新文联播第9期 | 通过 fNIRS 看社会地位与信任整合的人际同步机制

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Neuroimage（6.556）：通过人际大脑同步的社会地位和信任融合

信任是将社会凝聚在一起的社会粘合剂。为了更好地管理日常的社交互动，我们对与自己互动的人的信任会动态地发生变化。所以信任可以是一个动态的社会过程，在此过程中，双方（例如，投资者和受托人）的社会身份可能会影响信任的结果。但是关于人们如何通过结合自己的经验和对方的社会地位来发展和改变这种社会信任过程，以及潜在的神经机制，目前的研究是有限的。

在这里，研究者考察了社会地位如何调节信任以及这一过程背后的神经机制。研究采用一位投资者和一位受托人进行10轮重复的信任游戏，同时使用功能性近红外光谱来记录他们的大脑活动。投资者和受托人的社会地位(高或低)是通过数学竞赛任务来操纵的。

行为结果表明，在第一轮中，个体对地位低的伙伴的投资更多。然而，当个体与高地位伙伴配对时，随着信任互动期间轮数的增加，投资比率增加得更快。这种增长趋势在低(投资者) - 高(受托人)地位组中尤为突出。此外，随着轮数的增加，低(投资者) - 高(受托人)组在右侧颞顶交界处的大脑同步增加，而投资者右侧背外侧前额叶皮层的大脑活动随着轮数的增加而减少。人际大脑同步和大脑激活均可预测早期的投资绩效；此外，双脑数据比单脑数据提供了更早的预测。这些效应仅在低-高组的投资阶段检测到。总之，这项研究揭示了社会地位与信任整合的多脑机制。

原文：Integration of social status and trust through interpersonal brain synchronization.

https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.118777

Frontiers in Psychiatry（4.157）：fNIRS 评估抑郁和焦虑的任务和非任务大脑激活差异

重度抑郁症(MD)或焦虑抑郁症(A&D)患者的诊断和治疗依赖于问卷，有时还会用到语言流畅性任务(VFT)等任务。功能性近红外光谱(fNIRS)正在成为评估大脑功能的辅助诊断工具，为精神疾病诊断提供客观标准。但目前研究从VFT或休息(非任务)研究中得出的结论是有争议的。

本研究的目的是评估任务是否比非任务在区分健康人与精神病患者方面的表现更好。采用近红外光谱考察健康对照(HCs)、MD患者、A&D患者(每组n=10)组分别在非任务和VFT任务条件下的脑氧合情况。使用频谱分析来探索脑血红蛋白参数(即Oxy和Deoxy)，用幅度谱和平均功率表征非任务态和任务态中的生理波动。将非任务期间氧合反应的标准差与任务期间的峰值振幅进行比较，旨在探讨VFT任务对大脑激活的敏感性。

研究结果表明，三组之间在非任务期间的平均功率没有显著差异。VFT任务极大地增强了幅度谱，导致任意两组(HC、MD和A&D)之间的平均功率存在显著差异(p<0.05)。此外，40%的A&D患者在执行VFT任务时在幅度谱中有一个中间峰值(约0.05 Hz)，表明该任务在表征A&D方面具有一定的优势。研究者确定了非任务标准差与任务峰值幅度的比率(SD/峰值)，发现在90%的MD患者中，该比率大于20%。相比之下，只有40%的HC参与者的SD/峰值率大于20%。这表明，非任务可能不足以将MD或A&D与HC区分开来。VFT任务可以增强幅度谱的特征，但需要进一步提高其强度，以便能够准确地探索与精神病相关的大脑功能。

原文：Task and Non-task Brain Activation Differences for Assessment of Depression and Anxiety by fNIRS.

doi: 10.3389/fpsyt.2021.758092

Neuroinformatics（4.085）：基于 fNIRS 信号评估在自然环境中量化母婴大脑同步的计算方法

个体间的反应协调有几种名称，包括人际耦合、同时夹带和人际同步。其正式定义的核心是两人或多人之间外显行为和潜在生物反应的有节奏的时间-过程的协调。由于积极的社会互动需要个体不断地相互适应对方行为反应的变化，因此脑间同步被认为是社会互动的一个标志。有研究发现，母子脑间同步能够反映两人之间大脑信号的时间相似性。尽管在自然情景下研究同步性的研究数量有所增加，但使用不同的方法来计算同步性仍然是一个核心问题。

本研究采用功能性近红外光谱(fNIRS)，考察不同的方法量化母子对在游戏的联合和非联合部分大脑信号是如何影响脑间同步的结果。研究测试了三种处理非结构化数据的策略(UseAll策略、平均策略、差异策略)，并分别采用15、20、25、30、35、40、45 s的信号长度来确定捕获同步的最佳方法。

研究结果表明，与其他两种策略相比，使用UseAll策略的信号能够计算联合和非联合信号部分的平均同步，以及计算联合和非联合信号平均同步之间的差异。从不同的信号持续时间来看，只有25s 到 35s 的长度部分产生了显著的结果。这表明，计算方法和信号长度的差异会影响同步测量过程，因此在自然同步研究中应把这一点考虑在内。

原文：Assessing Computational Methods to Quantify Mother-Child Brain Synchrony in Naturalistic Settings Based on fNIRS Signals.

