情绪反应神经机制新发现：面部表情与主观体验的神经网络动态耦合

《Communications Biology》：Neural network dynamics associated with facial and subjective emotional responses

本研究通过fMRI技术，结合面部动作编码系统（FACS）和动态效价评分，揭示了情绪处理中面部反应与主观体验的神经基础及其动态相互作用。研究发现，面部反应主要涉及边缘系统和感觉运动皮层，而主观体验则与内侧顶叶和外侧颞顶叶区域相关。动态因果模型（DCM）进一步表明，感觉处理网络首先激活面部反应网络，进而影响主观体验网络，为情绪产生的神经机制提供了新见解。

　　

情绪是人类心理活动的核心组成部分，但其复杂的多成分特性使得理解其神经机制充满挑战。情绪通常包括主观体验和身体反应（如面部表情）等多个协调的组成部分。尽管心理学研究长期以来关注面部表情与主观情绪体验之间的关系，但关于这两者之间的因果关系存在长期争议。达尔文等人提出的"读出假说"认为面部表情是内在情绪体验的反映，而詹姆斯等人提出的"面部反馈假说"则认为面部表情的产生先于主观体验并对其产生影响。

功能磁共振成像（fMRI）研究已经识别出与面部表情和主观体验相关的脑区，但少有研究同时记录这两种反应并统计分离它们的影响。此外，与这些情绪反应相关的功能网络以及这些网络之间的动态相互作用仍不清楚。为了解决这些问题，日本RIKEN和京都大学的研究团队在《Communications Biology》上发表了一项创新研究，揭示了情绪处理中面部反应和主观体验的神经基础及其动态耦合机制。

研究团队采用了多模态方法，包括功能磁共振成像（fMRI）、面部视频记录和动态效价评分。研究招募了33名健康参与者，让他们观看引发负面、中性和正面情绪的电影片段。在fMRI扫描过程中，研究人员使用面部动作编码系统（FACS）记录参与者的面部表情，特别关注动作单元（AU）12（嘴角拉动动作）作为正面情绪表达的指标。扫描结束后，参与者通过提示回忆程序提供动态效价评分。数据分析包括区域脑活动分析、组水平独立成分分析（ICA）以及独立成分的动态因果建模（DCM）。

区域脑活动分析显示，面部情绪反应（AU 12）与边缘系统区域（如杏仁核和壳核）以及体感运动皮层（包括中央后回、岛叶、中央前回和辅助运动区）的激活相关。主观情绪反应（动态效价评分的绝对值）则与内侧顶叶区域（如楔前叶）、外侧颞叶区域和小脑的活动相关。这些结果表明面部和主观情绪反应具有不同的神经基础。

组独立成分分析识别出与感觉处理（早期视觉、高阶视觉和听觉处理）、面部情绪反应和主观情绪反应相关的独立成分（IC）。其中，与面部反应相关的IC#13包含了边缘系统和感觉运动区域，而与主观反应相关的IC#15则包含了内侧顶叶和外侧颞顶叶区域。这表明与面部和主观情绪反应相关的脑区形成了不同的功能网络。

动态因果建模结果显示，最优模型是感觉处理网络（早期视觉、高阶视觉和听觉处理）独立地与面部情绪反应网络相互作用，而面部情绪反应网络随后与主观情绪反应网络进行双向交互。这一发现支持了面部反馈假说，表明情绪刺激的感觉处理首先激活面部反应系统，进而影响主观情绪体验的形成。

功能磁共振成像（fMRI）是本研究的核心技术，用于记录大脑活动。研究人员使用3T MRI系统采集功能图像，参数包括：重复时间（TR）=2000ms，回波时间（TE）=41.2ms，体素大小=2×2×2mm。面部表情通过面部动作编码系统（FACS）进行编码，特别关注动作单元（AU）12。主观情绪反应通过动态效价评分评估，使用绝对值表示情绪强度。数据分析包括预处理、区域脑活动分析（基于广义线性模型GLM）、组独立成分分析（ICA）和独立成分的动态因果建模（DCM）。

区域脑活动

研究发现，电影观察引发了广泛的新皮层区域激活，包括双侧枕叶、颞叶、顶叶和额叶。面部情绪反应与边缘系统（如杏仁核和壳核）以及体感运动皮层的活动相关。主观情绪反应则与内侧顶叶（如楔前叶）、外侧颞叶区域和小脑的活动相关。这些结果通过统计参数映射（SPM）分析得出，表明面部和主观情绪反应具有不同的神经基础。

独立成分分析

组ICA识别出30个独立成分（IC），其中IC#5、IC#7和IC#11分别与早期视觉处理、高阶视觉处理和听觉处理相关。IC#13与面部情绪反应相关，包含了边缘系统和体感运动区域；IC#15与主观情绪反应相关，包含了内侧顶叶和外侧颞顶叶区域。这表明与面部和主观情绪反应相关的脑区形成了不同的功能网络。

动态因果建模

DCM分析比较了九个模型，考察感觉处理网络、面部反应网络和主观反应网络之间的动态相互作用。最优模型显示，感觉处理网络独立地与面部反应网络交互，而面部反应网络随后影响主观反应网络。模型比较显示，感觉网络与面部反应网络连接的模型家族优于其他模型家族，支持了面部反馈假说。

本研究通过多模态方法揭示了情绪处理中面部反应和主观体验的神经基础及其动态相互作用。区域脑活动分析表明，面部反应主要涉及边缘系统和感觉运动皮层，而主观体验则与内侧顶叶和外侧颞顶叶区域相关。独立成分分析进一步表明，这些脑区形成了不同的功能网络。动态因果建模结果显示，感觉处理网络首先激活面部反应网络，进而影响主观体验网络，支持了面部反馈假说。

这些发现对于理解情绪产生的神经机制具有重要意义。首先，它们揭示了面部和主观情绪反应具有不同的神经基础，解决了先前研究中关于杏仁核等脑区功能的不一致性。其次，研究结果表明主观情绪体验可能通过心理化（mentalizing）网络构建，这与自我参照加工和理解他人心理状态的能力相关。最后，动态因果建模提供的网络级交互证据为情绪理论提供了神经层面的支持，表明情绪反应可能通过从边缘运动系统到心理化网络的层级动态交互实现。

研究的局限性包括仅评估了下半面部表情、仅使用效价评分、样本量较小以及fMRI时间分辨率有限。未来研究可以结合上下面部表情评估、在线主观评分、更大样本量和高时间分辨率脑成像技术进一步验证和扩展这些发现。

总之，这项研究首次全面描绘了情绪处理中面部和主观反应的神经活动、功能网络和动态交互模式，为理解情绪的多成分特性提供了重要见解，并对情绪障碍的神经基础研究具有启示意义。