振荡脑活动揭示潜在威胁的主动回避神经机制

《Scientific Reports》：Active avoidance of potential threat is reflected in oscillatory brain activity

本研究针对威胁情境下主动防御行为的神经机制这一前沿问题，通过脑电图（EEG）时间频率分析，首次系统揭示了视觉与运动皮层在α和μ节律上的协同调控模式。研究发现，在可回避威胁条件下，顶叶α活动与左侧中央区μ节律的抑制程度分别关联焦虑水平与反应速度，为理解从威胁感知到行动执行的神经动力学提供了新证据。

　　

当面对潜在威胁时，人类大脑如何快速协调感知与行动系统以实施主动防御行为？这一过程涉及复杂的神经机制，尤其是视觉与运动皮层的动态交互。尽管以往研究多聚焦于被动威胁感知，但对主动回避行为背后的神经振荡活动特征仍知之甚少。近期发表于《Scientific Reports》的一项研究，通过分析95名参与者的脑电图数据，深入探讨了不同威胁情境下α和μ节律的响应模式，为揭示“防御级联”过程的神经基础提供了重要线索。

关键技术方法

研究采用跨实验室（美国佛罗里达大学与德国维尔茨堡大学）数据整合策略，通过事件相关电位范式，设置三种条件线索（红色为不可回避电击、黄色为可回避电击、绿色为安全条件）。利用高密度EEG（128导）记录脑电活动，经Morlet小波变换进行时间频率分析，重点关注α（8-12 Hz）和μ节律（8-14 Hz）。采用独立成分分析（ICA）分离运动皮层μ节律与视觉α节律，并通过聚类置换检验评估统计显著性。

研究结果

α和μ节律在视觉与运动皮层的响应特征

时间频率分析显示，可回避威胁条件在顶叶区诱发更强的α节律抑制，且在自然图像呈现后期，左侧中央区（对应反应手对侧）出现显著的μ节律功率下降。

F对比分析进一步证实，可回避条件在10.5 Hz频段于感觉运动区（传感器37）及顶枕区（传感器72）引发特异性神经活动模式，且效应持续至图像偏移前时刻。

ICA分离验证μ节律特异性

通过ICA提取的μ节律成分在可回避条件下呈现左中央区拓扑分布，与运动准备相关，而安全条件下同类成分分布偏后，证实ICA可有效区分重叠频段的α与μ活动。

μ节律功率与反应时的关联

相关分析表明，左侧中央区μ节律功率与回避反应速度呈负相关（p=0.002），即μ抑制越强，反应越快，而右侧半球无此关联，凸显μ节律在运动执行中的侧化特性。

α/μ节律与焦虑特质的关系

特质焦虑（STAI-T）评分与可回避条件下11.5 Hz总功率呈负相关，焦虑水平高的个体在感觉运动区表现出更强的μ节律抑制，提示焦虑情绪加剧运动准备状态。

结论与意义

本研究通过多维度脑振荡分析，阐明主动威胁回避涉及视觉与运动系统的协同调控：顶叶α活动反映威胁相关的注意增强，而感觉运动区μ节律抑制直接调控行动执行效率。创新性地采用ICA技术解决了α与μ节律的频率重叠问题，并发现焦虑特质通过调制μ节律影响防御动机。这些发现为焦虑障碍中异常防御行为的神经机制提供了新视角，并为开发基于神经振荡的生物标记物奠定了理论基础。