《Neuropsychologia》：Introspection in neurofeedback performance via neurofeedback training of the insula – A feasibility study
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实时fMRI神经反馈研究显示，10名健康志愿者通过心率计数任务成功定位岛叶，但梯度反馈未能区分激活强度，自我评估与实际激活仅呈弱相关，表明岛叶活动自我意识机制存在局限。
Jette de Vos|Nicole Leibold|Michael Lührs|Judith Eck|Koen Schruers|Rainer Goebel|David E.J. Linden
马斯特里赫特大学健康、医学与生命科学学院，精神病学与神经心理学系，心理健康与神经科学研究所（MHeNs），Universiteitssingel 40，6229 ER，马斯特里赫特，荷兰
摘要
通过实时功能性磁共振成像（fMRI）神经反馈训练，个体可以学会自主调节选定的神经信号。然而，目前尚不清楚他们是否能够对该神经信号进行内省。我们进行了一项针对新脑岛区域的神经反馈范式的可行性研究，旨在探讨内省能力的问题。具体来说，我们测试了以下内容的可行性：（1）通过计数心跳来定位脑岛；（2）对脑岛进行分级神经反馈；（3）参与者估计目标区域激活程度的能力。
十名健康志愿者参与了三次神经反馈训练。每次训练开始时，都会进行一项计数心跳的任务，以确定脑岛的位置。随后进行分级神经反馈训练，要求参与者将脑岛激活到中等或较高水平。在参与者估计出激活程度后，会提供反馈。
研究结果发现：（1）在计数心跳的任务中，脑岛得到了显著激活；（2）在调节过程中，目标区域的激活程度有所增加，但两种调节水平之间没有显著差异；（3）参与者对激活程度的估计与实际激活程度之间存在轻微关联，但在三次训练过程中内省准确性并未提高。
这些结果表明，基于内省的感觉定位方法用于脑岛区域是可行的。此外，虽然没有达到分级调节的效果，但神经反馈训练确实实现了脑岛的激活。然而，没有发现内省的明确证据。
引言
实时功能性磁共振成像（rt-fMRI）神经反馈是一种通过提供关于大脑BOLD信号变化的反馈来训练个体自我调节大脑活动或连接性的技术（Sitaram等人，2017；Thibault等人，2018）。由于神经反馈以非侵入性、内源性、安全且个性化的方法实现神经调节，近年来人们对这种技术越来越感兴趣（Krause、Linden和Hermans，2024）。例如，神经反馈在抑郁症（Mehler等人，2018；Takamura等人，2020；Taylor等人，2022；Young等人，2017）、焦虑症和创伤后应激障碍（Fruchtman-Steinbok等人，2021；Zweerings等人，2020）中的临床潜力已被证实。
尽管rt-fMRI得到了越来越多的研究与应用，但其背后的具体机制仍不清楚。一个未解的问题是，个体是否能够估计自我调节过程中某些大脑区域的激活强度，即他们是否具备对大脑活动水平的内省能力。关于神经反馈的工作机制，有两种主要理论：（1）操作性条件作用，认为通过正面强化，某些大脑活动会更频繁地发生（Lubianiker等人，2022；Sulzer等人，2013；Thibault等人，2018）；（2）神经反馈提供的信息增加了个体对大脑活动的意识，从而能够对其施加控制（Frederick等人，2016；Neumann等人，2003）。这两种理论并不相互排斥，因为它们都可能对有效的神经反馈起到作用。如果第二种机制成立，那么可以假设人们确实能够估计神经反馈目标区域的激活程度，从而实现成功的自我调节。
