疼痛共情的fmri研究

疼痛共情的fmri研究

1痛苦共情研究公共情感是指對(duì)他人情感狀態(tài)的模擬（感知和反思）（circleandlamp，2005）、分享（sharg）（hein，singe，2008）和理解（gorge，2005）?？梢詫⑵洳僮餍越缍?個(gè)體在知覺(jué)到他人特定情緒狀態(tài)時(shí)的神經(jīng)表征和行為表現(xiàn),與個(gè)體自身處于相應(yīng)情緒狀態(tài)時(shí)相同。目前共情的研究對(duì)象,已經(jīng)涉及痛苦、厭惡、乃至觸覺(jué)、嗅覺(jué)和動(dòng)覺(jué)等方面。其中,對(duì)他人痛苦的共情(empathyforpain,以下簡(jiǎn)稱痛苦共情),有助于規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)和威脅、建立親密關(guān)系、促進(jìn)利他行為等,是人類生存繁衍的必要工具和手段。但痛苦共情之所以成為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的熱點(diǎn),卻至少要部分歸功于Singer等(2004)運(yùn)用功能性核磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,簡(jiǎn)稱fMRI)技術(shù)進(jìn)行的開創(chuàng)性研究,及其令人震驚的結(jié)果。研究顯示,人們知覺(jué)到他人受痛時(shí)所激活的腦區(qū),與他們親歷痛苦時(shí)所激活的腦區(qū),在很大程度上相互重疊(Singeretal.,2004)。這一結(jié)果暗示了本人受痛與知覺(jué)到他人受痛可能具有相同的神經(jīng)表征;換言之,我們確實(shí)能在一定程度上對(duì)他人的痛苦“感同身受”。這項(xiàng)研究更深刻的意蘊(yùn)在于它所提示的可能性:即便是對(duì)“共情”這樣看似難以進(jìn)行客觀測(cè)量的心理學(xué)構(gòu)念,借助合適的技術(shù),也能給出“實(shí)打?qū)崱钡纳窠?jīng)學(xué)證據(jù)。此后痛苦共情的腦成像研究大量涌現(xiàn),紛紛通過(guò)測(cè)定不同實(shí)驗(yàn)條件下與痛苦有關(guān)的腦激活水平,來(lái)考察人類共情能力的神經(jīng)機(jī)制和影響因素。而眾多腦成像技術(shù)中,以血氧飽和度及血流量來(lái)標(biāo)志腦部能量消耗的fMRI技術(shù),憑借其無(wú)創(chuàng)性和高空間分辨率而備受痛苦共情研究者青睞。因此,以下將從研究范式、神經(jīng)機(jī)制和影響因素三方面出發(fā),對(duì)國(guó)內(nèi)外痛苦共情的fMRI研究進(jìn)行介紹和梳理。2共同痛苦研究的模式痛苦共情的fMRI研究數(shù)量眾多,實(shí)驗(yàn)范式卻相對(duì)單純。常用范式有兩種:圖片誘導(dǎo)范式和線索誘導(dǎo)范式。2.1被試痛苦共情顧名思義,圖片誘導(dǎo)是向正在接受MRI掃描的被試呈現(xiàn)一系列圖片或影像(圖1),這些材料描繪的或是肢體受痛(例如,食指指尖被針扎)/不受痛(例如,食指指尖或與針尖保持明顯距離,或被棉簽碰觸)的情境,或是受痛者/不受痛者的面部表情,以期引發(fā)被試的痛苦共情。部分實(shí)驗(yàn)中還要求被試在觀看圖片的同時(shí),完成諸如觀點(diǎn)采擇(想象自己或特定他人正處于上述情境中)、評(píng)估受痛程度等附加任務(wù);或在呈現(xiàn)圖片之前,提供關(guān)于受痛情境的額外信息(例如,圖片中目標(biāo)人物的受痛原因)。這類范式往往根據(jù)刺激材料是否描繪了受痛情境,分為受痛條件和無(wú)痛條件。其中,無(wú)痛條件提供了被試的血氧指標(biāo)基線水平。其實(shí)驗(yàn)邏輯為:將被試在特定實(shí)驗(yàn)操縱下觀看圖片/影像材料時(shí),與其“體驗(yàn)”到第一手疼痛時(shí)的腦部血氧指標(biāo)進(jìn)行比較,以證實(shí)兩種條件下所伴隨的神經(jīng)激活模式的一致性,繼而證明痛苦共情的存在,或特定因素對(duì)痛苦共情的影響。由此可見,該范式的特點(diǎn)在于,以具象刺激材料——而非真實(shí)的受痛者或受痛經(jīng)歷——來(lái)激發(fā)被試的痛苦共情;局限則是,受痛者的“不在場(chǎng)”與受痛過(guò)程的虛擬性,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的生態(tài)效度不足。