神经科学

恐惧症的生物学

恐惧反应,例如心跳加快,血压升高或固定不动,甚至在有意识地被识别之前就已被各种刺激激活。当这些无意识的机制过于激烈时,挽救恐惧就变成了严重的恐慌。

阿恩·厄曼 对于科学N°271
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我的眼睛被铆钉在地上寻找小蘑菇,我穿过森林。突然,我停在了眼前盘绕的a蛇的视线中。我的心在跳动,一股痛苦侵入我,我尽可能地向后退。事件按此顺序进行:首先,我被固定在适当的位置,然后我将形状确定为蛇的形状。当我的身体已经准备好回应时,我意识到那是一条蛇,直到那时我才自愿退后一步,摆脱了动物。最近在心理学和神经科学方面的研究揭示了这些“正常”反应,也揭示了那些害怕与蛇相遇而拒绝在森林中行走的人们。如果我们了解控制恐慌反应的机制,也许我们会知道如何消除或控制这些本能和致残的厌恶恐惧症。

我们长期以来认为,我们必须意识到做出反应的危险:这是一个错误。已经发现,甚至在人们尚未意识到触发刺激之前就可以触发恐惧反应,并且这些反应由皮层下神经回路控制,该神经回路独立于在有意识地感知刺激过程中激活的皮层回路而操作。刺激。

我们研究了令人恐惧的刺激如何引起人们的注意。为此,在Karolinska研究所,我们与日内瓦大学的Anders Flukt和里斯本大学的Francisco Esteves一起在视觉任务中跟踪志愿者的反应。这样的实验被用来确定在一组干扰刺激中有利于目标刺激检测的因素。例如,我对鸡油菌的研究可以比作视觉任务,在该任务中,我试图将鸡油菌与其他蘑菇或“令人不安”的物体区分开,例如与鸡油菌具有相同橙黄色的叶子。

快速威胁检测

为了研究“蛇刺激”或“蜘蛛刺激”如何引起人们的注意,我们准备了九幅图像(三行三列)的蒙太奇,其中包括来自同一类别的图像(仅蘑菇),或八个相同类别的图片和一个“入侵者”(蘑菇中的蛇)。如果图像中的所有元素都属于同一类别,则作为学生的应试者必须用左手按下一个按钮,如果其中包含入侵者,则用右手按下另一个按钮。

我们已经观察到,检测到一个令人恐惧的入侵者(一组蘑菇或花朵中的蛇或蜘蛛)所花费的时间明显更少 (见图2) 在无害入侵者(蛇或蜘蛛之间的花朵或真菌)需要的时间。此外,蛇或蜘蛛入侵者的检测时间与周围的无害物体的数量无关,就好像它们是“自动捕获”注意力的一样。它们似乎在背景中的对象之间“表现”,“弹起”。相反,当在蛇中检测花朵时,反应时间随“分散刺激”的数量即围绕花朵的蛇的数量而增加。在这种情况下,入侵者没有出现,仍然潜伏在其他人之中,我们必须一个接一个地检查图像以寻找他:与由无害物体包围的令人恐惧的刺激不同,我们没有找到他不是自动的。

我们想弄清楚如果我们测试患有恐惧症的人是蛇还是蜘蛛(但不能同时有两种)会发生什么。他们是否会在不知不觉中遮盖住令人恐惧的刺激,以至于不了解它,这会延长检测时间?对我们来说,这种反应似乎不太可能发生,因为为了在自然界中生存,我们必须意识到威胁,而恐惧的生物学功能无疑是使我们远离危险的地方。相反,由于它们对触发恐惧症的刺激更加敏感,它们的反应会比其他人更快吗?我们观察到的确实是第二反应。

与没有恐惧症的人相比,患有恐怖症的人总是比没有恐惧症的人更快地(845毫秒,相比于915)检测到这些动物,但没有更快地(1,050毫秒)检测到蜘蛛或无害物体。毫秒)。相反,患有蜘蛛恐惧症的人比蛇更容易发现恐惧对象。因此,我们所有人对蛇和蜘蛛等使我们感到恐惧的刺激感都有了增强,而这

