文献:Vandewouw, M. M., Choi, E., Hammill, C., Arnold, P., Schachar, R., Lerch, J. P., … Taylor, M. J. (2020). Emotional face processing across neurodevelopmental disorders: a dynamic faces study in children with autism spectrum disorder, attention deficit hyperactivity disorder and obsessive-compulsive disorder. Translational Psychiatry, 10(1). https://doi.org/10.1038/s41398-020-01063-2

1.背景介绍 ¶

尽管自闭症谱系障碍（ASD）通常与面部处理能力差有关，但越来越多的证据显示强迫症（obsessive-compulsive disorder ,OCD）和注意力不足多动症（ADHD）的情感和社会认知障碍。由于这些神经发育障碍（neurodevelopmental disorders，NDD）可能是合并症，并且有重叠的症状，因此在认知领域存在相同的困难，但病理生理可能有所不同。众所周知，认识和理解情绪表情对于适当的社交行为至关重要，通常，我们会以最少的注意力资源快速处理面部，从而有效地识别出面部运动引起的情绪。行为和神经影像学研究表明，与静态表情（即照片）相比，动态面部表情传达了令人信服的信息，这些信息与我们在日常社交互动中遇到的信息更加相似。但是，目前关于表情识别的影响学研究主要使用的是静态表情，研究结果表明识别静态表情时激活的大脑区域包括梭状回（fusiform gyri），杏仁核（amygdalae）和颞皮质（temporal cortices），其中梭状回和颞上沟（superior temporal sulci，STS）与面部的详细感知有关。动态面孔的激活区域与静态面孔相似，另外还包括额下回和眶额回的激活，研究发现核心面孔处理区域的增加与凸出程度的增加（increased salience）相一致，额叶的增加与更强的社会认知处理相一致。有关ASD，OCD和ADHD中动态情绪面孔处理的神经影像学研究回顾如下。

1.1.ASD： ¶

一项功能磁共振成像研究报告说，在有动态面孔刺激的情况下，是或非ASD的成年人之间脑区激活没有差异。鉴于大量其他神经影像学数据显示出面部和情绪面部处理的群体差异，以及ASD在理解情绪方面遇到困难的证据，研究者期望在该人群中发现情绪面孔激活脑区的异常，但群体差异可能会减少随着年龄的增长。

1.2ADHD： ¶

研究表明，当使用动态面孔时，患有多动症的儿童识别基本情绪的准确性仍然较低。因此，研究者期望找到患有多动症儿童情感障碍的神经影像学标志物，即激活减少反映出对这些儿童的情绪意识显著性降低。

1.3OCD： ¶

对于强迫症的面部情绪识别研究发现，快乐、恐惧和中性面孔对杏仁核的激活减少，研究者预计，在三个NDD组中，OCD在对动态快乐和愤怒面孔的神经反应方面与TD的差异最小。

2.研究目的 ¶

确定（a）：三种NDD的情绪面孔处理是否相同；（b）：与TD儿童相比，这些儿童的情绪面孔处理的神经机制是否相同。

3.fMRI范式 ¶

功能磁共振成像刺激包括动态面孔（中性至开心或愤怒）和动态花朵（含苞至开放）。使用Win Morph软件从MacBrain面部刺激Set1中获取静态面孔（中性和快乐，中性和愤怒），并使其动态化（dynamic）。一共分成九个试验模块，动态图像显示480ms，“十字”显示1020ms，九次试验其中一次是警觉（vigilance）试验，屏幕上会包括一个蓝色的星星，让孩子按下按钮。每次运行（run）由18个伪随机（pseudo-randomized）模块（6个快乐、愤怒、花朵）组成，中点的静止期为27 s。使用Presentation（Neurobehavioral Systems Inc.）软件在与MR兼容的护目镜上显示刺激。

