HBM｜雙人之間情緒感染伴隨腦際同步的增強

人類很容易受彼此情緒的感染。所謂

情緒感染

指的是透過語言或者非語言的線索，情緒自動化地從A個體轉移到B個體。比如，當看到嬰兒高興的笑容，人們也會跟著暢快起來；當朋友告訴我們最近他失去一位親人時，我們也會禁不住熱淚盈眶。這就是情緒感染在生活中的具體表現。間接的情緒觀察或者直接的情緒體驗（比如，痛苦、愉悅、厭惡）所誘發的腦區活動模式是有重疊的。

情緒加工相關的神經活動和外在行為狀態的一致性使得談話雙方彼此默契，促進了交流和相互理解。

像電影、有聲讀物等自然刺激能引起個體之間感覺區、聯合區的腦際同步。同時，情緒能增強個體之間對感覺和情緒加工的相似度。成功的言語或非言語交流與個體之間腦際同步的增強相關。那麼，帶有情緒色彩的交流會增強腦際同步嗎？這還有待探究。

近期，芬蘭圖爾庫大學Lauri Nummenmaa領銜的團隊在Human Brain Mapping發表題目為《Emotions amplify speaker-listener neural alignment》的研究論文。

他們利用偽超掃描(pseudo-hyperscanning)技術探究了雙人之間的情緒感染是否和腦際同步的增強有關聯

。腦際同步採用個體間相位同步（intersubject phase synchrony， ISPS）。研究者的主要假設是講述者（speakers）-聆聽者（listeners）之間情緒狀態的相似性和ISPS的大小相關。具體來講，個體感受到的情緒效價、喚醒度的大小與講述者-聆聽者在聽覺、軀體感覺區、邊緣系統和注意環路以及和演講知覺、產出的腦區活動同步性相關。本文對該研究進行詳細解讀。

##研究方法##

1.被試

：18名被試。年齡處在20~39歲。其中，2名被試為講述者，16名被試為傾聽者。如圖1所示。

圖1 實驗設計及資料分析概覽圖

2.實驗流程

：

採用偽超掃描技術進行fMRI實驗。

對於故事講述者來講，

在進行fMRI實驗之前，研究者給被試提供了35條描述愉悅（pleasant）、不愉悅（unpleasant）、中性（neutral）的故事，並要求被試基於個人經歷講述時長為1min的短片故事。比如，帶有愉悅情緒色彩的話題（topic）為：我和戀人躺在樹下的毯子上熱吻。我覺得自己十分愛他；帶有中性情緒色彩的話題為：我一下午都在家裡待著。沒有什麼特別的事情要做。我走進廚房，開啟冰箱，開始琢磨晚飯吃什麼；帶有不愉悅情緒色彩的話題為：我坐在媽媽的病床前。手術沒成功，她術後陷入昏迷。媽媽她不能和我講話。而且，我知道她再也不會康復了。

要求講述者生動地想象該故事，並對不同情緒色彩的故事進行演練，從而使得正式實驗掃描時講起故事來毫不費力。講述者的試次帶有提示。具體來講為，每個試次開始之前有諸如“樹下的戀人”的欄位提示，隨後是講述該故事時所具備的愉悅的目標情緒。該線索呈現時長為5s，隨後是5s的白色十字注視點。該注視點是為了提醒講述者預備講故事。接著，注視點變為綠色表示開始講述故事。同時為了幫助講述者更好地掌握1min故事的講述節奏，30s之後，注視點變為黃色。歷時45s之後，黃色注視點變成紅色，以此提示講述者時間還剩15s。最後的15s之後，注視點變回白色，以此提示講述者本次故事講述結束。12~15s之後，新一輪講述開始。fMRI正式實驗總共採集到2段講述者的資料。

對於故事聆聽者來講

，每個試次的細節呈現順序與故事講述者類似。開始之前也有諸如“樹下的戀人”的欄位提示，隨後是該故事所具備的愉悅情緒。該線索呈現時長為5s，隨後是5s的白色十字注視點。該注視點是為了提醒聆聽者注意聽取故事。接下來，注視點一直持續呈現在螢幕上直到故事講述完畢。要求聆聽者要像面對面似的聆聽講述者講故事，而且儘可能生動地想象故事所描述的情節。總共採集到27段聆聽者的資料。其中，11位聆聽者聽了兩位故事講述者所講述的故事（N=22），5位聆聽者只聽取了其中一位講述者講述的故事（N=5）。

