神智过程和它的神经底物与人体内部状态的内稳态调节息息相关,内脏对脑和行为是有影响的。人体具备一套不同的内感受性神经通路,它们直接或间接地影响脑功能。这些通路的解剖组构和它们的心理/行为表达,似乎是按照分别的、进化上保守的维度组构起来的。由此出发,可以向我们提供机制性的认识[2]。
免疫系统的运作像是一个弥散的化学感受系统,传送的信号是存在着感染性的物质(通过检测病原相关分子模式(3)——PAMP),例如脂多糖、鞭毛蛋白或含CpG(4)的DNA,或是改变了的组织完整性(组织PAMP,例如热休克蛋白或尿酸)。被激活的免疫细胞释放免疫和炎症介质,令人瞩目的是细胞因子,它们可以激活迷走传入神经元投射到NTS,以及通过体液感受激活的SFO里面的细胞。令人感兴趣的是,免疫敏感的迷走传入神经元会出现敏感化的情况,这也存在于别处的免疫系统。在第二次重新暴露之后,对于抗原暴露作出反应的迷走神经传入数目可以戏剧性地增高(从20%到85%)。NTS和AP的反应发动了心血管和胃肠道的反射,以调节外周免疫反应。这诱发一套刻板式的反应,称为疾病行为,包括发热、感到疲劳、社会隔离、摄食及饮水减少。这些反应被认为支持了宿主的防卫。中枢神经系统感受炎症特别是在NTS。这在调节对感染、损伤或缺血的天然免疫反应的大小方面也起到关键作用[2]。
动物研究把来自NTS的不同传导通路链接到下丘脑、延伸的杏仁核、丘脑和脑岛,到与疾病反应相关联的特定组成部分,包括患病时情绪状态的变化、味知觉的改变。人类功能性成像研究展示,在3小时的炎症挑战以后,神经介导的内感受性传导通路被激活,包括基底丘脑和后腹内侧丘脑、背中间/后脑岛。在人类中,炎症诱发的反应发生在分别的脑区,它们似乎实现了疾病行为的个别成分:中部脑岛活动的改变预测主观疲劳,黑质反应性的改变预测心理运动的变慢。类似地,改变了的膝下扣带回反应性关联到疾病引起的心境变化,同时也有分别到杏仁核和腹侧纹状体的神经连接变化(图18-7)。这显然是将来研究的丰富领域。对情绪和动机而言,这些神经中枢都是关键性的,而且被认为参与了不知原因的抑郁症之病因学。炎症对于不同心境症状的效应,例如快感缺乏(anhedonia),进一步链接到腹侧纹状体对酬报反应的压抑。对炎症反应及疾病行为的人类功能性成像研究,典型地并不引起发热,而发热是密切关联到前列腺素体液性释放的疾病反应。发热是另一类反应型式,推定由迷走神经的传入纤维所介导[2]。
图18-7 外周炎症对人脑活性、认知和情绪的影响(彩图见图版此处)
群体fMRI实验的神经影像学结果。当受试者处于不同状态时被扫描,如给予伤寒疫苗引起外周炎症,或给予安慰剂注射。(a)右侧脑岛皮层对Stroop作业(5)刺激的反应性,预见了在实验过程中由炎症(不是安慰剂)诱发的疲劳。(b)诱发炎症以后,在已知的中枢内脏传入通路上的脑区显示比较大反应的图像:背侧脑桥、中央灰质(PAG)、腹内侧苍白球(vmp)、杏仁核(AMY)和脑岛。(c)在膝下扣带皮层内看到炎症诱导的增强反应,对情绪性脸孔刺激的反应,预见了炎症诱导的心境变坏。这个脑区的功能失常被认为参与了临床抑郁症的病因学。此发现(及其他功能连接性的变化)提示了抑郁症“劫持患者”的机制(depression hijacks mechanism),在适应性疾病行为中表现出社会退缩及动机迟钝。(图引自[2])
