情绪冲突产生的干扰与前扣带回的激活相关
前扣带皮层(ACC)参与认知和情绪。 在经典的Stroop任务中,相互冲突的刺激的呈现在尾部ACC中产生激活。在情绪Stroop任务中,情绪显著刺激的呈现在喙部ACC中产生激活。呈现情感冲突的刺激应该会激活尾部ACC; 情绪显著的刺激应该会激活喙部ACC。我们使用功能性磁共振成像测试了这种预测,通过被试对情绪面孔上的单词进行情绪效价判断(词-面孔Stroop任务)。情绪不一致的比情绪一致回应地更缓慢。 情绪上不一致的试验与尾部ACC内激活增加相关,而对情绪显著性没有发现ACC激活。 这些结果支持尾部ACC冲突监测模型,并将此功能扩展到情绪刺激领域的冲突。
情绪和认知是人类心智过程的两个基本方面,据信这两个方面相互作用以解释个性差异(Mischel&Shoda,1995),决策制定(Damasio,1994)和智力方面(Mayer&Salovey,1995; Salovey&Mayer,1990)。大脑区域中调节情感和认知的是前扣带皮层(ACC;Compton等,2003;Devinsky,Morrell&Vogt,1995;Yamasaki,LaBar&McCarthy,2002)。Stroop任务(Stroop,1935)已经成功地利用了一个范例来证明ACC在信息处理的情感和认知方面的作用。
在Stroop任务的经典形式(Stroop,1935)中,被试被要求尽可能快速准确地识别单词刺激的打印颜色。当刺激的语义和感知维度不一致时(例如,单词“红色”以蓝色打印),反应时间(RT)比它们一致(单词“红色”以红色打印)或不相关(单词“房子”印成红色)。因此,对于不一致性试验来说,刺激的语义和感知维度映射到相同的构造(颜色)上,也会导致不同的结果(字的意思是“红”,字的外观是“蓝”)。因为这个构思与选择正确的回应有关,所以在最终反应输出中,可以说不一致刺激的两个维度彼此冲突。神经影像学使用经典Stroop任务研究表明,这种类型的冲突与尾部ACC的激活有关(Bush等,1999)。
已经开发了一种使用情绪刺激的Stroop任务的变体,以测试一些情绪障碍认知理论的原理(Beck,1976; Bower,1981,1987; Teasdale,1983,1988)。正如在经典的Stroop中,被试被要求对刺激的感知维度(例如,“谋杀”等印刷词的颜色)作出反应,而不考虑其语义维度。然而,消极词刺激的反应时间比中性词刺激时间要长(Derryberry&Reed,1998; Gotlib,McLachlan,&Katz,1988; Richards,French,Johnson,Naparstek,&Williams,1992; Wells&Matthews,1994)。减少的RT不太可能是由于刺激的语义和感知维度之间的冲突,因为每个映射到不同的构造(情绪价与颜色),只有一个与任务相关。相反,减少的RT被认为代表了情绪显著性,这可能会从任务本身分散注意力(Algom,Chajut,&Lev,2004),并且已经显示会将注意力从其他刺激中吸引掉(Pratto&John,1991)。使用情绪Stroop任务的神经影像学研究表明,情绪显著刺激与喙部ACC的激活有关(Canli,Amin,Haas,Omura,&Constable,2004; Whalenet等,1998)。
因此,经典和情绪Stroop任务的变体可以在ACC内部进行功能分离并理论化以呈现有关对冲突(Botvinick,Braver,Barch,Carter,&Cohen,2001)和情绪显著性冲突(Williams,Mathews,&MacLeod,1996)进行反应的不同过程。为了验证这些理论的实证性,有必要开发一个Stroop类任务,其中情绪显著的刺激呈现有两个维度,要么是彼此相互抵触的冲突(即情感上不一致,EI)要么不是(情绪一致,EC)。我们开发了一个类似于Stenberg,Wiking和Dahl(1998)的任务,我们称之为词-面孔Stroop任务。我们用这个任务来测试两个预测。第一个预测是情绪显著的刺激影响反应冲突(即EI),相对于情绪显著的刺激不影响反应冲突(即EC),应该产生尾部ACC激活。这个预测是基于这样一个事实,即两套刺激组具有相似的情绪显著性,但冲突程度不同。 我们还预测情绪价效一致的刺激,相对于中
