rTMS刺激内感受网络后情绪处理的变化

1. 研究背景

抽象情绪理论认为内感觉与情绪有密切关系。然而，关于神经元网络的基本知识仍然很少。重复经颅磁刺激(rTMS)是一种神经刺激方法，通过刺激或抑制潜在的大脑结构，可以在功能和大脑区域之间得出因果关系。

2. 研究方法

2.1  被试

通过小广告招募了18名健康的男生。平均年龄23.6岁 (SD = 2.8)。受试者在实验之前给予书面知情同意参与研究，并获得60欧元的报酬。研究人员确定了以下排除标准：脑损伤，精神或神经病学病史，身体疾病或药物治疗，左利手。

2.2  实验材料

创建了三套完整的图片，每一套包含10张正性、20张中性和20张负性的IAPS图片以及10张高热量的食物图片，总共有180个刺激。正性的图片类型是由食物图片和愉快的IAPS图片。正性和负性IAPS包含人类、动物、物体、风景，例如，婴儿、蝴蝶、贫困的场景、鬼脸、食物包括高热量的食物和饮料，例如，啤酒和汉堡。所有的画集都是在大量色彩和复杂性，而且每种类型的图片d都匹配效价和唤起度。

2.3  实验过程

实验者告知被试研究的cTBS的可能的副作用。主要的实验由三个阶段组成，记录被试32通道的脑电、心电、呼吸、肌电、眼电。在第一阶段评估被试静息运动阈值通过刺激器作用左侧初级运动皮层。在静息运动阈值的80%确定了个体的刺激强度。三个阶段都是相同的，仅仅是cTBS的刺激区域不同（右侧额颞岛网，右侧躯体感觉皮层，枕中央皮层作为假性条件）。将被试随机分配到刺激条件中，每个被试在三个位置中被刺激，并且评估所有的图片，采用重复测量设计。

刺激的线圈位置定位根据EEG的国际10-20系统。理想的线圈位置是根据TMS神经导航（Power Mag View）使用结构MRI扫描一个个体得到。右侧前额颞岛网通过线圈进行目标定位，建立一个3维的EEG位置FT10，F8，FC6，指向FT8（F6/AF8）。初始目标和次级目标体感皮层，用线圈建立一个三角的CPz，C2和CP4，指向Cz。目标顶-中央皮层（V2/V3）通过线圈覆盖Oz，指向水平面板。

被试完成人口学特征调查问卷，利手测查，贝克抑郁量表-II，Spielberger状态-特质焦虑，FFKA评估日常生理活动。刚开始被试先进行STAI测查，然后完成简短的当前或至少24小时内的心绪状态评估。与此同时，监测EEG、ECG。随后，给予被试40s的600 cTBS脉冲（一个burst有三个50Hz的脉冲组成，随后每200ms有一个5Hz的脉冲）。接下来，被试参加内感觉测试。之后评估心脏活动，期间记录ECG、EEG。过后，被试观看选定三套图片中的一个，所有的图片随机呈现在屏幕中央，每张图片呈现1s。过后，指示被试用9点评分评估效价和唤起度。第一阶段总共持续2小时，第二和第三阶段持续90分钟。

2.4  数据采集和处理

心理生理记录：

在情绪图片观看阶段记录EEG活动，使用32个电极通道（FP1,FPz,FP2,AF3,AFz,AF4,F7,F5,Fz,F6,F8,FC5,FCZ,FC6,C5,C1,CZ,C2,C6,CP5,CP1,CPZ,CP2,CP6,P5,PZ,P6,PO3,PO4,O1,OZ,O2），参考电极为Cz点，阻抗降到5KΩ以下，采样频率为1000Hz。

图1. 使用结构MRI图像和脑电图位置以及TMS目标位置的刺激位置的解剖细节

数据处理与分析：

EEG数据滤波范围是0.05-20Hz，剔除±50μV以外的数据，数据被分段为每段1000ms，即刺激呈现前200ms至刺激后800ms，基线矫正的时间范围是刺激前200ms到0ms。

ERP成分N2的时间范围选择为150-215ms，P3时间范围为230-330ms。前额叶（FPz,FP2,F8,AF3）前-中央（FCz,FC5）和中央-顶叶（C2,CPz,CP2）。

用SPSS软件对人口学变量和问卷数据进行描述性分析。重复测量方差分析位置（前额-颞叶岛网络，体感皮层，枕叶皮层）和情绪类型（正性，负性，中性）。对于EEG数据的N2和P3的平均波幅用重复测量方差分析情绪类型（负性、正性和中性）和位置（前额-颞叶岛网络，体感皮层，枕叶皮层）和簇（额顶叶，额中央，中央-顶叶）。计算心脏活动并方差分析位置（前额-颞叶岛网络，体感皮层，枕叶皮层）。

图2.  实验流程图

3. 实验结果

表1. 人口学资料和问卷量表结果

STAI量表结果和Mood测量结果并未发现刺激条件间的显著差异。

内感觉准确性：

心脏活动IAc的主效应显著，事后检查发现体感皮层的脑岛网络与枕叶皮层相比显著差异。而且，对于呼吸的IAc，位置的主效应显著。事后检测显示，与枕叶皮层相比，刺激后脑岛网络更低呼吸的IAc。心脏和呼吸的IAc在cTBS 在体感皮层上正相关。

主观效价和唤醒度评估：

图3. 对于三种刺激位置图片的正性、中性、负性SAM效价评估

图4. 对于三种刺激位置图片的正性、中性、负性SAM唤起度评估

图5. 在枕叶位置、额颞岛网络和躯体感觉皮层的正、中性和阴性图像中，额中央电极簇的视觉诱发电位μV (N = 16)的平均值

ERP数据显示，在刺激的躯体感觉皮质，正性图片的N2波幅增高，P3波幅降低。

4. 结论

①在前-额颞叶前岛网络和躯体感觉皮层受到抑制后，情感刺激的主观效价出现情绪扁平化，这反映在视觉诱发电位中，即N2增加/ P3减少。表明最初的定向反应随后是对积极刺激的注意加工减少。

②心脏和呼吸IAc与P3波幅呈正相关，与正效价评分呈负相关。在额-颞岛网络抑制和躯体感觉皮层抑制后，心脏/呼吸IAc的降低与激醒评级的降低和负性刺激的P3波幅的降低呈正相关关系，允许内感受网络结构活动减少和钝化的视觉刺激的情绪处理。

③在抑制内感受网络结构后，情绪加工的唤醒和效价方面都受到了干扰，证实了外周情绪理论和内感受预测编码模型的核心假设。

5. 文献名称及DOI号

Mai, S. ,  Braun, J. ,  Probst, V. ,  Kammer, T. , &  Pollatos, O. . (2019). Changes in emotional processing following interoceptive network stimulation with rtms. Neuroscience.

DOI：10.1016/j.neuroscience.2019.03.014