a3者识别动态面部表情情绪偏向性的fMRI研究

中国心理堂生杂志2008年第22卷第4期 ·基础研究· 男性重性抑郁症患者识别动态面部表情 情绪偏向性的mRI研究+ 曹燕翔①姚志剑①②@ 谢世平①滕皋军② 吴婷①武欣①杜经纶① 刘海燕①王丽① 【摘要】目的：抑郁症患者存在负性认知模式，本研究旨在探讨男性抑郁症患者识别动态面部表情情 绪偏向性的神经基础。方法：利用1．5T功能核磁共振成像系统检测12名男性抑郁症患者及相匹配的12名 健康男性识别悲伤、喜悦及中性面部表情视频时的脑部反应。功能MRI原始图像数据经转化，sPM2软 件处理，配对t检验统计分析。结果：与正常对照相比，抑郁症患者明确识别喜悦情感(识别喜悦表情一识 别中性表情)时活动增加的脑区有右枕中回(BA37)、左额中回(BA6)、左顶下小叶(BA40)、左中央前 回(BA6)、左中央后回(BA2)，而活动降低的脑区有左颞上回(BA38)、左颞中回(BA21)、右额下回 (BAl0)。明确识别悲伤情感(识别悲伤表情一识别中性表情)时活动增加的脑区包括右额中回(BA6)、左 扣带回(BA31)，右梭状回(BA20)、右中央后回(BA2)。但正常对照较抑郁症患者在悲伤情绪的识别中 未发现显著激活增强的脑区。结论：抑郁症患者明确识别动态面部表情的神经基础与正常对照存在差异，表 现为需要更多脑区参与情绪刺激的识别，尤其在悲伤情绪识别中，情绪相关脑区活动增加明显。 【关键词】 功能核磁共振；动态面部表情；抑郁症；男性；病例对照研究 中图分类号：R749．42文献标识码：A文章编号：1000—6729(2008)004—0265—06 №眦alSubs缸atesforExpHcnR∞ogIli廿蛐of仍m锄icFacialE】|【pnssio哪in MalePatientswitlIMajorDep舾斌veDisorder：afM姒Stlldy CA0Yall-Xiang。YA0Zhi-Jiall。XIEShi—Ping。etal PsychiatryDepartment，NanjingBrainHospital，NanjingMedicalUniversity，Nanjing210029 【Abstmcb】Obj即髓ve：7roexploreneuralcorrelatesfortlleexplicitrecognitionofdynamicfacialexpressionin malemajordepressedpatientsusingevem·relatedfunctionalmagneticreson粕ceimaging．M柏饿b：12Chineseright— h蛐dedp“entswitlImajordepressionand12v01unteersundeⅢemb100doxygen1eveldependent(BOLD)蹦R1while recognizirIgh印py。sad-nemralemotionalfacesvideos．Majordepression蚰dhealtllyindiVidualswerematchedfor age。8exandeducationallevels．R髑岫ts：(1)Incomp耐son衍tll出ehealthy。majordepression8howedincreasedac- tivationintherightIIliddleoccipitalg)，ms(BA37)，也eleftmiddlefmntalg)rms(BA6)，thelefti山riorp撕etalg)，一 ms(BJ蚪0)。tlleleftprecentralgyms(BA6)。theleRpostcentralg)rrus(BA2)蚰ddecre聃edactiVationintheleft superiortemporalgyms(BA38)，theleftmiddletemporalg)rm8(BA21)蛐dtlleriglltinferiorfrontalgyms(BAl0) whenexplicitrecognition0fhappyf如e8．(2)Incomp耐sonwiththehealthy，majordepressionshowedincre鹊edacti- vationintheriglltmiddlefmmalgyms(BA6)-tlleleftcingul8tedgyms(BA31)，therightfus怕瑚gynls(BA20) andtherightpostcemraIgy_rus(BA2)anddecre船edactivationinnosupmthreshoIdclusterswhenexplicitrecogIIition 0fsadfaces．