点任务中的大脑激活模式



文献:Montandon, M., Rodriguez, C., Herrmann, F. R., Eytan, A., Pegna, A. J., Haller, S., & Giannakopoulos, P. (2023). Patterns of multiple brain network activation in dot perspective task. Scientific Reports, 13(1). https://doi.org/10.1038/s41598-023-33427-1 论文原文 在神经典型个体中,可能存在两种心理理论(Tom)系统:一种是受控的,当人们故意考虑他人的想法和情绪时采取行动;另一种是隐含的,包括自发地分析他人与任务无关的观点。内隐TOM可能是在发育早期发展起来的并保持稳定。人们普遍认为成年人能够对他人的心理状态进行无意识分析,但许多研究使用非语言测量方法,如违反预期范式、交互和预期注视任务,使关于此概念可靠性的数据相互矛盾。自发的观点采择是内隐ToM的一个方面,此能力可能对社会互动所需信念的无意识归因至关重要。Samson等人开发的点透视任务(DPT)用于检验自我和化身视角之间的干扰。使用这一范式,无论是聚焦到自己的视角(交替中心干扰)还是虚拟化身的视角(自我中心干扰),在不同观点的情况下,反应时都会延长,且他人观点的干扰会自发地发生。 到目前为止,关于点透视任务中的干扰效应是代表依赖于化身的人类特点的内隐心智作用,还是代表一般领域的注意过程(当箭头取代化身形态时也会发生),仍然存在理论上的争论。 功能磁共振成像(fMRI)研究试图探索Samson ’s dPT成功执行期间的大脑激活模式,但结果却相互矛盾。早期的观察表明,当选择自己的视角而不是他人的视角时,背外侧前额叶和顶叶皮层会被激活,反之亦然。重要的是,当判断自己的观点时,在两种观点之间没有冲突(一致的试验)时,这种激活会减少,这支持了自发心智化过程的观点。Schurz等人报道了在自我视角判断过程中,当对他人的视角做出反应时,右颞顶叶交界处(TPJ)、腹侧内侧前额叶皮层(PFC)和腹侧楔前叶会自发地产生特定区域的激活。在fMRI结果的荟元分析中,Arora等人报道了视觉视角任务与各种ToM范式(错误信念、特质判断、理性行为、社会动画)的激活重叠,但与ToM核心区域(如内侧前额叶皮层和双侧后TPJ)没有一致的重叠。左侧TPJ/顶叶下皮层和双侧额下回(用于抑制自己的视角)是视觉视角范式中唯一持续被激活的区域。参考多种神经科学方法(EEG, fMRI,近红外光谱,经颅直流刺激和经颅磁刺激),Bukowski的综述报道了额叶区域(背外侧PFC,后额中下回),背楔前叶和TPJ,以及顶叶下沟,后颞叶下皮层和小脑上区有规律的受累。 本文研究者采用Samson等人的实验设计,对82名健康成年人进行了fMRI研究,同时纳入了化身和箭头,并在一致和不一致的试验中分析了自我和其他视角的激活模式。

样本包括82名社区男性,平均年龄32.7±11.4岁,年龄19-66岁。所有参与者都进行了神经认知评估,常规放射学评估后排除脑部结构异常。 本研究使用Samson和他的同事开发的基于计算机的反应时间任务。 刺激包括一张房间侧视图(包括房间的左墙、背墙和右墙),一面或两面墙上挂着红色的圆盘,一个人的化身或一个箭头(色彩大小与化身相同),面向右墙或左墙。 因为(圆盘)位置的不同,化身或箭头能或不能看到房间中的所有圆盘。在每个试验中,参与者要么判断他们自己的视觉视角(自我试验),要么判断化身/箭头的视觉视角(化身/箭头试验)(图1)。

