意識下情緒面孔快速加工的神經機制

　　近日，北京大學IDG/麥戈文腦科學研究所、心理與認知科學學院、北大-清華生命科學聯合中心方方/王茜團隊在 Journal of Neuroscience 發表題為“Rapid Processing of Invisible Fearful Faces in the Human Amygdala”的研究論文，運用高時空分辨率顱內腦電圖技術，揭示了人類意識下情緒面孔快速加工的神經機制。該研究成果被雜志編委會推薦為“press promotion”文章，入選雜志當期亮點研究（featured research），并由神經科學學會（Society for Neuroscience）在Twitter，Facebook以及LinkedIn等平臺上進行宣傳推廣。

　　我們總是能夠快速探測到環境中存在威脅，甚至在威脅處于不可見（意識下）的條件下。這種能力對于生存至關重要。嚙齒類動物研究提示，這一功能可以由皮層下通路實現，即皮層下通路將威脅性情緒信息直接傳達至杏仁核進行加工。由于這一通路繞過了皮層視覺通路，因此可以實現情緒信息的快速傳遞、甚至無意識威脅的快速探測和識別。然而，由于技術限制，皮層下通路在人類大腦中的存在一直缺乏直接證據。

　　為解決此問題，本研究采用了顱內立體腦電圖（stereo-electroencephalogram, sEEG）的方法，直接記錄癲癇患者杏仁核及皮層通路多個腦區對情緒面孔的神經反應；并使用后向掩蔽技術意識下呈現情緒面孔，以阻斷情緒信息在皮層通路的傳輸（圖1）。行為研究結果發現，被試對于情緒面孔的辨別能力處于幾率水平，說明實驗中大腦對情緒面孔處于無意識加工（unconscious processing）的狀態。運用sEEG技術，團隊發現，人類杏仁核仍然對意識下恐懼面孔有選擇性加工，且杏仁核的選擇性反應發生在90ms以內（圖2），早于皮層視覺通路對杏仁核的信息傳遞。進而，時頻分析結果發現，杏仁核對意識下恐懼面孔有選擇性反應能量主要源自Gamma頻段（27-33 Hz）（圖3）。

　　那么，杏仁核對意識下恐懼面孔的快速選擇性加工信號是否源自視皮層呢？為了驗證皮層通路的可能性，團隊分別分析了早期視皮層（early visual area, EVA）、梭狀回（fusiform gyrus, FG）以及海馬旁回（parahippocampal gyrus, PHG）對意識下情緒面孔的加工模式。我們發現這些視皮層區域均不存在對無意識面孔的選擇性或快速反應（圖4），驗證了杏仁核的早期情緒反應并非來自皮層通路。這些發現支持了人類大腦中存在一個獨立于皮層通路的快速皮層下通路。

　　課題組已畢業博士生王英英和已出站博士后羅路為該論文的共同第一作者。方方教授和王茜助理研究員為本文共同通訊作者。課題組博士生陳冠鵬、首都醫科大學三博腦科醫院欒國明教授以及王雄飛副主任醫師做出重要貢獻。該工作得到了北大-清華生命科學聯合中心、科技部、國家自然科學基金委與北京智源人工智能研究院的資助。