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本研究共招募了152名迈阿密大学的本科生参与者。一般而言在大学生群体中重复性消极思维(RNT)特征的分布可能呈正偏态意味着高RNT特征的个体较少。由于本研究希望确保招募的参与者具有足够的反刍思维因此会优先招募在预学期评估中报告有较高RNT水平的学生。本研究计算了大约600名心理学学生的持续性思维量表(PTQ)的平均得分(M23 SD12.41)。向那些得分高于平均水平的学生发送邀请并优先安排他们参与实验(图1)。 图1.担忧与反刍范式。 所有参与者在学期开始时(时间点1)完成了一系列问卷测量了担忧、反刍思维和其他心理健康症状之后这152名参与者中有120人在学期末(时间点2)进行了重测。在时间点2参与者还完成了一份关于担忧和反刍思维的调查量表。本研究重点关注39名参与者这些参与者不仅完成了时间点2的测量而且符合fMRI研究的纳入标准。所有39名参与者在第二次测量后一周左右完成了fMRI扫描。为了检验RSA相对于一般负面情绪的特异性23名参与者还完成了一项IAPS观看任务由于扫描期间的时间限制部分参与者未能完成任务(39名被扫描的参与者中有10名未完成IAPS任务6名仅完成了2个block中的1个)。人口统计信息和自我报告量表的描述性统计数据如表1所示。 表1.人口统计信息和自我报告量表的描述性统计数据。 fMRI数据预处理
使用fMRIPrep 1.4.1对数据进行预处理fMRIPrep 1.4.1是基于Nipype 1.2.0的fMRI数据标准化预处理管道。fMRIPrep鼓励用户按照一定的格式来描述分析过程并且将报告内容纳入研究的补充材料部分。 在fMRI扫描期间同时采集心理生理学数据
在每次fMRI任务运行期间采集了包括心率在内的心理生理学数据。这些数据使用Biopac MP160数据采集系统进行采集。心率通过PPG100C-MRI光电容积脉搏波放大器捕捉该设备从参与者左手无名指指尖的传感器处记录数据采样率为1000Hz。这些数据通过BioPac AcqKnowledge程序(版本4.3.1)转换后在Mindware 3.2中进行分析。心率时间序列被划分为与每个fMRI试次对齐的34s时间段。峰值被自动标记由研究助理手动检查并由研究者进行二次检查。 行为和生理数据分析
为了验证参与者所写的担忧和反刍思维陈述是否具有可区分性本研究测试了大型语言模型是否能够成功地对参与者的陈述进行分类。简而言之本研究使用了Mistral-7B-Instruct-v0.2模型(https://mistral.ai/)并将参与者所收到的具体指令以及参与者的陈述(N2078)输入该模型进行分析。重点关注模型的精度即模型将某个陈述分类为担忧语句的比例。然后检验担忧和反刍思维生成调查的聚合效度。此外本研究还进行了回归分析以确认在fMRI扫描期间的担忧和反刍思维陈述的评分比中性陈述更加负面和强烈。最后通过评估fMRI期间心率与强度评分之间的关系来检验担忧和反刍思维是否表现出相似或独特的生理特征。 fMRI数据分析
本研究的主要目标是通过测试人们在进行反刍思维或担忧时的大脑活动重叠程度来识别反刍思维和担忧的神经基础。首先对每个担忧、反刍和中性试次进行标准的单变量GLM分析以生成输入到多元探照灯RSA的信号。将预处理后的数据输入到AFNI的3dDeconvolve函数中每个试次单独建模并且加入了6个头部运动参数。每个试次的全脑β图按试次类型(担忧、反刍、中性)进行分组然后使用RSA进行进一步分析。 鉴于传统的单变量GLM应用非常广泛本研究还进行了两项独立于RSA的单变量分析这些分析结果详见补充材料。首先本研究计算了担忧反刍与中性条件的对比。其次为了确定哪些区域的平均活动与RNT共享的情绪强度方面相关本研究根据参与者的情绪强度评分对每个试次进行了振幅调制分析。尽管这些分析并非本研究假设的核心内容但它们作为补充分析有助于与现有文献的整合。 主要RSA分析。本研究通过取1减去体素活动图之间的相关性来计算每对试次之间的表征距离。所有可能的担忧、反刍和中性试次对之间的距离或不相似性值被输入到一个表征相异性矩阵(RDM图2a)中。为了进行探照灯RSA分析本研究构建了一个模型表示RDM该模型反映了本研究假设即反刍和担忧共享共同的神经机制因此它们的活动表现会非常相似(即它们之间的相异度或距离为0)并且与中性条件有显著不同(图2b)。在整个大脑范围内使用9mm半径的球形探照灯以识别观察到的RDM与模型RDM显著匹配的体素簇。使用单侧符号秩检验来评估模型RDM与观察RDM之间的相关性检验得到的p值表示中心体素的统计显著性。重复这个过程直到获得全脑的p值图并使用错误发现率(FDRα0.05)进行多重比较校正。 图2.RSA及fMRI任务中的探照灯程序概述。 为了检验上述分析结果是否可能受到中性陈述等混杂效应的影响本研究进行了一个额外的探照灯分析该分析仅包括担忧和反刍试次。与主要分析不同该模型的RDM定义为担忧和反刍试次之间神经活动模式的最大差异。这种不考虑中性陈述的直接比较使我们能够确定它们之间的显著差异是否可能被中性陈述的潜在干扰因素所掩盖。 使用标准化情感图片进行特异性分析。为了检验RSA效应是否与一般的负面情绪相关本研究进行了额外的分析测试了区分担忧和反刍与中性提示的神经结构是否与区分标准化的、视觉的、非自传性的负性刺激(如IAPS图像)的神经结构相似。