大脑是如何建立道德观念的:道德的认知神经机制研究进展与展望

道德认知神经科学研究为"大脑是如何建立道德观念的"(Science125个科学前沿问题的第93个问题)这一难题给出了初步回答.这些研究主要集中在3个方面,即道德判断的脑机制、道德情绪的脑机制和道德的整合性脑机制模型.道德判断的脑区涉及背外侧前额叶、颞叶前部和颞顶连接处等与认知加工相关的部位,以及腹内侧前额叶、眶前额叶、前扣带回和杏仁核等与情绪加工相关的部位.移情、内疚和钦佩等道德情绪能够激活腹内侧前额叶、前扣带回和前脑岛等部位.代表性的整合性脑机制模型有道德判断的双加工理论、事件-特征-情绪复合模型理论、三重脑理论,以及合作与利他惩罚的脑机制模型.未来的研究应整合已有研究成果,逐步提高生态效度,综合采用多种方法和丰富拓展研究视角.     

抑郁症相关的认知与情绪系统脑网络异常

对周围的情境有正常的认知及产生相应的情绪对于人类社会交往有重要意义.与健康人群相比,抑郁个体却对情境有着减弱的认知加工及过强的情绪加工,这反映了大脑中认知及情绪网络功能上存在异常.以脑功能磁共振成像为研究手段,近年来对抑郁症脑机制的研究逐渐增多.这些研究在认知、情绪以及二者交互作用3个方面集中显示了额叶-边缘系统的功能改变.其中,情绪网络异常主要体现在杏仁核和脑岛,并涉及5-羟色胺转运体基因型与抑郁症之间的关系;认知网络异常主要体现在执行控制和默认网络;而抑郁症对二者交互作用的影响则主要体现在杏仁核和背外侧前额叶.了解归纳与抑郁症相关的认知和情绪脑网络异常能够为将来进一步揭示抑郁症发生的神经机制奠定基础,同时为更加深入的研究提供线索.     

抑郁易感性因素的神经机制

抑郁症是一种常见的精神类疾病,导致其发病的影响因素众多,但其神经机制尚不清楚.本文首先回顾了与抑郁易感性有关的认知理论,包括Beck提出的认知模型理论以及Abramson提出的抑郁无望理论模型.其次,从遗传因素、外部环境因素以及个体心理因素3个方面阐述了易感性因素对抑郁影响及其作用的神经机制.最后,基于认知神经科学的现状和局限性并结合抑郁研究现状,提出了抑郁研究可能面临的挑战和对未来研究展望.具体而言,未来研究应从统计建模的角度出发,整合基因-脑影像-行为大数据,先从横向研究角度比较探讨和分析抑郁形成的各种影响因素,建立有效的因素模型;再从纵向跟踪的角度探明各种易感因素在抑郁发生中的作用机制,建立抑郁的预测模型;最终实现基于基因-脑影像-行为大数据的融合,从而对抑郁的发生和发展进行有效的预测和早期干预,降低抑郁症的发病率.     

音乐文化经验对音乐情绪加工的影响

音乐是人类情绪情感交流的重要媒介,音乐对情绪的影响既可能源于生物体的适应机制,也可能源于音乐文化经验知识作用下的认知建构,研究重点在于讨论不同条件下音乐文化经验的作用机制和作用权重.本文分别从音乐情绪感知、音乐情绪体验和音乐偏好3个层面梳理了已有研究对音乐文化经验效应机制的理论解释,并列举和评述了相关实验例证.已有研究认为,在音乐情绪感知层面,音乐文化经验的影响主要取决于音乐作品用于表达情绪的音乐线索特征;在音乐情绪体验层面,音乐文化经验的影响效应主要取决于激活的情绪诱发机制;在音乐偏好层面,音乐文化经验是音乐偏好产生的基础.未来研究需要在界定音乐文化经验,选取音乐线索和测评情绪效应等多个方面进行思考和推进,才能更好地揭示音乐文化经验在音乐情绪情感交流中的本质作用.     

