Nat Neurosci：揭秘人类情感概念发展的神经影像表征的变化
人类需要将他人的情绪概念化，以适应社会功能。情感概念在发展中逐渐完善，但不确定其神经表征是否同时变化。近日， M. Catalina Camacho团队研究了823名5-15岁儿童，发现大脑清晰地代表了不同情感概念。他们的结果表明，情感概念的表征在童年后期相对稳定，并在青春期个体之间同步。
他们的成果发表在最新一期的Nature Neuroscience杂志上，名为 “Large-scale encoding of emotion concepts becomes increasingly similar between individuals from childhood to adolescence”
童年关键社会技能是识别和解释他人情绪。我们的大脑使用既有概念预测情绪反应。这些情感概念很早就开始形成，但具体如何发展及在个体间的共享程度仍不清楚。
在本研究中，作者依赖大型儿科纵向数据集，描绘情绪调节大脑网络激活特性及其发展差异。主要探讨三个问题：
（1）大脑对各类广泛（如正负情绪）和具体（如愤怒、喜悦、悲伤、恐惧和兴奋）情感的表达含义；
（2）这些表达在成长过程中的变化；
（3）在发展阶段，哪些特定情境激发出共性和差异性反应。
情境化的情绪在整个大脑中得到体现
作者提取了常见和特定情绪的痕迹以及低级协变量。通过将每个情绪的时间序列在GLM中卷积，预测了每段视频的BOLD信号。情绪激活在一般和特定情绪全脑模型中得到了高度准确的分类，即使包含非情感特征激活图（亮度、响度、口语和书面文字）。这些结果证明了特定情绪的激活模式具有高度可分离性，并且作者的模型能够有效地预测和分析情绪数据。平均情感激活图如图1所示。
图1.两个视频中每个情感类别的平均激活（模型系数或测试版）
数个网络为模型提供信息，脑区跨越初级感觉和高级皮层。各网络的影响在图2a，2b中展示。
图2.激活分类分析结果
激活模式在整体发育过程中相对稳定
作者试图从情绪激活图预测年龄和青春期指数，但准确性较低，暗示成熟度与激活间关联弱。类似模型适用于非情绪内容，显示发育过程中全局处理的差异微小。成熟度至多解释了激活方差的3.8%。
跨发展同步情感激活
复杂刺激引发的反应可能无法被线性/曲线模型全面把握。因此，作者使用无模型方法探索成熟度与情感处理相关差异，包括未被线性/曲线模型覆盖的成熟度差异，以及特定场景是否在不同年龄儿童中产生不同程度相似性。
作者测试了整个视频激活的相似性是否对应三种认知情感发展模型：nearest neighbor （接近成熟的儿童处理视频方式是否相似？）、convergence （随着孩子的成熟，他们处理视频的方式是否更相似？）和divergence（随着孩子的成熟，他们处理视频的方式是否不太相似？）。结果显示，相似性主要在枕叶、外侧顶叶和颞叶皮层，证据最强的模型是收敛模型，表明年长儿童处理视频的方式更相似（图3）
图3.相似性分析结果 （电影《Despicable Me神偷奶爸》和《The Present礼物》）
情绪强度与同步度的增加有关
作者研究了在更大年龄组中，哪些特定场景或内容会引发同步性。以适用于多数脑区的convergence模型为基础，作者分析了全样本及年龄最大的前20%儿童的动态同步性(ISPS)。按照视觉、听觉、背侧和腹侧注意力等特征，将重要脑区分为多个网络进行分析。通过对比高低同步场景，作者发现高情感强度的场景在视觉、腹侧注意力和默认模式网络中能增强同步性（图4）。
图4.《神偷奶爸》的组级动态同步结果
跨发育的默认模式网络同步
年龄最大儿童虽同步范围更大，但引发更高同步的特定场景大多与完整样本的视听及注意力网络同步轨迹重合。这些儿童高度同步的场景数与完整样本中额顶网络的视频一致，尽管具体场景不同。最后，年龄最大儿童与完整样本间默认模式网络显示出最大同步差异，三个特定场景仅在这些儿童中引发高同步。结果见图5和6。
定量分析显示，描绘负面情绪的场景使全样本及年龄最大儿童的视频特征同步性增强。定性分析发现，《神偷奶爸》中的三个特定场景令年长儿童的同步性提高，但在全样本中未被识别。这些场景富含多重隐含情感，例如，Gru对爪牙反应不满的火箭发射场景，需要理解Gru早前的内心挣扎。此分析可能揭示情感处理的解释与整合阶段发展，以默认模式网络活化为标志。
图5.《神偷奶爸》的组级动态同步结果（年龄大的组）
图6.对每个视频中最大的儿童引起更高同步的场景进行定性检查
结 论
作者提出实证证据表明，特定情境化情感线索的编码分布在 cortex, cerebellum and caudate。整个成长阶段，对情境化情绪刺激的反应稳定，且微小变化显示，随着儿童对情感线索共识的理解增强，多模态信息整合提升。此研究对情感神经发育模型具有重大影响。我们需要更多研究以纵向确认这些趋势，探讨社会情绪失调个体可能的偏差情况。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41593-023-01358-9
参考文献
Camacho MC, Nielsen AN, Balser D, et al. Large-scale encoding of emotion concepts becomes increasingly similar between individuals from childhood to adolescence [published online ahead of print, 2023 Jun 8]. Nat Neurosci. 2023;10.1038/s41593-023-01358-9. doi:10.1038/s41593-023-01358-9
编译作者：Ayden（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
