情感障碍中敬畏(awe)体验的神经生物学基础：一项探索性脑电图(EEG)研究

《Frontiers in Systems Neuroscience》：The neurobiological basis of the awe experience in affective disorders: an exploratory EEG study

　　

摘要：情感障碍(affective disorders, ADs)以涉及默认模式网络(default mode network, DMN)及额颞环路活动与连接紊乱、θ和α振荡模式异常的深刻情绪加工缺陷为特征，目前治疗主要针对心境症状，但情绪加工损害常持续存在并预测复发。敬畏(awe)是一种复杂的自我超越(self-transcendent)情绪，可通过减少反刍(rumination)和增强正性情感抵消此类缺陷，然而临床人群中敬畏体验的神经相关尚未被探究。目的：本研究首次探讨经验证的虚拟现实(virtual reality, VR)场景诱发的敬畏在ADs患者与健康对照(healthy controls, HCs)中的脑电图(electroencephalogram, EEG)相关。方法：受试者接受可诱发不同敬畏体验（高山、瀑布、地球视角）及敬畏中性参照(awe-neutral)的沉浸式VR场景，记录VR暴露期及基线EEG，并行情绪状态问卷测评；计算θ、α、β频段功率谱密度(power spectral density, PSD)及图论连接指标——节点正强度(node positive strength, NPS)和全局效率(global efficiency, GE)。结果：HCs在敬畏诱发场景中报告高敬畏反应，伴α和θ频段活动与连接的场景特异性调节，反映保存的认知灵活性；反之，ADs在所有VR场景中报告相似敬畏反应且环境区分度降低，较HCs在双侧额颞区θ功率升高，提示与情绪加工改变相关的代偿活动；两组均出现VR诱导的α频段GE降低，ADs更显著，提示复杂情绪加工时神经整合受损。讨论：综上，ADs固有的情绪加工缺陷可能限制其对敬畏等情绪复杂刺激的差异性响应能力，同时初步证明基于VR的敬畏暴露结合神经生理记录是区分临床人群大脑情绪反应差异的有价值方法，本概念验证研究值得在大样本中进一步探讨敬畏干预对情感障碍的治疗潜力。

论文解读：《情感障碍中敬畏(awe)体验的神经生物学基础：一项探索性脑电图(EEG)研究》

本研究发表于《Frontiers in Systems Neuroscience》。情感障碍(affective disorders, ADs)，包括重性抑郁障碍(major depressive disorder, MDD)和双相情感障碍(bipolar disorder, BD)，除核心心境症状外还表现为显著的认知—情绪领域改变，如MDD的负性偏向和正性刺激可得性降低、BD的情绪失调与奖赏加工受损。其神经基础涉及默认模式网络(default mode network, DMN)、前额叶—颞叶环路的功能异常，EEG研究中可见α频段不对称性及θ频段（尤前中缝θ）活动增强，与反刍和情绪调节困难相关，且DMN在静息至任务转换时持续过度激活。现有标准治疗虽能缓解心境症状，但情绪加工缺陷常持续并预示复发，亟需针对此靶点的体验性干预。敬畏(awe)作为自我超越(self-transcendent)情绪，具"小我(small self)"及与环境/他人联结感特征，可通过注意力从自我转向外部、拓宽注意广度、促进图式重构来拮抗ADs的反刍与自我参照思维，并涉及额顶网络(frontoparietal network)激活及DMN活动降低——与ADs病理生理相关脑网络重叠，提示其潜在治疗机制。然而，ADs患者敬畏诱发的神经电生理相关尚未见报道。为此，研究人员首次采用沉浸式VR诱发敬畏并结合EEG，考察ADs与HCs在脑电活动与连接模式上的差异，以探明ADs对复杂情绪刺激的神经响应特征及VR–EEG范式在临床情绪反应鉴别中的可行性。

主要关键技术方法：

研究纳入3例ADs门诊患者（1例BD，男，24岁；2例MDD，女，38岁及20岁）和12例健康对照(healthy controls, HCs)（5男7女，27.6±5.0岁），ADs经DSM?5定式临床访谈确诊。实验含静息态基线EEG记录及随后4个VR场景（3个经验证的敬畏诱发场景：森林瀑布、高山、太空俯瞰地球；1个敬畏中性草地参照场景，顺序平衡），VR中标记敬畏峰值(peak of awe)，并记录各场景前后简版正负性情感量表(Short Positive and Negative Affect Scale, PANAS)及单项情绪(Single Item Emotion, SIE)评分。使用64通道Geodesic EEG系统（采样1 kHz，顶点参考）采集，预处理含1–120 Hz带通及50 Hz陷波滤波、降采样至250 Hz、独立成分分析(independent component analysis, ICA)去除眼电肌电伪迹、平均参考，提取2 s时段；计算相对功率谱密度(relative power spectral density, rPSD)于θ(4–8 Hz)、α(8–13 Hz)、β(13–30 Hz)频段，以基线百分比归一化；采用虚部相干(imaginary part of coherency, iCOH)计算功能连接排除容积传导影响，基于Brain Connectivity Toolbox求节点正强度(node positive strength, NPS)和全局效率(global efficiency, GE)；组间比较用Wilcoxon秩和检验，组内敬畏vs参照用Wilcoxon符号秩检验（p<0.05未校正，探索性）。