通过对负面和中性刺激进行RSA探照灯分析检查这些刺激是否会受到情绪效价的影响。该分析仅限于23名完成了IAPS范式两轮的参与者以确保每个参与者的RDM大小相同并与模型RDM一致。使用相同的GLM和RSA参数但采用了一个新的模型RDM该模型将负性和中性图片试次视为完全不同的条件。随后生成发的聚类反映了能够区分负性与中性图片的体素。对统计图进行FDR校正以确定统计显著性。通过将IAPS图与担忧和反刍RSA图叠加进行可视化检查以确定它们之间的相似性。 结果 首先通过一个大型语言模型区分生成的担忧和反刍语句来验证本研究中的担忧和反刍调查问卷。研究发现模型在将参与者的陈述正确分类为担忧或反刍时准确率为93%这表明错误分类的情况非常少见。模型不仅提供了每个陈述所属的类别(担忧或反刍)还提供了为什么这个陈述符合担忧或反刍定义的解释。 本研究进一步验证了调查问卷探索了参与者对担忧和反刍陈述的评分在评分类型(频率或强度)、陈述类型(担忧或反刍)、话题相关性(即个人相关性)以及与反刍-负性思维(RNT)特质分数关系上的变化情况。话题相关性的主效应(p0.001)表明参与者对最具个人相关性的话题(如朋友)有关的陈述评分更高表现为更强烈和更频繁的担忧和反刍(图3A)。此外陈述类型的主效应表明担忧陈述的频率和强度评分高于反刍陈述(p0.001)。最后特质RNT的显著效应(p0.001)表明那些在自我报告量表中报告有较高倾向RNT的人在本研究调查中也表现出更多和更强烈的担忧及反刍思维(图3B)。 图3.行为和生理学证据表明担忧和反刍范式会引发负面情绪体验。 特质RNT水平较高的个体倾向于将其个人担忧评价为更频繁和更强烈(图3Bp0.003)。此外特质RNT与更频繁和更强烈的反刍思维相关(p0.021)。这些结果表明个体在日常生活中经历的特定担忧和反刍思维的频率和强度与他们在特质量表上测量的RNT水平存在对应关系。 特定的担忧和反刍陈述在成像期间诱发了情绪反应。首先调查中的强度评分能够预测扫描过程中的情绪强度评分(个体内p0.001个体间p0.012图3C)。然后本研究比较了担忧、反刍和中性陈述在情绪效价和强度上的差异。担忧(p0.001)和反刍(p0.001)陈述的情绪效价被评为比中性陈述更为负面(图3D)。类似地担忧(p0.001)和反刍(p0.001)陈述的情绪强度被评为比中性陈述更强烈(图3D)。 本研究还检验了这些陈述是否会引发生理唤醒。层级模型分析显示反刍(p0.523)和担忧(p0.177)的心率比中性试次略有增加但这种差异未达到显著水平。然而第二个使用连续情绪强度评分作为预测因子的模型发现无论陈述是担忧还是反刍情绪强度评分与心率之间存在显著相关(p0.002图3E)。这表明负面情绪强度(担忧和反刍的共同特征)可能比情绪类型的分类标签更能有效预测心理生理反应。 使用探照灯方法来识别那些在担忧和反刍中激活模式相似但在中性陈述中激活模式不同的体素簇。分析发现与担忧和反刍相关的大脑区域主要位于默认模式网络、突显网络和外侧额顶叶网络包括腹内侧前额叶皮层(vmPFC)、前扣带皮层(ACC)、背外侧前额叶皮层(dlPFC)、岛叶、海马、杏仁核、外侧颞叶以及皮层中线结构。经FDR校正后的体素簇图如图4所示。此外本研究还通过探照灯RSA来识别哪些脑区在处理担忧和反刍时表现出不同的神经激活模式。分析发现在顶下小叶、外侧颞叶和背外侧前额叶皮层中存在少量激活簇。然而经FDR校正后这种激活不显著。 图4.通过探照灯RSA方法识别出编码担忧和反刍试次的脑区。 为了确定RNT探照灯效应的特异性本研究还比较了负面情绪刺激与RNT效应在大脑中是否激活相似的结构。总的来说研究结果发现与中性试次相比担忧和反刍试次之间的相似性不仅仅是由情绪效价所致。相反担忧和反刍的某些共同特征(例如自传式的、口头的、内部生成的)可能是导致大脑活动表现出特定模式(通过RSA探照灯检测到的效应)的原因。 结论 重复性消极思维(RNT)是一种高阶认知过程理论上反映了特定类型思维(如担忧和反刍)之间的概念相似性。尽管存在这种概念上的重叠但神经科学领域通常将担忧和反刍分开进行研究。因此我们对它们之间神经重叠的程度知之甚少同时也没有足够的证据表明它们在神经层面上共享同一机制。为此本研究将一种新的担忧和反刍范式与多元RSA结合旨在捕捉担忧和反刍之间的相似性最终揭示RNT背后的神经生物学过程。研究提供了关键证据支持RNT作为一个涉及中枢和外周神经系统的共同过程跨越多种具体的担忧和反刍思维类型。担忧和反刍在与自我参照、记忆、突显检测和认知控制等大脑网络相关的表征中表现出共享特征。这些发现为理解大脑如何执行RNT提供了重要线索有助于改善对与消极认知相关心理障碍的理解与治疗。 参考文献Puccetti, N., Stamatis, C., Timpano, K. et al. Worry and rumination elicit similar neural representations: neuroimaging evidence for repetitive negative thinking. Cogn Affect Behav Neurosci (2024). https://doi.org/10.3758/s13415-024-01239-z
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