2.2視覺(jué)符號(hào)的抽象這類范式又稱基于線索(cue-based)(Lamm,Decety,&Singer,2011)的范式。該范式將他人安置于接受掃描的被試身側(cè),并通過(guò)抽象視覺(jué)符號(hào)(例如,呈現(xiàn)在MRI儀器內(nèi)部屏幕上的不同色彩的箭頭)——而非生動(dòng)的圖片或明確的指導(dǎo)語(yǔ)——來(lái)提示被試接下來(lái)將進(jìn)行哪種實(shí)驗(yàn)條件的處理:被試自己或他人的手背上,將受到致痛或無(wú)痛的電刺激。這類范式的實(shí)驗(yàn)邏輯與前一類范式相同,但受痛過(guò)程的真實(shí)性有所保證、并且被試與目標(biāo)他人的現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)得到增強(qiáng),使得實(shí)驗(yàn)的生態(tài)效度提高。3疼痛矩陣的整合大量研究證實(shí),對(duì)于痛苦的切身體驗(yàn)所引發(fā)的神經(jīng)激活模式,與知覺(jué)到(Botvinicketal.,2005;Cheng,Yang,Lin,Lee,&Decety,2008;Decety&Michalska,2010)乃至想象(Cheng,Chen,Lin,Chou,&Decety,2010;Jackson,Brunet,Meltzoff,&Decety,2006)他人受痛時(shí)所伴隨的激活模式非常相似;而兩種條件下激活程度最接近的,是一個(gè)稱為“疼痛矩陣”(painmatrix)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Chengetal.,2007;Gu&Han,2007;Lamm,Batson,&Decety,2007;Lamm,Meltzoff,&Decety,2009;Moriguchietal.,2007;Morrison,Lloyd,diPellegrino,&Roberts,2004;Ochsner&Gross,2008;Saarelaetal.,2007;Zaki,Ochsner,Hanelin,Wager,&Mackey,2007)。通常認(rèn)為,疼痛矩陣(圖2)涉及的腦區(qū)包括:補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA,supplementarymotorarea)、背側(cè)前扣帶皮層(dACC,dorsalanteriorcingulatecortex)、內(nèi)側(cè)前扣帶皮層(aMCC,anteriormedialcingulatecortex)、前腦島(AI,anteriorinsula)、杏仁核(amygdala)和導(dǎo)管周圍灰質(zhì)(PAG,periaqueductalgray)等。而對(duì)于初級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)(SI,primarysomatosensorycortex)和次級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)(SII,secondarysomatosensorycortex)是否包含在這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,不同的研究結(jié)果之間則相互矛盾(Akitsuki&Decety,2009;Benuzzi,Lui,Duzzi,Nichelli,&Porro,2008;Chengetal.,2008;Lamm&Decety,2008;Moriguchietal.,2007;Singer&Lamm,2009)。由于個(gè)體自身受痛時(shí)通常伴隨著該網(wǎng)絡(luò)的激活,研究者一度將疼痛矩陣等同于對(duì)疼痛所引發(fā)的情緒、情感的神經(jīng)表征(Singeretal.,2004)。但此后研究者注意到,疼痛矩陣的激活同樣會(huì)在注意、評(píng)估有害刺激和協(xié)調(diào)軀體運(yùn)動(dòng)以便規(guī)避此類刺激時(shí)發(fā)生(Chengetal.,2010;Yamada&Decety,2009)。針對(duì)上述爭(zhēng)議,一種整合的觀點(diǎn)(Decety,2011)將疼痛矩陣所包含的眾多腦區(qū)分別歸入痛苦共情的感知-辨別維度(sensory-discriminativedimension)和情感-動(dòng)機(jī)維度(affective-motivationaldimension)。