗， 結果顯示組E差異顯著， t（22） = ?2.70， p = 0.013， d = ?0.56; 組R1差異不顯著， t（22） = ?1.47， p = 0.155; 組R2差異顯著， t（20） = ?3.01， p = 0.007， d = ?0.66; 組R4差異不顯著， t（19） = ?2.09， p = 0.050。說明組E和R2自發恢復效應明顯， 體現在mdSCR值從消退最后一個試次到自發恢復第一個試次出現了顯著的增加; 而組R1和R4沒有發現顯著的增加， 自發恢復效應不明顯。此外還比較了4組自發恢復階段第一個試次的mdSCR是否存在組間差異， 結果顯示4組之間沒有存在任意兩組的顯著差異。綜合以上分析結果， 說明相比于組E和R2， 組R1和R4可以減弱原有恐懼記憶的自發恢復程度， 4組被試自發恢復情況如圖6所示。

恐懼重建效應分析：參考前人研究， 將第三天自發恢復的最后一個試次到第四天重建的第一個試次的mdSCR變化量作為恐懼重建的指標（Chen et al.， 2020; Schiller et al.， 2010）。首先對4組的兩個關鍵試次進行4 （組別） × 2 （試次）的兩因素重復測量方差分析， 結果發現試次的主效應顯著， F（1， 83） = 34.87， p lt; 0.001， η2p = 0.30; 組別的主效應不顯著， F（3， 83） = 1.72， p = 0.169; 試次和組別的交互作用不顯著， F（3， 83） = 2.03， p = 0.116， 說明整體上CS+和CS?的差別皮膚電反應從第三天到第四天出現了顯著上升， 有恐懼重建效應存在。為了更好的檢測各組的恐懼重建效應大小， 我們采用組內比較關鍵試次mdSCR值變化的方式， 進一步對各組的重建情況進行分析。分別對4組的自發恢復最后一個試次和重建第一個試次的mdSCR進行配對樣本t檢驗， 結果顯示組E差異顯著， t（22） = ?2.48， p = 0.021， d = ?0.52; 組R1差異不顯著， t（22） = ?1.07， p = 0.296; 組R2差異顯著， t（20） = ?4.95， p lt; 0.001， d = ?1.08; 組R4差異顯著， t（19） = ?4.46， p lt; 0.001， d = ?0.99。說明組E、R2和R4恐懼重建效應明顯， 體現在mdSCR值從自發恢復最后一個試次到重建第一個試次出現了顯著的增加; 而組R1沒有發現顯著的增加， 重建效應不明顯。此外還比較了4組重建階段第一個試次的mdSCR是否存在組間差異， 結果顯示組R1顯著小于組R2， t（20） = ?2.74， p = 0.013， d = ?0.60; 組R1顯著小于組R4， t（19） = ?2.14， p = 0.046， d = ?0.48。除此之外沒有發現存在任意兩組的顯著差異。綜合以上分析結果， 說明相比于組R1， 組E、R2和R4不可以減弱原有恐懼記憶在US重建后的恐懼反應程度， 4組被試重建情況如圖7所示。

3.2" 非條件刺激主觀預期評定和預期錯誤量化分析結果

將被試的US主觀預期評定數據導入MATLAB 2022a進行運行， 通過模型計算出來的每個試次的預期值V， 從而得出習得與提取消退階段每個試次的預期錯誤大小（即 值）， 4組被試在恐懼習得、提取消退階段的主觀預期與擬合預期值情況如圖8所示。

由于本研究關注的是第二天提取消退階段4組被試對習得條件性恐懼反應的CS+的US預期值與預期錯誤大小差異， 因此只針對第二天的CS+試次進行統計分析。首先對4組被試提取消退階段CS+的US主觀預期值進行12 （第二天的試次） × 4 （組別）的兩因素重復測量方差分析， 結果顯示， 試次的主效應顯著， F（11， 869） = 56.65， p lt; 0.001， η2p = 0.42; 組間差異不顯著， F（3， 79） = 0.49， p = 0.690; 階段和組別的交互效應不顯著， F（33， 869） = 0.87， p = 0.674， 說明4組被試消退階段的前后反應存在顯著變化， 但4組之間不存在顯著差異。

