疼痛共情的fmri研究

疼痛共情的fmri研究

1痛苦共情研究公共情感是指對他人情感狀態(tài)的模擬（感知和反思）（circleandlamp，2005）、分享（sharg）（hein，singe，2008）和理解（gorge，2005）?？梢詫⑵洳僮餍越缍?個體在知覺到他人特定情緒狀態(tài)時的神經表征和行為表現,與個體自身處于相應情緒狀態(tài)時相同。目前共情的研究對象,已經涉及痛苦、厭惡、乃至觸覺、嗅覺和動覺等方面。其中,對他人痛苦的共情(empathyforpain,以下簡稱痛苦共情),有助于規(guī)避風險和威脅、建立親密關系、促進利他行為等,是人類生存繁衍的必要工具和手段。但痛苦共情之所以成為認知神經科學研究的熱點,卻至少要部分歸功于Singer等(2004)運用功能性核磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,簡稱fMRI)技術進行的開創(chuàng)性研究,及其令人震驚的結果。研究顯示,人們知覺到他人受痛時所激活的腦區(qū),與他們親歷痛苦時所激活的腦區(qū),在很大程度上相互重疊(Singeretal.,2004)。這一結果暗示了本人受痛與知覺到他人受痛可能具有相同的神經表征;換言之,我們確實能在一定程度上對他人的痛苦“感同身受”。這項研究更深刻的意蘊在于它所提示的可能性:即便是對“共情”這樣看似難以進行客觀測量的心理學構念,借助合適的技術,也能給出“實打實”的神經學證據。此后痛苦共情的腦成像研究大量涌現,紛紛通過測定不同實驗條件下與痛苦有關的腦激活水平,來考察人類共情能力的神經機制和影響因素。而眾多腦成像技術中,以血氧飽和度及血流量來標志腦部能量消耗的fMRI技術,憑借其無創(chuàng)性和高空間分辨率而備受痛苦共情研究者青睞。因此,以下將從研究范式、神經機制和影響因素三方面出發(fā),對國內外痛苦共情的fMRI研究進行介紹和梳理。2共同痛苦研究的模式痛苦共情的fMRI研究數量眾多,實驗范式卻相對單純。常用范式有兩種:圖片誘導范式和線索誘導范式。2.1被試痛苦共情顧名思義,圖片誘導是向正在接受MRI掃描的被試呈現一系列圖片或影像(圖1),這些材料描繪的或是肢體受痛(例如,食指指尖被針扎)/不受痛(例如,食指指尖或與針尖保持明顯距離,或被棉簽碰觸)的情境,或是受痛者/不受痛者的面部表情,以期引發(fā)被試的痛苦共情。部分實驗中還要求被試在觀看圖片的同時,完成諸如觀點采擇(想象自己或特定他人正處于上述情境中)、評估受痛程度等附加任務;或在呈現圖片之前,提供關于受痛情境的額外信息(例如,圖片中目標人物的受痛原因)。這類范式往往根據刺激材料是否描繪了受痛情境,分為受痛條件和無痛條件。其中,無痛條件提供了被試的血氧指標基線水平。其實驗邏輯為:將被試在特定實驗操縱下觀看圖片/影像材料時,與其“體驗”到第一手疼痛時的腦部血氧指標進行比較,以證實兩種條件下所伴隨的神經激活模式的一致性,繼而證明痛苦共情的存在,或特定因素對痛苦共情的影響。由此可見,該范式的特點在于,以具象刺激材料——而非真實的受痛者或受痛經歷——來激發(fā)被試的痛苦共情;局限則是,受痛者的“不在場”與受痛過程的虛擬性,導致實驗的生態(tài)效度不足。2.2視覺符號的抽象這類范式又稱基于線索(cue-based)(Lamm,Decety,&Singer,2011)的范式。該范式將他人安置于接受掃描的被試身側,并通過抽象視覺符號(例如,呈現在MRI儀器內部屏幕上的不同色彩的箭頭)——而非生動的圖片或明確的指導語——來提示被試接下來將進行哪種實驗條件的處理:被試自己或他人的手背上,將受到致痛或無痛的電刺激。這類范式的實驗邏輯與前一類范式相同,但受痛過程的真實性有所保證、并且被試與目標他人的現場互動得到增強,使得實驗的生態(tài)效度提高。