其中,感知-辨別維度相當(dāng)于共情的狀態(tài)模擬成分,包括對(duì)疼痛刺激的身體定位、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的評(píng)估,以及對(duì)受痛他人當(dāng)前的軀體運(yùn)動(dòng)和情緒狀態(tài)的迅速、無(wú)意識(shí)的模擬和渲染(emotionalcontagion)(Lammetal.,2011),主要涉及初級(jí)和次級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)。而情感-動(dòng)機(jī)維度則對(duì)應(yīng)于共情的感受分享成分,即對(duì)受痛他人所體驗(yàn)到的不適程度的主觀評(píng)估,所包含的核心神經(jīng)結(jié)構(gòu)為前腦島和前扣帶皮層。兩者各自在哺乳動(dòng)物的神經(jīng)進(jìn)化史上占有一席之地:前腦島是邊緣系統(tǒng)的一部分,而邊緣系統(tǒng)負(fù)責(zé)迅速對(duì)情感刺激進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序,前扣帶皮層則參與對(duì)情緒的評(píng)估和規(guī)范以及決策;并且兩者共同隸屬于一個(gè)旨在區(qū)分友善與敵意刺激、并相應(yīng)組織適應(yīng)性反應(yīng)的古老的情感系統(tǒng)(Norris,Gollan,Bertson,&Cacioppo,2010)。至于觀點(diǎn)采擇能力——即通過(guò)對(duì)他人狀態(tài)的認(rèn)知推理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)他人的意圖、愿望和信念的理解——是否屬于共情的范疇,至今尚無(wú)定論。已有研究顯示,與推斷和表征他人的心理狀態(tài)相關(guān)的腦區(qū)的激活,包括內(nèi)側(cè)前額皮層(medialprefrontalcortex,mPFC)、顳上溝(superiortemporalsulcus,STS)和顳葉-頂葉交界處(temporo-parietaljunction,TPJ)等,表示個(gè)體從情緒調(diào)節(jié)、社會(huì)互動(dòng)和自我-他人區(qū)分的角度出發(fā)進(jìn)行信息加工(Akitsuki&Decety,2009)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,不論共情者何等的感同身受,其對(duì)他人特定狀態(tài)的體驗(yàn)始終是一種建立在自我-他人區(qū)分基礎(chǔ)上的替代性體驗(yàn)(Decety,Michalska,&Akitsuki,2008);亦即,共情的理解成分包括的首先是個(gè)體對(duì)于“你我有別”的肯定,其次才是對(duì)于“他人”心態(tài)的理解。因此,上述腦區(qū)的激活是痛苦共情的認(rèn)知基礎(chǔ)。反對(duì)者則認(rèn)為,共感(狹義的共情)是更為直接、自動(dòng)化的鏡像反應(yīng),觀點(diǎn)采擇能力的認(rèn)知成分使其超出了共感的范圍(Hein&Singer,2008)。4對(duì)個(gè)體共情水平的影響就痛苦共情的神經(jīng)機(jī)制(圖3)達(dá)成初步一致之后,研究焦點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向哪些因素能夠影響個(gè)體的共情水平。迄今所考察的影響因素基本可以歸入以下兩方面:實(shí)驗(yàn)范式和任務(wù),以及共情者對(duì)于受痛者的態(tài)度。4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶腿蝿?wù)4.1.1情感-動(dòng)機(jī)維度的核心神經(jīng)模型Lamm等人(2011)通過(guò)對(duì)32項(xiàng)痛苦共情的fMRI研究進(jìn)行元分析,首次指出:特定腦區(qū)在痛苦共情時(shí)的激活水平,可能因研究所采用的實(shí)驗(yàn)范式而異。他們將常用的實(shí)驗(yàn)范式分為基于圖片(Picture-based)的范式與基于線索(cue-based)的范式兩大類,詳見本文第二部分。