抑郁症患者对阈下情绪加工的事件相关电位研究

刘小恩,李占江,王长明,汲鹏飞,张秀军,张晓龙,李 凌*

(1 华北理工大学心理学院,唐山心理健康与认知神经科学重点实验室,唐山市脑与认知功能研究基础创新团队,唐山 063000;2 首都医科大学附属北京安定医院;*通讯作者,E-mail:liling3892999@163.com)

抑郁症是一种发病率高、疾病负担大的心境障碍,可以导致严重的认知功能障碍。在大脑的各种认知功能中,对情绪面孔的处理是一种低级的社会认知能力[1],在情绪面孔的处理过程中存在大脑偏侧化的趋势,并提出假说认为大脑的右后侧区域在处理所有的情绪中占据主导地位,而左侧和右侧前额叶皮质则分别处理积极和消极的情绪[2]。在面对不同情绪效价的信息时,大脑的不同半球激活区域的差别与情绪信息的趋向和抑制存在关联。然而抑郁症患者大脑处理情绪信息偏侧化特点并未达到一致。既往Liu等[3]通过对事件相关电位(event-related potentials,ERP)的晚期正成分(late positive component,LPC)进行研究,发现抑郁症患者在处理悲伤情绪时,右侧大脑电极的波幅明显高于左侧。而Kayser等[4]的研究却表明大脑对情绪处理的不对称性存在于健康人中。上述偏侧化规律的不一致可能与所用的情绪面孔材料的呈现时间有关,以往研究普遍采用200 ms以上的呈现时间(即阈上刺激),抑郁症患者有足够的时间主观感受到刺激的效价,并且有意识地启动回避等策略,一定程度上影响了研究的一致性。

采用短呈现时间的刺激材料可以避免这一问题,阈下的知觉体验不足以启动自上而下的回避机制,从而暴露抑郁症患者自下而上的情绪加工中的偏侧化趋势和可能存在的缺陷。ERP技术具有高时间分辨率的优势,能够细致地划分大脑情绪加工的时间进程,其波形和波幅等参数还可以揭示不同情绪效价下的反应,为衡量情绪加工机制提供一种有效的方法。例如,Wronka等[5]使用面孔情绪辨别任务来区分情绪的表达,研究发现N170的波幅可由面部表情调节,不同情绪效价间存在显著差异。N170成分峰值潜伏期大约在170-190 ms之间,在枕颞区最为明显,是表现面部表情处理过程的重要神经电生理指标[6]。既往研究发现,阈下刺激诱发的N170同样可以被面部情绪调节[7]。因此,N170成分在对面部情绪的知觉处理上具有很高的参考价值。

本研究采用呈现时间为17 ms的阈下情绪面孔作为刺激材料,探讨抑郁症人群对面孔情绪刺激的加工机制,并尝试进一步解释抑郁症患者对面孔情绪处理的偏侧化效应与健康对照的差异,以期深入了解抑郁症对情绪信息加工影响的神经电生理机制。

1 对象和方法

1.1 研究对象

纳入门诊收治的抑郁症患者为研究对象。本研究的纳入标准:①符合《精神障碍诊断与统计手册》第5版(DSM-5)抑郁症的诊断标准;②年龄18-65岁;③初中及以上受教育程度;④视力或矫正视力正常,均为右利手;⑤自愿参加实验研究,并签署知情同意书。排除标准为有严重头外伤、学习障碍、药物或酒精依赖、伴精神病症状、半年内经mECT治疗者。同时随机招募健康人群作对照,纳入标准:①既往无抑郁发作史;②年龄18-65岁;③初中及以上受教育程度;④视力或矫正视力正常,无色盲,右利手;⑤自愿参加实验研究并签署知情同意书。排除标准同上。最终纳入31例抑郁症患者(15例处于缓解期,16例处于发作期),14例健康对照,所有被试均签署知情同意书。

1.2 研究工具

本研究使用贝克抑郁量表第2版(Beck Depression Inventory-Ⅱ,BDI-Ⅱ)[8]对患者的抑郁严重程度进行评估。BDI-Ⅱ共包含21个条目,每个条目分为0-3级评分。BDI-Ⅱ总分0-13分为无抑郁,因此将总分值大于13分的抑郁症患者定义抑郁发作组,总分值小于13分的抑郁症患者定义为抑郁缓解组。

1.3 实验程序

本研究使用罗跃嘉等[9]编制的中国人情绪面孔图片系统(Chinese Affective Face Picture System,CAFPS),按照不同的情绪类型及性别进行挑选,共挑选出40张负性面孔、80张中性面孔,其中男性与女性面孔各60张。对选出的图片进行配对,形成两种刺激类型:负性面孔对(负性面孔-中性面孔)和中性面孔对(中性面孔-中性面孔)。对所有的配对组合进行图片处理,使其打乱作为掩蔽图片。

