生理因素与社会因素影响共情的脑机制研究

Empathy is one of critical emotional and social functions, which is affected by the individual factors consisting of physiological and social ones. To investigate the association between above factors and empathic performance as well as its underlined neural correlates will promote the revealing of essential empathic structural and functional bases, and then help us into the discussion on cerebral plasticity of empathy. To achieve above targets, the current project plans to build a large-scale database of empathic behavioral, physiological and multi-modal neuroimaging data, all of which will be collected from about 500 college students. Based on the database, the following researches will be conducted: (1) To systematically investigate the complex association between the individual physiological factors (e.g. cortisol and oxytocin) and empathic performance as well as the relevant neural bases. (2) To reveal the effects of social-related factors (e.g. cultural inclination and socialization) on the empathy and its neural correlates, which will be based on the between-group and individual-difference statistical analyses. (3) To explore the critical structural and functional characteristics which underlie the empathic performance using the noninvasive stimulation techniques, such as TMS and tDCS. (4) Lastly, to reveal the cerebral regions of plasticity towards empathic responding through the approaches like behavioral intervention and biofeedback training, based on which the current project would endeavor to develop effective ways to improve the empathy. Through above researches can make us approach the critical neural bases and plasticity of empathy, which also will provide scientific evidences for developing the effective means to improve empathic responding.

共情是重要的情绪和社会功能，受到生理和社会因素的影响，探明个体生理和社会因素与其及脑机制间关系，将推动揭示影响共情表现的关键大脑结构和功能特征，为制定改善共情的有效途径提供依据。本课题将通过大样本采集，约500人，建立共情的行为、生理和多模态脑影像数据库：1）将系统地探讨生理因素（如皮质醇激素，催产素）与共情的行为、神经生理反应及其脑机制间的复杂关系；2）通过基于组别和个体差异的统计分析，较为全面地揭示社会因素（如文化倾向，社会化程度）对共情及其脑机制的影响；3）采用神经刺激技术（TMS，tDCS）探讨共情所依赖的关键大脑结构和功能区域；4）通过对个体的行为干预和生物反馈训练，尝试揭示具有可塑性的共情相关功能区域，探索改善个体共情的有效措施。本课题将通过对个体生理、社会因素与共情及其脑机制间关系的系统探讨，尝试揭示共情的关键神经基础和可塑性机制，为推动制定和发展共情干预的有效措施提供依据。

共情对于社会互动和个人发展至关重要，本项目对共情的脑机制进行了比较深入的研究。研究把共情归类为对身体疼痛的共情 (PhyE)、对情绪情境的共情 (ESuE) 和对情绪面孔的共情 (ExpE)三种，利用基于ALE的Meta分析确定三种共情下大脑活动的一般性和差异性。结果发现双侧辅助运动区在三种共情下皆被激活。双侧顶下小叶、左侧中扣带回和左前岛叶倾向于被PhyE激活，这些脑区与疼痛、动作和躯体感觉等功能高度相关。左颞中回则优先参与ESuE。最后，右侧杏仁核和背右侧前额叶皮层在ExpE活动中表现出优先性。状态共情和特质共情一般分别通过行为任务和自我报告量表测量。目前的研究对状态共情研究较多，而对特质共情与大脑活动之间的联系知之甚少。研究采用了多变量模式分析（MVPA）来探讨状态共情相关脑区的内在大脑活动（IBA）是否与特质共情相关。研究发现状态共情的一般脑网络，主要位于双侧辅助运动区（SMA），延伸至中扣带皮层（MCC）和左侧前脑岛（AI），并最终延伸到额下回（IFG）。随后的MVPA发现，共情关注可以通过女性个体水平的一般脑网络的IBA来预测（即低频振幅和局部一致性）。静息态fMRI的结果进一步支持SMA/ MCC和AI/ IFG参与了共情加工。为了更好地研究情绪，课题组还建立了目前国际上数量最多、情绪类型最为全面的公开运动数据集，并已被著名的MIT PhysioNet数据平台收录。该数据集包括了六种基本情绪和中性条件，共1402条记录，数据采样率高达125 Hz。此外，课题组使用计算建模的方法构建了，以全身为基础的迄今最大多视角情绪性生物运动开源集(DEMOS)，包含三种视角（即正面0°、左侧45°和左侧90°），总共2664个高质量的情绪性生物运动视频，每个视频都展示了高兴、悲伤、愤怒、恐惧、厌恶和中性。所有的刺激都在识别准确性、情绪强度和主观运动方面进行了验证，同时计算了每种表情的客观运动。本项目的执行不仅有力地促进了对共情脑机制的认识，新建立的数据库也为情绪研究提供了更多优质的材料。