各組根據模型擬合的具體參數對照如表2所示。根據模型擬合出各組第二天全部試次的預期錯誤大小曲線如圖9所示。

對4組被試第二天CS+的PE值進行12 （第二天的試次） × 4 （組別）的兩因素重復測量方差分析， 結果顯示， 試次的主效應顯著， F（11， 869） = 1176.79， p lt; 0.001， η2p = 0.94; 組間差異顯著， F（3， 79） = 15.49， p lt; 0.001， η2p = 0.37; 試次和組別的交互效應顯著， F（33， 869） = 5.10， p lt; 0.001， η2p = 0.16， 說明4組被試第二天前后反應存在顯著變化且存在組間差異。進一步分析發現R1組第二天PE值變化幅度顯著大于其他3組， 4個組的第二天引發的PE值從小到大依次是R1lt;R4lt;R2lt;E。結合皮膚電反應結果， 自發恢復測試組R1和R4體現出較好的抑制自發恢復效果， 而在重建測試中只有組R1體現出較好的抑制恐懼重建的效果， 這跟4個組的PE值大小符合一定的順序。綜合皮膚電以及預期錯誤量化結果， 可以推測被試第二天的試次操作產生的PE均值（見表2）越小， 第三天和第四天的消退效果越好。

4" 討論

本研究采集皮膚電反應和主觀預期值指標， 結合簡化的Rescorla-Wagner強化學習模型擬合PE量化曲線， 基于傳統消退范式向提取消退范式轉化的實驗設計思路， 將消退訓練依據不同提取試次數量拆分成提取和消退兩階段， 形成4種不同提取暴露時長的情況：傳統消退、單次提取消退、雙次提取消退和4次提取消退， 比較這4種情況下條件性恐懼記憶消除的效果。結果發現， 在4組被試同等程度的習得和消退了恐懼記憶的前提下， 自發恢復測試中， 單次提取消退組和4次提取消退組的恐懼自發恢復效應不明顯， 顯示出了一定的恐懼自發恢復抑制效果， 而傳統消退組和雙次提取消退組則出現了明顯的自發恢復效應。在恐懼重建測試中， 只有單次提取消退組顯示出一定的抑制恐懼重建的效果， 而其余3組均出現了明顯的恐懼重建效應。此外， 第二天4組被試的CS+試次主觀預期及預期錯誤量化結果表明， 被試對CS+是否伴隨電擊的主觀預期沒有顯示出任何組間差異， 但在預期錯誤量化上發現單次提取消退組被試第二天CS+試次產生的預期錯誤變化幅度最大， 整體預期錯誤值最小。

4.1" 提取試次數量影響傳統消退范式轉化為提取消退范式

在本研究中， 雖然從第二天CS呈現次數上4組被試均相同（12個CS+和12個CS?）， 但由于分配給提取階段試次數量的不同， 相同的試次呈現產生了不同的條件性恐懼記憶消除效果， 說明傳統消退范式向提取消退范式轉化過程中， 除了提取試次與消退試次需要一定的時間間隔外， 提取試次的數量對于是否轉化成功（防止恐懼復發）也是至關重要的。在本實驗中從傳統消退范式向提取消退范式轉化成功的組別是單次提取消退組， 抑制了隨后第三、四天恐懼復發; 而雙次提取消退組和4次提取消退組均不能真正的抑制恐懼復發， 體現不出優于傳統消退的恐懼消除效果。目前證明提取消退效果優于傳統消退的研究中， 大致包括以下暴露時長參數：線索條件性恐懼（cued fear conditioning）中采用的1～3個CS提取， 環境條件性恐懼（contextual fear conditioning）中采用2～4分鐘的環境暴露， 小于或大于這些暴露時長參數均有可能導致提取消退失去原有的恐懼消除效果優勢（Raskin amp; Monfils， 2023）。然而， 上述研究多為動物條件恐懼模型， 在人類條件性恐懼模型中的研究還相對缺乏， 本研究在人類被試上得到了與動物研究類似的結果， 即并非簡單的階段劃分就能將傳統消退范式轉化為提取消退范式， 提取暴露時長會影響提取消退效果顯現， 適當的提取暴露時長（實驗中為1個CS提取）才能轉化成功。