据我们所知，目前只有两项研究探讨了这一意识问题（Mu?oz-Moldes等人，2024；Stirner等人，2022）。在后一项研究中（Mu?oz-Moldes等人，2024），参与者被训练增强辅助运动区（SMA）的活性。在接收反馈之前，他们需要预测自己的表现并评估其预测的准确性。随着时间的推移，预测的准确性有所提高。在早期的研究中（Stirner等人，2022），参与者被训练降低杏仁核的电信号强度。首先，他们在指定时间内被要求降低该信号强度，然后估计实际达到的降低程度，并获得关于实际效果的反馈。然而，预测准确性与实际降低程度之间没有显著差异。尽管如此，这些结果表明基于内省的感觉定位方法用于脑岛区域是可行的。此外，神经反馈训练确实实现了脑岛的激活，尽管不是以分级的方式。但没有发现脑岛内省的明确证据。
介绍
实时功能性磁共振成像（rt-fMRI）神经反馈是一种通过提供关于大脑BOLD信号变化的反馈来训练个体自我调节大脑活动或连接性的技术（Sitaram等人，2017；Thibault等人，2018）。由于神经反馈以非侵入性、内源性、安全且个性化的方法实现神经调节，近年来人们对这种技术越来越感兴趣（Krause、Linden和Hermans，2024）。例如，神经反馈在抑郁症（Mehler等人，2018；Takamura等人，2020；Taylor等人，2022；Young等人，2017）、焦虑症和创伤后应激障碍（Fruchtman-Steinbok等人，2021；Zweerings等人，2020）中的临床潜力已被证实。
尽管rt-fMRI得到了越来越多的研究与应用，但其背后的具体机制仍不清楚。一个未解的问题是，个体是否能够估计自我调节过程中某些大脑区域的激活强度，即他们是否具备对大脑活动水平的内省能力。关于神经反馈的工作机制，有两种主要理论：（1）操作性条件作用，认为通过正面强化，某些大脑活动会更频繁地发生（Lubianiker等人，2022；Sulzer等人，2013；Thibault等人，2018）；（2）神经反馈提供的信息增加了个体对大脑活动的意识，从而能够对其施加控制（Frederick等人，2016；Neumann等人，2003）。这两种理论并不相互排斥，因为它们都可能对有效的神经反馈起到作用。如果第二种机制成立，可以假设人们确实能够估计神经反馈目标区域的激活程度，从而实现成功的自我调节。
据我们所知，目前只有两项研究探讨了这一意识问题（Mu?oz-Moldes等人，2024；Stirner等人，2022）。在后一项研究中（Mu?oz-Moldes等人，2024），参与者被训练增强辅助运动区（SMA）的活性。在接收反馈之前，他们需要预测自己的表现并评估其预测的准确性。随着时间的推移，预测的准确性有所提高。在早期的研究中（Stirner等人，2022），参与者被训练降低杏仁核的电信号强度。首先，他们在指定时间内被要求降低该信号强度，然后估计实际达到的降低程度，并获得关于实际效果的反馈。然而，预测准确性与实际降低程度之间没有显著差异。尽管如此，这些结果表明基于内省的感觉定位方法用于脑岛区域是可行的。此外，神经反馈训练确实实现了脑岛的激活，尽管不是以分级的方式。但没有发现脑岛内省的明确证据。
引言
实时功能性磁共振成像（rt-fMRI）神经反馈是一种通过提供关于大脑BOLD信号变化的反馈来训练个体自我调节大脑活动或连接性的技术（Sitaram等人，2017；Thibault等人，2018）。由于神经反馈以非侵入性、内源性、安全且个性化的方法实现神经调节，近年来人们对这种技术越来越感兴趣（Krause、Linden和Hermans，2024）。例如，神经反馈在抑郁症（Mehler等人，2018；Takamura等人，2020；Taylor等人，2022；Young等人，2017）、焦虑症和创伤后应激障碍（Fruchtman-Steinbok等人，2021；Zweerings等人，2020）中的临床潜力已被证实。
