自然态fMRI的受试者间相关揭示精神分裂症中情感神经同步性的破坏

《NeuroImage》：Disrupted Emotional Neural Synchrony in Schizophrenia Revealed by Intersubject Correlation of Naturalistic fMRI

　　

受试者间相关（Intersubject Correlation, ISC）揭示了自然态刺激下共享的神经动力学。自然态功能磁共振成像（fMRI）和ISC为情感功能障碍提供了生态有效标记。精神分裂症患者在情感电影观看期间表现出改变的ISC；在情感叙事处理过程中，患者杏仁核同步性降低，而额顶叶和梭状回ISC增加提示补偿过程。

### 论文解读：自然态fMRI的受试者间相关揭示精神分裂症中情感神经同步性的破坏

#### 研究背景与问题
精神分裂症是一种影响全球约0.32%人口的严重慢性精神疾病，常在青春期晚期或成年早期发病，导致感知、认知、情感和社会功能严重受损。尽管数十年的研究，患者处理复杂情感和社会信息的神经机制仍不完全清楚。大量文献表明，精神分裂症患者存在情感处理和社会认知的根本性破坏，表现为情感迟钝、情感线索误解、共情和心理理论困难。以往的神经影像学元分析（如Jáni & Ka?párek, 2018）发现，患者在情感识别任务中杏仁核、丘脑、岛叶、前扣带皮层（anterior cingulate cortex, ACC）和内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）激活降低，而顶叶和运动相关区域激活增加，可能反映补偿机制。然而，这些研究多采用传统区块或事件相关范式，无法捕捉自然情境下动态、多维度的情感处理过程。自然态刺激（如电影、故事）能更真实地模拟日常体验，但因其复杂性，传统任务对比分析不适用。为此，研究人员引入受试者间相关（Intersubject Correlation, ISC）方法，测量不同个体在相同自然刺激下脑反应的相似性，无需显式刺激模型。该研究旨在探讨精神分裂症患者与健康对照在观看自然态情感电影时，其神经同步性是否存在差异，以及这种差异如何反映情感处理的核心缺陷。论文发表在《NeuroImage》。

#### 主要关键技术与方法
研究人员采用自然态功能磁共振成像（fMRI）范式，放映快乐、悲伤和中性情绪的视频片段（各1分钟，共3个session，各含3个任务块和3个基线块）。数据在3T GE HDx扫描仪上采集，使用梯度回波平面成像（EPI）序列（TR=2s，TE=30ms，翻转角90°，FOV 24cm，64×64像素矩阵，体素3.75×3.75×4mm）。预处理包括脑提取（BET）、5mm半高全宽高斯平滑、0.01–0.1Hz带通滤波，并配准到MNI标准空间。ISC分析遵循Hasson等（2004）方法：对每组内每对受试者计算每个体素残留BOLD时间序列的Pearson相关系数，经Fisher z变换后，用单样本t检验（组内）和两样本t检验（组间）评估显著性，并用循环移位置换检验建立零分布，采用体素水平p<0.001与簇水平FWE校正p<0.05。为分离情感处理与基线感官反应，计算情感视频减去中性视频的ISC差值。

#### 研究结果
**群体内受试者间相关**：在快乐、悲伤和中性条件下，两组均显示早期视觉区域（如距状裂、舌回）的显著ISC。健康对照在颞叶高级区域（颞中回、颞上回、颞下回）和尾状核表现出更广泛的ISC；精神分裂症患者则在中枕回和丘脑出现额外ISC。悲伤条件下，健康对照的杏仁核、梭状回和楔前叶表现ISC，而患者则涉及海马旁回、距状裂、丘脑和颞下回。中性条件下，健康对照额外招募梭状回和颞上回，患者则在上额回表现出ISC。

**情感调节的群体内ISC**：快乐vs中性对比中，健康对照在岛叶、海马和杏仁核ISC增加，而患者在距状裂、舌回、尾状核、丘脑、颞中回和中央后回ISC增加。悲伤vs中性对比中，健康对照在岛叶、舌回、丘脑和杏仁核ISC增加，患者在舌回、梭状回和丘脑ISC增加，同时ACC和颞中回ISC降低。

**组间ISC差异**：健康对照在快乐条件下比患者在岛叶、颞中回、中央前回、杏仁核和颞下回ISC显著更高；患者则在额上回、眶额皮层、梭状回、角回和部分颞中/中央前回ISC更高。悲伤条件下，健康对照在岛叶、颞上回、颞中回、中央前回、杏仁核和梭状回ISC更高；患者则在缘上回、额上回、颞下回、额中回、枕中回和辅助运动区ISC更高。中性条件下，健康对照在舌回、颞上回、距状裂、颞中回、丘脑和海马旁回ISC更高；患者则在额上回、额下回、ACC和眶额皮层ISC更高。情感vs中性对比中，健康对照在岛叶、颞下回、杏仁核、颞中回、额上回和壳核ISC更强，而患者在海马旁回、舌回、枕下回、距状裂、丘脑和楔叶ISC更强。双侧杏仁核在快乐-中性和悲伤-中性对比中均显示患者ISC显著降低。

#### 讨论与结论
该研究首次使用自然态ISC揭示精神分裂症患者情感处理神经同步性的破坏。健康对照在情感突显、社会认知和整合加工区域（如岛叶、杏仁核、颞叶）表现出更强的组间神经同步性，而患者则更多依赖感知、皮层下和前额叶区域（如视觉皮层、丘脑、额上回），提示补偿策略。杏仁核同步性降低是核心发现，反映了患者与外部情感线索对齐能力（情感共鸣）的破坏，即使控制基本感官差异后仍然存在。中性条件下患者额叶和边缘旁区同步性增强，可能反映异常突显分配机制。该研究强调自然态ISC作为生态有效工具在检测临床人群情感处理缺陷中的价值，并指出其潜在应用：早期识别精神病风险、表型分型及治疗效果评估。研究局限性包括样本量较小、患者共病抑郁症状、药物治疗影响等，未来需更大样本并控制症状严重度和药物状态。总体结论：精神分裂症在神经层面表现为共享情感体验的减弱，可能源于边缘系统激活不足和感知/认知控制系统的过度依赖。