威胁强度对感觉预处理的影响

《Biological Psychology》:Effects of threat intensity on sensory preconditioning

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月24日 来源:Biological Psychology 3.3

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  摘要虽然已知情绪强度会影响直接条件作用中的恐惧泛化,但其对更高阶关联学习过程的影响尚不清楚。感官预处理作为一种更高阶的学习形式,能够通过先前的关联将中性刺激联系起来,从而在缺乏直接经验的情况下推断潜在威胁。在此研究中,我们探讨了在一阶条件作用过程中威胁强度是否會增强感官预处理效果

  

摘要

虽然已知情绪强度会影响直接条件作用中的恐惧泛化,但其对更高阶关联学习过程的影响尚不清楚。感官预处理作为一种更高阶的学习形式,能够通过先前的关联将中性刺激联系起来,从而在缺乏直接经验的情况下推断潜在威胁。在此研究中,我们探讨了在一阶条件作用过程中威胁强度是否會增强感官预处理效果。参与者首先学习中性类别图像对之间的关联(预处理阶段)。在随后的巴甫洛夫条件作用阶段,其中一个类别会被与高强度或低强度的厌恶无条件刺激配对,不同组之间进行比较。最后,在条件学习迁移测试中,参与者会在立即以及次日再次接触预处理阶段中的类别,但不会呈现无条件刺激。虽然两组在震惊预期方面的迁移程度相当,但仅高强度条件作用能在第一天带来皮肤电反应的迁移,并在第二天使皮肤电反应泛化到安全刺激上。高强度与低强度条件作用还会导致对迁移测试中所编码刺激的情景记忆出现非特异性增强,而低强度条件作用则能选择性地、事后增强与条件刺激先前有关联的刺激的记忆。总体而言,研究结果表明,高强度的情绪体验可能会扩大反应范围,夸大重要性和相关性,同时降低适应性情绪反应所需的精确性。

引言

我们常常在缺乏直接经验的情况下评估某种刺激或情境的潜在威胁。我们应对这种不确定性的方法之一就是借助先前获得的关联。例如,习惯在花园里和蜜蜂打交道的人,可能在森林中遭到蜜蜂蜇伤后,开始害怕那个环境。这种更高阶的关联学习——通过某个刺激与后来能预示生物学上重要结果的信号之间的先前关联,将该信号的价值转移到中性刺激上——被称为感官预处理(SPC)(Baczkowski等人,2023;Brogden,1939;Gewirtz和Davis,2000)。尽管已有大量研究确定了此类关联转移发生的条件,但对于厌恶结果本身的特性如何影响这种转移的程度,人们了解甚少。具体来说,目前还不清楚更强的一阶威胁学习是否会增强对间接相关刺激的防御反应传播。
从实验上看,感官预处理包括三个阶段:(1)预处理阶段,将两个中性刺激(预处理刺激和待条件处理刺激)配对;(2)条件处理阶段,将待条件处理刺激与厌恶或奖励性的无条件刺激配对;(3)测试阶段,单独呈现预处理刺激,以评估从条件处理阶段获得的条件反应是否会发生迁移。大量针对啮齿动物的研究(Hart等人,2022;Jones等人,2012;Qureshi等人,2023;Rizley和Rescorla,1972;Sadacca等人,2018;Wong等人,2019)以及新兴的人类研究(Cooper等人,2024;Dunsmoor等人,2011;Vries等人,2025;Wimmer和Shohamy,2012)都表明,无论是在愉悦还是厌恶领域,都存在较强的更高阶迁移现象。这种能够在不同时间发生的学习事件之间进行整合的能力,被认为是一种基于模型的推理形式,它将更高阶学习与无模型的第一阶条件作用区分开来(Sadacca等人,2018;Wang等人,2020)。
一个尚未解决的核心问题是,第一阶条件作用的性质如何影响感官预处理中的后续迁移。在标准的巴甫洛夫条件作用中,形式模型阐述了无条件刺激的属性——尤其是强度——如何影响关联强度和条件反应(Pearce和Hall,1980;Rescorla和Wagner,1972)。然而,这些模型对于更高阶的迁移现象解释力较弱,因为在那种情况下,反应取决于在待条件处理刺激与无条件刺激配对之前形成的关联。因此,目前还不清楚增加无条件刺激的强度仅仅是增强了対待条件处理刺激的反应,还是也增强了威胁价值向预处理刺激的传播。
相关领域的研究表明,无条件刺激的强度可能在塑造防御反应的范围方面起着关键作用。高强度的厌恶结果会导致更广泛的泛化,影响到在感知上和概念上相关的刺激(Dunsmoor等人,2017;Ghosh和Chattarji,2015;Sanford等人,2017)以及相关情境(Baldi等人,2004;Cordero等人,1998;Merino等人,2000),而低强度的结果则往往会导致更为具体和有区分度的反应。由此推断,更强的一阶学习也可能增强感官预处理中威胁价值的迁移。以之前的例子来说,轻微的蜇伤可能只会引发有限的警惕,而强烈的蜇伤则可能导致对花园的更大恐惧,以及避免进入其他与蜜蜂相关的环境。因此,那些让我们能够灵活应对未知状况的机制,在原始威胁更为强烈时,就有可能引发更广泛的威胁反应(Dunsmoor等人,2017;Ferrari等人,2008),这正是焦虑和压力相关障碍中常见的广泛恐惧和回避行为的体现(Cooper等人,2022;Kheirbek等人,2012;?hman和Mineka,2001)。
在本研究中,我们测试了在恐惧条件作用过程中无条件刺激的强度是否会影响条件反应向预处理刺激的迁移。我们通过逐次测量震惊预期和皮肤电反应来作为学习到的威胁程度的指标。为此,我们采用了一种新的情景条件作用范式(Dunsmoor等人,2015;Dunsmoor和Kroes,2019),使用每次试验都不同的示例,这样我们就能评估威胁学习是如何在语义类别结构中传播的,而非仅仅局限于某个单一刺激。这一设计还使得我们能够测试向先前遇到的预处理刺激项目以及新的语义相关示例的迁移情况,从而区分特定项目层面的迁移(即先前与条件刺激配对的预处理刺激项目)与更广泛的类别层面泛化。
第一天,参与者首先学习来自不同语义类别的成对图像之间的关联。在条件作用阶段,其中一个类别(CS+)会被与低强度或高强度的电击配对,而另一个类别(CS?)则不会受到任何强化。之后,我们通过使用来自预处理类别的重复示例和新示例来评估条件反应的迁移情况。大约24小时后(第二天),参与者再次参与测试,以评估他们对新的预处理刺激示例的泛化反应是否仍然存在。
我们假设条件反应的迁移程度会随着无条件刺激强度的增加而上升,也就是说,高强度的条件作用会导致对预处理刺激更高的震惊预期和皮肤电反应。这一预测与之前的研究结果一致,那些研究表明高强度的厌恶结果会导致更广泛的泛化梯度(Dunsmoor等人,2017;Ghosh和Chattarji,2015;Laxmi等人,2003;Pedraza等人,2016;Phillips和LeDoux,1992)。
作为次要研究目标,我们还考察了对预处理刺激的情景记忆(识别记忆)。此前的人类研究表明,感官预处理能够增强对预处理刺激项目的记忆,包括在条件作用之后的事后记忆增强效应(Cooper等人,2024;Zhu等人,2022)。不过,越来越多的证据表明,情绪强度与记忆之间的关系并非线性关系。例如,我们之前的研究发现,低强度的电击相比高强度电击,能带来更具有选择性的识别记忆增强效应,即便是对在条件作用之前就已经编码过的概念相关刺激也是如此(Ouyang和Dunsmoor,2024)。啮齿动物研究和计算模型表明,适度的杏仁核激活可能有助于海马体的编码,而高强度的刺激则可能妨碍这一过程(Haubrich和Nader,2023),计算模型也显示,适度强度的杏仁核信号输入有助于更好的记忆编码,而高强度输入则会损害编码功能(John等人,2024)。因此,我们推测,与高强度条件作用相比,低强度条件作用之后,识别记忆会表现出更强的选择性。总的来说,这项研究探讨了更高阶学习中一个基础但尚未解决的问题:即直接厌恶体验的强度是否会影响威胁价值的间接迁移程度。