之所以出現這種現象， 原因在于， 真正具有抑制恐懼復發效果的提取消退范式是基于再鞏固理論， 而傳統消退范式是基于消退學習， 兩者涉及的機制原理不同。有研究發現在傳統消退和提取消退過程中， 初始CS呈現都激活了前額葉皮層和杏仁核。然而， 隨著CS的繼續呈現， 它們的神經激活模式出現了分歧。傳統消退范式繼續作用于前額葉皮層， 而提取消退范式則沒有作用（Cahill amp; Milton， 2019）。雖然這兩種范式都繼續激活杏仁核， 但提取消退范式激活的是最初在恐懼習得過程中活躍的相同神經元細胞集群（Khalaf et al.， 2018）。此外還有研究發現在外側杏仁核（lateral amygdala， LA）中， 含GluR1亞基的AMPA受體在一次CS呈現后被磷酸化， 但提取消退組在1小時后的第二次CS呈現中被去磷酸化， 導致LA中AMPA受體介導的傳遞減少， CS-US聯結去增強， 然而傳統消退組沒有這種變化（Clem amp; Huganir， 2010; Monfils et al.， 2009）。許多動物研究使用免疫組織化學來比較提取消退和傳統消退過程中活躍的神經元的位置、類型和數量差異， 這些結果均表明， 提取消退和傳統消退最初表現出相似的激活模式， 但隨著過程的進展而分化（Khalaf amp; Graff， 2019; Lee et al.， 2015; Tedesco et al.， 2014）。因此， 傳統消退范式轉化為提取消退范式的過程涉及機制轉變， 是一系列復雜細胞與分子機制的變化， 提取暴露時長作為行為變量在其中起到重要的調節作用。

4.2" 再鞏固更新和消退學習增強兩種恐懼記憶消除效果

前人研究采用的經典3天范式（第三天進行各種恐懼復發測試）， 并不能很好的比較不同恐懼消除范式對條件性恐懼反應的干預效果， 因為第二天與第三天相鄰可能會出現自發恢復和恐懼重建測試兩個指標結果不一致的情況， 難以解釋以及定性是否出現恐懼復發（Haaker et al.， 2014; Lonsdorf et al.， 2017）。為了評估不同暴露時長對提取消退范式恐懼消除效果的影響， 本研究采用了4天的實驗范式， 即測試分為兩天， 提取消退24小時后進行自發恢復測試， 再隔24小時進行恐懼重建測試。皮膚電分析結果表明， 單次提取消退組在第三天與第四天的關鍵試次變化分析中均沒有發現明顯的自發恢復效應與恐懼重建效應， 說明抑制恐懼復發的效果較強; 而4次提取消退組僅在第四天的關鍵試次變化分析中發現恐懼重建效應， 第三天的關鍵試次變化分析中沒有發現明顯的自發恢復效應， 說明存在抑制恐懼復發的效果但較弱。結合前人研究， 我們的實驗結果或許顯示出了在條件性恐懼模型中消除條件性恐懼反應的兩大途徑：再鞏固更新（reconsolidation update）以及消退學習增強（extinction enhancement） （Vaverkova et al.， 2020）。

基于傳統消退范式的臨床暴露療法容易出現復發， 因此研究者們探索出許多傳統消退變式（提取消退范式就是其中一種變式）進行改進， 目的就是為了抑制傳統消退范式出現的恐懼復發現象（自發恢復、重建和續新等）。除了提取消退范式這種與傳統消退范式基于截然不同的恐懼消除機制外， 還有另外一類與傳統消退范式基于同一原理的變式， 這類變式通過增強消退學習形成的消退記憶強度， 提高其與原始記憶競爭的優勢， 有效的抑制短期內恐懼復發效應， 如逐漸消退（gradual extinction）、替代消退（vicarious extinction）、深度消退（deepen extinction）等（Golkar et al.， 2013; Leung et al.， 2012; Shiban et al.， 2015）。有學者認為， 只有滿足特定邊界條件的提取消退范式才是基于記憶再鞏固更新， 有些提取消退范式研究結果很可能也是基于消退學習增強， 如果恐懼復發指標測試比較單一的話可能會造成誤判（Monfils amp; Holmes， 2018）。有研究者在小鼠條件性恐懼模型中通過將提取階段和消退階段試次數量進行對調形成兩個實驗組， 結果發現長時記憶測試（干預后24小時）中兩者均能成功消除恐懼反應， 但在短時記憶測試（干預后3.25小時）中兩者有區別。如果基于記憶再鞏固更新在短時記憶測試中會出現了恐懼反應， 如果基于消退學習增強則不會， 因為形成消退記憶后抑制效果能夠立即顯效， 類似結果也在人類條件性恐懼模型中被發現（Chen et al.， 2021; Ponnusamy et al.， 2016）。因此， 本研究中單次提取消退組和4次提取組雖然均能抑制恐懼自發恢復， 但可能涉及不同的機制。從實驗后兩天的測試結果可以推測， 單次提取消退組是基于記憶再鞏固更新， 作用的是原始記憶痕跡， 所以第三天沒有出現恐懼自發復發說明原始記憶已經更新為安全記憶， 自然第四天也不會出現恐懼重建效應; 而4次提取消退組是基于消退學習增強， 形成競爭力較強的消退記憶痕跡與原始恐懼記憶相互競爭， 在第三天自發恢復測試中消退記憶占優勢， 但隨著時間的流逝， 第四天消退記憶就競爭不過原始恐懼記憶， 恐懼復發。由于只有皮膚電生理指標， 本研究對于恐懼消除機制僅能做推測， 后續還需結合認知神經指標加以驗證。