C伽lclu蓟on：111isstudyindicatesthattheneumlcorrelatesofmajordepressionforexplicitrecognitionof dynamicf如ialexpressiopisdi丘brentwithheahhy．Depressedshowedthatincreasedactivityinneuralregionsforme respo璐etodyn蛐icf如ialexpressionstimllliwhencomparedwithhealtlIyindividuals，especiallyfor8adstimllli． 【Keywonk】．functionalmagneticresonanceima乎ng；dyn锄icfacialexpression；d印ressivedisorder；male； case—conndsnldv +基金项目：国家自然科学基金项目(30500179)；南京市医学重点科技发展项目(IKx05003；江苏省自然科学基金(青年科技创新人才技 术带头人)项目(Blc2005427) ①南京医科大学附属南京脑科医院精神科、放射科、医学心理科，南京210029②东南大学附属中大医院放射科，南京210009@通讯 作者Email：zlI玎i锄y∞@yall吣co札cn 万方数据 ChineseMentalHealthJoumal，Vol22，No．4，2008 面部表情作为人类的一种非言语性信号，反应个 体的不同情绪状态。然而抑郁症患者存在不同程度的 情绪障碍，是其临床核心症状之一，Beck在1976¨j 提出抑郁症患者存在负性认知模式，倾向于将正性和 中性情绪内容识别为负性刺激，因此容易对自我、他 人以及整个世界产生负性评价。Lee及Hofer【2'31研究 均显示情绪识别的神经基础存在性别差异，但这种负 性认知及性别差异产生的神经基础尚不明确，故本研 究旨在通过功能核磁共振技术(FunctionalMagnetic ResonanceIma西ng，lMRI)探讨男性抑郁症患者识别 动态面部表情情绪偏向性的神经基础。 1对象与方法 1．1对象 抑郁症患者组：男性12例，均来自南京医科大 学附属脑科医院住院病人。入组：(1)符合中 国精神疾病诊断与分类标准第三版(ccMD一3)单 相抑郁症诊断标准，同时符合美国精神障碍诊断与统 计学手册第四版(DSM—IV)重性抑郁诊断标准； (2)24项Hamilton抑郁量表H1评分>35分，平均46 ±8分； (3)12例受试者病程0．25±22年，平均 6．31±8．78年；发作次数1—3次，主要采用选择性 5一羟色胺再摄取抑制剂抗抑郁治疗，人组前至少有 2周的清洗期。受试者年龄24—55岁，平均年龄43 ±11岁，受教育程度8—15年，平均受教育程度12 ±2年。为保证一致性，所有人组评定均由1名精神 科副主任医师于扫描当天完成。 正常对照组：与抑郁症患者年龄、教育程度相匹 配的男性健康志愿者12名，配对受试者两者之间年 龄相差±2岁，受教育程度±2年。无精神疾病家族 史，精神卫生筛选表及神经症筛选表排除个人精神疾 病史，扫描前通过焦虑自评量表”1及抑郁自评量 表’6o排除焦虑及抑郁情绪状态。受试者年龄24—54 岁，平均年龄43±11岁，与抑郁症组配对t检验无 显著性差异(t=O．038，P=0．970)；受教育程度8 —17年，平均受教育程度12±3年，与患者组无显 著性差异(￡=0．076，P=0．940)。 所有受试者均为右利手，排除神经系统和其他精 神障碍性疾病、严重躯体疾病、药物和／或酒精依赖 者。本研究获南京医科大学医学伦理会批准，实验前 告知实验内容，并由本人或家属签署知情同意书。 1．2方法 1．2．1刺激材料本实验共包括100个视频片 断，其中愉悦、悲伤、咀嚼、中性及十字架等各20 个。除十字架外，每种表情视频片断男女各10个。 视频片断均选自中国面部表情视频系统(ChineseFa． cialExpressionVideoSystem，CFEVS)H1。为消除预 期效应，通过视频软件Uleadvideostudio9．0把3秒 表情片断与灰屏片段合成为3．5s、4s及4．5s的片 断，后加工为6分39秒的短片作为最终刺激材料。 1．2．2刺激播放装置通过投影仪把视频投在机 房内的屏幕上，受试者人仓后通过头上方的反光镜观 看屏幕上的视频片断。受试者双眼与屏幕的距离固 定。视频片断在屏幕上的位置固定，大小以受试者能 舒适的看全表演者的面部为准。 