[论文解读] Somatosensory and motor contributions to emotion representation

Marianne C. Reddan, Luke J. Chang+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2024

Action Observation and SynchronizationPsychology被引用 3

一句话总结

本项fMRI研究通过让21名参与者在观看情绪唤醒性图像时测量神经活动与身体感觉图谱，探究情绪体验是否根植于躯体感觉与运动表征。利用表示相似性分析（RSA），研究识别出一个分布式脑网络——包括初级躯体感觉与运动皮层、岛叶、楔前叶及内侧前额叶皮层——该网络编码了身体感觉的空间与情绪结构，支持具身情绪理论，而非纯粹认知或视觉解释。

ABSTRACT

Emotion is often described as something people 'feel' in their bodies. Embodied emotion theorists propose that this connection is not purely linguistic; perceiving an emotion may require somatosensory and motor re-experiencing. However, it remains unclear whether self-reports of emotion-related bodily sensations (i.e., 'lump in my throat') are related to neural simulations of bodily action and sensation or whether they can be explained by cognitive appraisals or the visual features of socioemotional signals. To investigate this, participants (N = 21) were shown arousing emotional images that varied in valence, complexity, and content while undergoing fMRI scans. Participants then rated the images on a set of emotion appraisal scales and indicated where, on a body map, they experienced sensation in response to the image. To derive normative models of responses on these scales, a separate larger online sample online (N = 56 - 128) also rated these images. Representational similarity analysis (RSA) was used to compare the emotional content in the body maps with appraisals and visual features. A pairwise distance matrix between the body maps generated for each stimulus was then used in a whole brain voxel-wise searchlight analysis to identify brain regions which reflect the representational geometry of embodied emotion. This analysis revealed a network including bilateral primary somatosensory and motor cortices, precuneus, insula, and medial prefrontal cortex. The results of this study suggest that the relationship between emotion and the body is not purely conceptual: It is supported by sensorimotor cortical activations.

研究动机与目标

• 检验情绪体验期间自我报告的身体感觉是否与感觉运动过程的神经模拟相关，而非认知评价或视觉特征。
• 确定对情绪刺激的身体感觉空间分布是否反映大脑中的神经表征。
• 分离感觉运动皮层活动对情绪表征的贡献，独立于高级认知或知觉因素。
• 利用大规模在线样本（N = 56–128）建立情绪评价与身体感觉的标准化模型，以指导fMRI分析。
• 识别出其表征几何结构与情绪相关身体图谱结构相匹配的脑区。

提出的方法

• 参与者在进行fMRI扫描时观看情绪唤醒性图像，图像在效价、复杂性和内容上各不相同。
• 参与者根据情绪评价量表对每张图像进行评分，并在身体图谱上标记其感受到感觉的部位。
• 另一组在线样本（N = 56–128）提供了情绪评价量表与身体图谱的标准化评分，以统一响应。
• 表示相似性分析（RSA）比较了身体图谱与视觉特征及评价的相似性结构。
• 全脑体素级搜索窗分析识别出其活动模式反映身体图谱表征几何结构的脑区。
• 将身体图谱的成对距离矩阵用作RSA中的神经表征模型，以检验其与fMRI活动模式的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 情绪体验期间自我报告的身体感觉是否与感觉运动皮层中的神经表征相对应？
• RQ2 情绪期间身体感觉的空间模式是否在大脑中以独特方式表征，超越视觉或认知评价？
• RQ3 哪些脑区显示出与情绪相关身体图谱结构相匹配的表征几何？
• RQ4 情绪相关身体感觉在多大程度上可由刺激的视觉特征或认知评价解释？
• RQ5 是否存在一个分布式神经网络，编码情绪中身体感觉的空间与情绪结构？

主要发现

• 一个分布式脑网络，包括双侧初级躯体感觉与运动皮层、岛叶、楔前叶及内侧前额叶皮层，显示出与情绪相关身体感觉图谱结构相匹配的表征几何。
• 情绪期间身体感觉的神经表征不能由图像的视觉特征或认知评价量表解释。
• 搜索窗分析显示，身体图谱模式与感觉运动及顶叶区域的fMRI活动之间存在显著的表征相似性。
• 本研究基于在线样本（N = 56–128）建立的标准化模型，为情绪评价与身体感觉评分提供了可靠的基准。
• 研究结果通过证明感觉运动皮层区域通过身体状态参与情绪表征，支持了具身情绪理论。
• 研究结果表明，情绪并非仅是概念性的，而是根植于身体感觉与动作的神经模拟。