瑜伽锻炼缓解厌恶情绪的fMRI研究：基于大脑皮层下神经活动的视角

王宝明，杨 剑，范明霞，刘志远，余秋蓉

(1.华东师范大学 青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室，上海 200241；2.华东师范大学 体育与健康学院，上海 200241；3.上海市磁共振重点实验室，上海 200241；4.陕西师范大学 心理学院，陕西 西安 710019)

情绪是人类特有的心理现象，是指个体对所处环境进行适应性反应的认知评价过程。在东方集体主义文化中，积极情绪的体验和表达会强化记忆、注意等认知功能，但消极情绪的体验和表达会破坏和谐的人际关系，于是面对消极情绪困扰，人们通常会有意地控制消极情绪表达[1-2]。

表达抑制是一种反应关注型的情绪调节策略，是指个体对正在发生的情绪行为进行抑制。虽然这种情绪调节策略可以隐藏消极情绪的面部表情，但对个体内心的情绪感受无明显影响，甚至存在干扰脑区正常神经活动的风险[3]。对个体施加厌恶情绪刺激的研究表明，背外侧前额叶(dlPFC)、腹外侧前额叶(vlPFC)、腹内侧前额叶(vmPFC)、岛叶(Insula)、前扣带回(ACC)、杏仁核(Amygdala)、丘脑(Thalamus)的信号活跃水平明显增强[4]，且控制它们表达时的右侧前额叶和大脑皮层下的信号活动水平明显增强[5]。如果个体长期处于消极情绪状态不能“自拔”时，大脑神经功能将处于紊乱状态，加速抑郁症形成[6]。因此，如何缓解健康个体遭受消极情绪困扰时的神经功能变化显得尤为重要。瑜伽是一种风靡全球的心身锻炼方式，由冥想—调吸—体式—放松术等环节组成。研究证实，瑜伽锻炼可以改善个体的身体健康水平，也可以促进个体的心理健康水平[7]。急性和长期的瑜伽锻炼，在提升人体注意(attention)、信息加工速度(processing speed)、记忆(Memory)等方面具有卓越效果，例如瑜伽练习者在观看消极情绪时的杏仁核，岛叶以及前额叶多个亚区的激活水平明显降低[8]。尽管这些研究为瑜伽锻炼提升人体认知功能提供了理论基础，但人们对瑜伽锻炼缓解消极情绪干扰的脑神经机制研究较少，尤其是瑜伽锻炼是否可以改善消极情绪表达抑制时的脑功能变化还未见报道。本研究运用fMRI技术，探索瑜伽锻炼是否能够降低消极情绪干扰时的脑激活水平，力图为东方个体排解消极情绪提供理论支撑。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

通过“BFS心境量表”在华东师范大学及其周围的健身场所有偿招募32名年龄在25～35岁之间的健康女性[9]，按照参与瑜伽锻炼的情况，分为普通对照组(近2个月内无瑜伽锻炼经历)和瑜伽锻炼组(近2个月内的瑜伽锻炼≥3次/周，锻炼时间≥90 min)。然后根据①近一周内无不良心境状态；②右利手；③无眼疾、裸眼、矫正视力1.0以上、无色弱色盲；④无精神疾病史；⑤无头颅外伤及其病史；⑥无妊娠或非哺乳期；⑦实验前一天未参加任何体育锻炼；⑧数据采集时头部移动≤2 mm和转动≤1.5°的纳入标准录取28名实验对象(每组各14人)，签署《被试知情同意书》。本研究已通过《华东师范大学人体实验伦理委员会》的批准，批准函编号为HR098-2018。

1.2 研究方法

1.2.1 情绪诱发范式 基于以往的研究成果[10]，采用无声影音诱发消极情绪的研究范式。无声影音包括“水杯图片”组成的中性情绪视频，“清除囊肿手术”组成的厌恶情绪视频，“清除中耳炎手术”组成的厌恶情绪视频。无声视频片段中的中性情绪与厌恶情绪之间存在显著性差异，两种厌恶情绪之间无显著性差异。

