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科研进展

American Psychologist:秦绍正与韩卓课题组合作揭示自然刺激下亲子脑联结异常对儿童情绪问题的预测作用

家庭是影响儿童脑智发育与认知发展的最关键因素之一。良好的家庭氛围会促进儿童健康发展,消极的家庭氛围会对儿童发展产生不利影响,导致一系列儿童情绪行为问题。儿童在日常与父母互动中,通过情感同步和共情对话来不断学习、建构并形成自己的情绪技能,以更好地适应与他人动态交互的思维(Morris et al., 2018)。这些过程对他们情绪社交技能(如情绪调节和心理理论)具有重要作用,从而降低他们患心理疾病的风险(Ratliff et al., 2022)。然而,家庭中的负面情绪氛围可能会阻碍儿童学习并形成这些重要的情绪社会技能,从而增加他们出现心理行为问题及其相关病理症状的风险。虽然过去的研究揭示了在负面家庭环境下,儿童大脑的神经反应模式可能会出现异常,但这些研究忽视了父母与儿童之间的神经心理反应模式的关键作用。目前,尚未有研究从亲子脑间联结模式的角度,探究家庭情绪氛围影响儿童心理行为问题与精神病理症状的认知神经机制。


北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室暨IDG/麦戈文脑科学研究院秦绍正课题组,与心理学部韩卓课题组合作在《American Psychologist》(IF=16.4)发表最新研究成果:亲子脑联结-家庭氛围-心理健康整合的视角,揭示了自然刺激下亲子脑联结模式在家庭情绪氛围与儿童焦虑/抑郁情绪问题间的中介关系及其作用机制。


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“亲子脑联结视角下儿童情绪与心理健康”示意图(by 张姝瑈设计并绘制)


该项目分为两个子研究:首先,研究一考察了395个家庭情绪氛围和儿童长期心理行为问题及精神病理症状之间关系。接着,研究二结合功能磁共振扫描和自然刺激范式,记录了儿童和家长在磁共振过程中观看亲子互动电影短片(由项目组自制)时的神经活动模式。研究一发现,生活在负面家庭情绪氛围中的孩子呈现出更严重的内化焦虑/抑郁情绪问题和外化症状。


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图1. 研究设计和受试者间相关性分析 (ISC)

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图2. 被试间相关分析


研究二首先计算了儿童与其父母在观看电影时大脑的体素水平相关性,并将儿童与陌生人之间的相关性作为控制条件。利用由NIH创建的具备交叉随机效应的线性混合模型(Chen et. al,2017),分析了儿童-父母以及儿童-陌生人之间的差异。结果表明,儿童-父母在腹侧前额叶以及背侧前额叶的大脑活动展现出了更高的相关性。


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图3. 被试间功能连接与元分析解码


值得强调的是,研究还发现:相比于儿童-陌生人关联,儿童-父母配对在前额叶与海马体、杏仁核以及梭状回间的功能连接相关性更高;利用Neurosynth的元分析解码方法,研究揭示了儿童-父母间腹内侧前额叶的功能连接与情景记忆、情绪和社交功能密切相关。


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图4. 亲子间脑功能连接性与消极的家庭情绪氛围和内化问题的关系


更重要的是,该研究进一步检验了亲子间腹内侧前额叶-海马的功能连接是否能解释负面家庭情绪氛围与儿童内化症状之间的关联。研究分析结果揭示,降低的腹内侧前额叶与海马体连接性,间接介导了负面家庭情绪氛围与较高儿童内化症状、尤其是焦虑/抑郁症状之间的关联。


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图5. 亲子海马-腹内侧前额叶的脑间联结模式在电影关键事件边界与非边界上的不同作用


最后,结合电影中动态事件与关键事件分割等更深入分析发现:儿童的海马体对关键事件边界的反应与其父母的反应呈正相关。然而,这种一致性并未出现在非边界时间节点。有趣的是,儿童对非边界时间点的 vmPFC 反应与其父母呈正相关,但与关键事件边界无关。总的来说,这些结果表明,亲子在观看电影期间,腹内侧前额叶和海马响应分别在非边界和边界事件时,表现出神经活动模式的一致性。


