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大脑可以根据身体的信号调节情绪?

眼泪、呼吸、流汗和心跳……身体反应构成了情绪体验中的重要一环。但情绪和身体有着什么样的关系?如果说情绪可以引起躯体的反应,那身体的变化是否也能影响到大脑和情绪?为了带大家深入了解情绪及其背后的机制,我们以情绪领域的问题进行追问,以多人联动的方式,带领大家了解情绪的原理以及目前的最新进展。

 

在公众号“nextquestion”的追问专访活动中,马克斯·普朗克神经生物学研究所Alexandra Klein博士将带领我们了解岛叶皮层对恐惧的调控。

 

嘉宾 | Alexandra Klein

采访 | Jiahui

翻译 | Vicky

ALEXANDRA KLEIN

毕业于慕尼黑大学,2014年获柏林夏里特医学院教育学硕士学位,曾在慕尼黑马克斯·普朗克神经生物学研究所(MPIN)Nadine Gogolla团队完成博士学位,现任加州大学旧金山分校博士后研究员。Klein博士的研究方向为大脑和身体对情绪的调控以及情绪的生理机制,同时,她还热衷于神经科学的科普工作。

 

Q

能请您简单介绍下您的研究领域吗?

Klein:我一直对情绪的工作原理很感兴趣,因为我觉得我们大家都不是很清楚大脑究竟是如何处理情绪的,以及情绪对行为到底有什么影响。虽然我们已有一些知识,但我认为这个领域仍然像一个黑匣子。几年前,我加入了我的博士导师Nadine Gogolla的团队,当时我们对情绪,尤其是情绪调节知之甚少。所以,我的博士导师当时对岛叶皮层(insular cortex)非常感兴趣,因为我们知道这块脑区与情绪调控有关联。但那已经是8年前的事了,我想说当时我们知道的并不多。这些年来,我一直在研究恐惧的情绪,我想要了解恐惧是如何被调控的,以及我们是如何将恐惧保持在健康的正常水平的。

Nadine Gogolla团队。该研究团队的项目重点围绕情绪的神经机制,脑体互动以及岛叶皮层在情绪相关神经回路中的功能。

 

Q

长期以来,情绪理论有一个关于情绪和身体变化的辩题。有人认为身体变化是情绪的必要组成部分。请问您有什么看法?

Klein:说实话,我也是偶然间知道这个说法的。“身体对情绪来说很重要”这个观点让我感到惊讶,可以说是无意之中才知道的。因为我刚开始研究情绪的时候,并没有读到过这种观点。后来,我变得对这个话题非常感兴趣,因为我确实认为身体反应对情绪来说是有必要的。正如你所说,我知道围绕这个话题争论很大,但是我觉得有关辩论并不全面。比如,有情绪研究者认为先有身体反应,然后再有情绪。我不认为事实完全如此。我认为身体和大脑之间是有互动的,这对大脑从身体接收到情绪状态然后处理这个信息而言是必要存在的。还有一点需要再次声明的是,拥有情绪会影响实际身体反应。所以,我觉得看待这个问题或者说情绪的产生都是需要全面考虑各项因素的。

Q

在情感科学中,研究者们经常将大脑看成是情感的基础。您能告诉我们为什么“大脑中心论”存在不足之处,以及我们为什么需要用具身方式来研究情感的生理机能吗?

Klein:我认为,当你审视全局的时候,你会发现数十年以来神经科学都是以大脑为中心的,对吧?但这并不能帮助我们完全理解情绪究竟是什么。我感觉这其中缺乏对身体到底发生了什么的实际考察,因为身体的变化纷繁庞杂,并不一定都会立即反映在大脑中。但正如我先前所说,将身体与大脑所经历的变化结合起来也许就能让我们完整理解情绪到底是什么。这就是我想说的。确实有很多争论的声音。说实话,我们现在所知不多,因为以人类为对象进行的情绪研究跟大多数研究没什么不同,但是我们无法非常仔细地观察人类大脑内部。所以,在动物身上进行情绪研究并没有那么过时,而且我觉得目前对大脑中情绪的了解有时候是无法自圆其说的。比如,各个脑区有相似的活动,但却处于完全不同的情绪状态。所以,我认为观察身体的生理性反应能让我们更细致地了解大脑中实际发生的事情。

Q

在您之前的研究中,您展示了大脑是如何依赖身体反馈来调节恐惧反应的。您能为我们解释下这一过程吗?

