经颅直流电刺激背外侧前额叶调节大学生情绪识别
甘甜，宋伟，郑燕，周炎振
(浙江理工大学心理学系心理学实验中心，杭州317218)
【摘要】目的本研究旨在考察经颅直流电刺激(Transcranial Direct Current StimulatWn,tDCS)激活背外侧前额叶(Dorsolateral Prefrontal Cortex,DLPFC)能否有效调节健康大学生的情绪识别加工，并进一步比较刺激左、右侧DLPFC(l-DLPFC/s-DLPFC)的效应。方法实验采用3(tDCS刺激类型：阳极刺激l-DLPFC，阳极刺激r-DLPFC，假刺激)x3(情绪类型：快乐，愤怒，悲伤)混合设计，被试在接受tDCS刺激的同时完成情绪面孔搜索识别任务。结果(1)与假刺激相比，阳极tDCS刺激l-DLPFC/s-DLPFC对不同情绪面孔搜索识别的影响不存在显著差异；(2)与r-DLPFC相比,tDCS阳极刺激l-DLPFC条件下情绪面孔搜索识别的反应时显著更短S3)对快乐面孔的搜索识别正确率最高、反应时最短，愤怒面孔的正确率最低、反应时最长。结论对大学生而言，tDCS阳极刺激DLPFC对情绪识别的影响较弱；另外，与r-DLPFC相比，tDCS刺激l-DLPFC对面孔搜索识别的影响可能更强。
modulate
【关键词】生物医学工程；心理干预；认知；情绪识别；背外侧前额叶皮质；经颅直流电刺激；大学生
中图分类号：B82文献标识码:A文章编号：1006-8309(2021.01-0041-07
DOI：10.13837/j.issn.1006-8307.9021.01.0007
Trcnscrcniai Direct Curreni Stimulation Over Dorsolaterci Prefrrntai Codex ModuUtes Emotion Recoenition of Underrrrduates
GAN Tian,SONG Wei,ZHENG YagZHOU Yan-zhex
(DepaPmexi of Psychology,Zhpixig Sci-Tech Universitc,Hangzhou319218)
[Abstrrcti Objective The purpose of this study was to examine whether Danscranial direct current stimulation (tDCS)over dorsolateral prefrontal cortex(DLPFC)could ePectively modulate the emohonai recoynition processing of healthy college stuPents,6x0further compare the ePects of s/mulahny left and right DLFPC..Methodt The ex­periment used a mixed design of3(anobal l-DLPFC tDCS,anobal r-DLPFC tDCS,false s/mulus)x3(emotions: happiness,anger,sadness).SuPjects completed emotional face searching and recognition tashs while receiving tDCS.
Results①Compared to false stimulus,no significant effect of anobal tDCS over i-DLPFC/s-DLPFC was found；
②Compared to tDCS over r-DLPFC,tDCS over l-DLPFC caoseb significantly faster reaction Dme；③
Recognition
of happy faces had the highest accuracy and the shortest reaction Dme,while anyp face elicited the lowest accuracy and the longest r eaction Dme.Conclusion These findings suayested that for uuderyraOuams,anobal tDCS over DLPFC has a wead ePeet on emotional recognition,and compared to tDCS over r-DLPFC,tDCS over i-DLPFC may have a sDonger ePeet on emohonai face searching and recogniOon.
