前生理。 2014; 5:111。
線上發表於2014年3月19日。 doi : 10.3389/fphys.2014.00111
抽象
雖然已知焦慮或情緒喚醒會影響皮膚交感神經活動(SSNA),但皮膚電反應(GSR)是推斷應激或情緒研究期間SSNA增加的最廣泛使用的參數。 我們最近表明SSNA提供了比效應器官反應更敏感的情緒狀態測量。 本研究的目的是評估SSNA的反應和其他生理參數(如血壓,心率,皮膚血流量和汗液釋放)是否存在性別差異,而受試者則觀察來自國際的中性或情緒充電圖像。情感圖片系統(IAPS)。 在20受試者(10雄性和10雌性)中使用顯微神經造影評估SSNA的變化。 在中性圖像塊之後以準隨機方式呈現帶正電(色情)或負電荷圖像(切除)的塊,每個塊包含15圖像並且持續2 min。 色情和殘割的圖像導致SSNA顯著增加,觀察色情的男性增加更多,觀察殘割的女性增加更多。 SSNA的增加通常伴有汗液釋放和皮膚血管收縮; 然而,這些標記與通過觀察中性圖像產生的標記沒有顯著差異,並且不總是與SSNA增加一致。 我們得出結論,SSNA隨著帶正電和帶負電的情緒圖像而增加,但存在性別差異。
引言
人類情感的研究由來已久,人們提出了許多理論,並運用各種方法研究情緒反應和處理過程。最早基於實證研究的情緒理論之一是詹姆斯-蘭格理論,該理論認為情緒是由生理事件引起的;一個人感到悲傷是因為他哭了,而不是相反(James,1884;Lange,1885)。然而,由於因果關係問題以及對情感過程的新認識,該理論已被基本摒棄(Golightly,1953)。儘管如此,情緒理論仍在不斷發展,目前已明確自主神經系統(ANS)控制的器官活動變化與情緒狀態的改變有關(Lacey和Lacey,1970),例如,當一個人在社交場合感到尷尬時,臉部會出現皮膚潮紅(血管擴張)。
自主神經系統(ANS)的活動及其廣泛的生理反應目前已在不同情緒狀態或挑戰下得到廣泛研究,但這些研究的明確結果仍有爭議(Hare et al., 1970 ; Callister et al., 1992 ; Lang et al., 1993 ; Fox , 2002 ; Ritz et al ., 2005 ;人們普遍認為性別差異與情緒之間存在關聯。事實上,越來越多的證據表明,情緒加工存在性別差異,女性的情緒感知能力更強,體驗情緒的頻率和強度也高於男性(Whittle et al., 2011),然而,目前關於性別與情緒關係的研究文獻卻非常有限。雖然已知情緒失調障礙的盛行率存在顯著的性別差異(Gater 等人,1998),但那些探索特定情緒過程性別差異的研究結果卻不盡相同(Bradley 等人,2001;McRae 等人,2008;Domes 等人, 2010 ;McRae 等人,2008;Domes 等人,2010;McRithi 等人,2012 2012和
因此,本研究旨在擴展我們先前的研究(Brown等人,2012),以檢驗性別差異是否會影響受試者在觀看中性或情緒性視覺刺激時的自主神經反應。透過被動誘發情緒喚醒,我們避免了使用精神壓力(例如Stroop顏色字詞測驗或心算)的研究中所固有的認知偏差。我們希望使用皮膚交感神經活動(SSNA)的直接微神經電圖記錄,並與效應器官反應(例如血壓、心率、呼吸,特別是汗水分泌和皮膚血流量)進行比較。同時,我們向受試者展示來自國際情緒圖片系統(IAPS)的中性或情緒化圖像-IAPS是一套廣泛使用的視覺刺激(Lang等人,1997)。經驗表明,情緒刺激會引發汗液分泌並減少皮膚血流量(即冷汗),還會導致毛髮豎立(雞皮疙瘩);這些效應器官反應是由皮膚血管收縮神經元、汗腺運動神經元和立毛運動神經元的協同激活產生的。雖然已經進行過皮膚血管收縮神經元和汗腺運動神經元的單細胞記錄(Macefield 和 Wallin,1996,1999 ) ,但並未在情緒刺激下進行記錄,而交感神經活動(SSNA)的直接記錄通常是多細胞記錄——這具有可以測量皮膚區域總交感神經輸出的優勢。由於汗液釋放通常被用來推斷壓力和情緒研究中交感神經輸出的增加,而我們從先前的研究中得知,交感神經活動與汗液釋放之間的相關性較差,因此本研究的另一個目的是進一步鞏固這樣一種觀點:直接記錄交感神經活動比單獨記錄汗液釋放更能可靠地測量的總交感神經輸出。