1.2.2 实验设计 本研究为2(普通对照组、瑜伽锻炼组)×3(情绪任务：自然观看中性情绪、自然观看厌恶情绪、控制厌恶情绪表达)混合实验设计(图1)。

注：WN(Watch Neutral)为自然观看中性情绪，WD(Watch Disgust)为自然观看厌恶情绪，SD(Suppress Disgust)为控制厌恶情绪表达，BV(Base Video)为基线刺激，EV1(Emotion Video1)为中性情绪刺激，EV2/3(Emotion Video2/3)为厌恶情绪刺激；下同

图1 实验流程

如图1所示，在实验过程中，每名被试通过Eprime2.0软件，分别完成自然观看情绪任务(EV1)→自然观看厌恶情绪任务(EV2)→控制厌恶情绪表达任务(EV3)→主观情绪等级测量(情绪体验问卷)。在每个任务开始前，被试都有8min的静息休息时间，以确保她们的情绪状态恢复平稳。

1.2.3 实验仪器 运用Eprime2.0软件(Psychology software tools，Inc，US)控制刺激呈现时间、记录行为反应数据，运用功能磁共振成像系统(3T-Siemens-Prisma-fMRI)对被试在不同情绪任务中的大脑功能成像进行扫描。

1.2.4 数据采集 1)主观情绪体验等级。运用office 2013将情绪体验问卷[11]制作成分辨率为1 024×768的图片，并通过Eprime 2.0呈现在fMRI的头部线圈中(图2、图3)。2)大脑结构和功能成像。结构成像：高分辨率的结构像(T1)，TR为2 530 ms，TE为2.98 ms，192层，厚度1 mm，FOV为256×256 mm2。功能成像：快速平面回波序列，TR为2 s，TE为30 ms，翻转角为90°，FOV为256×256 mm2，扫描矩阵为64×64，volumn为3.4×3.4×3.0 mm3。扫描定位AC-PC，切片厚度为3.5mm。TR=33层，Run=218 Volumns，共3个Run，一共获得21 582层脑功能图像。

图2 情绪类型

图3 情绪唤醒等级

1.2.5 数据处理 1)行为数据处理。运用情绪体验问卷反映被试执行不同情绪任务后情绪状态，首先记录被试感受到的情绪类型(图2)，然后记录被试感受到的情绪唤醒水平，“无”计1分，“比较弱”计2分，“一般”计3分，“比较强”计4分，“特别强”计5分。2)fMRI数据处理。基于Matlab平台，运用SPM软件对采集的脑功能图像进行预处理，头动矫正(realignment)→时间矫正(slice timing)→融合(coregister)→分隔(segment)→标准化(normalization)→平滑(smooth)。

1.2.6 数据分析 1)行为数据分析。运用SPSS 22.0的ANOVA对收集的情绪状态进行差异分析。2)不同情境下的脑功能数据分析。运用SPM软件对脑功能数据进行分析，Specify 1st-level→Specify 2st-level(Pair-t test，Two sample t test，Multiple regression)→Xjview呈现结果(FWE≤0.05)→RestPlus提取ROI。3)脑功能连接分析。运用RestPlus软件，以Amygdala、MCC、Thalamus的峰值坐标为圆心，6 mm为半径提取ROI，并运用回归模型探索瑜伽锻炼缓解厌恶情绪的脑功能连接机制。

2 研究结果

2.1 主观情绪感受状况

如表1所示，1)与“自然观看中性情绪”相比，健康女性在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时的情绪感受水平明显升高(P<0.01；P<0.01)。2)女性瑜伽锻炼者在“自然观看厌恶情绪”时的情绪感受水平明显升高(P<0.01)，但要求她们控制厌恶情绪表达时的情绪感受水平明显下降(P<0.01)。3)与“自然观看厌恶情绪”相比，女性瑜伽锻炼者在“控制厌恶情绪表达”时的情绪感受水平明显降低(P<0.01)。4)与普通健康女性相比，女性瑜伽锻炼者在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时的情绪感受水平明显降低(P<0.01；P<0.01)。

