基于1H-MRS-fMRI的短时视频观看中背侧前扣带回皮层谷氨酸调控认知抑制网络的神经化学机制研究

《NeuroImage》:Brain activity inhibition during Short Video Viewing: neurochemical insights

【字体: 时间:2026年01月16日 来源:NeuroImage 4.5

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  本研究结合质子磁共振波谱(1H-MRS)与功能磁共振成像(fMRI),揭示个体在观看偏好性短时视频时背侧前扣带回皮层(dACC)和背外侧前额叶皮层(dlPFC)出现显著抑制,且dACC静息态谷氨酸浓度与抑制程度负相关。该研究为理解数字媒体消费如何通过神经化学过程影响自我调控提供了新证据。

  
在信息爆炸的数字时代,短时视频平台通过算法精准推送内容,让用户沉浸于“刷不完”的视觉盛宴中。这种高度娱乐化的消费模式虽然带来即时满足,却也可能悄悄削弱人们的自我控制能力。当一个人不断滑动屏幕,沉迷于一个又一个短视频时,大脑内部正发生着怎样的变化?认知控制网络——这个帮助我们抵抗诱惑、规划长期目标的关键系统,是否会被这种被动而愉悦的体验所抑制?这正是浙江大学研究团队在《NeuroImage》上发表的最新研究试图解答的问题。
以往研究多关注认知任务中大脑的激活状态,但对娱乐性活动引起的神经抑制现象了解甚少。背侧前扣带回皮层(dorsal anterior cingulate cortex, dACC)和背外侧前额叶皮层(dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC)作为认知控制网络的核心节点,通常在需要努力控制的任务中激活。然而,团队提出一个大胆假设:在观看偏好的短时视频时,这些区域反而可能出现“关机”状态,而这种抑制程度可能与人脑内的神经化学物质密切相关。
为验证这一设想,研究团队招募了56名健康年轻成人,采用多模态脑成像技术展开探索。研究人员首先通过质子磁共振波谱(1H-MRS)测量了参与者dACC区域静息状态下的谷氨酸(glutamate)和γ-氨基丁酸(GABA)浓度,这些神经递质分别负责大脑的兴奋和抑制性调控。随后,在功能性磁共振成像(fMRI)扫描过程中,参与者自由观看两类短时视频:一类是他们喜欢的(观看至结束),另一类是不喜欢的(提前跳过)。通过对比这两种状态下的大脑活动差异,团队得以揭示偏好性视频消费对认知控制网络的独特影响。
主要技术方法概述
研究采用3T Siemens Prisma扫描仪采集数据。fMRI任务为自然视频观看范式,包含喜欢/不喜欢两类视频块。MRS在dACC和视觉皮层(控制区)放置感兴趣体积元(voxel),使用MEGA-PRESS序列量化谷氨酸和GABA浓度。数据分析包括广义线性模型(GLM)评估脑区激活、心理生理交互(PPI)分析功能连接,以及层次回归考察神经化学-脑活动关系。

3.1. 偏好性视频引起认知控制网络显著抑制

结果显示,当参与者观看喜欢的短视频时,dACC和dlPFC均表现出显著低于基线的活动水平(dACC: t(55)=?6.30, p<0.001;dlPFC: t(55)=?12.20, p<0.001)。相反,观看不喜欢的视频时,dACC活动与基线无显著差异,dlPFC虽仍受抑制但程度较轻。直接比较发现,相对于不喜欢视频,喜欢视频引起了两区域更强烈的抑制(dACC: t(55)=?6.52, p<0.001;dlPFC: t(55)=?6.21, p<0.001)。作为对照,初级视觉皮层(V1)在两种条件下均显著激活,且无组间差异。这些结果表明,偏好性视频消费特异性地抑制了认知控制网络,而非普遍降低大脑活动。

3.2. dACC谷氨酸浓度调控认知控制网络活动

层次回归分析揭示了神经化学基础:在控制年龄、性别、头动等变量后,dACC静息态谷氨酸浓度对任务态脑活动有显著贡献。个体dACC谷氨酸水平越高,在观看喜欢视频时dACC和dlPFC的抑制程度越轻(喜欢视频-dACC: β=2.51, p=0.016;喜欢视频-dlPFC: β=1.93, p=0.060边缘显著);观看不喜欢视频时,高谷氨酸个体在这些脑区反而出现活动增强(不喜欢视频-dACC: β=2.88, p=0.006;不喜欢视频-dlPFC: β=3.95, p<0.001)。值得注意的是,GABA浓度与dACC/dlPFC活动无显著关联,但与V1活动相关,提示兴奋/抑制平衡在不同脑区有特异作用。

3.3. 喜欢视频增强dACC-dlPFC功能连接

心理生理交互分析显示,dACC与dlPFC的功能连接在视频观看期间显著增强(喜欢视频: t(55)=5.75, p<0.001;不喜欢视频: t(55)=4.65, p<0.001),且喜欢视频条件下的连接强度显著高于不喜欢视频(t(55)=2.72, p=0.009)。相反,dACC与V1的连接在所有条件下均无显著变化。这一发现提示,即使在全脑活动抑制状态下,认知控制网络内部的通信反而增强,可能反映了在愉悦体验中网络协同“关机”的机制。

4. 讨论与意义

本研究通过整合神经成像与神经化学测量,首次揭示了短时视频观看中认知控制网络活动的神经化学基础。主要结论包括:(1)偏好性视频引起dACC和dlPFC的显著抑制,而不喜欢视频则维持一定的认知监控;(2)这种抑制程度受dACC谷氨酸浓度调控,支持了兴奋性神经传递在认知控制动态调节中的作用;(3)dACC-dlPFC功能连接在喜欢视频时增强,提示了一种协同抑制模式。
这些发现对理解数字媒体成瘾行为具有启示意义。当个体沉浸于短时视频时,认知控制网络的“关机”可能削弱自我调节能力,导致过度消费。从临床视角,dACC谷氨酸系统可能成为干预媒体过度使用的潜在靶点。研究也提示未来需要关注不同人群(如短时视频成瘾者)的神经化学差异,以及长期使用对大脑的可塑性影响。
研究创新性地将神经化学与网络功能连接,为理解现实世界媒体消费的神经机制提供了新视角。然而,样本年龄范围较窄、未测量dlPFC神经化学、依赖行为指标而非主观评分划分视频偏好等限制,需要在未来研究中完善。总体而言,这项工作为揭示数字环境如何通过分子和系统水平重塑人脑功能提供了重要证据。
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