尽管rt-fMRI得到了越来越多的研究与应用，但其背后的具体机制仍不清楚。一个未解的问题是，个体是否能够估计自我调节过程中某些大脑区域的激活强度，即他们是否具备对大脑活动水平的内省能力。关于神经反馈的工作机制，有两种主要理论：（1）操作性条件作用，认为通过正面强化，某些大脑活动会更频繁地发生（Lubianiker等人，2022；Sulzer等人，2013；Thibault等人，2018）；（2）神经反馈提供的信息增加了个体对大脑活动的意识，从而能够对其施加控制（Frederick等人，2016；Neumann等人，2003）。这两种理论并不相互排斥，因为它们都可能对有效的神经反馈起到作用。如果第二种机制成立，可以假设人们确实能够估计神经反馈目标区域的激活程度，从而实现成功的自我调节。
据我们所知，目前只有两项研究探讨了这一意识问题（Mu?oz-Moldes等人，2024；Stirner等人，2022）。在后一项研究中（Mu?oz-Moldes等人，2024），参与者被训练增强辅助运动区（SMA）的活性。在接收反馈之前，他们需要预测自己的表现并评估其预测的准确性。随着时间的推移，预测的准确性有所提高。在早期的研究中（Stirner等人，2022），参与者被训练降低杏仁核的电信号强度。首先，他们在指定时间内被要求降低该信号强度，然后估计实际达到的降低程度，并获得关于实际效果的反馈。然而，预测准确性与实际降低程度之间没有显著差异。尽管如此，这些结果表明基于内省的感觉定位方法用于脑岛区域是可行的。此外，神经反馈训练确实实现了脑岛的激活，尽管没有达到分级调节的效果。但没有发现脑岛内省的明确证据。
介绍
实时功能性磁共振成像（rt-fMRI）神经反馈是一种通过提供关于大脑BOLD信号变化的反馈来训练个体自我调节大脑活动或连接性的技术（Sitaram等人，2017；Thibault等人，2018）。由于神经反馈以非侵入性、内源性、安全且个性化的方法实现神经调节，近年来人们对这种技术越来越感兴趣（Krause、Linden和Hermans，2024）。例如，神经反馈在抑郁症（Mehler等人，2018；Takamura等人，2020；Taylor等人，2022；Young等人，2017）、焦虑症和创伤后应激障碍（Fruchtman-Steinbok等人，2021；Zweerings等人，2020）中的临床潜力已被证实。
尽管rt-fMRI得到了越来越多的研究与应用，但其背后的具体机制仍不清楚。一个未解的问题是，个体是否能够估计自我调节过程中某些大脑区域的激活强度，即他们是否具备对大脑活动水平的内省能力。关于神经反馈的工作机制，有两种主要理论：（1）操作性条件作用，认为通过正面强化，某些大脑活动会更频繁地发生（Lubianiker等人，2022；Sulzer等人，2013；Thibault等人，2018）；（2）神经反馈提供的信息增加了个体对大脑活动的意识，从而能够对其施加控制（Frederick等人，2016；Neumann等人，2003）。这两种理论并不相互排斥，因为它们都可能对有效的神经反馈起到作用。如果第二种机制成立，可以假设人们确实能够估计神经反馈目标区域的激活程度，从而实现成功的自我调节。
据我们所知，目前只有两项研究探讨了这一意识问题（Mu?oz-Moldes等人，2024；Stirner等人，2022）。在后一项研究中（Mu?oz-Moldes等人，2024），参与者被训练增强辅助运动区（SMA）的活性。在接收反馈之前，他们需要预测自己的表现并评估其预测的准确性。随着时间的推移，预测的准确性有所提高。在早期的研究中（Stirner等人，2022），参与者被训练降低杏仁核的电信号强度。首先，他们在指定时间内被要求降低该信号强度，然后估计实际达到的降低程度，并获得关于实际效果的反馈。然而，预测准确性与实际降低程度之间没有显著差异。尽管如此，这些结果表明基于内省的感觉定位方法用于脑岛区域是可行的。此外，神经反馈训练确实实现了脑岛的激活，尽管没有达到分级调节的效果。但没有发现脑岛内省的明确证据。
部分内容摘要
参与者
在马斯特里赫特大学招募了十名健康志愿者（平均年龄24.80岁，标准差1.75岁，其中九名为女性）。根据可行性研究的目的和类似研究（Mu?oz-Moldes等人，2024；J. Zhang等人，2023），选择了10名参与者。所有参与者均为右利手，视力正常或经过矫正至正常水平，并且没有满足任何MRI检查的禁忌症，如体内有不可移除的金属部件。
