抑郁倾向对合作的影响: 双人同步近红外脑成像研究
张丹丹 王驹 赵君 陈淑美 黄琰淋 高秋凤
( 深圳大学心理学院) ( 深圳市情绪与社会认知科学重点实验室) ( 深圳大学社会学系, 深圳 518060)
“ 摘要
1 引言
抑郁症是心境障碍的主要类型之一, 目前全球 共有超过 3亿名抑郁症患者, 其中每年约有 80万人 死于自杀(WHO, 2018)。患者对自我、世界及未来 抱有负性态度, 对负性刺激过度关注(何振宏, 张 丹丹, 罗跃嘉, 2015)。大量流行病学及神经生物学 研究表明, 社会、生物及心理因素在抑郁症发生与发 展的过程中共同起到了至关重要的作用(Kupferberg,Bicks, & Hasler, 2016)。研究发现, 社会孤立、更小 的社交网络, 以及对社会支持的低感知度均与抑郁 程度高度相关(Jacobson, Lord, & Newman, 2017)。加 强对抑郁症社会功能障碍脑机制的研究, 并用以指 导抑郁症的防治, 可预防心理和行为问题的发生,具有重大现实意义。 合作是伴随人类发展的亲社会行为。与其他物 种不同, 人类可以在没有血缘关系的情况下建立稳 定的合作关系(Bowles & Gintis, 2011), 甚至在自己 利益受损的情况下也是如此 (Rilling & Sanfey,2011)。这是因为合作行为会激活大脑的奖赏系统,因此尽管有时物质奖赏减少了, 但人们会为了追求 社会奖赏和自我肯定而进行合作(Ruff & Fehr,2014)。囚徒困境游戏(prisoner’s dilemma game,PDG)是较常用的研究合作的范式。在囚徒困境游 戏中, 两名玩家同时选择合作或背叛。对于每名玩 家来说, 不论对家的决策如何, 选择背叛带来的个 人收益高于选择合作。然而实验发现, 人们愿意频 繁地尝试合作方案(Rilling et al., 2002), 大量 PDG 研究中观测到的合作率均值为 50%左右(Camerer,2003)。脑成像 PDG 研究发现, 合作激活了内侧前 额叶皮质(medial prefrontal cortex, mPFC)、颞顶联 合区(temporoparietal junction, TPJ)等心理理论相关脑区 (Emonds, Declerck, Boone, Vandervliet, &Parizel, 2012), 眶额叶皮层 (orbitofrontal cortex,OFC)、腹侧纹状体等奖赏加工脑区、以及背外侧前 额叶(dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC)等负责认 知控制的脑区(Fermin et al., 2016)。而抑郁相关研 究已表明, mPFC/OFC (Bludau et al., 2016)、TPJ(Poeppl et al., 2016)、dlPFC (Wise et al., 2017)在抑 郁症患者或高抑郁倾向群体中的结构缩小、功能性 激活不足、或与其他脑区的功能连接出现异常, 这 可能是抑郁影响合作行为的神经机制之一。 目前已有少量研究考察了抑郁对合作的影响,发现抑郁会降低个体的合作倾向(Kupferberg et al.,2016; Pulcu et al., 2015)。例如, Clark, Thorne, Hardy 和 Cropsey (2013)观察到, 抑郁症患者在 PDG 中难 以维持互惠合作, 在公共物品游戏中比健康对照贡 献的金额更少。Gradin 等(2016)进行了此领域迄今 唯一的一项脑成像研究, 他们采用功能磁共振技术 在 PDG 中发现, 抑郁症患者在互惠合作中难以体 验到社会奖赏带来的快感, 他们的伏隔核和背侧尾 状核等奖赏脑区的激活显著低于健康对照; 同时患 者的认知控制和情绪调节能力受损, 表现为其 dlPFC 激活减弱。此外, 由于合作为一项多人交互 的社会行为, 抑郁个体在决策过程中是否决定合作 还取决于同伴的特质。