额叶脑电偏侧化的故事

来源 :中国科技教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:169
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  杨元魁,博士,就职于东南大学学习科学研究中心(生物科学与医学工程学院)、儿童发展与学习科学教育部重点实验室,负责儿童情感研究室工作,主要研究方向为儿童和青少年社会情绪能力的發展、评测与培养。
  前文从过程与策略、测量与评估、儿童早期和青春期的发展特点等方面对情绪调节进行了讨论,本文将具体介绍一些可用于评估儿童气质、社会退缩行为、情绪调节能力的重要电生理指标之一:额叶脑电偏侧化。
  现有的大量证据表明,情绪功能是全脑网络协调工作的结果,但是也呈现出了一定程度的偏侧化,即左右半脑是一定程度专门化的,负责不同的情绪功能。例如,有关情绪的脑功能成像技术可以普遍观察到左侧杏仁核更加活跃;有关面部表情的研究发现,大多数人的面部表情从左脸开始呈现,当完全呈现出来时,左脸表情也更加明显,这意味着可能是右半脑主导着面部表情。
  上期文章中曾经提到,双侧杏仁核与双侧前额叶之间有着解剖结构上的直接神经投射,它们之间联系的有效性对情绪调节能力有着重大影响;而且左右两侧杏仁核与前额叶之间的神经效能也并不一致,这就引起了在脑电活动上一种非常有趣的现象——额叶脑电偏侧化,有时也被称为额叶脑电不对称性。双侧杏仁核与双侧额叶的位置如图1所示。
  从脑电信号的角度上看,额叶脑电偏侧化实际上测查的是左侧额叶和右侧额叶α波(8~13 Hz)活动强度的差异。α波是正常人脑电波的一种基本节律,在人们清醒、安静闭眼时表现最为明显;当人们睁开眼睛或接受其他刺激时,α波会立刻消失。由此可见,α波活动强度与所对应的皮层脑区活动强度成反比,α波活动越强表明该脑区活动越弱。
  计算额叶脑电偏侧化最常用的方法是将右侧和左侧额叶特定位置(一般是F4和F3,详见图2)电极测得的α波强度取自然对数,然后将二者相减。如果差值为正,则说明左侧额叶比右侧额叶活动强烈,数值越大,左侧化程度越高;如果差值为负,则说明额叶活动没有出现左侧化。
  那么,额叶脑电偏侧化现象是由谁又是怎么发现的呢?Richard J.Davidsons是一位非常杰出的儿童发展心理学家,这一现象正是由他主要发现的,发现的过程也非常有趣。不知大家是否还记得本专栏第1篇文章《情绪的故事——从电影<头脑特工队>说起》(见本刊2017年第5期)中提到的Paul Elkman?他对情绪研究领域最大的贡献是基于面部表情的研究提出了6种基本情绪理论。在20世纪80年代,Richard J.Davidson和Paul Elkman曾经合作研究过情绪诱发条件下(例如观看带有强烈情绪色彩的图片或视频)的面部表情和脑电活动之间的一致性。他们惊讶地发现,被试者在观看有趣的情绪视频或图片时,虽然面带微笑,但是其脑电活动与基线(实验前在被试者安静状态下测得的脑电活动水平)状态之间并没有明显的差异。他们不得不重新思考这些出现微笑的被试者是否真的感受到了快乐。
  在此之前,人们对于微笑的研究已经比较深入了。有一位名为Duchenne(中文译为杜兴)的法国解剖学家发现,当人们真正因为感到快乐而微笑的时候,或者当理解彼此心意而会心一笑时,除了嘴部和颊部的肌肉会动以外,眼部肌肉也会动,这会在人们的眼角形成皱纹,这样的微笑被命名为“杜兴微笑”。这就意味着,如果一个人跟你微笑的时候,他/她的眼角没有出现皱纹,那只是礼节性的微笑,并非发自内心;如果他/她的眼角出现皱纹,那说明他/她看到你是真的高兴,并不是在敷衍你。
  据此,Elkman对被试者的面部肌肉运动进行了重新编码,并且与脑电活动再次进行了对比。结果发现,当被试者出现杜兴微笑时,其左前额的激活要比右前额的激活更加明显。Davidson等人认为,这是积极情绪与消极情绪在脑机制上的重要差异。那么问题来了,从情绪发展的角度上说,这一结论还能否成立?