【Key words]biomedical engineering；mental intervention；cognition；emotion recognition；DLPFC；tDCS；underpraO-uaWs
/前言
情绪识别是指个体通过言语、表情、肢体动作和场景等信息对情绪进行识别［］，是社会交往
项目基金：浙江省社会科学联合会研究课题
(2019N42)。
作者简介：甘甜(1785—)，女，贵州贵阳人，博士，副教授。研究方向：社会认知心理学，工程心理
学2电话) 0571-********(电子信差箱)yanDan@zpm edu.cu。中一项基本心理能力［一5］。然而，研究表明我国大学生的情绪识别能力普遍较弱⑷。基于情绪识别的重要作用，许多研究者试图探索能够提高情绪识别的方法。随着认知神经科学技术的发展，近年来，经颅直流电刺激(Transcranial Direct Currexi Stimulation,tDCS)技术在抑郁、焦虑等情绪障碍中得到广泛应用，被认为是一种有效的情绪调节工具。但是,tDCS对健康成人尤其是健康大学生情绪识别的调节效应尚不清楚。本
研究旨在考察tDCS在健康大学生情绪识别干预的应用。
流电刺激用的直流电调节皮层细的技术。研究！tDCS阳极刺激能提高运动皮层的性，刺激°在此基础上，研究者
们开始使用该技术来调控注意、记忆、决策情绪等各种基础的工A9°同时，该技术应用、焦虑；！
分裂心理障碍的°
研究中，病理研究背外侧前额叶(Dorsolaterai Prefroutai CoOea, DLPFC)在情绪加工中具有重要作用。例如，研究重好不信息
信息的差，这种倾向可能与前
核的网络激活的改关4「5°一项功能性磁共振成像(FudctWual Maanetlc Res-ouanca Imaamg,fMRI)研究，4识别中立场景，1在识别不时其DLPFC的激活减少，而核激［5］°有研究DLPFC与情绪识别可能存在某7系［5］°GoUindo等人采用脑电图(ElectroexcepPa-lopranPm,EEG)进行研究，发现DLPFC参与了疼的情绪调节［］°还有研究DLPFC参与了情识别相关的任务［5］°结果
DLPFC同核等皮层结构一样，是情绪识别脑网络的重要部分，这为采用tDCS 刺激DLPFC以调控情绪识别加工提供证据。
研究，tDCS|刺激双侧DLPFC都能
个体对情绪的体验对正性情绪的识另U°例如，有研究tDCS刺激左侧DLPFC(-DLPFC)后，被试对片的不适感评分［5_5］，同时，研究还tDCS刺激i-DLPFC能提高个体对正性情绪的识别［7°0］。此外，在已经证实tDCS刺激i-dlpfc能够显著改善的症状［12-15］°以上研究i-DLPFC是情绪识别的重要脑°然而,Yang等人采用情绪识别范，发现tDCS阳极刺激右侧DLPFC(r-DLPFC)能够显著提对情的识别2r -DLPFC在情绪识别加工挥了关键作用［0］。虽然tDCS刺激双侧DLPFC能调节情绪识别，但是刺激i-DLPFC和r-DLPFC的节效果哪个更好尚°对这个问题的探
进一步理解情绪识别的机制，也对使用tDCS情绪障碍°
，
本研究采用情绪识别任务J0］，使用tDCS对大学的双侧DLPFC分别进刺激，以考察tDCS刺激DLPFC5能有效调节健学生的情绪识别加工，并进一步探索究竟刺激哪一侧效果更好。我设tDCS刺激DLPFC能节情绪识别。基于已有研究“522］，我们预期tDCS刺激双侧DLPFC对情绪识别的影响存在差异：与刺激条件,tDCS阳极刺激i-DLPFC能够情绪的识别，而刺激f-DLPFC能对愉悦的识别。
2对象与方法
2.5对象
公开在学63人，其中i-DLPFC阳极刺激组22人，男性5人;；-DLPFC 刺激组25人，男性15人；假刺激组25人，男2人；平均年龄为22.89±5.77岁°所有
、6滋外伤，均为，视力或矫正视力正常，身心健康，实验用含因或物。实验结束参与定费作为报酬。
验天进tDCS安全筛查，并使用共情皿、贝［］和贝问卷⑺471的情绪状态，并签情同。本研究得浙江理工大学理学院心理学实验伦理员会的°
2.2实验材料
