抑郁癥情緒加工與認知控制的腦機制

摘 要 抑郁癥患者負性認知加工偏向是導致抑郁的一個主要認知因素，是抑郁癥的一個穩定特質，這種偏向與對負性情緒刺激自下而上的情緒加工增強有關，表現為杏仁核和梭狀回等腦區過度激活；也與自上而下的認知控制功能不足有關，表現為背外側前額皮質、前扣帶回等腦區活性不足，文章在前人研究基礎上，提出了關于抑郁癥情緒加工與認知控制腦機制的一個理論假說，即抑郁癥的產生是由于抑郁癥患者情緒加工腦區過度激活與認知控制腦區功能降低之間的相互作用而形成的惡性循環所介導。目前證明此理論假說在研究內容、研究材料、研究技術等方面還存在一些問題，這些可能是未來研究的方向。

關鍵詞 情緒加工；認知控制；相互作用；抑郁癥

分類號 R395

1 前言

抑郁癥是一種常見易復發的精神障礙，據世界衛生組織統計，抑郁癥已經成為目前世界的第四大疾病，預計到2020年將上升為僅次于冠心病的人類第二大負擔疾病。2007年9月8日公布的一項全球性研究結果顯示，抑郁癥比心絞痛、關節炎、哮喘和糖尿病這四種疾病對人的危害更大，因此，對抑郁癥發病機制的研究近年來已經成為一個重要的研究領域。

抑郁癥的發病機理比較復雜，國內外學者對此進行大量的研究。其中，抑郁癥的認知機制是目前研究的熱點之一。美國心理學家Aron，Beck1976年提出，抑郁癥的產生是由于負性認知圖式所致，隨后大量研究證實，由于抑郁癥患者大腦內存在著負性認知圖式，使他們在對外界信息進行加工時，傾向于選擇與自己消極圖式相一致的負性信息，出現負性認知加工偏向(Mogg，Bradbury，Bradley，2006；TaylorJohn，2004)。引起抑郁癥狀的產生與持續(Ramel，Goldin，Eyler，Brown，Gotlib，McQuaid，2007)。以往研究從情緒信息的加工異常或者從執行控制的功能下降等認知角度來闡明抑郁癥出現負性認知加工偏向的原因，也有研究者從神經機制角度來揭示抑郁發生的機制，發現杏仁核、前額葉、扣帶回等腦區活性異常與抑郁發生存在相關。近幾年來，研究者們傾向于將認知研究與腦機制研究進行有機結合，從神經認知角度來解釋抑郁的發病機制。在此過程中，他們已獲得許多有價值的研究成果，這對解釋抑郁癥的發生有很多啟示，因此，本文將此方面的研究進行一一綜述，并進一步展望了該領域的研究方向。

2 抑郁癥自下而上的情緒加工特點及腦機制

以往研究從自下而上的情緒加工角度來研究抑郁癥腦機制的研究較多，研究較為成熟的腦區集中于杏仁核和梭狀回，研究認為，杏仁核和梭狀回等腦區的過度激活與抑郁癥自下而上的情緒加工增強有關，