图1

验证参与者自己或化身/箭头可以看到的圆盘数量。在50%的试验中,参与者和化身/箭头可以看到相同数量的圆盘(一致的视角条件)。在50%的试验中,参与者和化身/箭头可以看到不同数量的圆盘(视角条件不一致)。化身和箭头的位置在一致和不一致的试验中保持不变,但圆盘的位置改变。 每个试验包括四个刺激,以下列顺序呈现在屏幕中央:(I)指示试验开始的注视十字,(Ii)指示参与者是否应该采用他们自己的视角(“You”)或化身(“HE”)或箭头(“IT”)的词语,(Iii)指定要验证的内容的数字(0-3),以及(Iv)化身/箭头的图片。刺激I-III每个出现750毫秒,然后是一个空白屏幕500毫秒。在最后一次刺激后,参与者有2000毫秒的时间来判断图片是否与指定的视角和内容匹配。如果没有回应,则在2000毫秒后进行下一次试验。参与者没有收到关于他们表现的任何逐个试验的反馈。试验分四个block进行,每个block包括36个试验。每个block还包括4个填充试验,在这些试验中,房间的墙上没有圆盘。呈现顺序是随机的,并在参与者之间保持平衡。

预期反应(<200ms)或延迟反应(>2000ms)被视为错误。根据Shapiro-Francia检验,反应时间呈正态分布。为了探索反应时与三种实验条件(箭头与化身,自我对他人,一致和不一致)之间的关系,研究者使用了有交互作用项和没有交互作用项的多元线性混合回归模型。为了探索错误的发生与三种实验条件之间的关系,研究者使用了有交互作用项和无交互作用项的多元Logistic混合回归模型。此外,使用相同的简单混合回归模型来评估实验条件之间的差异。

行为数据: 箭头和化身、自己和他人以及一致和不一致条件的平均反应时间和错误发生率如表1所示。

图2

在三种实验条件的混合模型中,化身和一致性条件对平均反应时间有主要影响,而只有一致性条件与错误的发生有关(表2)。

图3

箭头的平均反应时间明显高于化身。自我矛盾与自我一致相比,他人不一致与他人一致相比,平均反应时间显着增加。不一致性与自我和他人条件下错误发生率的显著增加有关(表3)。

图4

这些数据证实了样本中存在自我中心和非自我中心干扰,且在化身和箭头的情况下都发现了不一致的影响。

与任务相关的GLM分析: 对比“箭头”和“化身”显示,两侧枕叶外侧和颞叶梭形皮质的激活增加。相反,双侧枕极和左侧枕叶皮质、双侧楔前叶皮质、右角回和缘上回、双侧额极、前扣带回和后扣带回的激活程度较高。当只考虑这些self及inconsident 下的对比时,可以观察到箭头相关的局限于枕区的明显的激活增加。“化身与箭头”的对比导致楔前叶以及额上回和额下回的额外激活。 自我”与“他人”的比较显示,左侧舌回和边缘上回有强烈的明显激活。在反向比较中,右侧枕叶和楔前叶皮质、左侧梭形皮质、左侧内侧和眶前叶皮质以及扣带回后部的激活程度更高。图5

图5

对比“箭头一致与箭头不一致”显示没有激活簇。逆向对比显示双侧外侧枕叶皮层、顶上小叶、中间和左侧额上回以及额极的激活增加(图 6A、B)。对比“化身一致与化身不一致”的平均激活显示:左侧脑室和大脑白质的更高激活。双侧顶上小叶、左侧额中回和额上回以及左侧颞中回的逆对比更为明显。(图6C-E)

图6

“自我一致与自我不一致”的对比显示左侧岛叶皮层的激活。逆向对比中,双侧外侧枕叶皮层、右侧缘上回和双侧角回,以及双侧额下回、额上回和中回的激活更为明显(图 7A、B)。 “他人一致与他人不一致”对比显示左枕骨极、楔前叶皮层和舌回以及右额内侧皮层和前扣带回中产生强烈激活。反向对比显示双侧外侧枕叶皮层、楔前叶皮层和上顶叶小叶,以及中回、上回、中央前回和左额极的激活显着增加。(图7C、D)