3疼痛矩陣的整合大量研究證實,對于痛苦的切身體驗所引發(fā)的神經激活模式,與知覺到(Botvinicketal.,2005;Cheng,Yang,Lin,Lee,&Decety,2008;Decety&Michalska,2010)乃至想象(Cheng,Chen,Lin,Chou,&Decety,2010;Jackson,Brunet,Meltzoff,&Decety,2006)他人受痛時所伴隨的激活模式非常相似;而兩種條件下激活程度最接近的,是一個稱為“疼痛矩陣”(painmatrix)的神經網絡(Chengetal.,2007;Gu&Han,2007;Lamm,Batson,&Decety,2007;Lamm,Meltzoff,&Decety,2009;Moriguchietal.,2007;Morrison,Lloyd,diPellegrino,&Roberts,2004;Ochsner&Gross,2008;Saarelaetal.,2007;Zaki,Ochsner,Hanelin,Wager,&Mackey,2007)。通常認為,疼痛矩陣(圖2)涉及的腦區(qū)包括:補充運動區(qū)(SMA,supplementarymotorarea)、背側前扣帶皮層(dACC,dorsalanteriorcingulatecortex)、內側前扣帶皮層(aMCC,anteriormedialcingulatecortex)、前腦島(AI,anteriorinsula)、杏仁核(amygdala)和導管周圍灰質(PAG,periaqueductalgray)等。而對于初級軀體感覺區(qū)(SI,primarysomatosensorycortex)和次級軀體感覺區(qū)(SII,secondarysomatosensorycortex)是否包含在這一神經網絡中,不同的研究結果之間則相互矛盾(Akitsuki&Decety,2009;Benuzzi,Lui,Duzzi,Nichelli,&Porro,2008;Chengetal.,2008;Lamm&Decety,2008;Moriguchietal.,2007;Singer&Lamm,2009)。由于個體自身受痛時通常伴隨著該網絡的激活,研究者一度將疼痛矩陣等同于對疼痛所引發(fā)的情緒、情感的神經表征(Singeretal.,2004)。但此后研究者注意到,疼痛矩陣的激活同樣會在注意、評估有害刺激和協調軀體運動以便規(guī)避此類刺激時發(fā)生(Chengetal.,2010;Yamada&Decety,2009)。針對上述爭議,一種整合的觀點(Decety,2011)將疼痛矩陣所包含的眾多腦區(qū)分別歸入痛苦共情的感知-辨別維度(sensory-discriminativedimension)和情感-動機維度(affective-motivationaldimension)。其中,感知-辨別維度相當于共情的狀態(tài)模擬成分,包括對疼痛刺激的身體定位、強度和持續(xù)時間的評估,以及對受痛他人當前的軀體運動和情緒狀態(tài)的迅速、無意識的模擬和渲染(emotionalcontagion)(Lammetal.,2011),主要涉及初級和次級軀體感覺區(qū)。而情感-動機維度則對應于共情的感受分享成分,即對受痛他人所體驗到的不適程度的主觀評估,所包含的核心神經結構為前腦島和前扣帶皮層。兩者各自在哺乳動物的神經進化史上占有一席之地:前腦島是邊緣系統(tǒng)的一部分,而邊緣系統(tǒng)負責迅速對情感刺激進行優(yōu)先級排序,前扣帶皮層則參與對情緒的評估和規(guī)范以及決策;并且兩者共同隸屬于一個旨在區(qū)分友善與敵意刺激、并相應組織適應性反應的古老的情感系統(tǒng)(Norris,Gollan,Bertson,&Cacioppo,2010)。至于觀點采擇能力——即通過對他人狀態(tài)的認知推理來實現對他人的意圖、愿望和信念的理解——是否屬于共情的范疇,至今尚無定論。已有研究顯示,與推斷和表征他人的心理狀態(tài)相關的腦區(qū)的激活,包括內側前額皮層(medialprefrontalcortex,mPFC)、顳上溝(superiortemporalsulcus,STS)和顳葉-頂葉交界處(temporo-parietaljunction,TPJ)等,表示個體從情緒調節(jié)、社會互動和自我-他人區(qū)分的角度出發(fā)進行信息加工(Akitsuki&Decety,2009)。