https://doi.org/10.1007/s12021-021-09558-z

Biological Psychology（3.251）：抑郁和焦虑症状与老年人认知控制期间外侧前额叶皮层功能下降有关

抑郁和焦虑在老年人群体中很常见。一些研究估计，10-52%的社区老年人表现出抑郁和焦虑症状水平升高，甚至这两种症状通常同时出现。抑郁和焦虑与老年人的生活质量差、不良健康结果和认知缺陷有关。这些人患轻度认知障碍和阿尔茨海默病的风险也会增加。因此，更好地了解老年人的亚临床抑郁和焦虑，对于为这些人制定早期干预措施非常重要。根据前额叶皮层的情绪调节模型，有研究证明前额叶皮层(PFC)在情绪的认知调节中起着至关重要的作用，当这些区域在消极情绪体验中被激活时，会自上而下地控制杏仁核和其他边缘区域的活动。有一些研究发现，健康的年轻人在进行认知控制任务期间，消极情绪症状与PFC功能下降之间存在关系。

本研究旨在考察这种关系是否也存在于老年人群体及其PFC的不同功能区中。36名老年人(13名男性)报告其最近的抑郁和焦虑症状。让他们完成两项认知控制任务，这两项任务分别与外侧额顶网络(数字n-back任务)和外侧额颞网络(类别流畅性测试)进行交互，同时采用功能性近红外光谱(fNIRS)监测PFC的血流动力学变化。

研究结果显示，在进行认知控制任务时，抑郁和焦虑症状都与双侧外侧PFC的激活减少有关。本研究结果扩展了情绪调节的前额叶-皮层下模型，而且表明了抑郁和焦虑症状与非精神病老年人外侧前额叶皮层功能下降有关，这些症状与特定认知控制领域的外侧PFC功能下降相关(即，在涉及外侧额顶网络的工作记忆加工过程中)。

原文：Depressive and Anxiety Symptoms are Related to Decreased Lateral Prefrontal Cortex Functioning During Cognitive Control in Older People.

https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2021.108224

Neuroscience Letters（3.046）：执行功能与步态运动想象能力和PFC活动的关系：一项fNIRS研究

人们可以在不移动身体的情况下，通过一种被称为运动意象的心理过程，在心里模拟自己的动作。步态研究表明，运动想象的时空特征与相应运动动作的时空特征相似。有研究发现，参与者进行想象和实际行走所花费的时间随着路径长度的增加或路径宽度的减少而增加。这两个过程都遵循菲茨定律，即任务难度与任务执行速度之间呈反比。运动想象与实际运动在很大程度上具有相同的机制，但目前关于步态运动想象的神经机制却知之甚少。

研究者在之前的功能性近红外光谱(fNIRS)研究中发现，高估心理行走时间的参与者，其右侧前额叶皮层(PFC)表现出更大的激活。PFC与包括工作记忆(WM)在内的执行功能(EFs)有关。因此，本研究旨在考察EF的个体差异是否与步态运动想象能力和PFC活动相关。共30名(平均年龄：21.7±1.8岁)参与者参加了这项研究。用Trail Making Test-Part B(连线测验TMT-B)来评估EF。使用fNIRS测量心理行走过程中步态运动想象和PFC活动的准确性，同时通过改变路径宽度来操纵任务难度。

研究结果表明，对心理行走时间的估计高于实际行走时间，而且右侧PFC活动随着TMT-B时间的增加而增加。这表明，EF(包括WM)与步态运动想象能力和右侧PFC活动密切相关，包含右侧PFC的大脑网络可能在步态运动意象的维持和控制中发挥着重要作用。

原文：Association of executive function capacity with gait motor imagery ability and PFC activity: An fNIRS study.

https://doi.org/10.1016/j.neulet.2021.136350

Journal of Psychiatric Research（4.791）：fNIRS可预测青少年创伤应激症状的严重程度

在儿童和青少年时期，创伤后应激障碍明显增加了社会和学业障碍的风险。目前还没有充分证据来证明创伤后应激障碍(PTSD)或创伤后应激障碍症状(PTSS)的生物标志物，临床上主要依靠访谈和量表来诊断和评估治疗结果。功能性近红外光谱(fNIRS)是一种非侵入性神经成像技术，能够以经济实惠且便携的方式评估创伤后应激障碍(PTSD)的大脑生物标志物。与PTSD的生物学模型一致，fMRI和fNIRS研究表明，有创伤暴露和PTSD症状的成年人，其背外侧前额叶皮层(dlPFC)和腹外侧PFC (vlPFC)在应对负面情绪刺激时的活动会增加。

本研究采用fNIRS来评估青少年暴露于创伤性压力和经历PTSD症状(PTSS)时的情况。收集(N=57)患有PTSS的青少年在完成包括恐惧和中性面孔刺激在内的经典情绪表达任务时的血流动力学反应。应用一般线性模型来识别与面部刺激相关的皮层激活。通过支持向量回归建立预测模型，以确定是否可以根据fNIRS测量和人口统计信息来预测PTSS的严重程度。

研究结果显示，在应对负面情绪刺激时，dlPFC和vlPFC区域的激活增加。随后的预测分析显示，有十个特征(即来自额叶皮层的八个fNIRS通道的反应、年龄和性别)与PTSS严重程度密切相关。研究结果证明了fNIRS在检测假定PTSS脑生物标志物的潜在效用。

 原文：Functional near-infrared spectroscopy brain imaging predicts symptom severity in youth exposed to traumatic stress.

https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2021.10.020