图7

箭头一致与化身一致的比较显示,增加的激活仅限于左侧枕叶和梭状皮质。逆对比显示,激活不仅涉及双侧中央前回、外侧枕叶皮层和枕骨极,还涉及右侧梭状皮层、右侧额上回和额极(图 8A、B)。箭头不一致与化身不一致的比较显示右侧枕叶皮层和左侧颞下回的激活增加。反向比较显示双侧外侧枕叶皮层、左侧梭状皮层和枕骨极以及左侧额极和副扣带回激活。(图8C、D)

图8

与非思维化刺激不同(箭头),在处理人类化身时,需要招募关键的ToM区域,如后扣带皮层和楔前叶。成功接受他人观点不仅依赖于双侧楔前叶、左顶叶上皮层和后扣带皮层(心智化网络的一部分)的激活,还依赖于前扣带皮层(突出网络)和眶额皮质(决策区)的激活。这些发现说明ToM区域的完整性对于识别拟人化的改变是必要的,但不足以分享他人的观点,后者取决于与其他高阶皮层网络的复杂相互作用。此外,本研究结果还为分离 关注自身视觉经验时他人不同观点的内隐影响与判断他人观点时自我中心干扰的内隐影响提供了功能基础。 箭头条件导致两个视觉关联区域、双侧外侧枕叶和梭状皮质的募集增加。在 化身条件下,除了双侧枕骨极和左侧枕叶皮层的激活增加外,还观察到后扣带皮层和楔前叶等心智化网络部分的募集增加,以及前扣带回等显着网络部分的募集增加扣带皮层和右角皮层。与 箭头条件相比,在非心理化区域也观察到激活增加, 箭头-化身/一致-不一致耦合揭示了大脑激活模式的异同。总之,与非心理刺激(箭头)相比,心理刺激(化身)会诱发不同的大脑激活模式,包括部分心智化和显著性网络,以及较小程度上的注意力和认知控制相关领域。心智化区域中,在后扣带皮层和楔前叶中观察到激活,这两个区域涉及需要推断他人心理状态的意象和想象过程。 自我视角判断与右上额回和中额回的增加有关,楔前叶激活可能与自我参照判断和第一人称视角有关,可能在以自我为中心的参照系向他人视角的转变中发挥关键作用。在dPT中采用自我视角主要需要激活额顶叶网络,而他者视角是一个更高级的大脑过程,依赖于经典ToM区域的激活,但也依赖于突出网络和决策区域。 左侧脑岛在自我一致状态下比不一致状态下表现出更多的激活。而自我不一致的状态与脑化和中央执行区域的广泛激活有关:双侧角回的激活增加(关键的 ToM 区域,涉及自我区分) ,面对自我不一致的情况,除了视觉和注意力定向区域(外侧枕叶皮层和右边缘上回)的预期激活之外,中央执行区域作为额顶网络的一部分的激活增加(上、中额叶皮质)。 这些发现表明,非自我中心干扰是一种复杂的现象,需要激活涉及自我-他人区分、评估他人观点的有效性、更新自我相关信息以及中央执行功能的大脑网络。

1,日常生活中的视觉透视是特定的过程,既需要激活后扣带皮层和楔前叶,还需要激活部分显著网络,包括前扣带皮层和右角皮层。除了在使用非心智刺激(箭头)时会招募视觉关联区域外,对比化身条件下,后者还涉及情绪处理和心智理论的前皮质区域的激活。 2,就大脑激活而言,“以你的方式看待它”(seeing it your way)的成本更高,因其需要激活经典的ToM 区域,并且也需要决策区域。 3,不同的激活区域与自我中心和非自我中心干扰相关。当专注于自己的视觉体验时,他人不同观点的无意识影响主要是由参与自我-他人区分(双侧角回)的大脑区域的激活驱动的,通过整合自我相关信息(额下回)进行自我更新) 以及中枢执行功能(上额叶和中额叶皮层)。在不一致条件下中,自我中心干扰会损害人们对他人观点的判断 ,这样的干扰可能遵循不同的规则,它涉及镜像神经元系统和演绎推理的激活,与纯ToM能力的关系更少。