表1 主观情绪感受结果(n=14)

注：**表示，与自然观看中性情绪相比P<0.01，差异显著；##表示，与自然观看厌恶情绪相比P<0.01，差异显著；@@表示，与对照组相比P<0.01，差异显著

2.2 大脑皮层下的神经响应

2.2.1 杏仁核(Amygdala) 如表2所示，1)与“自然观看中性情绪”相比，健康女性个体在“自然观看厌恶情绪”时的杏仁核的激活水平明显升高(FWE≤0.05；FWE≤0.05)。2)与普通健康女性个体相比，女性瑜伽锻炼者在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时的杏仁核的激活水平明显降低(FWE≤0.05；FWE≤0.05；FWE≤0.05；FWE≤0.05)。

2.2.2 中部扣带回(MCC) 如表3所示，1)与“自然观看中性情绪相比”，健康女性个体在“控制厌恶情绪表达”时的中部扣带回的左侧区域有明显的信号激活水平(FWE≤0.05)。2)与普通健康女性个体相比，女性瑜伽锻炼者在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时的中部扣带回的激活水平明显降低(FWE≤0.05；FWE≤0.05；FWE≤0.05；FWE≤0.05)。

表2 杏仁核(Amygdala)检测结果(n=14)

注：CWD，对照组被试自然观看厌恶情绪；CWN，对照组被试自然观看中性情绪；CSD，对照组被试控制厌恶情绪表达；YWD，瑜伽组被试自然观看厌恶情绪；YSD，瑜伽组被试控制厌恶情绪表达，下文同；FWE≤0.05(t ≥6.31)；纳入体素阈值≥81 mm3(3×3 mm3)

表3 中部扣带回(MCC)检测结果(n=14)

注：FWE≤0.05(t≥6.31)；纳入体素阈值≥81 mm3(3×3 mm3)

2.2.3 丘脑(Thalamus) 如表4所示，1)与“自然观看中性情绪”相比，健康女性个体在“自然观看厌恶情绪”时的丘脑的激活水平明显升高(FWE≤0.05；FWE≤0.05)，在“控制厌恶情绪表达”时的左侧丘脑的激活水平明显升高(FWE≤0.05)。2)与普通健康女性个体相比，女性瑜伽锻炼者在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时的丘脑的激活水平明显降低(FWE≤0.05；FWE≤0.05；FWE≤0.05；FWE≤0.05)。

2.3 大脑皮层下的神经功能连接

2.3.1 相关脑区对丘脑(Thalamus)神经活动的影响 如表5所示，1)当健康女性个体感受到强烈的厌恶情绪时，杏仁核(Amygdala)、中部扣带回(MCC)对丘脑(Thalamus)神经活动没有显著性的影响。当她们控制厌恶情绪表达时，杏仁核或中部扣带回对丘脑的神经活动也没有显著性的影响(P>0.05；P>0.05)。2)当女性瑜伽锻炼者感受到厌恶情绪刺激时，杏仁核对丘脑神经活动具有显著性的正向影响(P<0.05)。当她们有效控制厌恶情绪感受时，杏仁核对丘脑神经活动也具有显著性的正向影响(P<0.05)。这些结果表明，当健康女性个体感受到强烈厌恶情绪时，她们的杏仁核—扣带回—丘脑之间未表现出明显的神经功能连接。相比而言，经常参与瑜伽锻炼的女性个体遭受厌恶情绪刺激时，杏仁核→丘脑之间的神经活动具有明显的正向影响。这种大脑皮层下的神经功能连接也表现在她们有效地控制厌恶情绪感受过程中。

表4 丘脑(Thalamus)检测结果(n=14)

注：FWE≤0.05(t ≥7.65)；纳入体素阈值≥81mm3(3×3mm3)

