内感受(interoception)是指个体对来自身体内部的生理信号的知觉,包括饿,饱,渴,胀,冷,热,肌肉松紧,心跳,呼吸等(Cameron,2001;Sherrington,1906;Craig,2002;Khalsa etal.,2017)。虽然内感受的定义一 直受到争议,但是越来越多的学者认为内感受并不是一个单一的过程,而是包括几个不同维度的复杂过程,如内感受注意(interoceptive attention,注意来自身体的感觉)、内感受准确性(interoceptive accuracy,使用客观的行为测试测得的对身体知觉的准确度),内感受感性(interoceptive sensibility,使用自我报告的方式测得的身体知觉的行为风格)等(Ceunen,Vlaeyen,&Van Diest,2013;Garfinkel,Seth,Barrett,Suzuki,&Critchley,2015;Khalsaetal.,2017)。内感受在维持身体内稳态,症状知觉,情绪体验,自我调控,决策过程和自我意识中都起关键作用(Khalsa et al.,2017)。而且,在多种精神疾病如焦虑症、抑郁症、成瘾和功能性综合症中均有发现内感受过程的紊乱(李春禄等,2013;李惠,李春波,&王继军,2012;Mallorqui-Bague,Bulbena,Pailhez,Garfinkel,&Critchley,2016;Paulus&Stein,2010)。焦虑症是一种身心交互的疾病,表现为对未来不确定性事件的过度担忧和自主神经系统活动的紊乱(Paulus&Stein,2006)。焦虑症形成的心理机制已有大量研究,如Clark(1986)的行为认知理论;但是焦虑的生理机制研究近年来才被受到广泛关注。不断有研究发现内感受在焦虑过程中扮演着重要角色,并形成了不同的理论。但是在科学研究和临床实践中内感受在焦虑中的作用仍然不清楚。此外,在过去的二十年中,随着神经影像等技术手段的发展,关于内感受与焦虑关系的神经机制研究取得了一些进展,比如较多研究发现脑岛在焦虑体验和内感受过程中的共同活动。然而,内感受影像焦虑的神经机制仍然存在许多未解决的问题。因此,本研究拟从行为指标、大脑激活模式和脑电指标上考察内感受在焦虑中的作用并探索其内在机制。本论文共包括七个章节,第一章总结了内感受与焦虑领域的行为和神经科学研究及理论,强调焦虑的身心交互作用理论(Mallorqui-B ague,Bulbena,Pailhez,Garfinkel,&Critchley,2016;Paulus&Stein,2006)。该理论认为大脑对我们的生理状态进行实时监控并产生对生理信号的预测(自上而下加工),该预测信号与来自身体内部的真实生理状态(自下而上加工)相对比,得到一个预测误差。为矫正该预测误差,个体可能产生焦虑相关的一系列生理、情绪、认知及行为反应。而脑岛在生理信号预测及计算预测误差中起到关键作用。也就是说,内感受在焦虑过程中扮演着重要角色。在第一章总结回顾的基础上,第二章提出目前探讨内感受在焦虑中作用的研究领域中较为忽视的几点问题:(1)在行为层面,内感受对焦虑的作用是怎样的?是否受到个体情绪调节能力的影响?(2)内感受相关的脑岛活动是否能预测个体的焦虑水平?(3)内感受的脑电活动指标是否能预测个体的焦虑水平?(4)不确定性内感受威胁刺激是否影响个体的内感受知觉及焦虑水平?针对以上研究问题,接下来的四个章节(第三章至第六章)通过与主题联系紧密的四个研究共六个实验,探索了内感受在焦虑中的作用及其神经机制。第七章在这些研究结果的基础上提出可能的理论及临床贡献,并对研究不足和展望进行了总讨论。下面将分别概述本论文的四个研究。研究一包括两个实验(第三章)。实验1-a的目的是比较内感受两个不同维度(内感受感性与内感受准确性)与焦虑的不同关联。实验1-b的目的是观察情绪调节能力对内感受和焦虑关系的影响。