fMRI（RQ1）
对脑岛的解剖学掩模进行离线ROI分析显示，与静息状态相比，计数任务期间该区域的激活程度增加（β (9) = .324，p < .001）。为了了解计数过程中脑岛激活的变化，我们从脑岛中提取了事件相关的平均值，如图2A所示。试验开始后不久（0秒），激活程度开始增加，并在15-20秒左右达到平台期，随后在整个试验期间持续保持这一水平（30秒）。
讨论
本研究测试了一种新的针对脑岛的实时fMRI神经反馈范式的可行性。具体评估了三个方面的可行性。首先，我们测试了基于内省的感觉定位方法用于脑岛的可行性（研究问题1（RQ1）。为了选择神经反馈的目标区域，可以使用解剖学定位器或功能定位器（Sulzer等人，2013）。过去，这两种方法都已被用于脑岛的神经反馈研究（Zhang等人，2022）。功能定位器的优势在于，它只选择对特定任务有反应的大脑区域或网络的子集，从而实现比基于解剖学的方法更个性化的目标区域。先前的研究已经建立了内省准确性（例如心跳计数的准确性）与脑岛参与度之间的关联（例如Critchley等人，2004；Tan等人，2018）。根据脑岛在内省过程中的作用，我们假设计数心跳的任务（Brener & Ring，2016；Garfinkel等人，2015）将与脑岛活动相关联，可用于后续的神经反馈训练（RQ1）。
其次，我们测试了脑岛激活分级调节的可行性（RQ2）。在分级神经反馈范式中，参与者被要求将目标区域的活性调节到特定水平，而不仅仅是尽可能地增强或降低活性。据我们所知，目前尚未有以脑岛为目标的分级神经反馈范式。这种分级设计的可行性已在其他目标区域得到验证，例如布罗卡区或前运动区（Sorger等人，2018）。分级神经反馈范式的优势在于可以研究不同自我调节活性水平对结果的影响（Weiskopf等人，2003）。例如，可以在分级脑岛活动的背景下研究内省准确性（Garfinkel等人，2015）。此外，分级神经反馈范式要求参与者对目标区域进行精细控制，而不仅仅是简单地增强其活性。这种方法不太容易受到一般性脑岛激活的影响，后者可能由正面反馈（Emmert等人，2016）或自我意识过程（Critchley等人，2004）引起。
第三，我们探讨了参与者对实际激活程度的内省能力（RQ3）。如上所述，一些最新结果表明，人们估计的激活程度与实际激活程度之间存在关联（Mu?oz-Moldes等人，2024；Stirner等人，2022），但由于现有研究仅基于两项，需要更多研究来深入理解这种关联。
总之，本研究旨在评估一种新的基于内省的分级神经反馈范式的可行性，该范式不仅针对脑岛（RQ1 & 2），还测量脑岛激活中的内省能力（RQ3）。这种范式的意义在于：首先，通过评估内省程度（RQ3），它可以增进我们对有效神经反馈训练机制的理解，例如这种意识是否是实现成功自我调节的必要条件；其次，这种范式有助于我们理解脑岛在内省过程中的作用（RQ1 & 2）。通过（分级的）自我调节脑岛活性，我们可以研究这种调节对内省和情绪处理的影响。
部分内容摘要
参与者
在马斯特里赫特大学招募了十名健康志愿者（平均年龄24.80岁，标准差1.75岁，其中九名为女性）。根据可行性研究和类似研究（Mu?oz-Moldes等人，2024；J. Zhang等人，2023）的目标，选择了10名参与者。所有参与者均为右利手，视力正常或经过矫正至正常水平，并且没有满足任何MRI检查的禁忌症，如体内有不可移除的金属部件。
fMRI（RQ1）
对脑岛的解剖学掩模进行离线ROI分析显示，与静息状态相比，计数任务期间该区域的激活程度增加（β (9) = .324，p < .001）。为了了解计数过程中脑岛激活的变化，我们从脑岛中提取了事件相关的平均值，如图2A所示。试验开始后不久（0秒），激活程度开始增加，并在15-20秒左右达到平台期，随后在整个试验期间持续保持这一水平（30秒）。
讨论
本研究测试了一种新的针对脑岛的实时fMRI神经反馈范式的可行性。具体评估了三个方面的可行性。首先，我们测试了基于内省