表5 相关脑区对丘脑(Thalamus)影响的检测结果(n=14)

注：Amygdala为杏仁核，MCC为中部扣带回(下同)；*表示P<0.05，该脑区对丘脑具有显著性的影响；#表示P<0.05，该脑区与丘脑之间具有明显的正相关；所有结果的VIF≤1.46

2.3.2 相关脑区对杏仁核信号活动的影响 如表6所示，1)当健康女性个体感受到强烈的厌恶情绪时，杏仁核(Amygdala)、中部扣带回(MCC)、丘脑(Thalamus)之间未出现明显的神经功能连接(P>0.05；P>0.05)。同样，当她们控制厌恶情绪表达时也是如此(P>0.05；P>0.05)。2)当女性瑜伽锻炼者遭受厌恶情绪刺激时，丘脑对杏仁核的神经活动具有明显的正向影响(P<0.05)。同时，当她们成功控制厌恶情绪表达时，这种神经功能连接更加密切(P<0.01)。

2.3.3 大脑皮层下神经功能相互影响的检测结果 如表7所示，1)健康女性个体在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时未发现杏仁核、丘脑、中部扣带回之间具有交互作用的神经功能连接(P>0.05；P>0.05；P>0.05；P>0.05；P>0.05；P>0.05；)。2)女性瑜伽锻炼者在“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”时的杏仁核和丘脑之间的神经信号可能存在互相影响的作用机制(P<0.05；P<0.01；P<0.05；P<0.05；)，提示瑜伽锻炼可能介导杏仁核和丘脑之间的相互影响机制下调自身感受到的厌恶情绪水平(图4)。

表6 相关脑区对杏仁核(Amygdala)影响的检测结果(n=14)

注：*表示P<0.05，该脑区对杏仁核具有显著性的影响；**为P<0.01，#表示P<0.05，该脑区与杏仁核之间具有显著的正相关；所有结果的VIF≤1.59

表7 大脑皮层下神经功能相互影响的检测结果(n=14)

注：@表示P<0.05，表明该脑区对杏仁核的神经活动具有明显的正向影响；@@表示P<0.01，&表示P<0.05，表明该脑区对丘脑的神经活动具有明显的正向影响；VIF≤1.59

图4 瑜伽锻炼可能诱发的丘脑与杏仁核相互影响示意图

3 讨论

3.1 厌恶情绪对大脑皮层下神经活动的影响

在日常生活中，情绪的产生是个体内部资源应对外界刺激诱发的一种复杂的心理动态平衡过程，涉及个体对情境的关注→赋予情境意义→触发一系列应对措施。例如增强主观情绪体验，表达情绪行为、诱发生理唤醒等多个方面[11]。从主观体验来看，东方个体为了维护良好的人际关系，多在学习或工作情境中以“中庸”思想应对自身真实的情绪感受[1]。然而，这一情绪应对策略不但没有降低内心真实的情绪感受，反而会扰乱大脑皮层下的情绪调节功能的正常运转秩序[4-5]。

研究结果表明，健康女性个体遭受厌恶情绪刺激时的情绪感受水平明显升高，大脑皮层下的杏仁核和丘脑的信号活跃显著增加。与此同时，健康女性个体克制厌恶情绪表达时的情绪感受水平未发生显著变化，但同侧(左)大脑皮层下的丘脑(Thalamus)和中部扣带回(MCC)的信号活跃水平显著增加。研究表明，杏仁核和丘脑在个体遭受外界刺激时的神经响应是复杂的。对于杏仁核而言，当个体唤起以往不良刺激经历并认为当前刺激对安全构成威胁时的激活水平明显增强[12]。对于丘脑而言，它是大脑皮层下神经信息的整合单位，既负责对其他脑区投射的神经信息进行监督与整合[13]，又与大脑皮层反馈的神经信息进行再次分配，启动注意资源应对情绪刺激[14]。中部扣带回司职人体认知控制、行为抑制等内感受性神经活动中[15]。由此可见，当健康女性遭受厌恶情绪刺激时，杏仁核和丘脑神经响应水平的升高表明自身感受到的不良情绪已备受神经防御组织的重视。同时，当健康女性刻意控制厌恶情绪表达时，被触发的中部扣带回神经活动表明机体已启用抑制资源应对不良情绪的刺激，但来自丘脑神经活动加强的证据表明，表达抑制不是一种有效的厌恶情绪的调节策略。