3.1预处理： ¶

功能数据的图像预处理使用了AFNI和FSL工具的组合。计算了帧向位移（framewise displacement，FD），FD >0.9mm的体积被删除。从数据中还原出白质（white matter）、CSF、全脑和六个运动参数的信号贡献（Signal contributions），通过FSL的FIX对ICA进行降噪（de-noising）。然后使用FSL的FILM分析预处理后的数据。三个动态模块（开心、愤怒和鲜花）被用作解释变量，并与血液动力学（hemodynamic）响应函数（function）进行卷积（convolved）。每对刺激（快乐/愤怒，快乐/花朵和愤怒/花朵）之间进行了被试内的比较。

4.数据分析 ¶

使用Kruskal–Wallis检验比较四个诊断组的中位年龄和平均FD。卡方检验用于确定四个诊断组中性别和获取扫描仪的比例差异是否存在。具有显著意义时，使用Marascuillo程序确定哪个成对的差异驱动了该效应。使用体素F检验研究了四个诊断组之间的差异以及年龄的的交互作用。根据F检验的显著性，随后进行四个诊断组之间的体素对事后成对t检验，以确定哪个诊断组在显著效果上以及在哪个方向上发挥了作用。移除不符合标准的被试后，剩下222名儿童：49 TD，87 ASD，44 ADHD和42 OCD。其中，ASD和ADHD被试年龄存在显著差异。

5.结果 ¶

当将快乐(图1)和愤怒(图2)的脸与花进行比较时，体素水平的f检验显示了诊断组的相似效果，而事后t检验显示，这是由TD和NDD儿童之间的差异所驱动的。对于开心与花对比的组间差异，F检验显示了在双侧舌（bilateral lingual）、枕下（inferior occipital）和梭状回（fusiform gyri）以及右枕中回（middle occipital gyrus）的显著性（图1A）。图1B显示，在所有组中，与花朵相比，快乐面孔的激活均减少了。事后成对t检验（图1C–H）表明，激活的显著降低是由TD和NDD儿童之间的差异驱动的。在枕叶区域，与三组NDD相比，快乐面孔对TDs的激活程度更低(图1C-E)，在NDD组中，OCD儿童的视觉和右顶叶区域的激活程度分别高于ASD和ADHD儿童。在愤怒与花朵的对比中，用F检验观察到了类似的模式，在枕骨区域（occipital regions）（包括双侧枕骨中下枕骨回（occipital gyri））和枕下区域中发生了显著的组间差异（图2A）。与快乐面孔相似，相对于花朵，愤怒面孔对这些区域的激活减少（图2B）。事后t检验（图2C–H；表3）证实，TD中愤怒面孔与花朵的激活差异显著大于ASD和OCD儿童（而非ADHD），但在NDD组中无显著差异。

在情绪比较中还发现了按年龄分组的显著交互作用（图7），这是由TD和NDD儿童之间与年龄相关的变化的差异驱动的。在快乐与愤怒的面孔部中，发现了唯一的按年龄分组的显著交互作用：左侧额上回和内侧额回（medial frontal gyri）活动增加(图4A, B），这是由TD、ASD和OCD儿童与年龄相关变化的差异驱动的(图4D-E）。与儿童期的愤怒面孔相比，ASD和OCD小组在招募快乐时少招募这些额叶区域，而在青春期则招募更多，而TD儿童则表现出相反的效果。

6.总结 ¶

通过使用动态的快乐和愤怒的面孔，研究者证明了与TD同伴相比，NDDs儿童共享情绪面孔的神经处理，尤其是在枕叶和颞叶区域。尽管这些模式随表达的情绪而变化，但研究者发现表明，跨NDD的社会情绪困难具有类似的神经机制。重要的是，在快乐和愤怒的面孔之间形成对比，存在按年龄分组的交互作用，涉及左上额额叶回，表明参与情绪面孔处理的大脑区域的发展轨迹不同，NDD和TD之间的差距不断扩大， NDDs中的困难随着年龄的增长而增加。