  说到这个问题,我们又得翻前面的文章了。在《气质的故事》(见本刊2017年第7期)一文中,我们曾经提到一位非常杰出的发展心理学家Jerome Kagan,他和他的学生Nathan Fox是当代儿童气质理论的奠基人。名师出高徒,由Nathan Fox作为领衔人之一的“布加勒斯特儿童发展早期干预项目”,为人类对儿童早期发展的理解作出了重大贡献,改变了很多国家的儿童早期发展政策(具体请参考本刊2012年第12期韦钰院士撰写的《儿童早期发展的工作必须在科学研究指导下进行(三)——布加勒斯特儿童发展早期干预项目》一文)。
  Davidson和Fox进行了合作,他们邀请了38个10个月大的婴儿来到实验室,让这些婴儿观看女演员大哭和大笑的视频,同时采集他们的脑电活动。结果发现,当婴儿看到演员大笑的视频时,他们也露出了微笑,左前额的脑电活动十分活跃;当看到演员大哭的视频时,他们的脸色也会变得阴沉,甚至一些婴儿还哭了起来,即使他们并不理解女演员为什么哭,这时他们右前额的脑电活动开始非常活跃。
  他们很开心,但是同时又在思考更为深入的问题:这种偏侧化的现象是一出生就有,还是在这10个月中逐步形成的?于是,他们开始“得寸进尺”了,在医院产房邀请到了33个新生儿家庭参与了进一步的实验。他们给新生儿宝宝的舌头上先后滴了蒸馏水、糖水和柠檬汁,同时记录脑电活动。结果发现,新生儿对蒸馏水没啥反应,但是糖水引起了更明显的左前额激活,柠檬汁引起了更明显的右前额激活。这意味着,即使在人刚刚出生,前额皮层处于非常不成熟的阶段,积极情绪和消极情绪在人脑中已经具备了初步的功能差异。
  但是,婴儿不会说话,Davidson只能假设他们在这些实验情境中真的感受到了高兴和难过。为了更进一步地解决这个问题,Davidson重新招募了一批10个月大的孩子,并采用了母婴分离任务考查了婴儿的实际行为与脑电活动之间的关系。在实验之前,研究者记录了婴儿在静息状态下的大脑活动作为基准。实验过程中,有些婴儿在妈妈离开时,立即开始大哭;有些婴儿则是非常好奇地东张西望,并没有表现出痛苦。该实验再次证实了前期的一些结论,那些焦虑不安大声哭泣的婴儿表现出了更高基准水平的右前额激活,这说明作为基准的大脑静息态下的脑电活动模式可以有效地预测婴儿的反应,可以作为对婴幼儿气质、社会退缩行为等进行评估的有效生物标志。
  从那之后,儿童发展领域有关额叶脑电偏侧化的研究开始井喷。后续的大量研究表明,行为抑制的儿童会表现出额叶脑电右侧化,即右前额高于左前额的激活水平,说明行为抑制系统的激活水平较高。左额叶活动强的儿童,表现出的外显行为问题和内隐性问题也较少。相关研究还发现,在静息状态下,社会退缩儿童相对于正常儿童,表现出了更高的额叶脑电右侧化;在任务状态下,社会退缩儿童的额叶脑电右侧化程度没有发生明显的变化,正常儿童在观看不同情绪的电影时,额叶脑电偏侧化模式均发生了明显改变。这说明,额叶脑电偏侧化可以作为评估儿童气质类型和社会退缩行为的重要电生理指标之一。
  有关情绪调节的电生理研究发现,在静息状态下,额叶脑电偏侧化模式与不同的情绪调节能力有关,良好的情绪调节能力往往伴随着左额叶更大的活动。纵向研究表明,在儿童早期左侧额叶活动强的儿童,在童年期和青春期时情绪调节能力更强。尽管随着年龄的发展儿童和青少年的情绪调节能力获得了发展,但是左右额叶活动偏侧化并不会随着情绪调节能力的发展表现出显著的差异,而是只在一定程度上发生改变。这说明,额叶脑电偏侧化具有较强的稳定性,可以作为评估和预测个体情绪调节能力发展的重要指标之一。
  此外,有关青少年和成人抑郁症的研究表明,静息状态下的额叶脑电偏侧化程度与抑郁水平呈负相关,抑郁个体的静息额叶脑电相对右侧化,伴随着右侧额叶更大的活动;从短期和长期而言,抑郁个体静息额叶脑电偏侧化具有稳定性,这说明静息额叶脑电偏侧化对个体的抑郁水平具有较强的预测作用。
  传统的心理测量方法(如问卷、量表、访谈等)由于主观性太强,所以筛查往往不会非常有效,这对学校的心理健康教育带来了很多问题。我们建议有条件的中小学和幼儿园可以配置一些生理仪或生物反馈仪,或者便携式的可穿戴脑电设备,这可以为传统的心理健康教育和心理风险预测提供更为客观、稳定的参考指标。
其他文献
2017年7月3—4日,由中国青少年科技辅导员协会、中国科协青少年科技中心联合主办,国际科学院组织科学教育项目(IAP SEP)、经济合作组织科学基金会(ECOSF)支持的2017科学教育国际
概述铁丝陀螺比赛是参赛选手在规定时间内使用组委会指定材料(一段固定长度的铁丝)做成陀螺,记陀螺在一次启动后持续旋转总时间为成绩,旋转时间越长,比赛成绩越好。赛制说明(分
冬令营期间,各代表队的学生在辅导教师带领下,充分利用北京市第35中学的科技实验室,分组围绕桥梁设计与制作、航模设计与制作、足球机器人调试、小火箭制作和3D打印设计5项内
本文首先介绍了灰垢的种类和灰粒的沉积,对灰垢层的组成及结构进行了探讨,并研究了管壁表面灰垢层对传热的影响,分析了热力计算中常用的热阻和热有效系数,给出了管壁温度的计算公
当地时间9月22—26日,第29届欧盟青少年科学家竞赛在爱沙尼亚首都塔林举办。本届竞赛由爱沙尼亚教育部和爱沙尼亚研究委员会承办,共有来自38个国家和欧洲学校的89个项目参与
简单介绍了俄罗斯幅射分选法的发展历史。评述了在铜矿、镍矿、铅锌矿、铍矿、锂矿、钽矿、锡矿、锑矿和其它矿石选矿中,幅射分选法的应用概况。简单介绍了УАС型幅射分选
高职院校青年教师是教学队伍的主力军,是完成高职院校培养技能型人才任务的核心力量。通过对高职院校青年教师队伍现状及其专业发展的必要性进行分析,从不同层面对青年教师的