其元分析結(jié)果顯示,標(biāo)志著情感-動(dòng)機(jī)維度的前腦島和前扣帶皮層的激活,沒(méi)有體現(xiàn)出范式特異性,因而被認(rèn)為是痛苦共情的核心神經(jīng)表征。基于圖片的范式由于采用了生動(dòng)的刺激信息,通常會(huì)額外激活象征著感知-辨別維度的初級(jí)和次級(jí)軀體感覺(jué)區(qū);而采用抽象線索引發(fā)共情的實(shí)驗(yàn)對(duì)于自上而下的加工要求更高,因此則往往會(huì)額外測(cè)得與認(rèn)知維度——觀點(diǎn)采擇——相關(guān)的內(nèi)側(cè)前額皮層、顳上溝和顳葉-頂葉交界處的激活。4.1.2更加促進(jìn)了前扣帶被動(dòng)力的激活和人此外,任務(wù)對(duì)于共情者的注意水平和觀點(diǎn)采擇方面的要求也會(huì)導(dǎo)致共情水平的差異。較之計(jì)算圖片中出現(xiàn)的肢體(手/腳)數(shù)目,要求被試在觀看圖片時(shí)對(duì)受痛者的痛苦水平進(jìn)行評(píng)價(jià)更能激活被試的前扣帶皮層和額中回(Gu&Han,2007)。采用觀點(diǎn)采擇任務(wù)的實(shí)驗(yàn)中,除了前腦島、前扣帶皮層和頂島蓋均受到激活外,想象自己受痛時(shí),被試報(bào)告了更高的焦慮和個(gè)人痛苦水平,并伴隨著杏仁核、次級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)、背側(cè)前扣帶皮層、內(nèi)側(cè)前扣帶皮層和腦島更高水平的激活;想象無(wú)關(guān)的他人受痛時(shí),所報(bào)告的焦慮水平下降、移情水平上升,同時(shí)杏仁核的激活程度減弱、而扣帶后回/楔前葉和顳葉-頂葉交界處的激活更強(qiáng)(Jacksonetal.,2006;Lammetal.,2007)。4.2不同的受痛者個(gè)體的痛苦共情水平會(huì)受到他對(duì)受痛者的態(tài)度的影響,而這種態(tài)度的形成則可能取決于多種因素。例如,共情者所知覺(jué)到的他人受痛的程度和回報(bào);共情者對(duì)于他人受痛的歸因;受痛者的人格特質(zhì);受痛者與共情者的親密程度或相似程度;共情者本身的人格特質(zhì)和心理病理狀況,等等?？傮w而言,對(duì)于那些所受痛苦的強(qiáng)度更小、回報(bào)更大的他人,應(yīng)該為自身受痛負(fù)責(zé)的他人,具有令人厭惡的人格特質(zhì)的受痛他人,以及與共情者更疏遠(yuǎn)、更不相似的受痛他人,個(gè)體傾向于表現(xiàn)出更低程度的痛苦共情,即更低的疼痛程度評(píng)分和更弱的疼痛矩陣激活水平;而那些移情意向或易受暗示性較低的個(gè)體,以及患有述情障礙等影響情緒加工的精神疾病的個(gè)體,則更傾向于對(duì)他人的痛苦表現(xiàn)出較低程度的共情。4.2.1cpain狀態(tài)Saarela等人(2007)以處于銳痛(acutepain)和慢痛(chronicpain)狀態(tài)的患者的面部表情圖片為刺激材料,發(fā)現(xiàn)個(gè)體觀察銳痛患者的圖片時(shí),前腦島和前扣帶皮層的激活水平更高。相對(duì)于那些忍受痛苦但有效的治療的患者,接受同等痛苦但無(wú)效的治療的患者更能激活共情者的前扣帶皮層和眶額皮層(Lammetal.,2007)。4.2.2社會(huì)互動(dòng)區(qū)域共情者對(duì)于他人受痛原因的分析是基于主試給出的額外信息或自身既有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)而得出的。共情者越能將受痛原因正當(dāng)化(例如,受痛者應(yīng)該為自己的疼痛負(fù)責(zé),或疼痛只是某個(gè)最終將對(duì)受痛者有益的過(guò)程,如治療的副產(chǎn)品),其痛苦共情的程度就越小。例如,比起受痛者自作自受,第三方施加給受痛者的痛苦,更能激活共情者(兒童被試)負(fù)責(zé)社會(huì)互動(dòng)和道德行為的區(qū)域——顳葉-頂葉交界處、扣帶旁回、內(nèi)側(cè)眶額皮層和杏仁核:如果這種痛苦是第三方無(wú)意間造成的,那么共情者的疼痛矩陣和軀體感覺(jué)區(qū)會(huì)激活;如果這種痛苦是第三方蓄意施加給受痛者的,那么還將額外激活共情者的顳葉-頂葉交界處和扣帶旁回(Decetyetal.,2008)。又如,個(gè)體更容易對(duì)因?yàn)檩斞腥景滩〉娜?