4.3" 暴露時長引發的預期錯誤介導記憶從再鞏固到消退轉化

在習得巴甫洛夫聯結記憶后， 重新暴露于CS下會依次經歷下幾種依賴提取的記憶過程：僅提取（記憶表達）、再鞏固、“limbo” （介于再鞏固與消退的中間狀態）、消退， 即記憶會隨著暴露時長的增加而走向不同命運（de Oliveira Alvares amp; Do-Monte， 2021; Kida， 2023）。從條件性恐懼動物研究中發現短暫的CS暴露會導致記憶再鞏固， 較長時間的CS暴露則會觸發消退， 表明提取后的記憶命運走向取決于暴露時長， 恐懼記憶會隨著提取時間的增加中斷再鞏固過程并觸發消退學習（Bustos et al.， 2009; Suzuki et al.， 2004）。研究發現， 海馬體、杏仁核和內側前額葉皮層的細胞外信號調節激酶（extracellular signal- regulated kinase， ERK）磷酸化在記憶從再鞏固到消退轉變過程中將短暫增加， 在這個過渡過程中， ERK可以作為一個分子開關來消除再鞏固， 并啟動消退學習（Fukushima et al.， 2021; Merlo et al.， 2018）。然而， 決定記憶進入再鞏固或引發消退學習的暴露時長會根據不同實驗設置操作改變， 我們只能確定越久的提取暴露時長越會形成消退學習， 很難定義適合記憶再鞏固的具體暴露時長參數。要想理清提取暴露時長對記憶再鞏固和消退的調控作用， 需要進一步探究CS暴露引發了哪些變化。

巴甫洛夫聯結記憶的鞏固、再鞏固、消退均基于錯誤驅動學習理論， 對CS-US聯結的預測及實際發生內容的差異（即預期錯誤）是所有提取依賴記憶過程必須的（Vaverkova et al.， 2020）。因此， 提取階段引發的預期錯誤量或許是暴露時長調控記憶再鞏固與消退的內在機理。本研究對各組被試第二天CS+試次產生的PE大小的量化結果發現， 雖然試次數量相同， 但組間固定次序試次引發的PE大小不同， 時間進程上整體12個試次引發的PE大小變動也有組間差異。從第二天預期錯誤變化幅度來看單次提取消退組顯著大于其他3組， 從整體預期錯誤來看從小到大依次是R1 lt; R4 lt; R2 lt; E， 與4組被試的恐懼消除效果高低排名相符。這說明提取階段觸發記憶再鞏固體現在預期錯誤指標上為加速PE值的降低， 整體干預試次產生的PE值能預測恐懼消除效果好壞， PE值越低效果越好。此外， 我們還額外分析了3個提取消退組提取階段試次產生的PE大小差異， 結果為組R1一個提取試次產生的PE大小為0.41， 組R2兩個提取試次產生的PE總量為0.65 （均值為0.32）， 組R4四個提取試次產生的PE總量為1.13 （均值為0.28）。可以看出我們無法單純依靠提取階段所有試次產生的總PE量或提取最后一個試次的PE量來界定記憶命運應該處于哪個階段， 即提取階段預期錯誤大小界定記憶進入再鞏固還是消退并不能通過簡單的求和來對比， 由于暴露時長不同， 很可能是提取所有試次的預期錯誤以某種函數關系疊加， 未來需要更加復雜的計算模型來進行擬合和驗證。