Sorgi 和 van 't Wout (2016) 在解决这一问题上进行了很好的尝试, 他们在 PDG 中采用计算机模拟的假被试作为游戏对家,发现高抑郁倾向被试虽然在与“无偏性对家” (即合 作率为 50%的假对家)进行游戏时比低抑郁倾向被 试表现出更多的背叛行为, 但他们在与“高合作性 对家” (即合作率为 75%的假对家)进行游戏时却能 表现出较稳定的合作行为。受此启发, 为了更直接 地考察抑郁对合作的影响, 我们在本研究中将被试 分为以下 3 组进行实验:低抑郁倾向−低抑郁倾向 组, 高抑郁倾向−高抑郁倾向组, 高抑郁倾向−低抑 郁倾向组。 本研究的神经活动观测手段选用了基于近红 外光谱成像(near-infrared spectroscopy, NIRS)的超 扫描技术(hyperscanning), 该技术同时记录并考察 特定认知活动过程中两名或多名被试之间的大脑 活动的同步性, 已成为社会认知神经科学的重要研 究方法(Babiloni & Astolfi, 2014)。近年来, 研究者 利用双人同步记录技术发现, 游戏双方在合作过程 中 mPFC、OFC、dlPFC 以及右侧 TPJ 的含氧血红 蛋白浓度序列或脑电周期性振荡的同步性增高(Abe et al., 2019; Cheng, Li, & Hu, 2015; Lu, Xue,Nozawa, & Hao, 2018; Xue, Lu, & Hao, 2018)。 综上, 本研究采用 PDG范式, 按照抑郁得分将 被试分为 3 组(低低抑郁组、高高抑郁组、高低抑 郁组), 利用双人同步近红外脑成像技术考察抑郁 倾向对合作的影响。根据上述与抑郁相关的研究结 果, 本文假设:行为方面, 抑郁导致合作率降低 (Clark et al., 2013; Pulcu et al., 2015), 情绪满意度 降低(Gradin et al., 2016)。单人脑激活强度方面, 高 抑郁倾向被试在 mPFC (Bludau et al., 2016)、右侧 TPJ (Poeppl et al., 2016)等心理理论相关脑区, OFC 等奖赏加工脑区, 以及 dlPFC (Gradin et al., 2016) 等认知控制脑区的激活水平可能会低于低抑郁倾 向被试。双人脑间同步性方面, 高抑郁倾向被试与 对家的上述脑区的含氧血红蛋白浓度序列的同步 性降低, 且当对家同样为高抑郁倾向被试时此现象 更明显(Sorgi & van 't Wout, 2016)。
2 方法
2.1 被试
采用贝克抑郁量表(Beck Depression InventorySecond Edition, BDI-II)从 3500 名大学本科生中筛 选被试。根据 BDI-II 常模, 本研究邀请分数 ≤ 13(无抑郁)以及分数 ≥ 20 (中重度抑郁)的志愿者参 与实验。由于实验中需将被试按照抑郁倾向高低随 机分配至低−低组、高−高组、高−低组, 每种配对 组在正式实验中拟搜集 25 对数据, 在预实验中拟 搜集 1 对数据, 即每种配对组需 26 对被试参与实验,3 组共 78 对被试参与实验。因此, 本次实验纳入被 试共 156 名, 其中高抑郁倾向(即 BDI-II 提示中重度 抑郁)、低抑郁倾向(即 BDI-II 提示无抑郁)各 78 人。 正式实验在 BDI-II 筛查后的 1 周内进行。实验 前所有被试填写抑郁自评量表 ( S e l f - R a t i n gDepression Scale, SDS)和斯皮尔伯格特质焦虑量表 (The Trait form of Spielberger's State-Trait AnxietyInventory, STAI-T)。考虑到合作行为还可能受到焦 虑的影响(Fett et al., 2016), 本研究匹配了高、低抑 郁倾向组组间的特质焦虑水平, 以排除焦虑因素对 结果的影响。根据 SDS 常模, 我们将被试分为两 组:SDS < 0.5 为低抑郁倾向组(n = 78), SDS ≥ 0.5 为高抑郁倾向组(n = 78)。所有被试在事前 BDI-II 筛查和实验前 SDS 评分中获得的分组身份(即高、低 抑郁倾向)均保持一致。两组被试在年龄、性别和 STAI-T 评分方面均无显著差异(表 1)。被试均无癫痫、脑外伤等病史, 视力或矫正视力正常。所有被 试均为右利手。共同完成实验的两名被试性别相同, 互为陌生人, 在实验过程中不允许交流。实验方案 经实验所在大学医学院伦理委员会批准。主试在实 验前向每名被试解释了实验内容以及参加实验的 收益和潜在风险。所有被试都自愿参加实验并签署 了知情同意书。由于预实验进行顺利, 数据分析时 将预实验的 3 对被试也纳入分析, 因此本研究在低− 低组、高−高组、高−低组各有 26 对数据。