基于个体差异的大样本脑影像数据在心理学研究中的应用

心理学研究通常借助认知神经科学的技术手段,揭示人格、认知以及情绪等心理结构的脑机制.然而,以往的研究结果通常会受到被试样本量较小、实验设计和数据分析技术的制约.同时,个体在行为反应、认知或情绪加工中所表现出的个体差异也容易被忽视.人类的行为活动是基因、脑和环境相互融合、相互关联统一的有机过程.因此,调查个体成长的相关环境因素和生活经历,并收集相关的人格、情绪和认知等大样本化的行为、多模态脑影像数据,有利于从个体差异的角度探讨:(1)人格特质个体差异的神经基础;(2)情绪相关的个体差异的神经基础;(3)认知能力的神经基础;(4)建构环境-人格-大脑-行为反应相互关联的预测模型.本文选择性地阐述近期国内外一系列探讨大样本脑影像与行为之间关系的研究,从个体差异的角度探讨行为活动、人格、情绪以及认知能力的神经基础.     

正负面情绪刺激下自闭症谱系障碍儿童的脑电信号分析

自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD,简称自闭症)是一种神经发育障碍,通过脑电活动研究可以对自闭症儿童脑功能发展进行客观评价.在个体社会发展中情绪认知能力十分重要,自闭症儿童的情绪认知缺陷对其社会互动能力造成了极大的影响,阻碍了自闭症儿童的社会性发展.本研究主要通过分析情绪视频诱发被试儿童产生正面与负面情绪过程中的额叶、颞叶、枕叶等脑区的脑电活动,并结合情绪性能指标和认知水平,探索自闭症儿童和典型发展儿童的各自表现以及其脑电差异性.实验共招募80名儿童(自闭症儿童组:40名;典型发展儿童组:40名),通过快速傅里叶变换方法对被试儿童脑电分脑区进行功率谱分析,并探索情绪组别间效应.发现自闭症儿童脑波总体呈现出低频(delta, theta)和高频(beta, gamma)功率过大而Alpha频段功率较低的特点,且不同脑区的差异程度不同.通过比较正负面两种情绪刺激下基于脑波功率得到的情绪性能指标与认知的问答情况发现,自闭症儿童在不同情绪刺激下的情绪变化远小于典型发展儿童,并在正面情绪下有更高的兴趣度与参与度.此外,其情绪认知、空间认知等6个方面的认知情况均低于典型发展儿童,认知问答正确率较负面情绪下高.本研究为提高自闭症儿童情绪认知干预训练提供了客观依据.     

抑郁症对疼痛感知的调节作用:动物实验研究

抑郁症是一种复杂的情绪疾病,能够影响多种感知觉模态的加工,其中也包括对疼痛感知的调节.临床研究发现,抑郁状态能够提高疼痛感受,且抑郁患者抱怨疼痛的频率显著增高.抑郁症和慢性疼痛都是难以治愈的疾病,两种疾病的共病,不仅给患者带来了极大的痛苦,还给社会带来了沉重的医疗负担.然而,在一些实验室研究中却观察到了矛盾的现象,抑郁患者常常表现出对实验室疼痛刺激的敏感性降低,对热刺激、电刺激或机械刺激的反应减弱.这种矛盾的存在表明抑郁症对于疼痛感知的调节可能较为复杂.动物实验中也存在一些矛盾的结果.有些研究发现,抑郁情绪能够增强疼痛,但是还有些研究却证实了抑郁动物对于疼痛刺激的敏感性降低,这种多样性的调节作用可能源自于抑郁模型的差异以及疼痛类型的不同.本实验室自2010年起进行了一系列的动物研究,发现抑郁情绪能够增强福尔马林持续痛,同时减弱对于某些诱发痛刺激的反应,这些结果提示抑郁情绪对于疼痛的调节作用会因疼痛模式的差异而不同.疼痛包括感觉-辨别、情绪-动机以及认知-评价3种维度,抑郁情绪对疼痛的影响可能正是其对于这3种维度的调节作用之和.本综述将对抑郁调节疼痛感知的动物研究进行评述,为深入探索抑郁调节疼痛感知的机制提供参考.     