掃描任務完成之後，故事的講述者和聆聽者均又各自聽了一遍故事，並對他們

實時情緒感受的效價(不愉悅-愉悅)和喚醒度(平靜-興奮)進行了0(非常不愉悅/平靜)到1(非常愉悅/興奮)的主觀評分

。

3.考察的指標

①個體間相位同步(intersubject phase synchrony, ISPS)

研究者使用FUNPSY toolbox計算講述者-傾聽者的腦際同步。ISPS分析可計算個體間腦活動的即時同步性。相位同步是基於訊號分析的屬性，原始時間序列被擴充套件為真實的和想象的成分。時間序列被改寫為即時的振幅和相位，這樣可以集中研究互動的部分。採取0。04-0。07Hz的帶通濾波來過濾噪音。對每個體素（voxel）以及每對講述者-聆聽者的ISPS時間序列進行統計分析。

②講述者-聆聽者ISPS平均值

不考慮細緻的情緒分類，研究者將掃描得到的講述者-聆聽者的資料段進行了ISPS平均值處理分析。首先，基於體素的ISPS平均值是對每對講述者-聆聽者之間的ISPS時間序列進行了計算。再將所有被試的體素值進行平均，得到了組別水平（group level）的ISPS值。

③基於情緒的講述者-聆聽者ISPS

為了評估情緒如何調節講述者-聆聽者之間的ISPS，研究者使用傾聽者的效價、喚醒度時間序列的主觀評定平均值來預測基於體素的講述者-聆聽者之間的ISPS時間序列。

④講述者-聆聽者情緒相似性和講述者-聆聽者ISPS之間的關係

為了探究講述者-傾聽者情緒狀態相似性和兩者腦際同步之間的關係，研究者首先計算了講述者-傾聽者的自我主觀報告的喚醒度/效價的時間序列所對應的ISPS。和神經層面的ISPS計算方法類似。然後，研究者使用皮爾遜相關計算了腦際同步時間序列和情緒喚醒度/效價的時間序列兩者之間的體素相似性。結果顯示的體素強度反映了講述者-聆聽者腦際同步性和他們情緒感受相似性之間的關聯程度。

##研究結果##

①自我報告的情緒感受

在時間維度上，講述者-聆聽者之間情緒關聯程度較大。如圖2所示，兩者在效價（r=。79， p<。001）和喚醒度（r=。59， p<。001）上呈顯著正相關。

圖2 講述者-傾聽者兩者主觀報告的效價/喚醒度評價的時間序列

②

基於情緒的講述者

-傾聽者的腦際同步

為了顯示講述者和傾聽者兩者腦區神經活動的相似性，研究者首先計算兩者基於全部刺激的腦際同步平均值。結果如圖3所示，在左額下回（left inferior frontal gyrus），左顳極（left temporal pole），雙側顳上聽覺皮層（bilateral superior-temporal auditory cortex），右角回（right angular gyrus），左V2，V3，V4，左楔前葉（precuneus）和前扣帶回（anterior cingulate cortex），兩者腦際同步平均值相關顯著。

圖3 基於情緒的講述者-傾聽者的腦際同步所在腦區示意圖

之後，研究者計算了講述者-傾聽者之間的ISPS和傾聽者效價/喚醒度評分時間序列之間的相關關係。如圖4所示，喚醒度和左初級軀體感覺運動皮層、第二軀體感覺運動皮層（SI & SII）、左上顳葉（left SPL）、左額中回、右後顳上溝（rightpSTS）、雙側顳上溝、左側前運動皮層、楔前葉（precuneus）、輔助運動區（SMA）的腦際同步值呈正相關，而和雙側顳極、右角回、丘腦、舌回（lingual gyrus）的腦際同步值呈負相關。

圖4 講述者-傾聽者之間的ISPS和傾聽者喚醒度評分時間序列之間的相關關係

注：暖色代表正相關，冷色代表負相關

如圖5所示，效價和雙側顳極（bilateral TP）、左後顳上溝（left pSTS）、右角回（rightAG）、右額下回（right IFG）/額極、舌回（lingual gyrus）、雙側杏仁核、海馬、丘腦、左梭狀皮層的腦際同步值呈正相關，而和雙側額上回、左上顳葉（left SPL）、左Heschl回、左側枕葉皮層、右後顳上溝（right pSTS）的腦際同步值呈負相關。