实验1-a分别使用身体知觉问卷(Body perception Questionnaires;Porges,1993)和数心跳任务(Heartbeat Counting Task;Schandry,1981)测量个体的内感受感性和内感受准确性。并使用状态焦虑特质量表(State Trait Anxiety Inventory;Spielberger,Gorsuch,&Lushene,1970)中的特质焦虑量表来测量个体的特质焦虑水平。结果发现:在171名被试中,(1)个体的内感受感性与内感受准确性之间没有显著相关;(2)内感受感性水平越高,特质焦虑水平也越高;(3)在32名被试中个体内感受准确性与特质焦虑没有显著相关。在以上结果基础上,实验1-b假设个体的情绪调节能力是影响内感受准确性与焦虑关系的一个重要因素。为验证这一假设,使用经典的认知重评任务范式(Ochsneret al.,2004)测量个体的情绪调节能力。该任务包括三个条件:中性图片下观看,负性图片下观看,及负性图片下认知重评。每种条件包括15个试次,对试次顺序进行伪平衡。每个试次后被试使用1-5点评分评价自己的负性情绪强度。测得情绪调节能力后,观察内感受准确性与情绪调节能力对个体特质焦虑水平的交互作用。结果发现:在72名被试中,(1)特质焦虑水平与情绪调节能力显著负相关;(2)情绪调节能力对内感受准确性和特质焦虑水平的关系有一定的调节作用,但没有达到显著水平,不过进一步的探索性分析发现在低情绪调节能力组,内感受准确性与特质焦虑水平呈显著的正相关,但是在高情绪调节能力组,二者没有显著的相关。以上结果从行为指标上阐明了内感受不同维度与焦虑的不同关系,并且证明个体的情绪调节能力和内感受准确性对焦虑共同起作用。研究二包括两个实验(第四章)。实验2-a的目的是观察内感受与焦虑相关脑区的异同;实验2-b的目的是探讨内感受相关脑区与个体焦虑水平的关系。两个实验均使用功能性磁共振成像技术,观察任务中被试注意自己的心跳,焦虑事件及外界声音时的大脑血氧水平依赖活动。该任务共包括四个blocks。每个block包括3个试次。每个试次后面都有相应的一个7点评分要求被试对注意到的感受强度进行评分。实验2-a中,152名被试完成了上述任务态。结果发现:(1)内感受注意和焦虑注意共同激活了脑岛,中扣带和腹内侧前额叶;(2)相比焦虑注意,内感受注意另外还激活了小脑和缘上回;(3)相比内感受注意,焦虑注意则另外激活了楔页,海马旁回及部分前额叶。在实验2-b中,40名被试完成了上述任务态,并且,在磁共振扫描仪外,他们还完成了数心跳任务(Heartbeat Counting Task;Schandry,1981)和状态特质焦虑问卷(State Trait Anxiety Inventory;Spielberger,Gorsuch,&Lushene,1970),以分别测量内感受准确性和焦虑水平。结果显示:(1)内感受注意激活了前脑岛,中脑岛及后脑岛;(2)焦虑注意的相关激活主要集中在前脑岛;(3)内感受相关的前脑岛活动分别与个体的状态和特质焦虑水平显著正相关;(4)更重要的是,内感受相关的中脑岛活动不仅与个体的内感受准确性显著正相关,而且与个体的状态和特质焦虑水平显著正相关。以上结果重复了前人关于内感受和焦虑过程共同和不同的脑区激活,表明了脑岛的不同区域在内感受和焦虑过程中的不同作用,且进一步从神经水平验证了内感受在焦虑体验中的重要作用,以及中脑岛可能作为二者关系的重要连接。研究三的目的是探索内感受作用于焦虑的可能的脑电指标(第五章)。该研究选取的脑电指标是内感受错误过程中产生的错误相关负波(error-related negativity,ERN)。错误相关负波是在犯错误100毫秒内,使用脑电技术观察到的事件相关电位(event-related potential,ERP)。且大量研究发现,错误相关负波的大小与个体的焦虑水平有紧密的联系(Weinberg,Dieterich&Riesel,2015)。