1．3实验程序采取事件相关设计，长度不 同的表情视频片断交替出现，以排除预期效应。扫描 前，固定受试者头部，以耳塞减少噪音。扫描过程中 要求受试者尽快判断该表情视频是在表达情感(食 指按A键)还是没有表达情感(中指按B键)。所有 受试者均用右手按键，扫描前均经过按键训练，食指 按键或中指按键在受试者之间予以均衡。 1．4fMRI数据采集设备及参数设定采用事件 相关设计fMRI扫描序列(GE公司Signall5T全身核 磁共振成像系统)采集血氧水平依赖(Blood0xygen． ationLevel2dependent，BOLD)信号。①轴位定位 像：采用T1加权像无间距扫描，平行于前后联合连 线，层厚4mm，脉冲重复时间(TR)=2000ms，回 波时间(TE)=7．3ms，矩阵=256×160，共27层， 平面象素(FOV)=240IIlIn×240咖；②BOLD数据 采集：根据核磁共振仪的实时功能成像程序(real— timeimagingpmcessing，肌P)采集方式，采用梯度 回波一回波平面成像(Gmdient—RecalledEcho．Planar Ima百ng，GRE—EPI)序歹0采集，TR=3000ms，TE= 40ms，矩阵=64×64，共27层，FOV=240mm×240 衄，层厚=4唧。功能成像扫描共产生3591幅EPI 图像。 1．5核磁共振数据处理 图像数据经ACDsee8．0 (http：／／www．acdsystems．com)重命名及MRIcr0软 件(http：／／www．mricr0．com)转化为图像格式，应 用SPM2(StatisticalParametricM印ping，http：／／ www．fiLion．ucl-ac．uk／spⅡ12)进行图像对齐，头动 矫正、空间标准化以及高斯平滑(全高半宽6mm) 等空间预处理后评定不同刺激状态下血氧水平的差 异。 1．6统计方法采用两组间配对f检验，设定P <0．001，不校正，像素阈值>10；将激活显著脑区 的MNI坐标转换为Talairach坐标”』，查看激活脑区 万方数据 中国心理皿生杂志2008年第22卷第4期 267 的解剖位置。 2 结果 与正常对照相比，抑郁症患者识别喜悦情感 (识别喜悦表情一识别中性表情)时活动增高的脑区 有右枕中回、左额中回、左顶下小叶(缘上回)、左 中央前回、左中央后回，而活动降低的脑区有左颞上 回、左颞中回、右额下回。识别悲伤情感(识别 额中回、左扣带回，右梭状回、右中央后回。但未发现 两者显著激活降低的脑区(见表1、表2、表3和图1、 图2、图3)。 表2识别喜悦面部表情抑郁症患者较正常对照脑激活降低的区域 表1识别喜悦面部表情抑郁症患者较正常对照脑激活增加的区域 P10 P10 悲伤表情一识别中性表情)时活动增加的脑区包括右 表3 识别悲伤面部表情抑郁症患者较正常对照脑激活增加的区域 P<0．001，不校正，像素阈值>10 左顶下小叶 左中央后回 图1 识别喜悦面部表情抑郁症患者较正常对照脑激活增加的区域 万方数据 ChineseM曲talHealthJoumal，Vol22，N0．4，2008 右额下回 右下脑回 图2识别喜悦面部表情抑郁症患者较正常对照脑激活降低的区域 右梭状回 右中央后回 图3识别悲伤面部表情抑郁症患者较正常对照脑激活增加的区域 万方数据 中国心理卫生杂志2008年第22卷第4期 269 3 讨论 本研究旨在探讨抑郁症患者情绪偏向的神经基 础，着眼于男性患者对动态面部表情的识别是基于以 下原因：目前已有采用情绪词或静态情绪图片进行的 相关研究，但情绪词引起的情绪反应强度较小，而表情 图片的静态特征使其与现实刺激的差距较大，已有研 究指出动态刺激较静态刺激可引起更强的脑区反 应一J。Kilts【l叫使用PET研究识别动态及静态面部表 情神经基础的异同，发现动态的愤怒表情较强激活右 侧额叶皮质(内侧、上回、中回及下回)和小脑，喜悦较 强激活楔叶、颞叶及额叶(内侧、中回及上回)，而静态 的愤怒及喜悦均较强激活前额叶及顶叶。Sato【I¨运 用蹦RI对22名健康受试者进行研究，发现动态刺激 较其他刺激激活广泛的枕叶和颞叶，特别是右侧半球， 包括枕下回、颞中回以及梭状回，同时激活的还有右腹 侧的运动皮质区。 Lee心1研究说明了受试者对喜悦和悲伤识别的神 经基础有区别，并进一步发现男性和女性情绪识别的 神经基础也存在差异，这种差异在悲伤识别时更为明 显。此项研究结果较早的证明了情绪识别神经基础的 性别差异，提示在情绪研究中需注意性别的差异。 Hofer旧。