方法
一般程序
對10男性和10女性健康受試者(年齡20-46年)進行研究。每個受試者在參與研究之前給出了知情的書面同意,並被告知他們可以隨時退出實驗,因為他們被告知他們會看到一些令人不安的圖像。 這些研究是在西悉尼大學人類研究倫理委員會的批准下進行的,並且符合赫爾辛基宣言。 受試者在半臥位的椅子上舒適地傾斜,腿部水平支撐。 注意確保平靜和安靜的環境,以盡量減少自發的喚醒反應。 還保持舒適的環境溫度(22°C),因為對皮膚的交感神經流出易受環境溫度變化的影響。 心電圖(0.3-1.0 kHz)記錄在胸部的Ag-AgCl表面電極上,以2 kHz採樣,並使用基於計算機的數據採集和分析系統(PowerLab 16SP硬件和LabChart 7軟件)存儲在具有其他生理變量的計算機上; ADInstruments,悉尼,澳大利亞)。 使用手指脈衝體積描記法(Finometer Pro,Finapres Medical Systems,荷蘭)連續記錄血壓並以400 Hz採樣。 使用纏繞在胸部的應變儀換能器(Pneumotrace,UFI,Morro Bay CA,USA)記錄呼吸(DC-100 Hz)。 通過施加在手指墊上的壓電傳感器監測皮膚血容量的變化; 根據此信號,使用LabChart 7軟件中的循環測量功能計算脈衝幅度。 脈衝幅度的減小用於指示皮膚血流量的減少。 在手掌和手背上測量皮膚電位(0.1-10 Hz; BioAmp,ADInstruments,Sydney,Australia); 皮膚電位的變化反映了汗液的釋放。
Microneurography
透過觸診和表面探針(3–10 mA,0.2 ms,1 Hz)經隔離恆流源(Stimulus Isolator,ADInstruments,悉尼,澳洲)進行淺層電刺激,定位腓總神經位於腓骨頭處。將絕緣鎢微電極(FHC,緬因州,美國)經皮插入神經,並在施加弱電脈衝(0.01–1 mA,0.2 ms,1 Hz)的同時,手動將其推進至神經的皮內束。使用未絕緣的皮下微電極作為參考電極,腿部表面的Ag-AgCl電極作為接地電極。若刺激電流≤0.02 mA時,神經內刺激誘發感覺異常且無肌肉抽搐,定義為皮內束。一旦進入皮神經束,使用低噪音、電隔離的前置放大器(NeuroAmpEx,ADInstruments,悉尼,澳洲)放大神經活動(增益 10⁴ ,帶通 0.3–5.0 kHz)。透過啟動低閾值機械感受器(輕撫神經束支配區域的皮膚)來確認神經束的身份。然後手動調整微電極尖端的位置,直到辨識出自發性性交感神經活動(SSNA)爆發。為了識別,透過讓受試者快速吸氣或在受試者閉眼的情況下施加意外刺激(例如輕敲鼻子或大聲喊叫)來誘發單一 SSNA 爆發。以 10 kHz 的取樣率擷取神經活動,並將交感神經活動顯示為均方根(RMS)處理後的訊號(均方根,移動平均時間常數 200 ms),並使用 LabChart 7 軟體在電腦上進行分析。雖然在身體的不同部位測量了直接交感神經活動、皮膚血流和汗液釋放,但已知交感神經活動爆發通常以雙側同步的方式出現在手臂和腿部神經中,並且在喚醒刺激下,血管收縮系統和汗腺運動系統會廣泛激活(Bini 等人,1980)。
情緒刺激
透過觀看國際情緒圖片系統(IAPS:Lang等人,1997)中的標準圖片來誘發情緒狀態的變化。該系統中使用的每張圖片都經過了廣泛的測試,並根據其效價(其主觀影響,範圍從極度負面到極度正面)和喚醒度進行了評級。在本研究中,觀看具有高正效價的色情圖片誘發了正面情緒,而觀看具有高負效價的殘害圖片誘發了負面情緒;兩組圖片的喚醒度評分都很高。一旦找到合適的、具有自發性性交感神經活動(SSNA)的神經內位點,並且受試者處於放鬆狀態,便記錄2分鐘的靜息期,之後向受試者展示30張中性圖片,每張圖片持續8秒,總共持續4分鐘。隨後,受試者觀看15張圖片(色情或殘害),持續2分鐘。色情或殘害影像以準隨機方式呈現,受試者事先並不知道呈現時間,每2分鐘的情緒化影像組之後緊接著2分鐘的中性影像組。每位受試者總共觀看3組色情影像及3組殘害影像,中間穿插6組中性影像。所有受試者先前均未接觸過IAPS影像。
分析