患有这些动物恐惧症的人的敏感性更高。这就解释了为什么在搜寻鸡油菌的过程中,我的注意力集中在the蛇身上。

面孔的吸引力

这些结果是否特定于小动物,例如蛇或蜘蛛?为了找出答案,我们在实验中使用了人的面部特征。面部为我们提供了可以识别一个人的信息,此外,由于面部表情,我们可以感知到该人所处的状态以及可以与他进行什么样的互动。因此,在一个看上去很生气或相反,看上去很高兴的人在场的情况下,我们的反应截然不同。一方面,由于我们的基因组成,另一方面,由于生活经验丰富,令人恐惧的面孔是令人恐惧的刺激,几乎与蛇或蜘蛛一样有效。此外,社会上不舒服的人避免出现他们认为具有威胁性或危险性的人,就像有恐惧症的人逃离他们害怕遇见可怕动物甚至它们的地方一样。这种动物的表征。

我们使用了程式化面孔的图像:八个“中性”面孔,包括入侵者,他们可能是敌对的面孔,或者相反,是友善的面孔。同样,我们测量了确定一系列图像是否包含入侵者所花费的时间。我们已经表明,我们总是可以更快地检测到威胁的入侵者。此外,社会上不舒服的人(与同龄人一样有恐惧症)在他们认为很重要的情况下,在有第三方的情况下,能够更快地检测到威胁的面孔而不太快地发现友好的面孔。因此,无论是危险动物还是表情威胁的人,都非常有效地检测到了这些刺激。

剑桥大学的卡琳·莫格(Karin Mogg)和布伦丹·布拉德利(Brendan Bradley)表明,即使在被测试者意识到自己是一张面孔之前,威胁性面孔也能吸引注意力。被测试的人被放置在计算机屏幕的前面,同时被显示,但是非常简短,两张脸,一张“中性”和一张表达特定的情感。当用刺激物(一个小三角形)代替左侧时,要求他们按计算机键盘上的一个键;当显示三角形而不是右侧时,要求他们按另一个键。通过比较反应时间,我们可以确定最快的反应,即能够吸引对象最大注意力的面部。

与我们在视觉任务上获得的结果一致,剑桥团队发现,当三角形替换威胁的面孔时,反应更快,并且中性面孔和友好面孔之间没有区别。 。而且,即使将威胁的脸抛了太短的时间(14毫秒)以至于无法有意识地察觉,并且即使之后立即被表情脸掩盖,它也被“识别”。定义不清。因此,即使在任何有意识的识别之前,威胁的脸也会本能地快速自动地吸引注意力。

在1980年代中期,我来自乌普萨拉大学的同事Ulf Dimberg,F。Esteves和Joaquim Soares,我开发了掩盖过程:我们展示了表达各种情感或动物(蛇或蜘蛛)的图像被不到30毫秒内隐藏第一个刺激的刺激有效掩盖,即对象没有时间知道第一个刺激。我们首先想知道以这种方式掩盖的刺激是否会触发与恐惧相关的心理生理反应。

掩蔽过程

当向患有恐惧症的蛇或蜘蛛的人展示可怕生物的图像时,他们会有一种独特的反应:皮肤在手掌上的电导率增加。在自主神经系统的控制下,手掌中的汗腺被激活(与体内其他汗腺不同,手掌中的汗腺似乎不参与调节体温,但被激活)。强烈的情感)。电导率是通过在皮肤上施加两根极弱的无痛电流通过的电极来测量的:如果出汗,则记录的电流增加(出汗比空气传导的电流更好),这是一种简单的方法估计激活的手掌中的汗腺数量,以及由此激活的情绪。

另一方面,当我们向这些人展示“中性”图像时,或者当我们跟随没有此类恐惧症的人的反应时,这种皮肤电导保持不变。另外,面对令人恐惧的刺激,心率和血压升高,这证实了由交感自主神经系统控制的作用的假设。