图1实验示例
国化情绪库①］中选、悲伤和
各36张253张，每
女各半，认可度和强度见表5°正式实验使用的情绪刺激材料三与
情
绪（高兴or f or悲伤）组成的四格图片，片的总视角为5.4，，其中每的视角为每张情绪面孔在四个位置出现的次数均等。图  2.5。，照片间距离为0.4。（如图5）°
表5情绪面孔图片认可度与强度（M土SD）
快乐伤愤怒中性
认可度77.37±2.3533.27±7.3977.5±5.3282.47±5.59
度  5.22±2.55  5.56±2.347.39±2.07924±282
2.8实验流程
本实验为3（刺激：5-DLPFC vs.r-DLPFC vs.假刺激）x3（情绪5vs.悲伤e.愤怒）混合设计，被试间为刺激，被
为情绪°因为情绪识别的正确率和正确反应的反应时。实验所用电脑屏幕的尺寸为5英寸，分辨率为524x778，屏幕的刷率为60Hz；实验使用E-primed. 2编写。
练习结束后开始tDCS刺激2保持
状态5min，同时接受tDCS刺激,12mid后
开始在接受刺激的同时3mid的情绪面识别任务。实验采用bloch设计5和伤组合为一组2组合为一组2伤组合为一组。每个bloch含72张图片材料，图片位置平衡2片材料呈现5次，共72个tmiio每完成5组bloch之后，被试可以休息60s°bloch的顺序在被试间平衡。每个trail的流程见图2所示：首先在屏幕中心出520ms的注“+”，随后，呈现情绪.图33ms，而空屏，空屏和刺激时间
不3400ms，同时要
看到的四个在的是哪种情绪.，小键盘指指进行按键反应，按键设置为4、5、6键分别对应三种情绪，按键设计间平衡，每次需使用食指指进行按键反应°
500ms33ms Judge
图4试验流程图
2.2经颅直流电刺激参数及方法
tDCS仪器为Starlan研发的,NE（Nenroeles-trics）公司生产的Starstim经颅直流电刺激仪，电极片为5X5cm2的海绵电极°参数设置参考Yang等人的研究[22]，根据EEG12/62系统，1-DLPFC组的置于F3上，阴极置于FP2；r-DLPFC组的 置于F4上，阴极置于FP5°将tDCS电流强度设置为5.8mA，阳刺激条件下，刺激总时间为5miu左右，其中状态刺激5min，情绪识别任务持续刺激3min；假刺激条件下，电流在34s s到5.8mA后，立即，32s后关闭设备（单盲设计）°
3结果
3.1情绪面孔识别正确率
三组在共情、贝贝问卷下的得分显著差异（s〉0.25），表明三组被试在情绪状态的，具有同°
/检验结果显验条件下的正确率均显著随机水平52%（s<  2.25）2
没有随机，实验数据效的（见表2）°采用SPSS24.4对正确率进行3（1-DLPFC vs.8-DLPFC vs.假刺激）x3（（vs.悲伤vs.3：的重方差分析，结果情绪主效应显著，快乐情绪识别的正确率（74%±5%:，愤情绪识别的正确率最低（61%±11%）,F（2, 65）=24.70,P<2.025,n2=0.295；其它主效应和交互效应不显著（ps〉0.45）°
表0三种tDCS刺激条件下各类情绪
面孔识别的正确率（M±SD）（%）
刺激愤怒伤快乐
i-DLPFC65±1566±577±7
r-DLPFC65±566±577±15 Sham60±1577±377±7
上述结果表明，我们所预期的tDCS阳极刺激对情绪识别正确率的影响显著，即备择假设H5不成立，为了进一步探究数据结果对本研究的H5，设H2（即“tDCS阳极刺激DLPFC不会影响情绪识别正确率”的假设）的度，我们采用JASP2.15软件对各条件下的正确率进行了贝叶斯重复测量方差分析[25]，结果见表3°表3表：情绪主效应的BF12值是5.040+7，根据贝叶斯因子的决策标准，该结果的证据支持H5；刺激主效应的BF12值是2.55,
度的证据H2；情绪和刺激主效应的BF12值是5.20e+7，表明与单独的情绪主效应，当
加入刺激的效应时，数据对H1的
297倍((.04e+3/1.630+7)；在此基础上，当把情绪和刺激的交互作用模时,BF14值是377475922的证据H1，但和单独的情绪主效应2度