在每個2分鐘時間段內,測量連續1秒時段的交感神經活動(SSNA)峰值振幅以及交感神經爆發總數。透過視覺檢查結合聽覺識別神經訊號來識別單一SSNA爆發。此外,在均方根(RMS)處理後的訊號中手動定義基線,計算機計算高於基線的最大振幅。對每個2分鐘時間內的心率、血壓、皮膚血流量、皮膚電位和呼吸頻率進行逐搏分析,計算每位受試者每個時間段的平均值。然後可以計算每個2分鐘時間段的組別平均值,並得出絕對變化值。皮膚電位和皮膚血流量的絕對變化值均以個別平均靜止值為基準進行標準化。除了每個2分鐘時間段的絕對變化值外,還計算了靜息期以及正負圖像的相對變化值(以中性圖像為基準進行標準化)——每個中性圖像時間段的平均值被設定為100%,因此,其他圖像時間段的值均以該值為基準進行表示。分析分別基於匯總數據以及按性別分組的數據進行。以重複測量變異數分析法(ANOVA)分析三種刺激條件下各生理參數的變化,並結合Newman-Keuls多重比較檢驗,對數據進行統計分析(Prism 5 for Mac,GraphPad Software Inc,USA)。此外,採用配對t檢定比較情色和殘害資料集以及男性和女性組中各種生理參數的相對變化(以中性條件為基準)。統計顯著水準設定為p < 0.05。
成績
圖1.1展示了一名21歲男性觀看色情和殘害圖片時的實驗紀錄。可以看出,兩種刺激下SSNA都明顯增加,但對色情刺激的反應較強。
根據我們先前的研究(4),當將男性和女性合併分析時,與觀看中性影像或靜止狀態相比,觀看情緒化影像時血壓、心率、呼吸頻率、皮膚血流量和汗液分泌量的絕對值均未出現顯著變化。然而,與靜止狀態和中性狀態相比,觀看色情或殘害影像時,交感神經活動(SSNA)顯著增加,但這種增加僅體現在爆發頻率上(p < 0.05),而非爆發幅度。圖2.2展示了靜止狀態(無影像)、觀看中性影像以及觀看色情或殘害影像時血壓、心率、呼吸頻率和總SSNA爆發次數的絕對值。同樣,相對於中性狀態的相對變化顯示出與我們先前的研究相似的結果,唯一顯著的差異是在觀看正負電荷圖像時, SSNA 爆發幅度(色情p = 0.044;厭惡p = 0.028)和頻率(色情p < 0.0001;厭惡p = 0.002)的變化。
然而,當受試者依性別分為男性和女性後,交感神經反應的性別差異就顯而易見了。雖然兩組受試者的血壓、心率、皮膚血流量和汗水分泌量均無顯著差異,但交感神經活動(SSNA)的爆發幅度和頻率在男性和女性之間存在顯著差異。就SSNA爆發幅度而言,與觀看中性圖像時的SSNA水平相比,男性僅在觀看帶正電荷的圖像時表現出顯著增加(p = 0.048),而女性僅在觀看帶負電荷的圖像時表現出顯著增加(p = 0.03)。就SSNA爆發頻率而言,男性組同樣僅在觀看帶正電荷的圖像時表現出顯著增加(p = 0.0006)。然而,女性組在觀看帶正電荷(p = 0.0064 )和帶負電荷(p = 0.0005)的圖像時均表現出顯著增加,儘管在觀看殘害圖像時的增加幅度大於觀看色情圖像時的增加幅度。圖33顯示了男性和女性的SSNA爆發次數和振幅相對於中性條件的相對變化。
討論區
本研究表明,在對情緒化視覺刺激的交感神經反應中存在性別差異,但這種差異僅在直接測量交感神經活動(SSNA,以總爆發次數和爆發幅度衡量)時才會顯現。兩組受試者的其他生理參數,如血壓、心率或呼吸頻率,均未發現顯著差異。我們先前的研究首次發現,觀看正負情緒影像均會導致交感神經活動顯著增強,而本研究表明,男性在觀看色情影像時交感神經活動增強更為明顯,女性則對殘害影像的反應更為強烈。本研究證實,視覺情緒刺激(無論其效價如何)均可誘發交感神經活動增強,但同時也表明,不同類型刺激的反應存在性別差異。這或許並不令人意外,因為如果只觀察交感神經輸出的間接指標,就無法發現這種差異。此外,皮膚血流或汗水釋放沒有明顯變化,這強調了直接神經記錄在評估皮膚交感神經輸出方面比間接測量皮膚交感神經活動更為敏感。