2.2 实验过程
实验采用经典的 PDG。在多轮游戏中, 两名玩 家在合作和不合作之间进行选择, 每轮的收益取决 于双人的选择。两名玩家的配对固定, 即在整个实 验过程中不更换对家。如果双人均选择合作 (cooperation-cooperation, CC), 则每人获得 2 元; 如 果双人均选择不合作(defection-defection, DD), 每 人获得 1 元; 如果单人选择合作(CD/DC), 则合作 方得 0 元, 不合作方得 3 元。因此, 对个体而言, 选 择不合作的预期收益高于选择合作, 但对双人而言,合作会使两人的总收益大于不合作的情况(Gradinet al., 2016; Rilling et al., 2002)。 实验前, 主试向被试介绍游戏规则, 被试进行 10 个回合的练习。被试的最终收益正比于个人在任 务中累积的总分。被试被鼓励最大限度地提高自己 的收益。在实验中, 两名被试相对而坐, 每人各自面对一块计算机屏幕。实验共 120 个回合(试次), 分 3 个 block 进行, 每个 block 8 min, block 之间休息 5 min。每一回合的时间流程如图 1 所示, 首先出现 一个 2×2 的收益矩阵, 被试通过按键选择“合作”或 “不合作”。1 号被试按 D 和 F 键进行选择, 2 号被试 按 J 和 K 键进行选择。按键所对应的含义(合作/不 合作)在不同的被试配对间进行平衡。当一名被试 进行选择后, 他/她的编号会以红色高亮显示。在双 人做出选择后, 收益矩阵中的对应单元从白色变为 灰色。从收益矩阵开始出现到结果呈现结束共 6 s。 试次间的 jitter 为 2~10 s 的随机数。 在 PDG后, 被试需完成一份情绪问卷, 该问卷 要求他们在 4 种结果下(双人合作 CC、双人不合作 DD、本人合作对家不合作 CD、本人不合作对家合 作 DC)对以下 5 项内容进行 9 点评分:(1)收益的满 意度, (2)对家的满意度, (3)高兴, (4)内疚, (5)愤怒 (Gradin et al., 2016; Sun et al., 2016)。
2.3 近红外数据采集及通道定位
本研究使用 NirScan-2442 设备(丹阳慧创, 中 国江苏)在任务中以连续波形式记录 NIRS 数据, 采 样率 21 Hz。每名被试的光极包含 10 个发射器(光 源)和 11 个探测器(探头), 组成 29 个通道, 发射器 和探测器的距离均值为 3.2 cm (范围为 2.8~3.6 cm)。 光极的放置采用 10/20 系统脑电帽(EASYCAP,Herrsching, Germany)。基于已有研究(Cui, Bryant, &Reiss, 2012; Gradin et al., 2016), 本实验主要观测 的脑区为前额叶和右侧颞顶联合区; 每名被试额叶 有 22 个通道, 右侧颞顶联合区有 7 个通道(图 2)。 本文定义每个通道的中点(即发射器和探测器 连线的中点)下方脑区为该通道的主要探测区域,并以此为标准进行通道的脑区标定。通道中点的 MNI 坐标采用 NFRI 工具包计算(http://brain.job.affrc.go.jp/tools/), 之后在成人脑模中查找对应的 脑区。本文使用的成人脑模为 Brodmann Talairach 模 板 (Lancaster et al., 2000) 和 LPBA40 模 板 (Shattuck et al., 2007)。每个通道对应的脑区见附录表1。