经颅磁刺激同步脑电技术的认知情绪调控脑连通性研究

In the past decade, an increasing number of neuroimaging studies have focused on neural correlates of emotion regulation. Most scientists agree that a widespread network of brain areas is engaged in emotion regulation. However, it is still far from clear how different brain areas involve in the regulation of emotions functionally. Usually, the results using canonical correlation analysis of activated brain regions based on functional MRI, must not be interpreted in terms of causality and might not fully reflect the complexity of interrelated regulatory processes in cortices during regulation of an emotion. In this project dynamic brain effective connectivity of cognitive emotion regulation is studied by the coregistration of transcranial magnetic stimulation and simultaneous electroencephalography (TMS–EEG). The main contents are summarized as follows: 1. To construct and analysis the dynamic effective connectivity of CER based on event-related EEG; 2. To analysis and verify the causality between nodes of the network by TMS-EEG; 3. To explore the key technique to investigate cognitive regulation by TMS-EEG. The aim of this project is to figure out the topographical graph of information transfer during emotion regulation, and to provide new evidence of effective connectivity for neural mechanisms. The results of this study will have further significance on the cognitive training of the normal old people and the early rehabilitative training of the patients with dementia.

认知情绪调控的神经机制是近十年神经影像研究的热点问题，该过程是全脑网络协调工作的结果已经达成共识。但是究竟大脑各个区域之间如何协同完成复杂的认知情绪调控过程，还远未明了。常见的人脑网络研究方法以功能磁共振等技术探测到的活跃脑区的相关分析为基础，缺乏因果意义，无法反映情绪调控过程中的各区域复杂的相互调控特性。本课题利用经颅磁刺激（TMS）技术主动干预大脑加工活动的特性，同步观察瞬变的脑电活动来研究认知的情绪调控策略对应的动态脑因果网络。主要内容包括：（1）构建分析基于事件相关脑电的CER过程的动态有效网络；（2）分析验证TMS同步脑电网络节点间的因果性；（3）探索完善TMS同步脑电研究情绪的认知调控的关键技术。课题旨在研究认知情绪调控过程中信息传递的拓扑图，为其神经机制提供新的有效连通网络的依据。研究成果对情绪调控神经机制研究、以及相关疾病的诊断和治疗都将有重要的理论和实际意义。

情绪调控依赖于全脑网络的动态协同，但是大脑各区域之间如何协同完成复杂的情绪调控过程尚不明晰。常见的脑功能网络研究方法缺乏神经活动参与网络运行的因果证据，难以反映情绪调控过程各区域复杂的相互调制特性。本课题利用经颅磁刺激（TMS）技术主动干预大脑加工活动的特性，结合同步的事件相关脑电分析研究了认知重评的动态脑功能网络特性，研究结果表明TMS和EEG的同步技术对明确情绪调控脑机制意义显著，发现了调控策略对应的动态脑网络等系列结果，具有很高的学术意义和潜在的应用价值。.主要研究：.1)基于脑电的情绪调控电生理特性分析。通过事件相关脑电、复杂动态网络等方法重点分析了认知重评中重新解释策略的电生理特性分析。.2)TMS同步干预对情绪调控行为及电生理活动的影响。实验一干预目标点为双侧背外侧前额皮层（DLPFC）；实验二选定了左侧腹外侧前额皮层（VLPFC）作为干预区域，在图片呈现后 300ms和3300ms分别加入TMS干预，观察干预前后以及干预的时刻对情绪调控脑电网络特性的影响。.3)基于神经反馈的情绪调控训练系统的设计和实现。..重要结果：.1)发现采用非特定策略时，认知重评对晚期正电位（LPP）的调制发生在始于刺激后 1500ms，即情绪的感知阶段，增强了左侧额区的活动，降低了左半球 gamma 频带的前后区域间连接，增强了脑网络的小世界特性；首次发现重评成功和重评失败组在认知重评负性刺激时表现出不同的电生理特征。.2)不同认知重评策略的神经活动具有多样性，与非特定策略相比，重新解释策略改变了认知重评过程的神经活动，引导语促进了大脑早期对负性刺激的重评加工。.3)作用于右侧DLPFC的cTBS影响了情绪加工中alpha振荡，促进了大脑对开心情绪的加工，同时网络整合全局资源的能力更强，网络的执行效率更高；干预左侧DLPFC增强了情绪加工脑网络小世界特性，且在情绪加工的晚期，对负性情绪影响较大；TMS 干预左侧 VLPFC 调节了认知重评神经活动，提升了行为表现。.设计开发了基于无线实时传输脑电的情绪调控反馈系统。分析发现，LPP可以将其作为神经反馈系统的训练指标.