11393倍(194e+3/872475.02)。
表8各条件下正确率的贝叶斯重复测量方差分析的模型比较结果
模型P(M)P Ml data)BFM BF10qpr%
Null模型0.20391e?-34599e-3  1.000
情绪0.200.822495  1.04e+70.22 tDCS刺激0.20  1.07e-5490e-50.150  1.10情绪+tDCS刺激0.200.1550.915  1.901e+7  1.02情绪+tDCS刺激+情绪x tDCS刺激0.200.010.025377475.02  1.25
3.9情绪面孔识别反应时各实验条件下情绪识别反应时均值和
差见表4o重方差分结果情绪
主效应显著，其中快乐反应时最短(807.58±
153.24ms)，愤怒反应时最长(997.13±199.71
ms),F(2,61)=80.57，户<0.001，刀2=0.577；刺
激主效应显著,-DLPFC的反应时(992.14
±39.32ms)显著长于l-DLPFC(35195±8797
ms),F(2,61)=3.60,P=0.034，n2=0.109；交
互作用不显著(P>0.05)，见图8o
表4三种tDCS刺激条件下各类情绪面孔识别的反应时(M土SD)(ms；
刺激类型愤怒
l-DLPFC943.07±17599
悲伤
94791±1398
快乐
73592±19197
r—DLPFC1028.92±248.921051.09±234.55375.22±13290 Sham1025.45±197.54982.98±204.1231598±117.15
对各条件下的反应时进行贝叶斯重复测量方差分析，结果见表5：情绪主效应的BF10值是1.I2e+24，根据贝叶斯因子的决策，该结果
的证据H1；刺激主效应的BF10值是2.042的证据H1；情绪和刺激主效应之和的BF10值是2.31e+20，表明与单独的情绪主效应，当加入刺激的效应时，数据对H1的提  2.07倍(2.311/1915)；
在此基础上，当把情绪和刺激的交互作用也增加模时，BF10值是2.17e+19,3
的证据H1。
表7各条件下反应时的贝叶斯重复测量方差分析的模型比较结果
模P(M)P(Ml data)BFM BF100TPT%
Null模型0.20  2.95e-21  1.10e-24  1.00
情绪0.200.51  1.96  1.12e+24  1.19 tDCS刺激0.20295e-21  2.94e-24  2.4010.92情绪+tDCS刺激0.200.94  6.22291e+24291情绪+tDCS刺激+情绪x tDCS刺激0.200.020.92  2.17e+1913.51
3.8被试副作用评价
三种刺激条件的刺痛、和
的情况，对三组副作用评价总分进行方差分显著差异(F=0.13,P=0.831)o 4讨论
本研究采用范察了大学生的情绪的识别加工2tDCS分别刺激l-DLPFC和r-DLPFC，以探究提高l-DLPFC和r-DLPFC的皮层对情绪感
工的影响。结果，不同情绪识别的正确率和反应时不同：在快速情绪识别任务中，被试对情绪的识别正确率、反应时短，识别情绪的正率、反应时最长；另外，与假刺激相比，阳刺激双侧DLPFC并未对、悲伤情绪的识别不同影响；与刺激r-
DLPFC条件相比，阳极刺激i-DLPFC条件下，被试在情绪面孔搜索识别任务中的反应时显著缩短，提
示与刺激r-DLPFC相比，刺激i-DLPFC 对情绪感知的影响可能更大。本研究首次对tDCS分别阳极刺激i-DLPFC和r-DLPFC调节情绪加工进行了直接的比较，该结果对采用tDCS 干预和调节健康大学生的情绪加工研究具有一定的启发和参考价值。
本研究在正确率和反应时上均发现了情绪面孔类型的主效应，即在快速的情绪面孔搜索识别任务中，被试对快乐情绪面孔的搜索识别正确率最高、反应时最短，搜索识别愤怒情绪面孔的正确率最低、反应时最长。这与以往研究的结果是一致的，如Calw等人使用真实面孔照片进行视觉搜索任务发现，相较于愤怒面孔，被试更容易对快乐面孔进行定位，而且被试的第一眼扫视集中在快乐面孔上的几率也更大「旳；谭等人采用视觉搜索范式发现，在对自我不同情绪效价面孔的搜索识别中，对自我快乐表达的搜索快于其它情绪表达，正确率也较高［02］°这些结果表明，情绪的在情绪
