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大脑中的警报系统

2021年9月24日 字数:2647 来源:社交天性:人类社交的三大驱动力 作者:[美]马修·利伯曼 提供人:zhaotou97......

在我们关于社会痛苦的第一篇论文发表一年后,娜奥米和我又发表了一篇关于背侧前扣带皮层功能的论文,试图描述这个脑区的情感功能和认知功能。在这篇论文中,我们把背侧前扣带皮层刻画为一个警报系统(alarm system)。

为什么说背侧前扣带皮层是一个警报系统呢?在讨论这个问题之前,我们先来看一下,一个高效的警报器必须具备什么特点,而要说明这个问题,不妨先来看一看我家的房子里安装的那些糟糕透顶的警报器的情况。我们全家住在一幢古老的房子里,这幢房子透着一些古怪,即使我们已经在里面住了很多年,还是无法完全摸透它。

首先,房子的前门有个门铃,但是它从来没有发挥过应有的功能。当然如果你站得离前门足够近,那么当有人按门铃时,你或许可以听到电路接通时发出的像耳语般细小的声音,但这就是你所能听到的最大的声音了。当我们订了比萨后,送比萨的人在想到应该用手去摇动那个金属门环之前,通常都要等相当长的时间,因为他以为我们能够听到这个电子门铃声,而实际上我们却听不到。虽然知道应该把门铃修好,但是既然每个人都知道那个金属门环也可以派上用场,于是我们也就没多大动力去修理它了。我们家里还装了一个烟雾报警器,它有时会莫名其妙地响起来,即使根本没有任何烟雾。如果它偶尔响起来的时间是在凌晨3点,那就会是一件相当烦人的事。

这两个警报器都非常糟糕,都是启动警报所必需的关键零部件出了错。一个警报器需要一个能够追踪外部环境条件,判断是否需要拉响警报的检测系统。烟雾警报器使用的检测系统的核心部件通常是一个光电探测器:一束光,照射到一只光电管上,当烟雾升腾,击打这个光束的烟雾颗粒的数量足够多时,这些烟雾就会被探测到。考虑到我们家的烟雾警报器在即使没有一丝烟雾时也会“随心所欲”地响起来,我们就知道它的探测系统肯定哪里出了问题。一个警报器同样也需要一个能够被探测系统触发的发声机制。显然,我们家的烟雾警报器的发声机制完好无缺,但是,那个门铃的发声机制却出了问题,因此,我们根本就不知道是否有人站在门口等。

根据我们的“神经警报系统”模型,背侧前扣带皮层就是个警报系统,它既能检测出问题,还能拉响警报。烟雾警报系统需要让附近的每个人都知道,那儿可能着火了,并且警告人们应该拨打911或者锅里的汉堡包该翻一翻了,以免烧起来。警报系统的基本功能是,它必须能够中断你正在做的任何事情或者你正在关注的任何问题。而这恰恰就是我们的情感为每个人所做的事:身体传来的疼痛感会驱使我们,让我们的手远离火炉;社会排斥给我们带来的痛苦感会激励我们去与他人重新建立连接。

检测冲突和错误通常是情感体验的来源。假设你在某次考试中得了B,从根本上说,这不一定会给你带来某种情感体验,但是如果你的预期是希望得到A+,那么这就很有可能会给你带来痛苦。这些思考使我们意识到,关于冲突监测和错误检测的神经机制的研究在指向背侧前扣带皮层在认知过程中的作用的同时,本来也应该考虑它所促成的情感反应,但是以往的研究却忽略了这个方面,因为这些情感反应从来都没有被准确度量过。因此我们决定对它们进行一些度量。

社交天性实验室

在鲍勃·斯邦特(Bob Spunt)还是我们实验室里的一名研究生时,他曾与娜奥米和我一起做过一项功能性核磁共振成像研究。在这项研究中,他使用了一种名为“停止—信号任务”(stop-signal task)的冲突/错误检测程序——“停止—信号任务”是我将在第9章中进行详细描述的“前进/停止任务”(go/no-go task)的一个变体。在这个实验的大多数轮次中,被试要完成的任务都非常简单。停止—信号任务是这样的,计算机屏幕上会出现一个指向左边或者右边的箭头,被试只要在键盘上找到相应的箭头,然后尽可能快地敲击下去就可以了(敲击键盘上的左键或右键)。