社会经济地位对大脑结构与功能的影响

社会经济地位(socioeconomic status, SES)与大脑结构和功能的关系对于理解社会经济因素对心理行为的影响以及预防大脑和心理疾病具有重要意义.在过去十多年中,研究者使用认知神经科学的方法对SES与大脑的关系进行了探索,发现SES与大脑结构和功能之间可能存在相关性,但这些研究的结果却不完全一致.本文从大脑结构与功能两个层次出发,按照认知与情绪两大主题对SES与大脑关系的认知神经科学研究进行回顾,在此基础上对比不同研究结果的异同之处.结果发现:(1)在脑结构上, SES水平与海马体(主要负责记忆)、前额叶(参与执行功能等高级认知过程)及皮层下结构(主要包括参与情绪加工的杏仁核等结构)可能存在相关;(2)在脑功能上,不同SES水平的个体在进行执行功能、学习和记忆等相关任务时,大脑活动模式可能存在差异,同时正性与负性情绪刺激所引发的大脑活动在不同SES水平的个体上可能有所差异.值得注意的是, SES与大脑关系的研究中还面临着诸多挑战,如SES测量的复杂性和全面性、大脑结构与功能自身发展和测量的复杂性、SES影响大脑机制的多层次性等.未来的研究需要应对上述的挑战,同时考虑文化差异等影响,从而能够更准确地理解SES与大脑的关系,并为中国社会治理政策提供指导.     

集群表征在不同刺激及属性间的差异

从点、圆、光栅集合的中心位置、平均大小、平均朝向,到面孔集合的平均情绪、身份和吸引力,人们可以通过集群表征的方式加工各种刺激集合.但简单几何刺激在物理属性上的集群表征,与面孔刺激在情绪、身份和吸引力等复杂属性上的集群表征存在差异,主要表现在成员个体表征与集群表征的关系,集合容量和呈现时间对集群表征的影响,以及成员变异性对集群表征的影响等方面.这些外在表现上的差异可能反映了内在机制上的差异:简单刺激在物理属性上的集群表征可能更凸显平行加工的特点,基于纹理性加工机制;而面孔刺激在复杂属性上的集群表征可能更凸显序列加工的特点,受到面孔整体性加工机制的影响.未来研究可能需要分离刺激加工和集群表征两个过程,关注集群表征在不同刺激的不同属性间的可比性;同时探讨面孔集合社会属性的集群表征,在更为复杂的维度中考察集群表征现象.     

情绪影响记忆的神经机制

情绪在人们的日常生活中具有重要作用,其中在学习和记忆中的作用尤为关键,它影响着个体和族群的生存状态以及适应环境的能力.研究者已经对动物和人类被试进行了长期的研究,然而最核心的问题是,情绪如何影响记忆,特别是在人脑中情绪信息加工的脑区和记忆的神经环路之间的交互作用机制尚不明确.本文简要综述了脑成像和神经心理学的研究,梳理和评述了有关记忆和情绪的神经机制以及情绪影响记忆的神经机制研究.基于现有研究证据,我们提出以下假设并预期今后的研究能够检验这个理论框架:情绪的两个维度——唤醒和效价可以影响记忆信息在杏仁核-海马回路中的加工,这种影响是分别通过额-顶叶注意控制网络和以纹状体-前额叶为核心的奖惩系统起作用的.     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

顿悟脑的10年:人类顿悟脑机制研究进展

自21世纪首次借助脑成像技术对解决字谜任务过程中顿悟一瞬间的大脑活动状况进行研究以来,目前已有近10年的历史,获得了许多富有价值的研究.这些研究从顿悟的时间进程和脑神经基础两方面对顿悟的大脑机制进行了丰富的探讨,并形成了有关人类解决顿悟问题的"顿悟脑"的神经框架.研究显示,顿悟脑主要由外侧前额叶、扣带回、海马、颞上回、梭状回、楔前叶、楔叶、脑岛和小脑组成.就各脑区的功能而言,外侧前额叶主要负责顿悟难题思维定势的转移和打破,扣带回则参与新旧思路的认知冲突以及解题进程的监管,海马、颞上回和梭状回组成了"三维一体"的、专门负责新异而有效联系形成的神经网络,问题表征的有效转换则依赖于楔叶和楔前叶组成的"非言语的"视觉空间信息加工网络,脑岛负责认知灵活性和顿悟相关情绪体验,反应相关手指运动的皮下控制则依赖于小脑.     