Klein:我也对自己的发现感到惊讶,因为我是从岛叶皮层这个脑区开始研究的。我们对岛叶皮层有所了解,但并不多。我想观察岛叶皮层到底是如何调节恐惧的。你要做的就是“关闭”岛叶皮层,然后观察恐惧调节是如何作用的。我发现通过同样的操控手段可以产生两种完全不同的岛叶抑制效果。在一组动物中,它可以帮助动物下调恐惧,也就是说能更快产生新的记忆,本来应该唤醒恐惧反应的刺激不再具备这样的作用了。在另一组动物中,它的效果则完全相反,意思是这组动物对刺激的恐惧时间更长。这令我感到非常疑惑。我查阅了文献,我读到,动物实际上会展现出多种多样的恐惧,我们测量恐惧的一个经典方法就是冻结(freezing),也就是人类面对某些刺激时所展现出的行为。我发现,动物越恐惧,就越容易出现冻结,这是显而易见的。通过阅读文献,我发现冻结对身体的生理机能也有很大影响,有一个表现是会影响心率。然后,当我记录不同动物组的心率时,我观察到当动物冻结时,心率会下降。

图片来源:https://www.bi.mpg.de/news/2021-11-gogolla

动物越恐惧,就越会出现冻结,心率就会下降。我对此感到很是吃惊,因为这样我就可以解释观察所得的现象了,即动物组的恐惧和冻结程度不同,岛叶皮层的活动对其影响也有所不同(岛叶皮层将恐惧水平维持在某个范围内。其活动在不怎么恐惧的小鼠中会增多,而在恐惧的小鼠中则会减少)。这一点很有意思。我研究的最后一部分是想问一个问题,来自心脏等器官的信号是否真的可以影响大脑中的某些过程,比如岛叶皮层。为了回答这个问题,我通过刺激迷走神经(vagus nerve)来干扰大脑和身体之间的交流,因为迷走神经被认为是身体和大脑之间信息传递的高速公路。当这一信息传递过程被干扰时,我观察到其作用与我抑制岛叶皮层时一样。这意味着,心脏的信息被传递到了岛叶皮层,最后让恐惧维持在一个居中的最优水平,也就是你维持健康生活所需要的水平。

Q

您的研究聚焦共同的恐惧表达,也就是冻结。我们也会因为心理恐惧诱发的战斗逃跑僵住反应(fight-flight-freeze response,以下简称战逃反应)而经历心率加速。哪些脑区在这一反应中起到了主要作用,内感作用(interoception)又是如何调节这些脑区的功能?

Klein:首先回答你的前半个问题,我同意在这个情况下心率降低是有违直觉的,但是有不少人已经对此做过很棒的综述和研究,其中有位女研究员叫做卡琳·勒洛夫斯(Karin Roelofs),她提出的很多相关理论启发了我。她提出,我们的心率会经历副交感神经休憩(parasympathetic break),更像是冻结功能的反馈环路(feedback loop)。因为我们最后会期待刺激会催生恐惧,然后我们会经历紧张的逃跑反应,心率会加快。

