《NeuroImage》：Distinct neural patterns of valence and arousal in the developing brain: A representational similarity analysis of MEG
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研究人员采用表征相似性分析（RSA）对典型发育儿童与青少年观看情绪图片时的脑磁图（MEG）数据进行了部分RSA分析，旨在分离效价（valence）与唤醒（arousal）在情绪加工中的独特神经贡献。由于效价与唤醒在刺激材料中天然相关，传统基于条件平均对比的设计
研究人员采用表征相似性分析（RSA）对典型发育儿童与青少年观看情绪图片时的脑磁图（MEG）数据进行了部分RSA分析，旨在分离效价（valence）与唤醒（arousal）在情绪加工中的独特神经贡献。由于效价与唤醒在刺激材料中天然相关，传统基于条件平均对比的设计无法区分两者的独立作用，而部分RSA通过控制另一维度的前提下考察目标维度与神经表征几何结构的独有关系，从而克服了这一局限。研究发现，在刺激呈现后50-100毫秒内，效价在额下回（IFG）、颞上回（STG）、额中回（MFG）和脑岛（insula）中独立组织了神经表征结构，而唤醒仅在眶额皮层（OFC）中表现出显著独特贡献。直接对比显示，STG和MFG中的效价系数显著大于唤醒系数，而OFC中唤醒系数显著大于效价系数。在100-1000毫秒的扩展时间窗口中，效价效应呈持续分布模式，主要在额中回（MFG）的200-400毫秒、650-800毫秒和900-1000毫秒窗口，以及前扣带回（ACC）的350-450毫秒和颞中回（MTG）的850-950毫秒窗口中显著；唤醒仅在后扣带回（PCC）的200-300毫秒窗口中显示出显著效应。效价-唤醒直接对比在43个区域-窗口组合中显著，且全部为效价系数超过唤醒系数。基于模型表征网络分析显示，效价网络早期以颞叶皮层为中心，随后逐渐扩展至前额叶和扣带回区域，在700-800毫秒达到最大范围；唤醒网络早期围绕MFG和dlPFC组织，晚期（700-950毫秒）扩展为包含突显、前额叶和颞叶区域的密集网络。两网络的重叠（Jaccard相似性）在50-100毫秒、250-450毫秒和650-1000毫秒三个时段较高。发展分析显示，在5-18岁年龄范围内，效价和唤醒表征强度均未发现与年龄的显著线性和二次关联。该研究首次将部分RSA应用于源定位MEG数据以分离效价与唤醒的独特贡献，并在发育样本中开展，结果表明在儿童青少年的大脑中，效价比唤醒更主导地组织了情绪表征结构。
情绪图片的效价（valence，正负性）与唤醒（arousal，激活强度）在标准化图片库中通常高度相关，传统基于条件均值的对比设计无法将两者对脑活动的贡献分离开来。这一混淆问题在儿童青少年阶段尤为重要，因为该时期情绪评价相关脑区仍在成熟中，且个体发展差异可预测焦虑和情绪障碍风险，但这一年龄段恰恰是相关研究最少的时期。以往研究主要依赖类别对比（如愉快对比中性），无法解释效价与唤醒各自独立的神经贡献，也忽略了个体刺激间的变异信息。表征相似性分析（RSA）通过考察“效价相似的图片是否诱发相似的脑活动模式”来突破这一局限，且部分RSA能在控制一维度的同时提取另一维度的独特贡献。本研究基于Ntoumanis等（2026）的MEG数据集进行二次分析，共纳入57名典型发育儿童和青少年（27名女性，年龄5-18岁，平均11.31岁），采用Nencki情绪图片系统（NAPS）中经儿童常模评定的420张图片。研究人员运用部分RSA、直接对比检验、模型表征网络分析及发展分析等技术，在源定位水平上分离效价与唤醒的时空表征特征。主要关键技术包括：基于模板MNI152脑图谱与个体头皮形状配准的源定位（动态统计参数映射，dSPM）、基于效价和唤醒常模评分的模型表征相异矩阵（RDM）构建、部分回归（对效价和唤醒模型RDM同时回归神经RDM）、刺激标签置换检验（10,000次置换）、Freedman-Lane置换方案、直接效价-唤醒对比检验（Δβ）、模型表征网络分析（两区域部分系数的符号几何均值作为共表征强度）以及年龄系数的线性和二次回归分析（控制头动和有效试次数）。
3.1 早期情绪加工窗口（50-100 ms）中效价与唤醒的贡献