2.1 杏仁核過度激活與抑郁癥患者對負性刺激自下而上的情緒加工增強有關

Matthews，Strigo，Simmons，Yang和Paulus(2008)利用情緒面孔匹配任務，研究了抑郁癥患者在加工憤怒、恐懼和快樂情緒時的行為學特點以及其大腦激活模式。結果發現，抑郁癥患者在加工憤怒、恐懼等情緒刺激時的反應時和正確率與正常人無顯著性差異，但其大腦激活模式卻表現出不同，與正常個體相比，抑郁癥患者的雙側杏仁核出現了過度激活。另外，Matthews等還研究了杏仁核與其他部位激活特點之間的聯系[稱為“功能聯合性(functional coupling)”]。他們發現，抑郁癥患者雙側杏仁核和扣帶回膝上部(subgenual cingulate)的功能聯合性降低，而和扣帶回膝下部(supragenual cingulate)的功能聯合性增加。并且，隨著抑郁癥狀的加重，雙側杏仁核和扣帶回膝上部的功能聯合性越差。他們認為，由于扣帶回膝上部與情緒的認知調控有關，扣帶回膝下部與負性自我相關信息的加工有關，故表明抑郁癥患者對情緒的認知調控能力越差，越容易加工與自我相關的負性信息。Savitz和Drevets發現，不管單向抑郁患者，還是重性抑郁患者，其在知覺負性刺激時，杏仁核會出現過度激活(SavltzDrevets，2009)。其他研究者也發現，當對負性情緒刺激進行注意(Surguladze，Brammer，Keedwell，Giampietro，Young，Travis，et al，，2005；Dannlowski， Ohrmann， Baue5 Kugel， Arolt，Heindel，et al，2007)、記憶(HamiltonGotlib，2008)時，抑郁癥患者的杏仁核等腦區均出現了過度激活。另外，對抑郁復發病人的研究也得出了類似的結果，Ramel等(2007)對抑郁復發病人進行心境誘導后，讓他們對呈現的情緒詞進行自我相關評價，并在一段時間后進行自由回憶，結果發現，負性心境誘導后，編碼情緒詞時，抑郁癥復發病人的雙側杏仁核出現顯著激活，并且雙側杏仁核的活性增加將預測負性自我相關詞匯回憶量的增加，說明雙側杏仁核的顯著激活可能是抑郁復發的因素之一。

2.2 梭狀回過度激活與抑郁癥患者對負性刺激自下而上的情緒加工增強有關

除杏仁核外，梭狀回也是抑郁個體負性情緒加工時一個明顯的活性異常區。Surguladze等(2005)以悲傷面孔照片為實驗材料，研究了重性抑郁患者加工悲傷情緒時的大腦激活模式。結果發現，相對于正常個體而言，重性抑郁患者的右梭狀回等區域出現了過度激活，說明抑郁發生也可能與右梭狀回等區域過度激活有關。另外，對抑郁易感性人群的研究也得到了與之一致的結論，Chan，Norbury，Goodwin和Harmer(1009)將抑郁易感性人群分為抑郁高風險人群和低風險人群，研究了他們在加工高興和恐懼情緒面孔時的大腦激活模式。結果發現，相對于高興情緒面孔，恐懼情緒面孔引起抑郁高風險組的右梭狀回、顳葉左中回的活性出現顯著增加，而抑郁低風險組沒有出現這種現象；除此之外，抑郁高風險人群的右杏仁核、小腦、額葉左中回以及雙側頂葉的活性均出現了顯著增加，說明雖然抑郁高易感性病人未出現顯著的抑郁癥狀，但其梭狀回等腦區的功能可能已經出現了選擇性異常。Robe~son，Wang，Diaz，Aiello，Gersing，Beyer等人(2007)則從抑郁治療的角度，反面證明了抑郁發生可能與右梭狀回過度激活有關。經過抗抑郁治療后，抑郁癥患者加工負性信息時，其右梭狀回、眼窩前額皮質、右杏仁核等區域的活性出現顯著 下降。

以上的研究似乎表明抑郁癥患者的負性認知加工偏向可能反映的是對負性情緒刺激自下而上的反應增強(自下而上的情緒加工)，與杏仁核、梭狀回等腦區過度激活有關。也就是說，當抑郁癥患者對情緒性刺激進行知覺、評估和反應(情緒加工)時，負性情緒刺激使其自下而上的反應增強(杏仁核、梭狀回等腦區過度激活)，因此，患者更多體驗到負性情緒，從而產生抑郁。