在这些容易的轮次中,箭头在屏幕上出现和消失的速度非常快,大概每秒钟一个,完成这些任务简直轻而易举。然而,除了这些容易的任务之外,还有1/4左右的任务所要求的反应和技巧是不一样的。在这些难度高得多的“停止轮”中,当箭头出现后,同时还会响起一个停止信号音。这个声音的意思是,参与实验的被试在这一轮次中应该忽略这个箭头,不能敲击任何按键。它是一个信号,告诉参与实验的人这一次要停止——不过,仅仅是这一次。这种情景类似于当你恰好走到马路的十字路口时,交通信号灯的颜色突然变成了黄色。灯光的变化表明,你需要改变原来的行动计划,取消已经箭在弦上的行动。

在实验初期,这种停止信号音大概是在箭头出现在屏幕上250毫秒之后响起的。如果在这段给定的时间内,被试已经有了足够的时间做出反应,即停止敲击箭头键,那么主试就会让停止信号音响起的时间延后(从而加大被试及时停止动作的难度)。就这样,任务将会一直变化下去,即箭头出现在屏幕上之后,停止信号音响起的时间会越来越迟,直到被试在完成任务时大约有一半轮次出错为止(被试在不应该敲键的时候敲下了键)。因此,在这个实验中,被试是不可能赢的;他们完成得越好,随后的任务就会越难。就我个人而言,我觉得这个任务绝对会令人发狂,而这恰恰就是我们觉得这个实验能够十分完美地达成我们的目标的原因。

在经过了16轮实验之后(其中有4轮是“可怕”的“停止轮”),研究人员会请被试们回答,在刚刚完成的这个实验模块中,他们感到有多焦虑、多沮丧。此外,在这个实验中也包括了一些没有插入“停止轮”的“直接前进模块”(go-only block)。另外,在每个实验模块中,被试总是被告知,接下来要进行的是哪个模块,这样他们就会知道,在即将到来的这个模块中有没有包括令人厌烦的“停止轮”。

在鲍勃的第一项数据分析中,他就证明了,在被试出错的那些轮次中(也就是说,当任务要求被试停止敲键时,他们却没有停止),被试大脑的背侧前扣带皮层产生了强烈的反应,这与之前的无数研究的结果完全一致。接下来,鲍勃利用被试在每个实验模块结束后表现出来的沮丧程度的有关数据,考察做错后表现得更加沮丧的被试与做错后表现得没有那么沮丧的被试相比,是否存在更为活跃的脑区。虽然从一个模块过渡到另一个模块时,任务性质的变化并不是很大,但是被试确实报告说,某些模块比另一些模块更让人感到沮丧,而且这或许可以从背侧前扣带皮层的激活程度反映出来。

我们得到的结果是,当错误更加令人沮丧时,背侧前扣带皮层也更加活跃。在人类的大脑中,除了背侧前扣带皮层外,没有任何一个其他脑区的活动能够反映被试在执行任务时体会到的沮丧程度。我们还找到了一些证据表明,甚至在其他并不要求“停止”的轮次中,当被试非常焦虑时,背侧前扣带皮层的活跃性也会更强。换句话说,当被试对“停止轮”的前景变得越来越焦虑时,我们就可以从他们的大脑的背侧前扣带皮层的反应中看到焦虑心理的证据。

很显然,这项研究的结果有助于我们更好地理解背侧前扣带皮层的功能。从历史上看,背侧前扣带皮层曾经被认定为或者支持认知功能、或者支持情感功能,不过最近的趋势是,它一般被认为只支持前者。而我们的假说则是,背侧前扣带皮层既支持认知功能,也支持情感功能。具体来说,我们认为,背侧前扣带皮层是一个警报系统,这个脑区既为检测系统(认知)服务,也为发声机制(情感)服务。我们的实验数据表明,当背侧扣带皮层被一个标准的错误检测任务激活时,背侧前扣带皮层的活跃强度也与犯错的情感体验相关。

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