从个体情绪感受伴随的杏仁核、丘脑、中部扣带回的神经响应情况来看，厌恶情绪及其表达抑制会对健康女性的心理健康产生不利影响，然而这种不良情绪感受是否存在能够触发大脑皮层下神经组织建立有效的应对机制尚未知晓。本研究对上述激活脑区进行多元回归后发现，健康女性遭受厌恶情绪干扰时的杏仁核、丘脑、中部扣带回之间没有功能连接的响应，这在精神病理机制看来可能存在诱发不良心理问题的安全隐患[16]。

3.2 瑜伽锻炼对厌恶情绪刺激时的大脑皮层下神经功能响应的影响

为了探索瑜伽锻炼对健康女性遭受厌恶情绪干扰时的情绪及神经功能的调节功效，本研究邀请经常参与瑜伽锻炼的健康女性执行“自然观看厌恶情绪”和“控制厌恶情绪表达”任务。结果发现，女性瑜伽锻炼者遭受厌恶情绪刺激以及控制厌恶情绪表达时的情绪感受水平和杏仁核、丘脑、中部扣带回(MCC)的神经响应水平明显低于普通健康女性。研究表明，瑜伽锻炼倡导个体在消极情境下将自身注意力关注当下，降低个体遭受消极情绪干扰时的杏仁核激活水平[17]。大量研究表明，冥想改善个体疼痛感觉时伴随的丘脑、扣带回[18]、前扣带回[19]、杏仁核[7]激活水平的降低。这些研究成果与本研究结果一致，即瑜伽锻炼能够降低健康女性的杏仁核、丘脑、中部扣带回在厌恶情绪干扰时的神经激活水平。

另外，本研究运用多元回归模型对瑜伽锻炼缓解厌恶情绪干扰时的神经功能连接进行了分析，结果显示女性瑜伽锻炼者在遭受厌恶情绪刺激时的杏仁核和丘脑之间可能存在明显的神经功能的交互作用，且在她们成功控制厌恶情绪表达时的效果更为显著。研究表明，瑜伽锻炼帮助个体建立“关注当下”的思维模式，促使个体遭受外界刺激时更多地关注刺激的意义，而不是刺激的内容及自身的感受。fMRI研究表明，个体遭受消极情绪刺激时会触发杏仁核和丘脑之间的神经监控机制，前者负责探测外界刺激的意义，后者负责评价刺激的效价；一旦外界刺激得到有效控制，丘脑将通过直接(投射到杏仁核)或直接间接(投射到大脑皮层)的信号传导机制下调杏仁核的神经活跃水平[20]。因此，本研究认为瑜伽锻炼可能介导杏仁核和丘脑之间的信息反馈机制下调健康女性的厌恶情绪感受水平。

4 结论

1)厌恶情绪会唤起健康女性个体强烈的情绪感受，提高杏仁核和丘脑中的神经响应水平。

2) 表达抑制不能降低健康女性个体感受到的厌恶情绪，但会提高丘脑和中部扣带回的响应水平，不是一种有效的情绪调节策略。

3)瑜伽锻炼能改善健康女性感受到的厌恶情绪状态，降低杏仁核和丘脑对厌恶情绪的响应水平。

4) 瑜伽锻炼可能触发健康女性大脑皮层下的杏仁核→丘脑→杏仁核之间的神经反馈机制，降低厌恶情绪感受水平，是一种有效的情绪调节措施。