综述:情绪韵律感知的神经基础:功能神经影像学文献的效应量Meta分析

《NEUROSCIENCE AND BIOBEHAVIORAL REVIEWS》:The neural basis of emotional prosody perception: An effect size meta-analysis of the functional neuroimaging literature.

【字体: 时间:2026年03月14日 来源:NEUROSCIENCE AND BIOBEHAVIORAL REVIEWS 7.9

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  这篇综述采用了一种强大的新型效应量Meta分析方法,对刺激驱动的情绪韵律感知神经影像学研究进行了系统梳理。文章整合了25项研究(共451名被试),通过SDM-PSI技术,首次描绘了情绪韵律感知激活的效应量全脑地图。研究发现,情绪韵律感知涉及一个广泛的双侧颞-额叶网络,远超以往认知。研究证实了腹侧“什么”通路(包括前颞上回aSTG、前额下回aIFG)和背侧“如何”通路(包括后颞上回pSTG、后额下回pIFG)的核心作用,但未发现明确的背侧前运动区激活。文章还深入探讨了任务需求(内隐/外显加工)、半球偏侧化、性别差异以及杏仁核在其中的作用,为理解情绪语音感知的神经机制提供了新的、量化的见解,其Meta分析效应量图可为未来神经影像学研究的样本量计算提供参考。