但从另一方面来说,冻结并不是一种类似停止的消极反应,这是她的观点,而我也认同。就好像,我心率加速了,我很害怕,但是我现在需要停止这种反应,需要下调我的过度反应。对动物和人类来说,更像是一个“停下来想想”的选择。然后,回答你的第二个问题,哪些脑区参与了这一过程,这可能牵涉很多脑区。首先,岛叶皮层肯定是有参与其中。其次,我们有来自身体的反馈环路,比如从心脏释放的信号会进入大脑,在脑干中有许多细胞核,负责自主控制,比如孤束核(solitary nucleus)。除了岛叶皮层,有证据显示大脑著名的情绪中心杏仁核,在受到刺激时,也与身体信号和反应关系紧密。两者之间还可以相互作用由上至下的对心率进行强有力的控制。

Q

大脑和身体之间的互动在情绪调节中扮演了重要角色,这些发现为我们提供了新的视角。我们能够用身体信号和行为来有效调节情绪吗?

Klein:这也是让我感到兴奋的东西。我之前也提到过,因为我感觉这个领域目前没有太多探索:你可以通过被动或主动地影响你的生理机能来影响你的情绪,并将之运用到临床。我在阅读文献时,备受启发的一个发现是:迷走神经操控实际上可以对情感障碍有很大影响。举例而言,可以用于已通过审批的临床试验,以治疗抑郁。这种治疗对人们来说是不一定是侵入式的,现在可以通过耳朵来刺激迷走神经。此类刺激通过皮肤刺激耳部的迷走神经,对情绪影响巨大,并且可以实际改善相关病人的情绪。

另一方面,就我的实验结果而言,我感觉我们也应该更谨慎一点。因为我已经展示过,在这些情景下,当我们干扰高恐惧水平病鼠的迷走神经活动时,也有可能产生相反的效果。所以,我认为我们应该实际了解病人的“参数和起始设置”,以及我们能够如何影响这些因素。我觉得迷走神经刺激已经有点复杂了。我们知道,仅仅是影响你的心率和呼吸,就可以对情绪和情感产生强烈影响。所以,我真的认为主动刺激这些身体功能在临床上有很大的潜力,能对你的情绪和情感产生治疗效果。

Q

我想,实验结果也支持了认知行为疗法(cognitive behavioral therapy)在抑郁或焦虑等疾病治疗中的成功运用。

Klein:既然你特别提到了认知行为疗法,有些研究也会将这种疗法与β-受体阻滞药结合起来,看看会发生什么,比如提高或者降低你的心率。我觉得现在也有一些研究将周边生理学(peripheral physiology)、生理效应和行为疗法结合起来,会产生什么影响。我认为我的研究绝对有支持其中强有力的关联性,以及产生的有利影响。同时,另一方面,这也会产生负面影响。我们还是需要更多地了解实际基准,也就是这些病人的起点,他们在治疗过程中的生理机能以及如何达到居中的水平。我认为我的研究至少提出了我们的目标是什么。

Q

您认为情绪指纹(emotional fingerprints)存在吗?我们能够通过某些生理性特征来识别特定情绪吗?

Klein:这是我最喜欢的问题之一。但是我没有一个绝对的答案,因为我认为这整个领域尚在研究这一问题。我认为,我们确实可以生理机能相关的信息与大脑活动结合起来,以了解现有的情绪家族。但是这挺难的,因为你的心率加快,既有可能是因为害怕,也有可能是因为看见了你爱的人,对吗?这两者是完全相反的情绪。我觉得,想要真正获得情绪指纹,我们需要考虑的事情非常多,有很多甚至是目前尚未意识到的因素。但是我相信情绪是有一些生物基础的,只是我不相信情绪有严格的分类。比如,总共有九种类型的情绪,这九种就包含了所有情绪。我不认同这种分类。我认为情绪有一个范围,而且情绪的整个维度都是有生物基础的。但是我们尚未完全了解究竟需要考虑哪些因素,才能真正地理解情绪。

Q

说起情绪指纹,有个问题是过往的经历和情绪的概念对情绪反应来说是必要的吗?