在人体神经成像研究中,作业诱导的自主性状态波动,调制着与直接内脏刺激所引起的相似脑区活性(例如包括参与情绪的那些脑区)。典型地诱发的变化,可以发生在自主性反应的多个轴上(例如瞳孔、电皮肤反应、心脏),但是个体的来自心血管的激醒可以更特异地反映身体状态变化的传入通道。在每个心跳周期中发生的动脉压力感受器的位相性放电之信号,传送个别心跳的时间与强度。这种信息经过迷走神经和舌咽神经传到NTS,驱动血压的压力反射性调节。你可以按照心脏收缩期或宽息期的时间给予短暂刺激,轻轻地进入此内脏感觉信息通道。因此,压力感受器的放电可以影响疼痛反应以及强的意料之外躯体感觉刺激的加工。例如,给予皮肤电刺激,这样可以改变皮层的、反射性的以及自主性的反应。昏厥及患有恐血症状的病人显示了此效应的增强,提示从压力感受器传入的神经机制影响了情绪特征和反应性。神经成像研究显示,给予刺激和血压感受激活之间的相互作用,是由介入程度不同的脑干区参与完成的,包括脑桥、PAG,还有杏仁核、脑岛(图18-8)[2]。
图18-8 内脏传入与感觉、认知、情感过程相互作用的神经影像学研究(彩图见图版此处)
3例神经成像实验嵌图,把它画在标准化的模式脑上,表明区域性解剖关系。(a)预见同时给予压力感受器激活对加工电皮肤刺激效应的脑活性。当给予某个作业时,用fMRI方法来指数化脑活性的区域变化。作业时给皮肤一个令人冷不防的刺激,刺激锁定于心脏的不同时相:收缩期(也即压力感受器激活的时间);舒张期(压力感受器静态的时间)。按照与心脏每次跳动同时记录的血压,演示当收缩期给予电刺激时,自主性血压反应的明显减弱,比之在舒张期给予电刺激。此图演示区域性的脑活性:双侧脑岛(insula,Ins)、杏仁核(AMY)及脑桥区域(臂旁核,PB),这些地方都表达这种相互作用。(b)右侧脑岛活性,它反映外周自主性反应和威胁的意识加工之间的相互作用。病人患有单纯自主性缺失症(PAF),这是一种进行性的自主性效应器外周失神经支配病,面对威胁性刺激,病人不能产生自主状态的变化。PAF病人及对照者均接受恐惧条件作业中的磁共振扫描。在此作业中,脸孔刺激和一个损伤性白噪声的爆发关联在一起,并且多次给予。为了阻断对危险刺激的意识性觉察,在几次实施中给予反向掩盖。右侧脑岛中部和前部的活性反映了3路相互作用:存在危险、对威胁的意识性觉察(不掩盖与掩盖比较)、存在/不存在自主性反应(PAF和对照相比较)。这些发现提示,右侧脑岛是整合生理性激醒和意识性评价的底物,这是某些作者提出的二阶段模型中主观情绪状态的基础。(c)右侧脑岛和杏仁核的脑活性反映了在心率增加的虚假生理反馈背景下对于中性脸孔刺激的强度评级变化。让受试者进行等长和非等长训练条件下评价脸部刺激的作业,同时接受fMRI扫描。让受试者聆听声调,并告诉受试者声调由他的心跳所触发。多数情况下作业都是真实的,但当声调从训练方块返回到播放非训练方块时,出现对模糊性中性脸部刺激的主观情绪评级的增加。右前脑岛及杏仁核的活性与这个效应有关联,暗示联系到焦虑产生及相关症状身体状态的预见性代表。(图引自[2])
长时间以来有这样的看法,自我的神智代表最终基于身体代表。在与环境的互动中,身体内部可以最终提供物质上自我的原发性参考。这里假定内脏感觉代表是稳定的,而内稳态把内环境约束在广阔范围内。内部状态波动着,通过生理和行为机制而受到调控。然而,内部状态的适应性调控,需要相当好的稳定模型,这可能代表自我参照的相当可靠的因素。在脑内如何达到适应性的调控,是通过前向模型、传出拷贝(efference copy)以及预测误差(prediction error)。在此模式下,内脏感觉数据连续地跟预计的身体状态作比较,从而诱发生理和神智的反应。自我代表的完整性依赖于内脏感觉信息的性质及其准确性,从而产生准确预见并通过预计的误差而前瞻性地加以协调。内态感状态可以看作为这种预见的表达。传出的内脏调控与内部反馈两者的去耦合,如果是暂时的,将引起不舒服的感觉,需要行为或心理的调整。更持久或深刻的脱耦合,可以使已经建立起来的认知和情绪过程及基本上已经调整了的自我代表,失去稳定[2]。
具有高位脊髓横断的(典型地是损伤引起的)病人,会体验到内部和外部身体调控的严重脱耦合。然而很少有相关证据表明,基本的自我代表受到了危害。脊髓横切的病人容易产生抑郁症及慢性疼痛,它发生在一个背景底下,即需要针对瘫痪进行心理调适,并且潜在地使病人丧失独立性。这些经验可以增强自我参照的思维。此外,完整的脑神经,包括迷走神经,可以提供足够的内脏调控及反馈,用于支持情感性的神智反应[2]。