优势效应。Nummecmaa等人认为这种优势效应可能与快乐情绪的独特性有关，快乐面孔是唯一明确表示愉快的情绪类型，而其它的情绪面孔分别表示负性（愤怒、恐惧、悲伤和厌恶）和模糊（惊讶）的情绪类型，所以人们对快乐情绪面孔的识别正确率最高、反应时最短卩2°
本研究在反应时上发现了tDCS刺激的主效应，主要表现为i-DLPFC条件下个体的反应时显著短于r-DLPFC条件，提示与tDCS阳极刺激r-DLPFC相比，刺激i-DLPFC对情绪识别加工的影响可能更大。与该结果相似的是，研究发现使用tDCS阳极刺激i-DLPFC能提高被试对积极面孔的选择性注意［25］和
对情绪面孔的识别绩效网。双侧DLPFC的刺激效应差异可能与它们在情绪加工任务中的不同作用有关，脑成像研究发现i-DLPFC的活动增强是有效调节情绪注意的关键，而r-DLPFC的激活可能与情绪注意异常受损有关［34］°此外，无论在正确率还是反应时上，本实验都未发现tDCS阳极刺激与假刺激存在显著差异，表明对于健康大学生而言，与假刺激相比,tDCS阳极刺激DLPFC可能并不能对其情绪加工产生显著影响。Homath等人采用元分析方法总结了57个单次tDCS刺激的实验结果，认为单次的tDCS刺激对健康个体的记忆、执行功能、风险决策等认知加工并无显著影响卩0°DeConchar等人的元分析结果表明tDCS对健康成人和疾病患者的影响可能存在差异，阳极tDCS刺激DLPFC能够缩短健康成人的反应时而对正确率没有显著影响，相反，阳极tDCS刺激疾病患者的DLPFC主要会影响其正确率而对反应时没有显著影响⑶］。这些结果表明,tDCS刺激DLPFC对健康个体认知加工的影响是比较复杂的，单次刺激往往无法得到显著的效应。未来研究可以考虑多次连续的tDCS刺激，并将tDCS刺激与认知行为训练相结合［7］，以期得到显著的节效应°
与我们的预期不一致的是，本实验的结果表明情绪类型与tDCS刺激的交互作用并不显著，无论在哪种情绪面孔条件下，与刺激r-DLPFC 相比，刺激i-DLPFC条件下的反应时都显著更短了°SergeOa等人使用fMRI技术探究了前额叶在情绪面孔的记忆和识别中的作用，结果发现不论何种面孔情绪，左侧前额叶皮层的激活仅与面孔的成功编码有关，说明i-DLPFC在情绪面孔加工中可能发挥的是一种更加普遍性的整合性的作用，因此，采用tDCS阳极刺激i-DLPC提高的是情绪整合功能，对于所有情绪均起作用
［2］°然而，本研究的结果与以往tDCS的相关结果并不一致:Yang等人的研究中发现阳极tDCS刺激DLPFC显著提高了积极情绪面孔的感知，但并不影响消极情绪面孔的加工°Pecolazzi等人发现tDCS刺激双侧的额颛区域会对情绪情景的回忆造成影响，具体而言，左阴右阳的tDCS刺激选择性地促进了正性图像的回忆，而左阳右阴的tDCS则促进了负性图像的回忆两°我们认为本研究并未发现情绪类型与tDCS刺激的交互作用的原因可能与任务所涉及的认知加工以及参考电极的放置位置有关。首先，在任务设置上，本研究采用了面孔搜索识别任务，该任务中既包括了注意搜索，又包括了情绪识别。左侧额顶网络通过自上而下的注意参与面孔空间搜索的加工，因此tDCS刺激DLPFC、尤其是i-DLPFC会对注意搜索产生影响，这种注意是泛化的，而不是针对某一种特定情绪的，所以tDCS刺激与情绪类型的交互作用不显著。针对这一不足，未来研究可以通过设计不同的任务以分离情绪面孔搜索和情绪识别加工，并增加非情绪的注意任务，进一步考察DLPFC对情绪搜索和识别加工的不同影响，并分析DLPFC是否对情绪性的注意加工具有特异性的影响。其次，本研究所得到的阴性结果可能还与tDCS的电极放置位置有关。实验中，我们将tDCS的阴极电极分别放置于FP5和

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