一般認為,情緒發展和情緒處理存在性別差異(女性比男性更敏感、更敏銳、更善於表達情緒),但大部分證據都來自自我報告數據。直到最近,透過實證生理學研究,這一觀點似乎有了一定的科學依據(Kring 和 Vanderbilt,1998;Bradley 等,2001)。然而,儘管性別差異和自主神經系統對情緒的反應逐漸被人們所認識,但無論採用直接或間接方法,目前仍缺乏顯著的性別差異的明確證據。利用諸如汗液分泌等間接測量方法來評估情緒刺激下的交感神經活化情況,得出了一些正反兩方面的結論。 Bradley等(2001)發現,皮膚電導反應顯示男性對色情圖片的反應比女性更強烈;而 Kring 和 Vanderbilt(1998)則發現,女性比男性更善於表達情緒,無論是對積極或消極的情緒。然而,儘管Bianchin和Angrilli(2012)發現女性對愉悅視覺刺激的心率減速幅度更大,但在皮膚電導反應方面卻未發現性別差異。同樣,Lithari等人(2010)研究了皮膚電導反應和事件相關腦電位(ERP),發現女性對不愉悅或高喚醒刺激的ERP振幅反應強於男性,但在皮膚電導反應方面也未發現性別差異。這與我們目前的研究結果一致,我們也發現,無論是正面或負面的影像,汗液釋放等間接測量方法都無法區分性別。此外,為了進一步排除性別差異和情緒的影響,Vrana和Rollock(2002)研究了白人和黑人(非裔美國人)參與者的情緒反應,結果僅在白人參與者中發現了性別差異。儘管我們的研究並非旨在解決潛在的種族差異,但在目前的研究以及我們先前的研究(Brown 等人,2012 年)中,所有參與者都是白種人、地中海人或亞洲人;沒有原住民或非裔美國人。
近年來,功能性神經影像學已成為評估情緒加工的新興技術。特別值得一提的是,對情緒加工相關的神經功能性別差異的研究日益增多,儘管研究結果並非總是完全一致,且存在一些限制(Wrase et al., 2003 ; Schienle et al., 2005 ; McRae et al., 2008 ; Domes et al., 2010)。儘管如此,性別差異的模式已逐漸顯現:女性的情緒感知能力更強,體驗情緒的頻率和強度也高於男性;而男性則被認為在情緒調節方面更為高效(Whittle et al., 2011)。在對情緒刺激的反應方面,人們普遍認為男性比女性對性喚起刺激的反應更強烈,神經影像學研究和生理學研究均證實了這一點(Hamann et al., 2004 ; Allen et al., 2007)。然而,儘管這一觀點被廣泛接受,但相關文獻卻很少。不過,在本研究中,我們觀察到了正電荷影像和負電荷影像之間存在性別差異。整體而言,正電荷影像和負電荷影像引起的交感神經活動(SSNA)反應沒有差異,但如上所述,女性對殘害影像的反應強於男性,而男性對色情影像的反應較強。這表明,與僅使用心率、血壓、汗液分泌和皮膚血流量等間接指標相比,透過微神經電圖直接測量SSNA可以得出更全面、更確鑿的結果。
限制
雖然氣質和人格等特徵變量以及文化差異總是成為情緒研究的一個潛在局限,但本研究中包含的大多數受試者都是由不僅對IAPS圖像不敏感的個體而且還報導了對圖片的類似反應。 當對實驗結束時的反應進行詢問時,所有受試者都報告受到殘割圖像的干擾,而大多數人對色情圖像感到非常中立,沒有任何受試者被色情作品所冒犯。 儘管如此,特質差異有可能影響個體之間的反應程度。
研究情緒化影像的生理效應的另一個限制在於,在情緒化影像組之間穿插中性影像。雖然前一組中性影像用於評估情緒化影像呈現期間的反應程度,但不同個體對中性影像的反應強度可能有所不同,這取決於所觀看的影像(例如,對於有飛行恐懼症的人來說,觀看飛機影像的反應可能更強)。至於性別差異,月經週期及其對交感神經活動和情緒的影響是情緒研究中需要考慮的另一個因素,因為研究發現,女性在月經週期的不同階段生理功能存在差異(Goldstein et al., 2005 ; Carter et al., 2013)。然而,在本研究中,我們並未監測此因素,而是將女性的反應放在一起呈現,而忽略了她們所處的月經週期階段;未來研究或許值得探討月經狀態的影響。
結論
使用神經內微電極直接記錄針對皮膚的節後交感神經軸突,我們已經確定地表明,在對色情和肢解的圖像的交感神經反應中確實存在性別差異。 通過皮膚交感神經流出汗液釋放或皮膚血流的間接測量以及其他間接自主測量(例如心率,血壓和呼吸)無法辨別這些差異。
利益衝突聲明
作者聲明,研究是在沒有任何可被解釋為潛在利益衝突的商業或金融關係的情況下進行的。
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