然后,我们调查了恐惧反应是否可以通过蒙面的令人恐惧的刺激来激活。我们选择了恐惧症为蛇或蜘蛛的人。我们还选择了一个对蜘蛛和蛇无动于衷的测试小组。我们将两种类型的对象都暴露于蛇,蜘蛛,花朵和蘑菇的掩盖图像中。同时,我们测量了他们的皮肤电导率。掩蔽刺激是不同图像的片段的随机组合。

我们之前已经在一个实验中验证了遮罩方法的相关性,在该实验中,要求被试猜出四种对象中的哪一种属于在遮罩刺激之前出现的对象。当目标刺激(要识别的对象)与掩蔽刺激之间的间隔小于30毫秒时,结果是完全随机的。但是,掩蔽过程确保了对所呈现的刺激(蛇,蜘蛛,花,真菌)有不同的反应:恐惧的蛇面对被掩盖的蛇图像具有很高的皮肤电导率,但是在没有蜘蛛的情况下,花或蘑菇。面对蜘蛛,患有这种动物恐惧症的人加剧了生理反应,但对蛇,花或蘑菇的反应“正常”且反应相同。对照受试者对这些刺激中的任何一个都没有任何特别的反应。这些结果表明,恐惧是被不自觉地意识到的刺激无意识地激活的。

我的同事们最近扩展了这些结果。他们记录了短暂暴露于面部(30毫秒)的人的面部肌肉的反应:他们被要求识别中性面孔(掩盖刺激物)中表达特定情绪的面孔(目标刺激物)。经过无数次测试,U。Dimberg表明,被笑脸的人的the肌(将嘴唇的角与the骨连接起来)会被激活,就好像他们将对微笑做出反应一样。相反,当目标刺激是激进的面孔时,正是肌肉使皱眉被激活。即使仅短暂地呈现欢快或轻快的面孔,而被无表情的面孔所遮盖,这些肌肉也会被激活。这些各种各样的经验已经证实,未被有意识地识别的刺激会触发特定的情绪反应。

包装的利益

其他实验表明,我们可以使人们适应某些刺激。即使没有食物,巴甫洛夫的狗也要适应引起他流涎的铃声。在这里,一个人会看到两个不同的图像,例如一条蛇的图像和另一幅蜘蛛的图像,并且在蛇的显示之后会有令人不愉快的刺激,例如手指上的轻微电击;可以观察到,被测试者对蛇的反应比对蜘蛛的反应更多(他的皮肤电导增加更多)。通过电击“吓conditioned”到令人恐惧的刺激的人比试图看花的人更有效地适应。调理更有效:皮肤电导增加更多,并且这种增加比使用中性图像进行调理的过程持续更长的时间,而中性图像迅速“消失”。

无条件刺激(蛇或花)的这种效果通常用于“证明”人已获得了生物学上的才能,害怕在进化过程中反复造成威胁的刺激。如果这种解释是正确的,则可以假定对蛇的恐惧的学习是通过原始大脑进行的,原始大脑在进化过程中出现在很长的人类大脑最精细区域之前,从而确保了对刺激的有意识感知。

然后假设人们可以通过掩盖刺激(即未被有意识地识别的刺激)触发相同类型的条件反射。为了验证这一假设,我们通过在轻微电击的情况下演示动物来使人适应蛇。蛇出现的时间太短,以至于无法有意识地识别它并用无意义的图像掩盖它。发现即使屏蔽了刺激,也会触发对蛇的条件性反应。但是,条件化的自主反应是由掩盖的刺激触发的,只要它们属于“可怕”类别,即它们是蛇,蜘蛛还是攻击性的面孔。即使我们可以获得对无害刺激(花朵,蘑菇,笑脸)的条件反应,但当这些刺激被掩盖时,它们就不再出现。

在另一系列实验中,我们证实了对被掩盖刺激的反应可以被调节:一个人可以“学习”感知危险而无需意识到。我们向志愿者展示了被扰乱的图像所掩盖的蛇和蜘蛛的图像,并且仅在将蛇抛出后才施加轻微的电击。尽管有这种系统的外观,但是受试者并没有自觉地将被遮盖的蛇与被遮盖的蜘蛛区分开,但是他们学会了对与休克相关的被遮盖图像做出更多的反应:出现被遮盖的蛇后,皮肤电导增加更多。面对威胁时,获得了可比的结果。