3 抑郁癥自上而下的認知控制特點及腦機制

3.1 前額葉區域活性不足與抑郁癥患者自上而下

的認知控制功能低下有關

Bremner，Vythilingam，Vermetten，Vaccarino和Chamey(2004)探討了被試完成口述記憶編碼任務(verbal declarative memory encoding)時的大腦激活模式。在此任務中，被試需要排除其他信息的干擾而記下含字母“D”的單詞以及回憶聽到的一段話的內容，結果發現，相對于正常個體而言，抑郁癥患者完成此任務時前扣帶回、海馬等腦區活性出現明顯不足。Siegle，Thompson，Ca~eg Steinhauerae和7hasea(2007)讓被試完成一項需要注意控制參與的數字分類任務(digitsorting task)。結果也發現，相對于正常個體而言，抑郁癥患者背外側前額皮質等腦區的活性出現顯著下降。這與Savitz和Drevets的觀點一致(savitzDrevets，2009)。另外，Holmes和Pizzagalli(2008a)運用事件相關電位(event，related potentials，ERP)技術，讓被試完成需要認知控制參與的色一詞Stroop任務。結果發現，抑郁癥患者完成此任務時比正常個體受到的干擾更大，出現錯誤的機率更大，認知控制能力下降，表現出N2、N450等腦電位波幅明顯下降，并且，Holmes等還對腦電位進行腦資源定位分析發現，其定位于左背外側前額皮質和背側前扣帶回，結果印證了以前研究的觀點。

雖然有研究發現(Wagner.Sinsel，Sobanski，K6hler，Marinou，Mentzel，et aL，2006；Wanner，Koch， Schachtzabel， Reichenbach， Saue~ Schl6sser，2008；HolmesPizzagalli，2008b；Schl6sser，Wagne~Koch，Dahnke，Reichenbach，Sauer，2008)，抑郁癥患者完成認知控制任務時背外側前額皮質、前扣帶回等腦區出現過度激活，但研究者認為仍然是由于自上而下的認知控制功能不足所致，即為了獲得與正常個體同樣的行為表現，抑郁癥患者需要讓認知控制腦區得到更大激活，以獲得更多的大腦資源完成任務，說明抑郁癥患者自上而下的認知控制功能受到損壞。筆者認為，結果之所以出現不一致的原因在于。后者大部分研究涉及了更為復雜的認知過程，更多的腦區參與此過程，故出現了腦區過度激活的現象，將來的研究可以此為研究點，探討不同難度認知控制的神經機制之間的差異。

3.2 不同腦區的相互作用模型

除了研究抑郁癥患者認知控制相關腦區的單獨激活模式外，研究者進一步關注了抑郁癥患者認知控制相關腦區間的相互作用模式，正是由于多個認知控制腦區之間的相互作用聯系，引起抑郁產生。

SchlOsser等(2008)讓抑郁癥患者完成S~ooo色一詞任務，運用動態因果模型／dynamic causemodel)的分析方法，研究了其額葉皮質(背外側前額皮質、腹外側前額皮質)和扣帶回(吻側前扣帶回、背側前扣帶回)之間的相互聯系(見圖1)。實驗中，他們首先假設了一種模型(見模型1)，視覺信息從大腦感覺區域(V1)輸入，然后分別傳入背外側前額皮質和腹外側前額皮質。信息到達背外側前額皮質和腹外側前額皮質(二者之間進行“信息交流”)后，再傳到背側前扣帶回，最后傳到吻側前扣帶回，在此過程中，前扣帶回是高級的“認知控制區”，它主要負責錯誤監控以及沖突的解決。而背外側前額皮質和腹側前額皮質是“執行控制區”，負責執行“認知控制區”下達的命令。此觀點與沖突監控模型的觀點不相一致，沖突監控模型(Botvinick，Braver，Barch，Cohen，2001；BadreWagner，2004)認為，前扣帶回監控沖突，并且傳遞信號給外側前額皮質來完成認知控制。兩種觀點之中哪一種正確，或者還有第三種情況，有待于進一步研究證實。

由于從解剖學上看，背側前扣帶回和吻側前扣帶回是扣帶回兩個聯系極其緊密的子區域，故研究者假想是否還存在第二種模型(見模型2)，即背外側前額皮質、腹外側前額皮質與吻側前扣帶回之間可能存在直接的“信息交流”現象。經過實驗驗證，結果支持第一種模型。