使用Eprime2.0软件编制和运行实验程序。实验在屏蔽室内进行,保持环境安静,光线亮度适宜。实验采用CRT显示器,分辨率为1024×768,在显示器的中央持续呈现一个白色的“+”,图片呈现在“+”的左右两侧,大小为9.5 cm×11.5 cm,两图片距离约8 cm。实验过程中被试者眼睛距离显示器约为80 cm,双眼与显示器中心平行。

试验任务参照Fox使用的点探测任务[10]。显示器屏幕中央首先出现一个白色的“+”注视点,要求被试保证注意力集中在显示器的中央,持续时间800 ms,随后出现情绪面孔对。根据以往文献研究[10-12],本研究将目标刺激呈现时间设定为17 ms,之后目标刺激被处理好的马赛克图片替代,持续时间283 ms,经过800 ms的时间间隔,在“+”的左侧或右侧随机出现一个白色圆点。被试被要求忽略图片,快速而准确地判断点的位置,如果在左侧按“F”键,如果在右侧则按“J”键,按键反应后圆点消失并进入下一个试次,若2 000 ms内无按键反应,则圆点消失进入下一个试次。为了避免被试随机按键,圆点出现的概率为2/3,其余试次不出现探测点作为空白条件[13]。负性面孔与探测点的呈现位置一致为一致性试次,不一致为不一致性试次,呈现中性情绪面孔对为中性试次。为避免试验时间过长引起被试的疲劳,本试验共设计120个试次,正式试验之前有10个练习测试,被试熟悉试验操作之后进入正式试验。每个被试的试次呈现顺序都是随机的。

1.4 ERP记录与分析

采用美国EGI公司生产的128导联脑电设备记录脑电,每个电极的阻抗保持在50 kΩ以下,采样率为1 000 Hz,参考电极为Cz。使用Matlab平台下的EEGLAB工具包进行分析,降低采样率为250 Hz,滤波为0.5-40 Hz,重参考为全脑平均。截取刺激呈现时的-200 ms到800 ms时间段的脑电,进行叠加平均。本研究选取枕颞区的10-20系统中P7(左脑)、P8(右脑)两个电极位置附近的6个电极的N170波进行平均分析,分别代表大脑的左右脑区。

1.5 统计方法

2 结果

2.1 一般资料分析

将抑郁缓解组、发作组和健康组间进行比较,三组在性别比例、受教育程度、年龄方面差异无统计意义(均P>0.05,见表1)。

2.2 行为学数据分析

在负性一致、负性不一致和中性试次条件下,抑郁缓解组、发作组和健康组的按键反应时进行比较,差异无统计学意义(均P>0.05,见表2)。

表1 抑郁缓解组、发作组与健康组间一般资料比较Table 1 Comparison of general data among depression remission group, episode group and healthy group

表2 抑郁缓解组、发作组与健康组间行为学数据比较 (ms)Table 2 Comparison of behavioral data among depression remission group, remission group and healthy group (ms)

2.3 N170分析

在负性面孔刺激条件下,抑郁缓解组、发作组和健康组间进行单因素方差分析,N170波幅和潜伏期的组间差异无统计学意义(均P>0.05,见表3)。将各组内左脑与右脑的N170波幅、潜伏期进行配对t检验比较,抑郁发作组的P8区域电极上N170波幅明显大于P7区域电极,差异具有统计学意义(t=2.521,P=0.023)。其余各组内的左脑与右脑间差异无统计学意义(均P>0.05,见表4)。

表3 抑郁缓解组、发作组与健康组内N170波幅及潜伏期统计Table 3 Comparison of N170 amplitude and latency among depression remission group, episode group and healthy

在中性面孔刺激条件下,抑郁缓解组、发作组和健康组间进行单因素方差分析,N170波幅和潜伏期的组间差异无统计学意义(均P>0.05,见表3)。将各组内进行左右脑N170波幅、潜伏期配对比较,抑郁发作组的P8区域电极上N170波幅明显大于P7区域电极,差异具有统计学意义(t=3.057,P=0.008)。其余各组内的左右脑配对比较差异无统计学意义(均P>0.05,见表4)。

在抑郁缓解组、发作组和健康组内进行负性与中性刺激的配对比较,发现在健康组内P8区域电极上N170波幅存在差异,中性面孔诱发的N170波幅大于负性面孔诱发的N170波幅,差异具有统计学意义(t=2.350,P=0.035)。其余各组内在不同刺激条件下N170差异不显著(均P>0.05,见表4)。