即使测试对象无法分辨投射的图像是蛇还是蜘蛛,他们也要适应被遮盖的蛇。我们被迫注意到,他们正在从掩盖的刺激中提取某种无意识的“信息”,这指导了他们有意识地预期会受到电击。在其中一个实验中,要求他们通过右手握住的杠杆指示是否要遭受电击:而他们没有客观的手段他们知道电击只是由蛇触发的,并且他们无法区分蛇或蜘蛛,因此他们更经常地预测,在调节期间,与掩盖的刺激相关的是,他们会受到电击。仅在不与电击相关的隐蔽刺激之后进行电击。好像条件已经改善了他们的“透视”以供下一次选择。因此,通过对与电击相关的隐蔽刺激的条件性反应所触发的感觉信息(例如,心率增加)将增强他们的预测。在掩盖刺激物与电击相关的测试中,以及掩盖刺激物与电击无关的测试期间,他们会感到不同的“印象”:与电击相关的刺激会触发自主条件性反应,“增强“潜意识感知的电路。具有非常有效的无意识感知(或自主神经感知)的人会将某些身体变化与他们之前的休克联系起来。

因此,与恐惧有关的自主反应可以被人们不知道的刺激记录和触发。令人恐惧的刺激会引起注意,并在没有意识到的情况下引发令人恐惧的反应。换句话说,如果我们已经适应了环境(例如,我们经历了令人不快的第一次体验),那么即使在意识到危险刺激之前,即使瞬息即逝,我们也会“意识到”危险刺激。这就是说,它被另一种无害的刺激所掩盖:我们将获得一种由掩盖的刺激触发的条件反射,这种反射会激活恐惧的回路,尤其是使有机体为飞行或战斗做好准备。

杏仁核的作用

这些结果与纽约大学的约瑟夫·勒杜克斯,埃默里大学的迈克尔·戴维斯和洛杉矶大学的迈克尔·范瑟罗在大鼠中描述的结果一致:扁桃体核是其中的主要成分。恐惧的大脑循环。神经纤维将扁桃体中央核连接至下丘脑外侧。其他与中脑导水管周围灰质有关的行为,则控制与恐惧有关的行为,即不动,然后发作或逃跑;最后,中央扁桃体核与位于脑干的核之间的连接控制了防御​​反射和面部表情。扁桃体外侧核和基底外侧核评估了刺激的情感含量,它们从几个皮质区域接收传入神经,也就是说,已经从下颞叶区域接收到视觉信息。

根据J. LeDoux的说法,来自丘脑核的详尽信息很少到达杏仁核的外侧核,据认为,杏仁核在激活恐惧中起着至关重要的作用。从丘脑核到杏仁核的外侧核的这种途径被称为“快速通道”,即使在确定了令人恐惧的刺激之前,也可以快速激活防御系统。扁桃体核传入神经的这种组织至关重要,因为从进化的观点来看,即使在发生虚警的情况下,激活恐惧回路的成本也要比不对可能发生的情况做出反应便宜。成为真正的威胁。

导致扁桃体核的高速公路这一概念为我们的一些发现提供了启示。如果杏仁核正在评估刺激的情感内容,那么这条直截了当的途径就是随后的消息,它会自动将注意力转移到令人恐惧的刺激上。进一步的结果表明,在下颞叶中识别出所处理的刺激之前,掩蔽过程就已经破坏了视觉刺激的皮质处理。关于视觉刺激的信息处理不完全会通过高速公路到达杏仁核,杏仁核反过来会激活下丘脑外侧和脑干的自主神经反应。因此,恐惧会由到达杏仁核的恐惧信号触发,杏仁核是高速公路的顶点,它承载着皮质未处理的视觉信号。杏仁核会自动获取视觉信息,以表明可能存在蛇;甚至在刺激通过皮层处理进行有意识的表征之前,立即激活防御机制,例如固定化。