性的刺激应该产生延迟的ACC激活。这一预测是基于这样一个事实,即两套刺激组具有
可比性,因为它们都缺乏冲突,但情绪显著程度不同。
被试
从石溪大学(7)和耶鲁大学(6)的校园招募了13位健康的惯用手为右手的被试(7位女性)(所有被试在耶鲁大学用相同的扫描仪进行扫描)。 被试的平均年龄为21岁(标准差为2.2;范围为18-24)。他们没有脑损伤史,在过去6个月内没有滥用任何药物,没有用任何会影响情绪的药物,他们的身体都符合参加fMRI研究条件。该研究经石溪大学和耶鲁大学的机构审查委员会批准进行。并获得所有被试的知情同意。
方法
单词被投射在脸部的鼻子上(图1)。 这些刺激词是从刺激库——英文单词的情感规范集(Bradley&Lang,1999)中选择的。基于1到9的规范化合价评级的基础,其中1表示最消极的评价,9表示最积极的评价,构建了三组30个刺激:消极(M,SD:1.99,0.38),积极(7.79,0.49)和中性(5.18,0.35)。 这三组在规定的价效率[F(2,87)= 1,492.40,p lt;.0001]中显著不同,但词长[F(2,87)= 0.47,p = .62]或词频[F (2,87)= 0.05,p = 0.95]没有显著不同。 此外,中性词的平均觉醒评分(M = 3.70)明显显著于积极词[M = 5.30; t(1,58)= 10.34,p lt;.001]和消极词[M = 5.82; t(1,58)= 11.51,p lt;.001]字。 在唤醒评分中,积极和消极的词语也有显著不同[t(1,58)= 2.39,p =0 .02]。请注意,这种差异并不严重,积极和消极的词汇都是相同的情况下呈现的(请参阅行为程序和实验设计)。
从 the MacArthur McDonnell脸谱库(Tottenham,Borscheid,Ellertsen,Marcus, amp; Nelson,,2002)挑选颜色面孔。再次,创建了三组30个刺激(悲伤,快乐和中性)。 每组人数相等(15)男性和女性。
行为程序和实验设计
被试被要求对投射在面孔上的单词进行情绪效价判断(积极,消极,中性)。每个被试对三种类型的试验(EI,EC和中性,N)作出响应(图1),并且在固定条件当屏幕的中心呈现“ ”期间要求被试“被动地观看”。EI刺激是由随机选择的积极或消极词语投射到随机选择的不一致价面(例如,单词party在sad的脸上)上组成的; EC刺激再次由随机选择的积极或消极词汇组成,但是被投射到随机选择的一致价位面部(例如,单词pride在happy面部上); 并且N刺激由投射到随机选择的中性面上的随机选择的中性词组成(例如,单词desk在中性面上)。试验以交替30秒情感组(EI或EC)和30秒(N)或24秒(固定)无效组(N或固定)呈现。 呈现顺序在各被试之间是平衡的。每个被试共被提供24个试验组(每个条件6个),因此对总共180个试验(每个条件60个)作出响应。 在每次刺激发出后1,500毫秒内记录RTs。
功能磁共振成像程序
在3T Siemens Trio扫描仪上采集全脑成像数据。对于结构全脑图像,进行3-D高分辨率损坏梯度扫描和T1扫描(24片,5mm厚度;平行于前连合和后连合之间的线)。使用梯度回波T2 *加权回波平面成像(EPI)扫描获取功能图像; 这是以80°翻转角,重复时间= 1.5秒,回波时间= 30毫秒,视场=220times;220毫米矩阵进行的。
使用SPM2(Wellcome Department of Cognitive Neurology)对功能数据进行预处理和统计分析。图像在时间上重新排列到中间片上,在时间序列中按照空间重新排列成第一个,并且对T1体积图像进行核心配准,其被分割并归一化为灰质模板。然后将归一化分段灰质产生的空间变换应用于所有功能体积,然后用8mm全宽度半最大各向同性高斯滤波器空间平滑。
固定效应模型(Friston,1994)用于个体被试分析水平,随机效应模型(Holmes&Friston,1998)用于群组水平分析。在个人层面上,创建模型(一般线性模型)来表示所有条件(固定,EI,EC和N),然后对所有数据进行高通滤波处理。为了判断响应情绪冲突而明显激活的区域,进行单样本t检验,从EI中减去EC; 对于情绪显著
刺激,执行对比是从EC减去N。