  
引言
韵律(Prosody)是指在元音和辅音序列之上,运用音高、响度等声学线索来传递语言意义。这些线索同样可用于传达说话者的情绪状态,即情绪韵律。早期的神经模型(如Schirmer和Kotz的三步模型)认为,情绪韵律的含义在颞上回(STG)和额下回(IFG)中分三步进行解码。近年来的观点则倾向于认为,这些脑区参与了类似音段语音感知的双通路处理:一条是从STG到前额下回(aIFG)的腹侧听觉客体识别通路,以及一条从后颞上回(pSTG)到后额下回(pIFG)的背侧听觉-运动通路。
此前的研究多采用激活似然估计(ALE)元分析方法,但其依赖激活峰值的可能性而非激活强度,且无法纳入原始统计参数图,限制了敏感性。因此,本研究采用了一种新的效应量元分析技术——SDM-PSI,它基于研究间激活强度的计算,能够更灵敏地综合情绪韵律感知的fMRI文献,并分析半球偏侧化、任务需求和性别对神经活动的调节作用。
腹侧“什么”通路
根据腹侧通路模型,情绪韵律感知涉及从赫氏回(HG)到前颞上沟(aSTS)的前腹外侧通路。本研究发现,双侧STG/STS(特别是中、后部)在情绪韵律感知中广泛激活,效应量为中等到较大。右半球前颞上回(aSTG)的激活尤其显著,这提示aSTG可能不仅参与晚期的情绪客体识别,也可能涉及对识别该客体至关重要的(组合性)声学特征加工。在额叶,最强的激活出现在双侧额下回盖部(IFGop)与三角部(IFGtrian)交界处,并向前延伸至眶部(IFGorb),右侧比左侧更为前伸。这些额叶簇都包含了额下回岛盖部(IFGfoc)。aIFG被认为参与情绪韵律的评估、标记或与音段语言的整合,而pIFG则可能作为背侧听觉-运动通路的一部分参与声学特征加工。本研究在刺激驱动对比中发现了aIFG和pIFG的稳健激活,这补充了先前一些ALE元分析未发现IFG参与的结果。
背侧“如何”通路
与音段语音处理类似,情绪韵律感知被认为也存在一条从pSTG/STS到pIFG的背侧音频-运动通路。本Meta分析结果支持这一观点,发现了双侧pSTG/STS(包括颞平面)以及双侧pIFG(包括IFGfoc)的激活。然而,背侧前运动区(BA 6)——一个被认为负责精细喉部控制以产生韵律变化的区域——在本研究中并未达到显著性激活阈值,仅在下阈值水平观察到左背侧前运动区有微弱效应。这可能意味着该区域仅在需要精细辨别或与不含韵律特征的控制条件对比时才会显著参与。连接性研究也观察到情绪韵律处理期间中后部STG与pIFG之间的耦合活动,为背侧通路的存在提供了证据。
任务需求的影响:内隐与外显加工
研究通过亚组分析探讨了任务需求的影响。内隐处理(情绪韵律与任务无关)主要激活了双侧中颞上回(mSTG)网络,并延伸到右侧aSTG、pSTG、IFG以及右侧海马旁回(包括杏仁核)。外显处理(主动注意并判断情绪韵律)则激活了更广泛的网络,包括更大的左侧颞-顶-额叶集群、右侧aSTG集群、后扣带回以及右侧眶额叶。核心网络(内隐与外显的交集)包括双侧STG(前、中、后部)、右侧IFG三角部以及右侧海马旁回/杏仁核,这可能是情绪韵律感知独立于任务需求的“核心”系统。
直接对比发现,外显 > 内隐 的激活集中在左侧海马/杏仁核、左侧角回及后扣带回等区域,可能反映了有意识评估、记忆检索和注意控制过程。内隐 > 外显 的激活仅出现在右侧后颞上回/颞上沟(pSTG/STS),提示该区域可能在自动的、早期的声学特征加工中扮演特殊角色。总体而言,外显加工似乎更多地征用了背侧通路区域以及涉及高级认知和情绪评估的脑区。
半球偏侧化
关于情绪韵律感知是否存在右半球优势一直存在争议。本研究的正式偏侧化分析显示,在总体分析及内隐处理分析中,并未发现显著偏侧化的激活簇。仅在外显处理中,发现了一个左侧化的集群,峰值位于左缘上回,但大部分体素位于左后颞上回(pSTG)及颞顶联合区。然而,对效应量图的探索性观察显示,在整体和内隐任务中,中颞上回和右IFG三角部存在右侧化趋势;而在外显任务中,左后颞上回则呈现左侧化趋势。这些偏侧化效应的强度均为中等或较小。这表明,情绪韵律感知是一个高度双侧化的过程,任何半球优势都可能是相对且微弱的,并可能受任务要求调节。
杏仁核的作用
尽管杏仁核在快速情绪检测(尤其是威胁)中起关键作用,但本Meta分析在主要分析中仅在右侧海马旁回集群中观察到一个包含杏仁核的局部峰值,效应量不大。这与大多数针对嗓音情绪的ALE元分析未发现杏仁核激活的结果一致。可能的原因包括:杏仁核激活信号较弱,在常规样本量下难以检测;或者杏仁核仅在特定任务(如外显加工)中参与;亦或其在线索情绪感知中的作用本身较为有限。本研究在外显处理的分析中观察到了双侧杏仁核/海马旁回的激活,似乎支持任务调制的观点。
性别差异
Meta回归分析探讨了样本中女性比例对神经激活的影响。结果发现,女性比例越高,在左侧pIFG(延伸至三角部和眶部)、左侧pSTG(延伸至顶下小叶)以及右侧海马旁回(包括海马和杏仁核)的激活有微弱的增强。这些效应量非常小(Hedges‘ g < 0.01),但具有统计学意义。这提示女性可能在涉及背侧通路(pIFG, pSTG)和边缘系统结构的神经加工上略有增强,与行为研究中发现的微小性别优势相符。未发现男性比例增加与任何脑区激活增强相关。
结论
本研究通过高敏感度的效应量Meta分析,全面描绘了刺激驱动情绪韵律感知的神经基础。主要发现包括:
  1. 1.
    更广泛的双侧网络:情绪韵律感知激活了一个远超先前估计的广泛双侧颞-额叶网络。
  2. 2.
    双通路验证:除了背侧前运动区,腹侧和背侧通路的所有假设区域都在文献中得到了稳健激活的证实。
  3. 3.
    任务依赖性:外显的情绪韵律加工会激活核心网络之外的额外脑区,并且似乎比内隐加工更多地征用背侧通路区域。
  4. 4.
    双侧化处理:未观察到情绪韵律感知的显著偏侧化激活,表明这是一个高度双侧化的过程,挑战了强烈的右半球优势假说。
  5. 5.
    微妙的性别差异:样本中女性比例与情绪韵律感知早期和晚期阶段相关神经区域的微弱增强有关。
本研究所获得的Meta分析效应量图为未来情绪韵律感知神经影像研究的样本量计算提供了宝贵工具,并深化了我们对社会沟通中这一关键成分的神经机制的理解。
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