虽然错误相关负波已经在使用外感受(如视觉和听觉)刺激的任务中被广泛观察和研究,但是据我们所知,目前还没有研究使用内感受刺激来观察错误相关负波及其与焦虑的关系(Tan,Vandeput,Qiu,Van den Bergh&von Leupoldt,2018)。基于过去研究中大量证明的内感受和错误相关负波与焦虑的关系,本研究因此探索内感受错误过程中的错误相关负波(interoceptive ERN),与常被研究的外感受错误相关负波(exteroceptive ERN)进行比较;并观察二者与个体焦虑水平的关系。该实验使用129通道的脑电设备连续记录两个任务中的错误相关负波。其中原创的呼吸阻塞任务用于诱发内感受错误相关负波;而经典的视觉Flanker任务则用于诱发外感受错误相关负波。在呼吸阻塞任务中,被试随机接收两种长度的呼吸阻塞,并判断当前呼吸阻塞刺激是长的还是短的。在Flanker任务中,被试判断电脑屏幕上箭头的方向是左还是右。任务顺序在被试间进行平衡。两种任务分别包括四个blocks。每个block后紧接这对该block任务难度及对答案确定性的1-6点评分。每个任务后对整个任务进行情绪状态的1-6点评分。个体的焦虑水平使用焦虑敏感指数(Anxiety Sensitivity Index;Reiss,Peterson,Gursky,&McNally,1986)测量。本实验共包括 40 名健康被试。结果显示:(1)与外感受错误相关负波类似,本研究首次发现内感受错误相关负波发生于犯错误行为后且位于额中头皮(fronto-central);(2)但是内感受错误相关负波的峰值显著早于外感受错误相关负波的峰值;(3)且二者平均波幅没有显著差异但是不相关;此外,(4)更高水平的焦虑敏感指数与更大的内感受错误相关负波的波幅显著相关;(5)更高水平的焦虑敏感指数与更小的外感受错误相关负波的波幅显著相关。由此可见,内感受错误相关负波与内感受相关的焦虑密切相关,且可能成为未来关于内感受、焦虑及错误加工研究中有效的神经电生理标记。基于研究三的发现,在第六章中,考虑到内感受威胁和不确定性对焦虑的影响(Grillon,Baas,Lissek,Smith,&Milstein,2004),研究四的目的是考察不确定性内感受威胁刺激对内感受及自我报告的焦虑水平和焦虑的电生理指标的影响。该研究使用的内感受威胁刺激是呼吸困难(dyspnea)。呼吸困难(dyspnea)作为一种流行的内感受威胁症状,广泛存在于心血管呼吸性疾病及焦虑症中。研究表明呼吸困难(dyspnea)会使个体产生失控感,并诱发焦虑,尤其当呼吸困难(dyspnea)的发生是不确定的时候(Booth et al.,2018;Lovell,Etkind,Bajwah,Maddocks,&Higginson,2018)。本研究使用声音刺激和内感受威胁刺激的绑定与否,来分别操纵不确定性条件(内感受威胁刺激的出现与声音刺激的出现无关)和确定性条件(内感受威胁刺激总是紧跟着声音刺激出现)。两种条件分别包括两个blocks,条件的顺序在被试间进行了平衡。在两种条件下被试分别完成类似于研究二中的呼吸阻塞任务,并对内感受威胁刺激的强度和不愉悦度(视觉模拟量表visual analog scale,VAS 0-100),以及每一个block的情绪状态(包括唤醒度,效价和焦虑水平,1-6点评分)进行评定。此外,变量还包括通过脑电测量得到的声音刺激引起的探针N100(反应个体的焦虑警觉性)和内感受错误相关负波(反应个体的威胁敏感性),以及焦虑敏感指数(Anxiety Sensitivity Index;Reiss,Peterson,Gursky,&McNally,1986)测量得到的焦虑水平的个体差异性。结果发现:(1)对比于确定性条件,被试在不确定性条件下对于内感受威胁刺激的不愉悦度评定显著升高。