在患有恐怖症的人中,以杏仁核为中心的恐惧回路可能会过敏,这可能是由于遗传脆弱性和令人不快的生活经历造成的。由于这种增强的敏感性,即使在有意识地意识到恐惧的刺激之前,蛇也会自动触发过分的惊吓。

是否有任何直接证据证明人类恐惧回路的激活?实验室的John Morris和Ray Dolan 欢迎 伦敦认知神经病学研究所的研究人员使用正电子发射断层扫描技术来可视化人脑对被掩盖的令人恐惧的刺激的反应。在参加考试之前,那些接受测试的人要接受调节,并被呈现两个愤怒的面孔和两个中性的面孔。一张激进的面孔被当作无条件的刺激,随后是一声响亮而令人不快的声音。在层析成像过程中,例如,他们被展示为一张被中性脸遮住的好斗的脸;否则,相同的攻击性面孔会被中性的面孔遮盖,但在先前的修整过程中却一直伴随着令人不快的噪音。在其他实验中,先显示中性的面孔,然后显示未掩盖的愤怒面孔。

因此已经表明,当适应对象呈现出攻击性面部时,杏仁核被明显激活。当这些脸被遮盖时,只有右侧的杏仁核被激活。相反,当没有遮盖无条件的攻击性面部时,只有左侧杏仁核被激活。因此,从对动物模型的研究中推测,扁桃体在激活恐惧的条件反应中起着至关重要的作用。尽管我们没有预测到在存在被掩盖的刺激的情况下杏仁核激活的偏侧化,但这种不对称现象仍然存在, 后验这很合理,因为语言区域(肯定是意识识别机制的一部分)位于左半球(在显示无遮盖的刺激时激活了左侧杏仁核,因此意识可以进入) )。

脑成像

因此,通过比较大脑血流的变化,我们一方面证明了调理对被掩盖的无意识刺激(右扁桃体的激活)的影响,另一方面,大脑对无条件意识刺激的反应(左杏仁核的激活)。

为了发现哪个大脑结构导致扁桃体核的无意识激活,我们与J. Morris和R. Dolan一起研究了扁桃体核与其他脑结构之间是否存在特殊关系。在蒙面的侵略性表情展示中。我们已经表明,右侧扁桃体核的激活与两个光学通路的结构相关,即前四叶结节,靠近丘脑的大脑结构和丘脑核的右侧枕骨。相反,在杏仁核的激活与皮质的激活之间没有发现联系。四肢前结节和肺部是视觉投影系统的一部分,该视觉投影系统对光线的闪烁和运动产生响应。它由大的神经元组成,这些神经元能够快速地传导信息,因此,与较小的,较慢的神经元相比,它们对掩盖效果的敏感性较低,后者记录了持久刺激的波长,因此投射到外侧膝状体和初级视觉皮层上。四肢前结节和髓腔通路对眼睛运动敏感,并致力于控制视觉空间注意。

因此,视觉信息将在由慢速神经元组成的光通路之间共享,该慢速神经元通向皮层并提供有意识的图像,而无意识的视觉回路则由不精确的快速神经元组成。后者累及前四小结节,胸膜,丘脑核和扁桃体外侧核。这些数据部分解释了通过吓f刺激自动吸引注意力以及无意识激活恐惧回路的情况。

我们的结果颠倒了处理情感信息时的操作顺序。据推测,身体反应的激活先于并控制了情感的有意识体验。我们已经表明,注意力和身体激活是由恐惧刺激的不完全处理引起的。当这种刺激变为有意识的时,已经赋予了体验其情感内涵的各种身体激活:有意识的处理几乎没有对恐惧的激活进行干预,它仅对体验提供了解释和意义。触发它的情节。

各种数据表明,易感性的遗传因素与恐惧症有关。在足够激烈和有创伤的条件发作期间,刺激可能会获得过度激活恐惧回路的特性。这种回路是意识无法接近的,因此患有恐惧症的人无法通过推理克服它们。了解恐惧症的机制应改善其治疗方法。

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