对于限制于先验感兴趣区域(ROI;here,ACC)的功能分析,使用了基于Talairach Daemon数据库(Maldjian,Laurienti,Kraft&Burdette,2003)生成ROI掩码的自动化方法。我们在此先验ROI内应用了p lt;0.01的显著性阈值和30个体素(未校正)的范围阈值,并且在所有其他区域中p lt;0.001和范围阈值为40个体素(未校正)的显著性阈值。
结果
反应时间
3个任务条件中记录的平均RTs如图2所示.3 * 1 方差分析显示,在所有任务条件中,被试在RTs中差异显著[F(2,36)= 24.47,p lt;.001]。如图2所示,相对于EC [F(1,24)= 10.38,p lt;.005],被试对EI试次的反应速度相当慢(57.10毫秒差异)。相对于N参数,被试对EC试次的反应也明显较慢(57.52毫秒差异)[F(1,24)= 13.44,p lt;.005]。每个条件的错误率分别为7.1%(EI),4.9%(EC)和2.9%(N)。从这三个条件分析这些错误率显示没有显著差异[F(2,36)= 2.35,p = .11]。
ACC激活作为情感冲突的一个功能
图3显示了EI条件相对于EC条件的对比所显示的ACC内的激活。与冲突监测模型一致,情绪不一致导致尾部ACC内的显著激活(MNI坐标:4,32,26; 37体素; t = 3.15,p lt;.01)。另一方面,情感冲突并没有导致喙部ACC内的任何显著激活。
ACC激活作为情绪显著性的一个功能
与我们的预测相反,在比较EC试验与N次试验相比时,在喙部ACC没有发现显著性激活。我们将搜索区域扩展得更大后,发现了两个重要的激活区可能位于尾部ACC和辅助运动区域(SMA)的边界上(MNI坐标:4,4,50; 104体素; t = 5.48,p lt;.001; 和2,6,48; 109个体素; t = 4.97,p lt;.001)。
ACC以外的激活
当EI试验与EC试验(情绪冲突)在我们选择的区域进行显著性比较时(p lt;.001,40个体素的阈值阈值),没有在在任何其他区域发现激活。有趣的是,EC试验和N次试验(情绪显著性)的比较确实揭示了三个重要激活区。这些激活集中在中央前回右侧(MNI坐标:30,-8,46; 760体素; t = 6.91,p lt;.001),右丘脑(MNI坐标:16,16,8; 204体素; t = 6.14,p lt;.001)和顶叶小叶左下(MNI坐标:-24,-44,50; 44体素; t = 4.55,p lt;.001)。在事后分析中,我们使用降低阈值(p lt;0.05未校正的,10个体素的范围阈值)来研究响应于任务操纵的杏仁核激活模式。该分析表明,当EC试验与N次试验(MNI坐标:-20,-10,-10; 13个体素; t = 2.42,p lt;.05)比较时,左侧杏仁核被激活,但是当EI试验与EC试验比较时却没有。(请注意,由于相对较低的显著性阈值,因此应该谨慎看待这种激活。)
讨论
来自经典和情感Stroop任务的成像数据表明,ACC具有功能上可分离的区域,尾部区域对反应冲突(Botvinick等,2001)喙部对情绪显著性敏感(Whalen等,1998)。我们预测情绪显著性相匹配的两个条件,但情绪反应冲突不同,因此应该在尾部ACC产生显著的激活,而相对于中性条件的情绪显著条件应激活喙部ACC。 为了测试这个预测,我们设计了一个使用基于Stroop的任务的神经影像学研究,词-面孔Stroop任务(Stenberg et al,1998)。结果验证了我们的预测,我们发现EI刺激在尾部ACC产生比EC刺激更强的激活。神经激活的差异与干预的行为测量相关:在EI试验中,被试的RT比EC试验慢。 这一观察结果与一项行为研究一致,该研究报告说,当与消极的表情配对时,积极的表达时间比消极表达时间长(Stenberg et al。,1998)。
与我们的预测相反,我们没有发现任何在情绪显著反应的情况下在喙部ACC内激活。先前的研究发现,在情绪Stroop任务期间比较情绪显著刺激和中性刺激时,喙部ACC激活(Canli等人,2004; Whalen等人人,1998)。目前的词-面孔Stroop与情绪Stroop范式类似,但在很多方面也有很大不同。例如,情绪Stroop任务涉及当处理中性任务
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