一種觀點認為,不論共情者何等的感同身受,其對他人特定狀態(tài)的體驗始終是一種建立在自我-他人區(qū)分基礎上的替代性體驗(Decety,Michalska,&Akitsuki,2008);亦即,共情的理解成分包括的首先是個體對于“你我有別”的肯定,其次才是對于“他人”心態(tài)的理解。因此,上述腦區(qū)的激活是痛苦共情的認知基礎。反對者則認為,共感(狹義的共情)是更為直接、自動化的鏡像反應,觀點采擇能力的認知成分使其超出了共感的范圍(Hein&Singer,2008)。4對個體共情水平的影響就痛苦共情的神經機制(圖3)達成初步一致之后,研究焦點開始轉向哪些因素能夠影響個體的共情水平。迄今所考察的影響因素基本可以歸入以下兩方面:實驗范式和任務,以及共情者對于受痛者的態(tài)度。4.1實驗模式和任務4.1.1情感-動機維度的核心神經模型Lamm等人(2011)通過對32項痛苦共情的fMRI研究進行元分析,首次指出:特定腦區(qū)在痛苦共情時的激活水平,可能因研究所采用的實驗范式而異。他們將常用的實驗范式分為基于圖片(Picture-based)的范式與基于線索(cue-based)的范式兩大類,詳見本文第二部分。其元分析結果顯示,標志著情感-動機維度的前腦島和前扣帶皮層的激活,沒有體現出范式特異性,因而被認為是痛苦共情的核心神經表征。基于圖片的范式由于采用了生動的刺激信息,通常會額外激活象征著感知-辨別維度的初級和次級軀體感覺區(qū);而采用抽象線索引發(fā)共情的實驗對于自上而下的加工要求更高,因此則往往會額外測得與認知維度——觀點采擇——相關的內側前額皮層、顳上溝和顳葉-頂葉交界處的激活。4.1.2更加促進了前扣帶被動力的激活和人此外,任務對于共情者的注意水平和觀點采擇方面的要求也會導致共情水平的差異。較之計算圖片中出現的肢體(手/腳)數目,要求被試在觀看圖片時對受痛者的痛苦水平進行評價更能激活被試的前扣帶皮層和額中回(Gu&Han,2007)。采用觀點采擇任務的實驗中,除了前腦島、前扣帶皮層和頂島蓋均受到激活外,想象自己受痛時,被試報告了更高的焦慮和個人痛苦水平,并伴隨著杏仁核、次級軀體感覺區(qū)、背側前扣帶皮層、內側前扣帶皮層和腦島更高水平的激活;想象無關的他人受痛時,所報告的焦慮水平下降、移情水平上升,同時杏仁核的激活程度減弱、而扣帶后回/楔前葉和顳葉-頂葉交界處的激活更強(Jacksonetal.,2006;Lammetal.,2007)。4.2不同的受痛者個體的痛苦共情水平會受到他對受痛者的態(tài)度的影響,而這種態(tài)度的形成則可能取決于多種因素。例如,共情者所知覺到的他人受痛的程度和回報;共情者對于他人受痛的歸因;受痛者的人格特質;受痛者與共情者的親密程度或相似程度;共情者本身的人格特質和心理病理狀況,等等?？傮w而言,對于那些所受痛苦的強度更小、回報更大的他人,應該為自身受痛負責的他人,具有令人厭惡的人格特質的受痛他人,以及與共情者更疏遠、更不相似的受痛他人,個體傾向于表現出更低程度的痛苦共情,即更低的疼痛程度評分和更弱的疼痛矩陣激活水平;而那些移情意向或易受暗示性較低的個體,以及患有述情障礙等影響情緒加工的精神疾病的個體,則更傾向于對他人的痛苦表現出較低程度的共情。4.2.1cpain狀態(tài)Saarela等人(2007)以處于銳痛(acutepain)和慢痛(chronicpain)狀態(tài)的患者的面部表情圖片為刺激材料,發(fā)現個體觀察銳痛患者的圖片時,前腦島和前扣帶皮層的激活水平更高。相對于那些忍受痛苦但有效的治療的患者,接受同等痛苦但無效的治療的患者更能激活共情者的前扣帶皮層和眶額皮層(Lammetal.,2007)。4.2.2社會互動區(qū)域共情者對于他人受痛原因的分析是基于主試給出的額外信息或自身既有的知識經驗而得出的。共情者越能將受痛原因正當化(例如,受痛者應該為自己的疼痛負責,或疼痛只是某個最終將對受痛者有益的過程,如治療的副產品),其痛苦共情的程度就越小。