表4 抑郁缓解组、发作组与健康组内N170波幅及潜伏期配对比较Table 4 Paired t test of N170 amplitude and latency in depression remission group, episode group and healthy group

表中的“-”为两种类型刺激进行配对t检验

呈现中性面孔刺激时,抑郁发作组患者右侧大脑N170波幅显著大于左侧,对左右侧大脑N170波幅差值与抑郁评分进行相关分析,两者间无显著的相关性(r= -0.141,P=0.602);呈现负性面孔刺激时,抑郁发作组患者右侧大脑N170波幅显著大于左侧,对左右侧大脑N170波幅差值与抑郁评分进行相关分析,两者间无显著的相关性(r= -0.123,P=0.651,见图1)。

BDI为Beck抑郁自评量表评分图1 抑郁发作组内左右脑N170差值与BDI相关散点图Figure 1 Scatter plots of difference of N170 between left and right brain and BDI in depressive episode patients

3 讨论

N170作为一个面部情感处理的特异性标记,不仅对可注意到的情绪面孔敏感,对于尚未注意到的情绪面孔同样敏感[6],同时右枕叶区也是面孔加工最敏感区域。Jonas等[14]发现右下枕骨回是面孔刺激的敏感区域。既往Liu等[3]通过对抑郁症患者的研究,发现相比健康人群,抑郁症患者在面对情绪刺激(无论是积极还是消极)时,大脑左侧区域神经活动减少。这种左右脑对情绪加工的差异在本研究有所发现,无论是中性刺激还是负性刺激,抑郁发作期患者左侧大脑枕颞区的N170波幅明显小于右侧,而这种差异与抑郁评分不存在相关性。通过阈下的情绪刺激诱发的大脑偏侧化表明,大脑右侧情绪加工的优势性是一种自下而上的加工模式[15],这一结果进一步证明和补充了大脑偏侧化假设。

在抑郁缓解期病人和健康人群中未发现在情绪处理上的左右脑差异,可见抑郁症发作对大脑的损害并不均匀,而这种不均匀的损害部分可随疾病的缓解而缓解。同样,Egerhzi等[16]采用剑桥神经心理自动化成套测试对发作期和缓解期抑郁症进行研究时也发现缓解期抑郁症患者的部分认知功能得到改善。

在抑郁症发作期患者中,不同面孔情绪诱发的神经活动无差异,且左右侧大脑差异在中性和负性面孔刺激下均有所表现。可见,抑郁症的情绪体验不同于健康人。抑郁症患者倾向于将中性刺激主观知觉为负性刺激,这与既往研究结果相符[17]。在健康人群中右侧大脑在负性面孔刺激下诱发N170波幅低于中性面孔诱发的N170波幅,可见健康人群对于负性刺激存在抑制的加工过程,而这种对不同情绪加工的差异进一步证明了大脑右后侧区域对情绪加工的敏感性。

本研究的行为学结果并未显示出情绪面孔效价类型对参与者的影响,这与既往的研究结果存在差异[7]。在既往的点探测研究中,更多的是用来测查参与者情绪对注意的影响,而阈下的情绪刺激尚未达到意识水平,无法引起参与者的注意,因而没有对注意产生调节。这样设计的好处是可以排除抑郁症患者注意缺陷对情绪加工的影响,从而利用更精准的神经电生理活动,而不是行为反应,来探测大脑认知加工过程。

此外,情绪面孔加工的阈下刺激时间也是一个值得关注的问题。通过对不同的刺激时间的对比发现,8 ms的刺激呈现时间下可以保证阈下特性,却不能很好地表现出不同情绪面孔的差异。而在33 ms及以上时,不同情绪效价产生的差异往往非常明显[7],却容易引起更多的主观体验和有意识的注意调节。因此,17 ms可能是现有显示技术条件下,能达到的最优刺激呈现时间,既尽可能保证无意识的阈下加工,又体现出抑郁症患者的特点。此外,本研究在采用阈下刺激时间未发现情绪类型间N170成分上的差异,这与Holmes等[18]研究相符,即可能与抑郁症患者真实的主观体验相一致。他们曾使用各种刺激材料进行研究发现面孔刺激材料可以引起N170的增大,而对于不同的情绪类型却不能引起N170的差异。

综上所述,大脑偏侧化效应是一种自下而上的加工机制,抑郁症发作期患者对情绪面孔加工存在的大脑偏侧化效应,因此阈下刺激所诱发的N170成分的大脑偏侧化可用于临床检查,为抑郁症的诊断提供客观的诊断依据。