作者:李雯等 来源:《自然—通讯》 发布时间:2026/1/9 15:40:12
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研究揭示高特质焦虑个体视觉中枢过度敏感的认知神经机制

 

近日,德州大学医学中心感觉与系统精神病学中心李雯教授(通讯作者)团队和浙江大学心理与行为科学系尤雨奇研究员(共同第一作者)在Nature Communications杂志发表了题为“Trait-like visual cortical hyperactivity in trait anxiety”的研究论文。该研究深入考察了高特质焦虑个体视觉中枢过度敏感的认知神经机制,并指出焦虑对大脑的影响比我们想象的更早、更底层:你的焦虑,可能并不是因为你想得太多,而是因为你的初级视觉皮层“看”得太清楚、太强烈了。

我们的感觉系统就像一台精密的信息过滤器,时刻筛选并屏蔽着外界纷繁复杂的刺激与杂讯。可是,对于高特质焦虑个体而言,这台过滤器似乎出现了“故障”——他们往往表现出对外界视觉刺激无选择性的过度反应。长期以来,学界争论的焦点在于:这种敏感究竟是高级认知与情绪相关脑区(如前额叶、杏仁核)“自上而下”指令的结果,还是感觉皮层本身就出现了异常?

换句话说,是“虑”太多,而“看”的更多?还是,“看”多了,从而“虑”的更多?当前的理论倾向于前者,将焦虑相关的感觉异常归因于前额叶的“自上而下”调控失灵。但这项研究说明,事实洽洽是后者。研究人员采用四个层层递进的脑电(EEG)实验,结合视觉心理物理学范式与神经计算建模,首次揭示了特质焦虑水平与早期视觉皮层(V1/V2)活动度的正相关联系。这些发现推翻过去的“自下而上” 的“教条”理论,证明了常常被忽略的处于信息处理最前端的感觉皮层,其实担任了重要的角色。特质焦虑人群往往在“遇见”世界的第一瞬间(50毫秒)就因视皮层过“滤”失效而过度反应,从而助长他们的过“虑“倾向。

研究一

在实验一中,研究人员招募了52名被试,进行了跨度达16天的三次测试。通过呈现分别激活大细胞通路(M通路,负责运动/粗略轮廓)和小细胞通路(P通路,负责颜色/细节纹理)的Gabor光栅,并结合厌恶条件反射任务。

研究发现了一个惊人的现象:主要视觉传导通路(小细胞/P通路)在早期视觉皮层(V1/2区)诱发的C1/N1成分波幅在高特质焦虑个体中显著增强,且与焦虑得分呈显著正相关(三次测试的r值稳定在0.35 ~0.38之间)。更重要的是,这种相关性在16天后的重测中依然稳固(r = 0.37),表明这是一种不随时间消退的稳定"特质烙印"。有趣的是,研究初次发现一条次要视觉传导通路(大细胞/M通路)反应(P1成分)与焦虑呈负相关,这暗示了两条通路间可能存在某种竞争或抑制机制。

研究二和三

为了进一步验证研究一中P通路活动和特质焦虑的正相关和M/P通路活动的负相关,排除该相关仅仅是由于视觉刺激连续呈现在同一个位置造成的重复抑制,或者是焦虑者对颜色视觉刺激的特定敏感性,研究人员设计了更精细的控制实验。

·研究二(位置控制):采用被动观看范式,通过特定参数(M通路刺激偏离视觉中心10度呈现,P通路刺激位于视觉中心呈现)严格分离M/P通路刺激在视网膜的投射位置。结果显示,M通路的负相关消失了(r = 0.03),但P通路的过度活跃依然显著(r = 0.33)。这说明此前M通路的异常可能源于实验任务的干扰,而P通路的过敏才是核心特征。

·研究三(颜色控制):使用黑白光栅排除颜色干扰。结果再次复现了核心发现:P通路诱发的C1波幅与特质焦虑的相关系数高达0.38,且溯源分析确证其产生于V1/V2早期视皮层。这两个实验确立了“小细胞通路(P通路)过度活跃”是高焦虑个体早期视觉加工的特异性指标。

锁定P通路后,研究人员开始探索这种过度活跃是如何产生的?他们引入了反映神经兴奋-抑制(E/I)平衡的静息态EEG指标——非周期指数(1/f斜率)。分析发现:

在低焦虑组中,1/f斜率与视觉皮层反应呈显著负相关(p = 0.04),即大脑抑制越强,视觉反应越小,说明“刹车”功能正常。

但在高焦虑组中,这种调节关系崩溃了(p = .12)一一即便抑制信号存在,视觉皮层依然反应强烈。这意味着高焦虑个体的视觉皮层内部E/I调控机制失衡,“神经刹车”失灵,导致了对细节信息的过度加工。

研究四

为了验证这一发现的生态效度,实验四将刺激材料换成了包含复杂信息的自然场景图片(如物体、风景)。结果显示,在自然场景中,主要激活P通路的高空间频率(HSF)图片,其诱发的脑电反应依然与特质焦虑呈显著正相关(r = 0.38)。而主要激活M通路的低空间频率(LSF)图片则无此相关(r = 0.04)。这一结果有力地证明,这种视觉过敏并非实验室的人造产物,而是焦虑个体在日常生活中真实面对的。

结论

本研究通过四个层层深入的实验,颠覆了传统的“自上而下”、高级认知脑区调控视觉加工的观点。结果表明,高焦虑个体的视觉过度敏感并非源于高级脑区的指令,而是源于早期视觉皮层(V1/V2)P通路的E/I调控机制失衡。这一发现解释了为何焦虑者常感到神经紧绷和信息过载。同时,通过发现视皮层过“滤”失效而过度反应,再而的产生过“虑“的机制,这项研究为未来利用非侵入式手段(如调整局部脑区的E/I平衡)干预焦虑障碍提供了极具潜力的神经靶点。(来源:科学网)

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-025-67480-3

 
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