例如,比起受痛者自作自受,第三方施加給受痛者的痛苦,更能激活共情者(兒童被試)負責社會互動和道德行為的區(qū)域——顳葉-頂葉交界處、扣帶旁回、內側眶額皮層和杏仁核:如果這種痛苦是第三方無意間造成的,那么共情者的疼痛矩陣和軀體感覺區(qū)會激活;如果這種痛苦是第三方蓄意施加給受痛者的,那么還將額外激活共情者的顳葉-頂葉交界處和扣帶旁回(Decetyetal.,2008)。又如,個體更容易對因為輸血而感染艾滋病的人(而非健康的同齡人,或因為濫用藥物而患上艾滋病的人)的痛苦產生同情,并在前腦島、內側前扣帶皮層、導管周圍灰質和額下回(inferiorfrontalgyri,IFG)伴有更高的激活(Decety,Echols,&Correll,2009)。再譬如,較之普通人,有一定從業(yè)經驗的針灸醫(yī)師在觀看向他人的面部和肢體扎針的圖片時,其反映痛苦共情水平的前腦島、前扣帶皮層、導管周圍灰質和軀體感覺皮層的激活減少,而負責情緒調節(jié)、注意控制和觀點采擇的背外側和內側前額皮層、以及顳葉-頂葉交界處的激活增加(Chengetal.,2007)。4.2.3“公平”還是“不公平”Singer等人(2006)通過操縱他人在實驗前夕與共情者的互動中是否遵守游戲規(guī)則,來賦予其“公平”或“不公平”的特質。結果顯示,較之公平參與游戲的玩伴,當獲知在游戲中不公平地對待自己的玩伴受痛時,男性被試象征痛苦共情的前扣帶皮層和前腦島的激活減少,而與獎懲相關的伏隔核(nucleusaccumbens)區(qū)域的激活則增加了。4.2.4受痛者的激活比起想象陌生人受痛,人們想象自己或愛人受痛時,隸屬于疼痛矩陣的背側前扣帶皮層、前腦島、補充運動區(qū)和導管周圍灰質產生了更強烈的激活,而負責區(qū)分你我的顳葉-頂葉交界處、內側前額皮層和額上回(superiorfrontalgyrus,SFG)的激活則減少了(Chengetal.,2010)。同理,異族的受痛他人所激起的痛苦共情,也比同族的受痛者更少:華人共情者前扣帶皮層的激活在面對描繪高加索人受痛的圖片時顯著降低,反之亦然(Xu,Zuo,Wang,&Han,2009)。但對于那些疼痛的反應方式與常人相異的受痛者(例如,被針扎時毫無反應、被棉簽觸碰卻感到疼痛),人們一樣可以產生痛苦共情,只是在激活前扣帶皮層和前腦島之余,還會激活涉及自我-他人區(qū)分的背內側前額皮層(dorsomedialprefrontalcortex,dmPFC)、以及與認知控制相關的右額下皮層(rightinferiorfrontalcortex,rIFC)(Lammetal.,2009)。4.2.5情緒效應的測量被試的移情意向——即被試認識和理解他人心理狀態(tài)的人格傾向(Baron-Cohen&Wheelwright,2004),可以用人際反應指數(IRI)、共情商數(EQ)、均衡情緒移情量表(BEES)等測量——及其對他人情緒的易受暗示性(以情緒渲染量表(ECS)為測量工具)的水平均與其在實驗條件下前腦島和前扣帶皮層的激活程度呈正相關(Singeretal.,2004;Singer&Lamm,2009)。4.2.6情感或心理的影響相對于健康人,述情障礙(alexithymia)和品行障礙(conductdisorder)等精神疾病的患者,在知覺到他人受痛時的神經激活模式有所不同。述情障礙的患者對于自身情感的辨認和描述以及對于他人情感的理解等方面存在困難,這也就解釋了為何此類患者在面對受痛者時表現出更少的疼痛矩陣的激活(Moriguchietal.,2007;Silanietal.,2008)。而品行障礙的患者通常表現出對于社會準則和法律的持續(xù)違背,其中包括對他人施加心理或生理的傷害。研究顯示,當品行障礙患者觀察他人遭受第三方所施加的疼痛的情境時,僅在腦島和中央前回(precentralgyrus)出現與控制組的同齡人程度相仿的激活,而在杏仁核、前額皮層的激活水平則低于控制組,更缺乏觀點采擇相關腦區(qū)的激活(Decety,Michalska,Akitsuki,&Lahey,2009)。5進一步的研究方向痛苦共