研究结果：

3.1 情绪问卷：组内与组间比较——HCs组在Earth与waterfall场景较参照场景SIE量表中Amused、Happy及Awe条目显著升高，mountains场景Awe条目显著升高，显示HCs对敬畏场景有明确区分性正性/敬畏感受。ADs组则对各VR场景（含参照）均报告较高Awe评分且无场景间显著差异，且在waterfall场景Amused较低、Earth与waterfall场景Happy较低、参照及两敬畏场景Awe高于HCs，表明ADs缺乏对敬畏与非敬畏环境情绪反应的区分能力，但对VR整体仍有一定正向情绪体验（除Earth外）。PANAS量表两组及条件间均无显著差异。

3.2 组间rPSD比较：VR场景下的相对功率谱密度——ADs较HCs在θ频段（尤以mountains场景）双侧额颞区rPSD相对基线增加更明显（HCs为降低），提示ADs额颞θ增强可能为情绪加工改变的代偿活动；α频段两组VR相较基线均呈负向变化，但ADs在枕区（参照、waterfall）及额/额中央区（参照）负向变化幅度更小（即α抑制减弱），反映ADsα活动调节异常。

3.3 组内rPSD比较：敬畏诱发vs参照场景——仅HCs组出现敬畏场景较参照场景的rPSD差异：θ频段左颞（Earth）、右额（waterfall）rPSD降低；α频段双侧额颞区（尤其Earth场景）rPSD降低；β频段双侧颞（Earth）、双侧额（waterfall）、中央（mountains）rPSD降低，mountains场景右额β rPSD升高。说明HCs大脑对敬畏刺激有频段—区域特异的振荡调节，ADs组无此差异。

3.4 组间节点正强度(NPS)比较——ADs较HCs在θ频段NPS广泛升高（额、旁中线、中央—顶区，参照/waterfall/mountains显著），α频段两组的NPS降低模式中ADs在旁中线、顶、右额颞区降低更显著，β频段ADs部分左顶、左颞—额、枕区NPS更高，反映ADs局部连接权重异常增强（θ）或过度抑制（α）。

3.5 组内NPS比较：敬畏诱发vs参照场景——仅HCs组出现：θ频段Earth场景额中央及右颞—枕区NPS升高；α频段waterfall场景额颞区NPS降低；β频段waterfall场景额颞区NPS升高，再次证实HCs存在敬畏特异的脑网络连接重组，ADs无此调制。

3.6 组间全局效率(GE)比较——α频段两组的GE均较基线负向变化，ADs在waterfall（?14.26 vs ?6.61）和mountains（?15.16 vs ?2.71）场景α-GE显著低于HCs（p<0.05），θ与β频段组间无显著差异。表明ADs在复杂情绪加工时大尺度网络整合能力（以GE衡量）受更多损害。

3.7 组内GE比较：敬畏诱发vs参照场景——两组均未发现敬畏与参照场景间GE显著差异。

讨论与结论：

研究人员指出，HCs在SIE敬畏条目上对敬畏场景选择性升高，且EEG显示θ/α频段功率与连接具场景特异性调制——反映保存的显著性加工与认知灵活性；ADs则对所有VR场景（含中性参照）报告相似敬畏评分，EEG上缺乏环境区分性调制（θ功率普遍增高、α连接抑制过度、GE降幅更大），提示ADs情绪加工缺陷涉及显著性归因(salience attribution)异常及对内外指向注意转换困难，使其难以差异化响应复杂情绪刺激如awe。双侧额颞θ功率增高可能系前扣带回(anterior cingulate cortex, ACC)相关情绪控制回路的代偿性活动；α频段NPS与GE的更广泛降低反映ADs本已紊乱的情绪加工模式被awe进一步去整合，超出生理性的DMN内加强—全局整合减弱的平衡调节。本研究首次证明VR诱导awe结合EEG可捕捉ADs与HCs大脑情绪响应的神经电生理差异，为今后以awe为基础的情绪干预在ADs中的治疗潜力提供了概念验证，需在更大样本中含临床症状严重度等指标进一步检验。

结论翻译：综上所述，结果表明情感障碍固有的情绪加工缺陷可能限制其对敬畏等情绪复杂刺激产生差异性参与的能力，同时为虚拟现实基敬畏暴露联合神经生理记录可区分临床人群大脑情绪反应差异这一方法提供了初步证据。本概念验证工作值得在更大队列中进一步探究敬畏干预对情感障碍的治疗潜力。