并且,当第一个block是不确定条件的情况下似乎对被试而言显得更加不确定,反之,当第一个block是确定性条件,由于跟不确定性条件下的声音刺激和威胁刺激完全一样,当后面跟着进行不确定性条件时,被试所受到的影响强度会小一些。所以,只有当第一个block是不确定性条件时,结果显示:(2)被试的焦虑水平,探针N100振幅,及内感受错误相关负波振幅在不确定性条件下均显著高于确定性条件。此外,皮尔逊相关分析发现:(3)随着个体焦虑敏感性水平的增高,个体对内感受威胁刺激的不愉悦度,和不确定性条件下的焦虑水平也更高。以上结果说明不确定性内感受威胁刺激会增加个体的状态和特质焦虑,及焦虑的电生理指标,并且这一效应可能与对内感受威胁刺激感知的增加有关。在以上行为和脑研究结果的基础上,本论文的总讨论部分对前人的焦虑心身交互模型进行了扩充,并强调了中脑岛活动和内感受错误相关负波作为内感受作用于焦虑的部分神经机制(第七章)。下面将在焦虑心身交互模型的框架下,简要概述本论文研究结果的理论意义及可能的临床意义。首先,焦虑心身交互模型强调个体对生理信号的灾难化解释,在焦虑产生和维持过程中的关键作用。那么,可以推断,打破焦虑恶性循环的关键就是对该解释进行认知调节。本文的结果证实了情绪调节对身心交互过程的调节作用,因此建议心身交互模型在自上而下加工过程中考虑情绪调节这一因素。第二,焦虑心身交互模型的基础是贝叶斯推理,也就是说我们的大脑时刻处于一个不确定的检验假设的状态(Barrett&Simmons,2015)。本研究验证了不确定性增加生理感知以及焦虑水平,因此本文的第二个理论意义是建议在心身交互模型中考虑不确定性这一重要因素。第三,本文研究的特质焦虑和焦虑敏感性既是影响大脑预测的心理特征,也是长期过度的生理心理反应形成的个体反应模式。该反应模式不仅是焦虑抑郁等疾病的风险因子,而且它的形成机制可能与焦虑症存在一定的共性。因此研究内感受和焦虑相关特质的关系也有利于揭示内感受在焦虑症中的作用。同时考虑到焦虑症在当今社会的广泛流行及其给社会和个人带来的巨大负担,对于内感受作用于焦虑发展和维持机制的理解,可能为焦虑症的有效治疗提供理论依据。第四,本文研究一发现,内感受准确性与焦虑水平在低情绪调节能力组呈显著正相关,但是在高情绪调节组却没有发现这一关系。该结果表明情绪调节在缓解焦虑中的重要作用,同时建议在临床治疗中,高内感受和低内感受的个体可能需要不同的治疗方案。第五,关于焦虑与内感受关系的神经机制,在前人众多研究进展的基础上,本文强调脑岛中部区域在二者关系中的重要衔接作用。并且脑岛可能作为神经反馈技术治疗焦虑症的重要靶点。第六,本文中新发现的内感受错误相关负波,可能为我们理解焦虑与内感受的神经机制提供一个新的窗口。本文的创新点包括:(1)在内感受作用于焦虑的过程中检验情绪调节的影响,发现个体情绪调节能力对二者关系具有一定的调节作用;(2)使用注意过程的任务态磁共振成像更具体地观察内感受作用于焦虑的神经机制,强调中部脑岛的核心作用;(3)发展新的内感受任务,观察到内感受错误相关负波;(4)验证了内感受错误相关负波与焦虑水平的关系;(5)观察到不确定的内感受威胁刺激影响个体的内感受知觉和焦虑水平。本研究的有待改进之处包括:(1)内感受是一个包含多个身体感觉通道的概念,本研究中只涉及到心跳内感受和呼吸内感受,以后的研究还应考虑其它通道的内感受如肠胃知觉等对焦虑的作用;(2)内感受和焦虑均是涉及多个神经网络的复杂过程,但是本研究没有涉及神经网络层面,未来的研究应考察内感受与焦虑过程共同的神经网络;(3)该论文的研究四探讨了不确定性内感受威胁刺激对焦虑的影响,但是该影响受到不确定性和内感受威胁两个因素的交互作用,未来的研究应分别单独考察这两个因素对焦虑的影响。总之,本文从行为和神经层面上进一步揭示了内感受在焦虑中的作用。强调情绪调节和不确定性等因素对内感受和焦虑关系的影响。揭示了脑岛活动和内感受错误相关负波作为其背后可能的神经机制。