從以上的研究中我們發現，抑郁癥患者的負性認知加工偏向可能反映的是自上而下的認知控制功能不足，與背外側前額皮質、背側前扣帶回等腦區激活不足有關(認知控制腦區功能低下可能是多個腦區共同作用的結果)。也就是說，當抑郁癥患者對外界刺激進行認知加工時，由于自上而下的認知控制功能不足(背外側前額皮質、背側前扣帶回等腦區激活不足)，不能抑制負性情緒信息帶來的干擾，故出現負性認知加工偏向，從而產生抑郁。

4 抑郁癥自下而上的情緒加工與自上而下的認知控制的相互作用特點及理論假設

以上的研究要么從抑郁癥患者自下而上的情緒加工(如杏仁核、梭狀回等腦區過度激活)來解釋抑郁癥的發生；要么從自上而下的認知控制(如背外側前額皮質等腦區功能降低)來理解抑郁。但是，情緒加工和認知控制是單獨發揮作用產生負性認知加工偏向，引起抑郁；還是相互作用產生負性認知加工偏向，共同導致抑郁呢?目前的研究不能完全回答這個問題，但進行了有益的探索。

Siegle等(2007)讓抑郁癥患者分別完成一項情緒加工任務(情緒詞評價任務)和一項執行任務(數字分類任務)。結果發現，在完成情緒加工任務時，抑郁癥患者的杏仁核的活性升高；在完成執行任務時，其背外側前額皮質的活性降低。但是，在Seigle等的研究中，由于完成的任務是兩項相互獨立的任務，所以難以判定抑郁癥情緒加工與認知控制之間是如何相互作用、相互影響的。Dichter，Felder和Smoski(2009)讓被試在情緒刺激或中性刺激背景下，對偶然出現的目標刺激做出反應，結果發現，情緒背景的加工會干擾認知控制過程，并且相對于正常個體而言，抑郁癥患者完成認知控制任務時受情緒干擾的影響更大。另外，Fales，Barch，Rundle，Mintun，Snyder和Cohen(2008)將情緒加工任務和執行任務整合在一起，采用功能核磁共振技術靜態觀察發現，抑郁癥患者的情緒加工腦區(杏仁核、前扣帶回等)過度激活和認知控制腦區(背外側前額皮質、背側前扣帶回等)的活性降低，并暗示二者之間可能存在相互作用，Banich，Mackiewicz，Depue，Whitmer，Miller和Heller(2009)經過文獻分析發現，情緒信息加工對與認知控制有關的左背外側前額皮質腦區實施自上而下(up-down)的影響，而背外側前額皮質和背側前扣帶回也對情緒信息的抑制加工或控制情緒反應有著重要影響。

根據以上的研究結果，我們進一步推論：抑郁癥患者情緒加工和認知控制相互作用，產生負性認知加工偏向，共同介導抑郁，即當抑郁癥患者進行負性情緒刺激加工時，自下而上的情緒加工增強(杏仁核、梭狀回等腦區被激活)，情緒加工的增強會引起認知控制功能下降，由于自上而下的認知控制能力不足(前額葉活性低)，對情緒加工的抑制作用減弱，情緒加工進一步增強(杏仁核、梭狀回等腦區過度激活)，認知控制能力繼續下降(前額葉活性繼續降低)，情緒加工過度增強，如此反復，形成情緒加工過度增強與認知控制功能降低之間的惡性循環，產生負性認知加工偏向，引起抑郁。

首先，可以用圖示理論對該理論假說加以印證，圖示理論認為，當個體在對外界信息進行加工時，逐漸會將信息按某種方式存儲與大腦之中，這種存儲的知識會影響新信息的加工方式。對于抑郁癥患者而言，以往對外界信息進行負性加工(自下而上的情緒加工)會使得他們在大腦里逐漸產生一種負性認知圖示。當對外界信息進行加工時，負性認知圖示會發揮自上而下的控制作用，促使抑郁癥患者傾向于以消極方式組織、解釋過去和當前的經驗。出現負性認知加工偏向。情緒加工與認知控制之間形成惡性循環，引起抑郁癥狀的產生與持續(Ramel，Goldin，Eyler，Brown，Gotlib，McQuaid，2007)。