圖5 講述者-傾聽者之間的ISPS和傾聽者效價評分時間序列之間的相關關係

注：暖色代表正相關，冷色代表負相關

③講述者-傾聽者的腦際同步和情緒同步的相關

最後，研究者探究了講述者-傾聽者腦際同步是否依賴於兩者主觀情緒狀態的同步。結果如圖6所示，喚醒度評分的相似性和V2、感覺運動區皮層、雙側梭狀回、右杏仁核/海馬（冷色調）的腦際同步的增強相關。效價評分的相似性和前扣帶回、左上顳葉（left SPL）、楔前葉（precuneus）、前運動區皮層、雙側角回/輔助運動區皮層、右顳極、右MTG、右杏仁核（暖色調）的腦際同步的增強相關。

圖6 講述者-傾聽者的腦際同步和情緒同步的相關

##討論##

本研究重點探討了講述者-傾聽者之間情緒相似性（情緒感染的標誌）和兩者特定腦區的腦際同步性之間的相關關係。從兩者在喚醒度或效價評分的相關係數得知，傾聽者能夠密切追蹤講述者的情緒狀態。喚醒度和軀體感覺區的同步性增強相關。效價的增強和情緒環路（杏仁核、丘腦）的腦際同步增強有關。這些結果均說明了，當人們進行情緒交流時，情緒感染和心理、腦際同步性相關。情緒感染使得交流雙方在心理及身體狀態上出現同步複製現象。

①情緒效價/喚醒度和講述者-傾聽者兩者腦際同步增強有關

效價/喚醒度的主觀評價和講述者-傾聽者多個腦區的腦際同步相關。對於在喚醒度上的效應，本研究發現，在帶有情緒色彩的談話作用之後，軀體感覺區、運動區的腦際同步能反應兩者在身體層面的相似性。當個體模仿他人情緒或軀體運動狀態時，軀體感覺區皮層同步性提高。這表明軀體情緒和講述引起的情緒存在關聯；對於效價上的效應，本研究發現，和情緒加工相關的杏仁核、顳極等腦區的腦際同步和主觀評價的效價呈正相關。後顳上溝（pSTS）的同步性指標也實時反映出談話者們相互之間意圖解讀的同步性。

②情緒狀態的相似性和腦際同步相關

研究者採用“偽超掃描技術”探究了講述者-傾聽者腦際同步性和效價/喚醒度主觀評定的相似性相關。這種相關反應了講述者-傾聽者之間情緒相似性以及腦際同步性。講述者-傾聽者效價/喚醒度主觀評定的相似性和軀體感覺區、皮層下腦區相關，效價主觀評定的相似性還和枕葉同步性相關。

當出現腦際同步時，前扣帶回（ACC）和楔前葉（precuneus）的活動增強。對於這一現象的解釋，有研究發現，ACC活動和情緒評價、事件的動機顯著性、情緒迴應的管理相關。同時，帶有認知成分的情緒任務要比單純的情緒任務所誘發的ACC活動更強。此外，當個體回憶或想象帶有個人感情色彩的事件時，ACC活動增強。

情緒狀態的相似性和中線腦際同步相關說明了傾聽者採取講述者的視角。這種加工決策有助於增強理解以及預測他人感受、目標和意圖的能力。

##結論與未來研究##

在言語交流中的情緒傳遞（emotional transfer）伴隨著講述者-傾聽者在軀體感覺區、邊緣系統、注意腦環路上的腦際同步。兩者情緒狀態的相似性和兩者在軀體感覺區、頂葉、皮層下及皮層中線腦區的神經同步相關。這些結果說明了，情緒感染與部分腦區的神經同步（regionally selective neural synchronization）有關。

未來研究可採用時間解析度較高裝置，比如雙人MEG來探究神經和情緒同步的實時互動情況。還可探究腦際資訊流傳遞方向、資訊傳遞預測或延遲問題、腦際同步的程度與成功交流之間的關係等，以及面對面實時互動之下的情緒感染問題。

參考文獻：

Smirnov， D。， Saarimki， H。， Glerean， E。， Hari， R。，Sams， M。， Nummenmaa， L。 （2019）。 Emotions amplify speaker–listener neural alignment。 Human Brain Mapping， 40， 4777–4788。https：//doi。org/10。1002/hbm。24736。