2019年4月15日，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院吳艷紅教授課題組與首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院高之憲主任課題組，以及紐約市立大學(xué)皇后學(xué)院范津教授課題組合作的研究“Anterior insular cortex plays a critical role in interoceptive attention”發(fā)表于eLife雜志。該研究揭示了前側(cè)島葉皮層（anterior insular cortex）在內(nèi)感知注意加工中發(fā)揮了不可或缺的關(guān)鍵作用。高之憲課題組的王興朝博士（現(xiàn)為天壇醫(yī)院神經(jīng)外科主治醫(yī)師）和吳艷紅教授已畢業(yè)博士研究生吳瓊博士（現(xiàn)為首都師范大學(xué)心理學(xué)院講師）為本研究的共同第一作者，吳艷紅教授、高之憲主任和范津教授為共同通訊作者。同時(shí)，本研究得到了首都師范大學(xué)心理學(xué)院羅勁教授、美國(guó)國(guó)家藥物濫用研究所楊一鴻教授課題組和美國(guó)西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院顧曉思博士的大力支持。
大腦感知身體狀態(tài)的方式，尤其是人類(lèi)如何將注意指向身體信號(hào)即內(nèi)感知注意（interoceptive attention）的過(guò)程受到了研究者的廣泛關(guān)注。已有的一些理論認(rèn)為人類(lèi)的主觀情緒就是由對(duì)于身體和內(nèi)臟信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)所產(chǎn)生的，在這一過(guò)程中內(nèi)感知注意發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，然而目前關(guān)于這一問(wèn)題的實(shí)證研究證據(jù)還十分缺乏。其中面臨的挑戰(zhàn)在于內(nèi)感知信號(hào)的模糊性，例如對(duì)于大部分健康成年人來(lái)說(shuō)，在正常而平靜的狀態(tài)下很難準(zhǔn)確描述心跳或者其它內(nèi)臟的反饋信號(hào)。本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)用于研究?jī)?nèi)感知注意的新任務(wù)，引導(dǎo)人們將注意指向呼吸節(jié)律（Breath Detection Task, BDT）或外部視覺(jué)信號(hào)（Dot flash Detection Task, DDT）（圖1）。由于呼吸是內(nèi)感知信號(hào)中最易被覺(jué)察和控制的，因此呼吸信號(hào)是用來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)感知準(zhǔn)確率和敏感性的最佳方式。本研究首先采用功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）技術(shù)考察了兩個(gè)健康被試樣本的內(nèi)感知注意的神經(jīng)機(jī)制，進(jìn)而采用相同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)對(duì)前側(cè)島葉皮層切除的病人群體進(jìn)行了行為測(cè)試。
圖1.實(shí)驗(yàn)任務(wù)流程。BDT任務(wù)中，被試需要將注意指向自己的呼吸，判斷所呈現(xiàn)的呼吸曲線與自己的實(shí)際呼吸節(jié)律相比是同步的還是延時(shí)的。DDT任務(wù)中，被試需要將注意指向外部視覺(jué)信號(hào)，判斷呼吸曲線上是否出現(xiàn)過(guò)紅點(diǎn)閃爍。
腦成像結(jié)果表明，內(nèi)感知注意使前側(cè)島葉皮層的活動(dòng)增強(qiáng)，更為重要的是前側(cè)島葉皮層的活動(dòng)能夠預(yù)測(cè)被試在內(nèi)感知注意任務(wù)中的表現(xiàn)，這一結(jié)果排除了任務(wù)間呼吸信號(hào)差異的混淆因素，并在另一個(gè)獨(dú)立的新樣本中得到了驗(yàn)證。此外，功能連接的結(jié)果表明，前側(cè)島葉皮層在內(nèi)感知注意中的作用是通過(guò)與軀體感覺(jué)皮層和視覺(jué)皮層之間的相互作用而實(shí)現(xiàn)的。
腦損傷病人結(jié)果表明，前側(cè)島葉皮層被切除的病人在內(nèi)感知注意上的表現(xiàn)顯著低于健康人對(duì)照組以及非島葉損傷的病損控制組，相反，前側(cè)島葉皮層被切除的病人在外感知注意上卻沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的行為缺陷。
綜上腦成像和特定區(qū)域腦損傷病人研究的結(jié)果，本研究得出前側(cè)島葉皮層在內(nèi)感知注意中發(fā)揮了不可或缺的關(guān)鍵作用，這為理解島葉皮層的功能提供了重要的實(shí)證證據(jù)，同時(shí)本研究中所設(shè)計(jì)的新的實(shí)驗(yàn)任務(wù)對(duì)于研究與內(nèi)感知注意過(guò)程相關(guān)的疾病（如焦慮癥、自閉癥、藥物成癮等）提供廣闊的應(yīng)用空間。
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金海外合作項(xiàng)目以及科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃的資助。
Wang, X.#, Wu, Q.#, Egan, L., Gu, X., Liu, P., Yang, Y., Luo, J., Wu, Y.*, Gao, Z.*, & Fan, J*. (2019). Anterior insular cortex plays a critical role in interoceptive attention. eLife, 8, e42265. doi:10.7554/eLife.42265. (# equal contribution; * correspondence)
2019-06-11