另一种作为代表的潜在毁损/缺陷模型(lesion/deficit model)是单纯自主性缺失病人(pure autonomic failure,PAF),病人的效应器功能逐渐变坏。内脏传入被推测还是好的,情绪反应大致上也是正常的,但PAF病人的表观实用(apparent pragmatism)值得注意。在日常生活中,行为策略可以帮助他调节内脏感觉状态的波动(特别是血压波动)。有可能是为自我代表保持了内脏感觉反馈的贡献[2]。
内感受性暗号的失匹配和失贡献,对于影响自我代表的心理性疾患似乎非常关键。在关于精神分裂症的“比较器”模型中,有这样的建议:自我的扰乱(比如受控的幻觉)是某些问题的后果,问题出自预计性编码,反映了由自我引起的或由外部原因引起的评价之间的混淆。模型提到夸大内部身体感受的预计误差,认为它参与了由内感受性脑岛皮层所介导的焦虑。在进行情绪加工时,高度焦虑的个体显示前脑岛皮层(anterior insular cortex,AIC)活性增加。通过虚假的生理反馈诱导预计的和真正的内感受性信号之间的失匹配,这种现象进一步支持了脑岛皮层的作用。在精神分裂症及原发性分离性障碍(primary dissociative disorder)(例如失去人格、失去现实感的疾病)中,自我概念受到了破坏。心理的或分离的病人显示内感受性暗号的失属性,病人的疼痛信号变得迟钝,来源被失指认,于是带来了相应的自主性紊乱[2]。
这是身体所有者的错觉(幻觉),例如橡胶手(rubber hand)错觉。在这种病人中,同步性触觉和视觉刺激可以导致个体体验到假手似乎是他自己的手。这可以用来探测实现自我代表完整性的机制。服用分离性药物,例如氯胺酮,对橡胶手错觉的敏感度会增加;精神分裂症病人更容易产生此类错觉。有趣的是,内感受性敏感度增强的人,比较不容易发生这种情况。此现象增强了一种看法,即内部身体状态的代表与自我完整性及其对于外感受性知觉的顺应性(malleability)存在着关联。有一种看法越来越占上风,该看法认为,内感受性及内感受性的预计编码是自我神经代表的核心,而自我神经代表则是情绪和动机性内态感以及意识经验连续性的关键[2]。
内部身体状态对脑功能及神智活动有普遍的影响,机体理应优先考虑这些代表。内感受性信号告知为维持生理必需的中枢调控过程,先于外感受器成熟之前,此作用天然地就发生,往后它通常不被间断。由动机造成的适应性行为,是为了保证立即及将来的内部生理完整性,从这里冒出来动机状态以及复杂性增加的情绪。如此丰富的体液的和神经的内脏感觉信息之整合,是由相对少数、相互作用的脑区实现的,这些脑区关联到低水平的内稳态反射。当功能受到挑战时,它们能够关联到自然的以及随意行为的全部节目。有可能是这样,预测性编码负责内脏感觉调控的操控性构筑,包括有意识地进入内态感状态,影响动机行为和指导认知过程包括记忆。在社会性的情绪交换中,内感受性代表也参与进去,可能是象征性的。可以预测,内脏感觉代表的扰乱影响多水平的功能,但是从临床上看,似乎存在冗余性和坚固性,可以减轻大的失代偿。情感障碍的、人格分裂的及精神病的现象提示了一种脱耦合——在自我的生理和认知代表之间的脱耦合。完整地了解健康情况下内部身体信号的整合,是为了有效地处理、控制疾病的物理和心理症状之最终需要。这样一个目标只有通过协调的实验性探索才能够达到,而在神经心理学实验中,应当不把处理生理变化看作不相关的困惑。总起来说,这些观察使“我们更深刻地认识到,我们的神智生活是联系到我们躯体框架的”[2]。
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