体外培养神经元网络功能结构的长时间发育变化

神经功能结构的建立和维持是学习与记忆等高级功能的基础. 因神经网络的结构错综复杂, 节点行为多变且受多种因素的影响, 目前其拓扑结构的形成和维持机制尚不清楚. 基于多电极阵列系统, 本研究连续记录了体外长时间培养的海马神经元网络的自发放电活动; 利用不同电极放电序列之间的互相关系数映射功能连接强度, 构建网络拓扑结构图, 分析其发育特性. 对培养1~18周的3个样本的分析结果显示, 网络拓扑结构的形成和维持具有自组织和自解离特性: 网络连接建立期(1~3周), 邻近节点之间建立连接, 形成局域微网络; 随着网络的发育, 逐步形成多节点的复杂功能结构; 发育成熟期(12周后), 功能连接开始消退, 部分节点脱离网络, 网络聚集程度增加. 不同发育时期网络各节点连接强度的分布均符合幂率分布, 表明无外界输入的培养神经元网络是具有无尺度特征的复杂网络. 本研究有助于复杂神经网络结构的形成及维持机制分析, 为研究神经发育和神经系统信息处理机制提供新的视野.     

大脑网络的探索进程（一）——研究特点、方法与三大类型*

脑网络是复杂的生命系统中一个最典型的复杂网络,是一类“网络的网络”。目前可从三个层次对大脑网络进行建模探索,即微观尺度(神经元)、中尺度(神经集群)、大尺度(脑区域),各层次之间相互影响、错综复杂,研究难度很大。笔者从网络科学观来评述大脑网络的探索进程、研究方法和主要类型。     

培养神经元网络自发放电序列的非线性特征

神经自发放电活动对于神经发育、神经系统基本功能及学习记忆等高级功能的维持具有重要意义. 为了研究神经自发放电序列的动力学特征, 我们利用多电极阵列系统长时间、连续记录了体外培养海马神经元网络的自发活动. 在发育过程中网络的放电模式复杂多变, 峰峰间隔序列中出现分岔现象. 为深入分析其非线性特征, 引入锋电位序列密度函数、非线性预测和替代数据等多种方法分析锋电位序列, 结果显示培养神经元网络的自发放电活动中存在混沌这一重要非线性现象. 该研究结果有助于认识神经系统的动力学特征, 进一步推动人们对神经编码机制的理解.     

痒觉神经机制的研究进展

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生,由外周神经元传入脊髓,经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比,痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展,解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步,一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉,尤其是化学痒,从外周到大脑的研究进展。     

音乐和语言句法认知的比较

音乐和语言是人类独有的杰出能力,对人类的生存和社会活动具有无可比拟的重要意义.长期以来,语言被认为是一个高度模块化的神经认知系统,独立于其他复杂的认知能力.然而,最近的研究,尤其是认知和神经影像学的研究表明音乐和语言在句法加工的各个方面存在大量重叠.本文简述了音乐和语言的句法理论,总结了近年来领域间句法形式、句法认知机制以及句法和意义的比较研究.在此基础上,我们讨论了已有研究成果的重要性以及今后的研究方向.与语言相似,音乐的加工机制涉及大范围的脑区,探索音乐和语言的句法联系将有助于更深入地认识人类的认知脑功能.同时,研究成果可能在一定程度上为语言能力发展和语言障碍临床治疗的研究提供借鉴.     

痒觉神经机制的研究进展

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生，由外周神经元传入脊髓，经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比，痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展，解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步，一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉，尤其是化学痒，从外周到大脑的研究进展。     

人类早期应激猕猴模型新进展

母婴分离常常被用来模拟人类早期应激,但它对个体的负面影响能否被长期正常的生活经历所逆转仍然未知。本研究考察了母婴分离猕猴经历了长期的正常社会生活之后的HPA轴功能和行为。结果发现,母婴分离猴的HPA轴功能紊乱,行为异常,尤其是反映焦虑状态的行为大大增加。 从而第一次在猕猴中证明,母婴分离的影响是长期和持久的。同时也说明母婴分离猕猴是人类早期应激的理想动物模型,可以用来研究早期应激诱发的某些精神疾病的发生和发展。     

多层前向网络的全局最优化问题

本文对多层前向网络的全局最优化问题进行了系统的分析，给出了全局最优化算法应具备的基本条件和一种算法格式，对这种算法格式的合理性进行了论证，对该领域未来的研究热点作了说明。