另外，該理論假說也從臨床上得到了證據支持，王一牛和羅躍嘉(2004)經過研究發現，人類大腦存在一條通路，即“眶回－額葉－顳葉－杏仁核”通路，此聯結通路損傷可導致患者情感淡漠，影響對未來情緒性事件的預測能力，致使不能適時地調整行為方式，另外，重復經顱磁刺激(repetitive Transcranial Magnetic Stimulation，rTMS)研究也發現，高頻磁刺激能更多地興奮大腦皮層中水平走向的聯接神經元，提高大腦額葉皮質(左背外側前額皮質等)功能水平，抑制大腦對負性情緒信息進行的偏向加工，可以起到緩解抑郁癥患者抑郁癥狀的效果(MitchellLoo，2006；Mogg，Pluck，Eranti，Landau，Purvis，Brown，et al，2008)。

5 現階段研究中的局限與展望

綜上所述，抑郁癥患者負性認知加工偏向是導致抑郁的一個主要認知因素，是抑郁癥的一個穩定特質。這種偏向與對負性情緒刺激自下而上的情緒加工增強有關，也與自上而下的認知控制功能不足有關。二者之間可能相互作用，產生負性認知加工偏向，共同介導抑郁。關于抑郁癥患者情緒加工與認知控制相互作用的研究，現階段還存在諸多局限，總結起來主要有以下三點：

第一，從研究內容看，有些研究只考察了抑郁癥患者情緒加工對認知控制的影響，而并未考察認知控制對情緒加工的影響；有些研究只考察了抑郁癥患者情緒加工與認知控制的單向作用，而未考察抑郁癥患者情緒加工與認知控制的雙向作用，而要想真正揭示二者之間的相互作用，必須同時考慮情緒加工對認知控制的作用、認知控制對情緒加工的作用以及情緒加工與認知控制的相互作用三種情況，系統揭示抑郁癥患者情緒加工與認知控制的相互作用機制。

第二，從研究材料看，目前這方面的研究大多采用的是恐懼情緒刺激，然而，已有研究表明，焦慮患者對恐懼圖片具有高喚醒度(Bishop，Duncan，Lawrence，2004)，而對于抑郁癥患者而言，他們對悲傷的情緒更為敏感(Gollan，Pane，McCloskey，Coccaro，2008，)，喚醒度更高，所以運用悲傷面孔圖片作為刺激材料，得到的結果可能更符合抑郁癥患者的實際情況。

第三，從研究技術看，這方面現有的研究大多采用的是fMRI技術。雖然fMRI技術的特點是空間定位性較好，能較好定位情緒加工和認知控制的腦結構，但其只能通過靜態觀察情緒加工腦區與認知控制腦區的變化，而無法直接觀察到二者之間是如何相互作用的。ERP技術是一個時間分辨率較高的電生理學研究手段，它可以從信息加工的時間先后次序的角度，動態而直接地反映抑郁癥患者情緒加工與認知控制的相互作用特點。因此，要想研究抑郁癥情緒加工與認知控制的相互作用機制，除了采用行為學技術、fMRI技術從行為和空間定位上對其進行研究，還可以采用ERP技術，從信息加工的時間序列角度進行動態系統地研究。

因此，將來的研究，可從情緒加工對認知控制的作用、認知控制對情緒加工的作用以及二者之間的相互作用三個方面，結合行為學技術、功能性核磁共振技術和事件相關電位技術，從行為、腦結構和腦功能(靜態和動態)角度，來揭示抑郁癥情緒加工與認知控制之間的相互作用機制，以期揭示抑郁癥負性認知加工偏向的神經認知機制，為抑郁癥的發病機制提供證據。