这项研究有助于理解家庭情绪氛围是如何通过影响父母和孩子之间的大脑活动联结模式,进而影响孩子的焦虑/抑郁等情绪内化症状。,从亲子脑联结-家庭氛围-儿童心理健康的整合性视角来看,这些研究发现对以降低儿童情绪内化症状为目标,基于家庭进行的儿童心理行为问题评估、预防和干预,具有重要的启发和指导意义。


该研究得到了国家自然科学基金重点项目、北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室开放课题以及国家留学基金的资助。主要贡献者包括课题组硕士毕业生苏浩文(现荷兰奈梅亨大学唐德斯研究所博士生),斯坦福大学博士后Christina Young,北师大心理学院徐健捷博士生,课题组熊炳森博士、王静怡博士、郝磊博士(现西南大学副教授)、周子森博士生,安定医院杨志教授以及美国国立卫生研究院陈刚博士。通讯作者为秦绍正教授和韩卓教授。感谢李晓梅等同学对电影短片编导、拍摄和制作,感谢课题组管理员高雅琴老师及女儿扮演亲子角色,感谢所有参与本项目的被试对科学研究的支持和贡献。并借此祝愿所有儿童和家长被试家庭幸福、健康快乐。


课题组在相关领域系列成果包括1)人脑情感认知的原理解析(Zhu et al., 2022 eLife; Zhuang et al. 2022 NHB; Xiong et al., 2021 PiNB; Liu et al., 2016 NC),2)心理应激与处境不利(如负性教养方式、低社会经济地位等)对儿童情绪脑网络与情绪问题的影响(Zhu et al., PNEC 2019; Jiang et al., 2021 BP;Tian et al., 2021 BP)


论文链接:

https://psycnet.apa.org/doiLanding?doi=10.1037%2Famp0001173

课题组前期情感认知与情绪问题相关成果

Zhu Y, Zeng Y, Ren J, Zhang L, Chen C, Fernandez G, Qin S* (2022). Emotional learning retroactively promotes memory integration through rapid neural reactivation and reorganization. Elife 11, e60190

Zhuang L., Wang J., Xiong B., Bian C, Bayley P, Qin S* (2022). Rapid neural reorganization during retrieval practice predicts subsequent long-term retention and false memory.Nature Human Behaviour  6 (1), 134-145

Jiang N, Xu J, Li X, Wang Y, Zhuang L, & Qin S* (2021). Negative Parenting Affects Adolescent Internalizing Symptoms Through Alterations in Amygdala-Prefrontal Circuitry: A Longitudinal Twin Study. Biological psychiatry, 89(6), 560–569.

Tian T, Young CB, Zhu Y, Xu J, He Y, Chen M, Hao L, Jiang M, Qiu J, Chen X, Qin S* (2021). Socioeconomic Disparities Affect Children’s Amygdala-Prefrontal Circuitry via Stress Hormone Response. Biological Psychiatry. 90:173–181.

Xiong B, Chen C, Tian Y, Zhang S, Liu C, Evans TM, Fernández G, Wu J, Qin S* (2021). Brain preparedness: The proactive roleof the cortisol awakening response in hippocampal-prefrontal functional interactions. Progress in Neurobiology 205, 102127.

Liu Y, Lin W, Liu C, Luo Y, Wu J*, Bayley PJ, Qin S* (2016). Memory consolidation reconfigures neural pathways involved in the suppression of emotional memories. Nature communications 7 (1), 1-12.

主要参考文献:

Morris, A. S., Cui, L., Criss, M. M., & Simmons, W. K. (2018). Emotion regulation dynamics during parent–child interactions: Implications for research and practice. Emotion Regulation, 70–90. https://doi.org/10.4324/9781351001328-4

Ratliff, E. L., Kerr, K. L., Cosgrove, K. T., Simmons, W. K., & Morris, A. S. (2022). The role of neurobiological bases of dyadic emotion regulation in the development of psychopathology: Cross-brain associations between parents and children. Clinical Child and Family Psychology Review, 25(1), 5–18.https://doi.org/10.1007/s10567-022-00380-w

Chen, G., Taylor, P. A., Shin, Y. W., Reynolds, R. C., & Cox, R. W. (2017). Untangling the relatedness among correlations, Part II: Inter-subject correlation group analysis through linear mixed-effects modeling. Neuroimage, 147, 825–840. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.08.029