而非健康的同齡人,或因?yàn)闉E用藥物而患上艾滋病的人)的痛苦產(chǎn)生同情,并在前腦島、內(nèi)側(cè)前扣帶皮層、導(dǎo)管周圍灰質(zhì)和額下回(inferiorfrontalgyri,IFG)伴有更高的激活(Decety,Echols,&Correll,2009)。再譬如,較之普通人,有一定從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的針灸醫(yī)師在觀看向他人的面部和肢體扎針的圖片時(shí),其反映痛苦共情水平的前腦島、前扣帶皮層、導(dǎo)管周圍灰質(zhì)和軀體感覺(jué)皮層的激活減少,而負(fù)責(zé)情緒調(diào)節(jié)、注意控制和觀點(diǎn)采擇的背外側(cè)和內(nèi)側(cè)前額皮層、以及顳葉-頂葉交界處的激活增加(Chengetal.,2007)。4.2.3“公平”還是“不公平”Singer等人(2006)通過(guò)操縱他人在實(shí)驗(yàn)前夕與共情者的互動(dòng)中是否遵守游戲規(guī)則,來(lái)賦予其“公平”或“不公平”的特質(zhì)。結(jié)果顯示,較之公平參與游戲的玩伴,當(dāng)獲知在游戲中不公平地對(duì)待自己的玩伴受痛時(shí),男性被試象征痛苦共情的前扣帶皮層和前腦島的激活減少,而與獎(jiǎng)懲相關(guān)的伏隔核(nucleusaccumbens)區(qū)域的激活則增加了。4.2.4受痛者的激活比起想象陌生人受痛,人們想象自己或愛(ài)人受痛時(shí),隸屬于疼痛矩陣的背側(cè)前扣帶皮層、前腦島、補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)和導(dǎo)管周圍灰質(zhì)產(chǎn)生了更強(qiáng)烈的激活,而負(fù)責(zé)區(qū)分你我的顳葉-頂葉交界處、內(nèi)側(cè)前額皮層和額上回(superiorfrontalgyrus,SFG)的激活則減少了(Chengetal.,2010)。同理,異族的受痛他人所激起的痛苦共情,也比同族的受痛者更少:華人共情者前扣帶皮層的激活在面對(duì)描繪高加索人受痛的圖片時(shí)顯著降低,反之亦然(Xu,Zuo,Wang,&Han,2009)。但對(duì)于那些疼痛的反應(yīng)方式與常人相異的受痛者(例如,被針扎時(shí)毫無(wú)反應(yīng)、被棉簽觸碰卻感到疼痛),人們一樣可以產(chǎn)生痛苦共情,只是在激活前扣帶皮層和前腦島之余,還會(huì)激活涉及自我-他人區(qū)分的背內(nèi)側(cè)前額皮層(dorsomedialprefrontalcortex,dmPFC)、以及與認(rèn)知控制相關(guān)的右額下皮層(rightinferiorfrontalcortex,rIFC)(Lammetal.,2009)。4.2.5情緒效應(yīng)的測(cè)量被試的移情意向——即被試認(rèn)識(shí)和理解他人心理狀態(tài)的人格傾向(Baron-Cohen&Wheelwright,2004),可以用人際反應(yīng)指數(shù)(IRI)、共情商數(shù)(EQ)、均衡情緒移情量表(BEES)等測(cè)量——及其對(duì)他人情緒的易受暗示性(以情緒渲染量表(ECS)為測(cè)量工具)的水平均與其在實(shí)驗(yàn)條件下前腦島和前扣帶皮層的激活程度呈正相關(guān)(Singeretal.,2004;Singer&Lamm,2009)。4.2.6情感或心理的影響相對(duì)于健康人,述情障礙(alexithymia)和品行障礙(conductdisorder)等精神疾病的患者,在知覺(jué)到他人受痛時(shí)的神經(jīng)激活模式有所不同。述情障礙的患者對(duì)于自身情感的辨認(rèn)和描述以及對(duì)于他人情感的理解等方面存在困難,這也就解釋了為何此類患者在面對(duì)受痛者時(shí)表現(xiàn)出更少的疼痛矩陣的激活(Moriguchietal.,2007;Silanietal.,2008)。而品行障礙的患者通常表現(xiàn)出對(duì)于社會(huì)準(zhǔn)則和法律的持續(xù)違背,其中包括對(duì)他人施加心理或生理的傷害。研究顯示,當(dāng)品行障礙患者觀察他人遭受第三方所施加的疼痛的情境時(shí),僅在腦島和中央前回(precentralgyrus)出現(xiàn)與控制組的同齡人程度相仿的激活,而在杏仁核、前額皮層的激活水平則低于控制組,更缺乏觀點(diǎn)采擇相關(guān)腦區(qū)的激活(Decety,Michalska,Akitsuki,&Lahey,2009)。5進(jìn)一步的研究方向痛苦共