在50-100 ms窗口内，计划的部分RSA分析显示，控制唤醒后效价具有独特贡献的脑区包括：额下回（IFG，β=0.044，p=.006）、颞上回（STG，β=0.062，p<.0001）、额中回（MFG，β=0.037，p=.011）和脑岛（β=0.037，p=.019）。唤醒仅在眶额皮层（OFC）中表现出显著独特贡献（β=0.041，p=.006）。直接对比检验显示，STG和MFG中效价系数显著大于唤醒系数，而OFC中唤醒系数显著大于效价系数，表明这三个区域真正表现出维度优势效应。加入低层视觉特征（亮度、对比度、熵、复杂度）和物体类别作为协变量后，所有显著效应保持不变。
3.2 晚期情绪加工窗口（100-1000 ms）中效价与唤醒的贡献
将部分RSA扩展至100-1000 ms的17个时间窗口和15个双侧ROI后发现，效价效应在空间上集中于外侧前额叶并呈持续分布模式：额中回（MFG）在200-400 ms和650-800 ms及900-1000 ms窗口显著，前扣带回（ACC）在350-450 ms窗口短暂出现显著效应，颞中回（MTG）在850-950 ms窗口表现出晚期效应。唤醒仅在200-300 ms的后扣带回（PCC）中显示单个显著效应。效价-唤醒直接对比在43个区域-窗口组合中显著，全部为效价系数超过唤醒系数，其中最持续的区域为背外侧前额叶（dlPFC，150-250至900-1000 ms）和MTG（550-1000 ms连续显著），但大多数窗口仅反映相对差异而非单独的效价表征。
3.3 表征编码的发展效应
在个体水平上重新估计部分RSA，将每个参与者的效价和唤醒部分β系数对年龄进行回归，控制了头动和有效试次数。结果显示，在线性和二次年龄项上均未发现任何区域或时间窗口中效价或唤醒表征强度与年龄的显著关联（所有FDR校正后p>.05）。将分析限制在28名8-12岁参与者（与常模样本年龄范围完全匹配）后仍得到同样的零结果，且观察到的年龄系数普遍小于80%检验效能可检测的最小效应量。
3.4 效价与唤醒表征网络
基于模型表征网络分析（部分系数的符号几何均值为共表征强度）显示，效价表征网络在50-100 ms即以颞叶外侧皮层（MTG与STG、MFG、IFG、脑岛的共表征）为中心出现，随后逐渐招募前额叶和扣带回区域，在700-800 ms达到最大范围（MTG与ACC、STG、OFC、MCC、MFG的广泛共表征），最终在900-1000 ms收缩至颞额配对。唤醒表征网络早期围绕MFG和dlPFC组织（50-100 ms MFG与MTG、MCC、STG共表征），晚期（700-950 ms）扩展为包含突显、前额叶和颞叶区域的密集网络。两网络重叠（Jaccard相似性）在50-100 ms（J=0.33）、250-450 ms（J=0.20-0.33）和650-1000 ms（J=0.35-0.38）三个时段最高，中间时段则几乎完全分离，以效价驱动的边为主。
讨论部分总结：本研究首次将部分RSA应用于源定位MEG数据以分离效价与唤醒的独特贡献，并在发育样本中揭示效价是儿童青少年组织情绪表征的主要维度。效价在刺激后50-100 ms即结构化额颞叶和突显区域，在外侧前额叶持续存在，并锚定一个逐渐招募评价性皮层区域的网络；唤醒则表现出有限且短暂的作用，通过一个不同的网络仅间歇性地与效价对齐。早期效价效应可能通过快速皮层下和视觉通路、自上而下预测促进及前馈扫描中的循环交互等机制实现；唤醒在OFC的效应可能反映其对动机强度或突显性的敏感性；晚期MTG效应可能暗示从评价性向概念性表征的转变；PCC的短暂唤醒效应可能反映状态样信号而非持续性表征。未检测到年龄相关变化应谨慎解读为表征编码在此年龄段相对稳定或效应量过小，而非确证无发展效应。主要局限包括ROI选择基于同一数据集的先前条件对比结果、模板配准源定位对深部结构的空间精度有限、常模评分来自8-12岁儿童样本、单次呈现导致个体水平估计可靠性较低等。
研究结论可翻译为：通过从类别对比转向个体刺激的表征几何分析，部分RSA揭示了条件平均设计无法获得的情绪反应结构，表明在这些被试的儿童和青少年样本中，大脑在所述区域内可能差异性地组织效价和唤醒表征。这些发现表明，在这些区域内，该儿童青少年样本的情绪表征主要由效价结构化，唤醒则贡献了较弱且更短暂的信号。未来研究可考察处于焦虑、抑郁或孤独症谱系障碍风险的儿童是否不仅在情绪信息是否被加工上存在差异，更在于情绪表征如何结构化，这一差异可能无法通过平均化反应方法检测到。