4.4" 總結與展望

本研究設置了4種提取試次數量（分別是0、1、2、4）體現不同CS暴露時長， 結合以往研究和本研究結果， 可以印證與記憶被提取后的命運最直接相關的是提取試次數量， 且內在機理與試次所引發的PE變化模式有關。值得注意的是， 本研究對提取暴露時長產生的預期錯誤與提取消退效果之間的關系僅僅只是推測， 后續或許可以采用恰當的統計方法將兩者進行直接關聯， 以此獲得提取預期錯誤量對提取消退效果的預測作用。此外， 由于本研究所用數據測量及預期錯誤量化手段較為單一， 還無法對記憶提取后從再鞏固到消退的確切暴露時長及其產生的預期錯誤量參數化。雖然在動物研究中， 再鞏固和消退都有不同的細胞分子標記特征表示， 但這只提供了依賴提取的記憶再鞏固與消退的發生機制， 不能用于人類研究， 更難以臨床轉化（Raskin amp; Monfils， 2023）。未來需要在人類研究中更深入地了解決定記憶再鞏固與消退過程的可觀測、實時的非侵入性特殊神經標識， 一方面有利于探究許多再鞏固干預研究陰性結果的原因（是否因為提取操作沒能使記憶去穩定）， 另一方面有利于針對適應不良情緒記憶（如創傷后應激障礙、恐怖癥、藥物成癮等）設計新的更可靠的臨床治療方法。

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The effect of retrieval exposure duration on the reconsolidation

and extinction of fear memory

CHEN Wei1， YAO Lin2， NI Xiaobing1， LI Junjiao3， WU Ziyou1， ZHENG Xifu1

（1 Key Laboratory of Brain， Cognition and Education Sciences， Ministry of Education， China; School of Psychology，

and Center for Studies of Psychological Application， South China Normal University， Guangzhou 510631， China）

（2 China United Network Communications Corporation Guangzhou Branch， Guangzhou 510650， China）

（3 College of Teacher Education， Guangdong University of Education， Guangzhou 510303， China）

Abstract

The operational similarities between the retrieval extinction paradigm （reconsolidation-based） and the traditional extinction paradigm （extinction-based）—involving subtle procedural settings during the retrieval phase—may prevent memories from entering the reconsolidation stage， thus avoiding the long-lasting inhibitory effect on fear relapse. Studies have shown that the duration of retrieval exposure regulates the phase into which memories enter; this mechanism is related to the number of prediction errors elicited during retrieval. This study is intended to investigate the regulatory role of retrieval exposure duration from memory reconsolidation to extinction and to clarify its mechanism by quantifying prediction errors.

In this study， skin conductance responses and subjective expectancy values were collected and combined with a simplified Rescorla?Wagner learning model to fit the PE quantification curve. Following the experimental design idea of transitioning from the traditional extinction paradigm to the retrieval extinction paradigm， extinction training was divided into retrieval and extinction phases based on different numbers of retrieval trials to form four retrieval exposure durations： traditional extinction， single-trial retrieval extinction， double-trial retrieval extinction， and quadruple-trial retrieval extinction. The effects of conditioned fear memory elimination under these four conditions were compared.

The results revealed that in the spontaneous recovery test， both the single-trial and quadruple-trial retrieval extinction groups showed better inhibitory effects on spontaneous fear recovery， whereas the traditional and double-trial retrieval extinction groups exhibited evident spontaneous recovery effects. In the fear reinstatement test， only the single-trial retrieval extinction group showed a better inhibitory effect on fear reinstatement， while the other three groups all demonstrated fear reinstatement effects. Furthermore， the subjective expectancy results for the CS+ trials on the second day among the four groups indicated that there were no intergroup differences in the participants’ subjective expectations of whether CS+ was accompanied by a shock. However， in terms of quantified prediction errors， the single-trial retrieval extinction group showed the most significant change in prediction errors on the second day of the CS+ trials， with the overall lowest prediction error values.

This study determined that the number of retrieval trials played a crucial role in the successful transition from the traditional extinction paradigm to the retrieval extinction paradigm in human fear conditioning. This study emphasizes the importance of prediction errors during the retrieval phase as a potential determinant of memories undergoing reconsolidation or extinction. It is recommended that studies delve deeper into identifying specific neural markers for memory reconsolidation and extinction in humans， with the aim of designing more reliable clinical treatments for maladaptive emotional memories.

Keywords" exposure duration， traditional extinction paradigm， retrieval extinction paradigm， prediction errors