Klein:我觉得,如果涉及到记忆的部分,情绪认知的部分,那么经历确实会影响我们是如何体会情绪的。但是对我而言,情绪自身是具有生物学属性的,像是一种本能。然后,情绪的经历被我们称之为感觉,对吗?那就是我们体验情绪的方式。有一种可能是,我们都有相同的基本情绪类型,但是我们的感觉可能有所不同。总体而言,我觉得情绪对我来讲是一种本能的东西,人类的体验都非常相似,各个物种之间也极其相似,因为情绪已被证明是会演化的且非常守恒。大脑回路也是可演化的,对情绪而言也是非常守恒的。我的观点是,既然如此,那么就不是必要的,因为情绪绝对不是一种反射。我觉得,我们拥有情绪的部分原因是因为情绪能够创造行为产出。

当然,我们是人类。像是有意识的情绪体验或是如上文所述的感觉,都是可以从上至下地调节我们对事物的反应、我们的行为还有身体反应。我相信,大脑回路对于情绪而言是非常守恒的。我认为,若要情绪对行为产生影响,有意识的情绪体验并不是必要的。

Q

我们注意到,你的工作也包含科学交流与科普,你为什么会对此感兴趣?

Klein:谢谢你注意到了这一点!我非常享受倾听优秀的科学对话,但是我必须承认,只是听而不参与其中的话,有时候会让我觉得别人“偷走”了我的时间。我觉得要做出优秀的科学陈述也是非常必要的。在某些情况下,我想做到的是努力提高自己的技能,也让别人提高他们的技能,因为我觉得科研非常重要的一部分就是我们能够传达自己的发现,无论是与其他研究者交流还是向公众进行科普。对我们来说,一个至关重要的任务是要向公众科普自己的科学发现,因为大众是不会查阅论文,仔细阅读的。

我觉得,我们还可以从观众和公众那里获得更多支持,尤其是做动物实验。我觉得我们有义务像公众科普自己的科学发现。对我们自己的事业而言,我认为能以清晰的方式向同僚们汇报自己的发现是非常关键的。由于我自己一直在做这件事,我非常享受跟同事们聊我的研究工作,当然我也很享受跟相关行业的非专业人士交流。我读高中的时候觉得,当你读到一本科学书籍的时候,里面写的都是真理,无法被改变。但当我们自己开启科学事业时,我们知道自己仍在创造许多知识,还有一些我们自以为了解的事物也许并非如此。然后,我们学习了科学的方法,像是如何创立一个假说,然后运用实验等手段去验证它。我认为是真理的东西也许并非符合实际情况。这也是人们需要铭记于心的,大家需要了解科学是如何运作的。

Q

您接下来的研究方向是什么?

Klein:我很想了解身体与大脑是如何在这样复杂的情况下相互作用的。其实对我来说,提到情绪调节,身体最有趣的生理机制是呼吸。我们都知道,通过修习正念和冥想,呼吸对情绪有很大的影响。我们不知道的是其实际的工作原理、涉及到了哪些脑区、这又是如何影响我们的情绪、对大脑有什么反馈、以及大脑是如何利用信息来影响我们的情绪和行为。我想要了解更多,尤其是因为与心率相比,我们其实可以有意识地控制呼吸。这一点让我非常兴奋。用小鼠做实验的话会相对复杂一点,但这就是我每天去实验室的动力,也是我要继续做的事情。

Q

您在神经科学领域的毕生目标是什么?

Klein:我可以毕生都继续从事情绪相关的研究,因为我们知道的似乎太少,要做的又很多。总体来说,我对脑体互动很感兴趣。比如,情绪领域的脑体互动改变会延续终生。我很想探索,他们是如何随着年龄的变化而改变的。我更想探索内感的世界,比如我们是如何感受心跳,这种感受的改变是否会持续一生。这些领域都没有太多研究。我觉得自己接下来20年都可以研究这些话题。

 

本文经授权转载自微信公众号“nextquestion”,编辑:Jiahui,EY,原题目为《追问专访·Alexandra Klein博士|大脑可以根据身体的信号调节情绪?》。

 



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