章节摘录

参与者

样本量是根据我们之前关于无条件刺激强度对巴甫洛夫恐惧条件作用影响的研究确定的,那项研究每组有26名参与者。由于我们的主要关注点在于,通过皮肤电反应和震惊预期来衡量的恐惧迁移程度是否会随着无条件刺激强度的增加而上升,所以我们根据上一项研究中“组别与CS类型交互作用对皮肤电反应变量产生的广义eta平方值”来计算效应大小(详见相应章节)

第一天——预处理阶段

在预处理阶段并未连接电击电极。为了帮助参与者建立预处理刺激与对应场景之间的关联,我们在实验开始时就要求他们记住这一阶段的所见内容。参与者一共会看到48对物体-场景图像对。每个试验开始时,屏幕左侧会显示一个物体(动物或工具),参与者有最多4秒的时间来判断右侧会出现哪种类型的场景(室内或室外),然后他们会对该场景进行评分

恐惧条件作用阶段

震惊预期。震惊预期的数据如图2所示。不同组别之间在CS类型方面不存在显著差异(HI组与LI组相比:b = -0.26,95%置信区间为[-0.57,0.06],t61.15 = -1.63,p =.11,d = 0.41)。正如预期,两组中的CS+所对应的震惊预期值都高于CS-(LI组:b = 2.25,95%置信区间为[2.03,2.48],t61.95 = 20.02,p <.001,d = 3.62;HI组:b = 1.99,95%置信区间为[1.77,2.22],t62.11 = 18.01,p <.001,d = 3.21)。HI组和LI组的震惊预期值与CS+相比也相差不大(b = 0.13,95%置信区间为[-0.05,0.31],t61.12 = 1.49,p =.14)

讨论

尽管在关联学习和记忆的模型中,结果强度非常重要,但针对人类条件作用中威胁强度影响的系统研究仍然很少。因此,在本研究中,我们利用感官预处理技术,探讨了威胁强度如何影响学习到的恐惧的更高阶迁移。我们发现,条件作用过程中的高强度威胁会导致对预处理刺激的皮肤电反应和震惊预期出现短暂但具有选择性的增强效应。在高强度刺激作用24小时后

利益冲突声明

作者声明在本文的研究、作者身份及/或发表过程中不存在任何潜在的利益冲突。

CRediT作者贡献说明

Dunsmoor Joseph Edward:写作——审阅与编辑,资金获取,概念构思。Lingwei Ouyang:写作——审阅与编辑,写作——初稿撰写,可视化处理,软件应用,项目管理,方法设计,实验实施,正式分析,数据整理,概念构思。Cooper Samuel Emerson:写作——审阅与编辑,软件应用,方法设计。

关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

作者在准备本论文时没有使用任何生成式AI技术。

致谢

我们感谢Isaias De La Rosa在数据收集和参与者安排方面所提供的帮助。

资金来源

本研究得到了美国国家科学基金会[职业发展项目1844792]以及美国国立卫生研究院[R01 MH122387]对J.E.D.的资助。
Lingwei Ouyang|Samuel E. Cooper|Joseph E. Dunsmoor
德克萨斯大学奥斯汀分校心理学系
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