研究进一步发现与女性相比，男性在正性刺激 下，右侧后扣带回、左壳核、左小脑激活显著，而负性刺 激显著激活两侧的颞上回及小脑蚓。 因此本研究着眼于男性抑郁症患者动态面部表情 识别的神经基础研究。 与正常对照相比，抑郁症患者识别喜悦情感时活 动增加的脑区有右枕中回、左额中回、左顶下小叶(缘 上回)、左中央前回、左中央后回。研究发现，面部运 动的感知会激活顶内沟¨2、131，而想象运动能够激活一 个包括初级运动区、辅助运动区、顶叶皮质及枕叶皮质 等脑区的神经网络【14、151。结果显示，明确识别动态喜 悦表情时抑郁症患者表现为想象运动相关脑区：顶叶 和枕叶活动增加，提示患者可通过增加想象运动来获 得该情绪性刺激所代表的情绪状态。越来越多的研究 表明前额皮质腹侧和背侧的不同区域在情绪状态的产 生和调节过程中起重要作用，Ph锄等¨钊的荟萃分析 发现，前额皮质参与所有情绪的加工。Drevets¨¨应用 PET检测静息状态下抑郁症发作期、缓解期及正常对 照组脑血流量和葡萄糖代谢的情况，结果发现抑郁症 患者从左腹外侧额前皮质到内侧额前皮质表面的区域 和杏仁核的脑血流量增加。而且在研究中发现只有抑 郁发作期的患者有左侧额前皮质血流和葡萄糖代谢的 增加，而缓解期则没有这种改变，从而认为左侧额前皮 质血流增加是抑郁症的一种状态标志。本研究结果显 示在喜悦识别任务中，抑郁症患者显著激活左额中回 以及左中央前回，提示患者在识别喜悦表情时额叶激 活显著，结合Drevets研究结论，提示抑郁症患者存在 额叶的改变。 在喜悦表情识别中，正常对照较抑郁症较强激活 左侧颞上回和颞中回及右额下回，表现为视皮质的激 活显著，与以往研究结果相似¨8|，在Keedwell¨引的研 究中也发现颞叶的激活，提示该脑区参与表情情绪识 别。 识别悲伤情感时抑郁症患者活动增加的脑区包括 右额中回、左扣带回，右梭状回、右中央后回。研究发 现在悲伤表情的识别中，抑郁症患者明显激活右额中 回，进一步证实了前额皮质参与不同情绪加工的原有 研究结论¨引。研究表明扣带回亦是情绪中枢之一，参 与情感决定的整合和情感经历。Phan等u刮荟萃分析 发现：扣带回可被悲伤情绪激活。M盘ybergⅢ1应用负 性情感激发试验对15例重症抑郁患者和13例正常健 康对照进行PET研究，发现：在悲伤时，抑郁症患者扣 带回膝下血流量增加，而随着抑郁症状的恢复，异常的 血流反应逐渐恢复到正常，且抑郁症患者扣带回膝下 血流量的改变和右背外侧额前皮质的活动显著负相 关，从而得出结论：抑郁症患者悲伤时扣带回膝下血流 量的改变与右侧额前皮质活动的相互作用可能发生在 抑郁的急性和慢性病程，并且认为这些脑区功能的相 互作用是专一性的，可能介导情绪和注意关系的平衡， 这种边缘系统与皮层的相互作用的双向特征可能会提 供抑郁症患者关于认知一病理改变一治疗的相互作用 机制。本实验结果发现，抑郁症患者在悲伤表情刺激 下较正常对照显著激活左扣带回，但亦有研究发现扣 带回不仅仅参与悲伤情绪加工，也参与喜悦情绪的加 工[2¨，本研究喜悦表情的识别中未发现相似结果，有 待于进一步的研究。本研究亦发现在悲伤表情识别 中，抑郁症患者梭状回较正常对照显著激活。既往有 研究认为梭状回可能与识别同一类亚属间差异的想象 水平有关，而与面孔感知无关，近期功能影像学研究发 现梭状回参与面部运动加工¨2|。因此，本研究发现的 梭状回激活反映该脑区参与动态面部面孔运动特征的 加工，而且该加工受注意调控。在悲伤表情的识别中， 正常对照较抑郁症患者未发现明显的脑区激活，进一 步验证了Beck的负性认知假说。 在以往的抑郁症情绪研究中，发现杏仁核及情感 网络包括内侧前额叶、VAcc、丘脑等脑区激活，在本研 万方数据 270 ChineseMentalHealtllJ叫mal，Vol22，No．4，2008 究中未发现相似结果，考虑原因可能是在本研究中，主 要是识别动态面部表情，因为每一幅图时间较短，可能 并未能引起受试者的情感体验，脑区主要由识别执行 功能激活；同时，我们采用了动态面部表情视频，而以 往的研究主要采用情绪图片或情绪词，刺激材料的不 同可能也会导致不同脑区的激活。 总之，结果提示抑郁症患者明确识别动态面部表 情的神经基础与正常对照存在差异，表现为需要更多 脑区参与情绪刺激的识别，特别在悲伤情绪的识别中， 脑区激活显著，这与患者在临床所表现的负性认知及 潜在的社会交际障碍相一致。本课题组将在后续研究 中，采用对比研究来合理深人地探讨动静态面部表情 所激活脑区的差异以及男女识别动态面部表情神经基 础的差异。 2 3 4 5 6 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