-
Biological
Psychiatry
：
vmPFC
在情绪、决
策、社会认知
和精神疾病中扮演多重角色
本文重点：
腹内侧前额叶（
vmPFC
）与多种社会，认知和情感功能有关，而很多精神疾病中，这
些功能都会受到一
定程度的损害。在这篇综述中，来自
Univ
ersity
of
Wisconsin
–
Madison
的学者总结了一系列以人类和动
物为实验对象的研究，证明了
vmPFC
是大脑
皮层和皮层下网络的一个关键节点。
本文发表在
Biological
P
sychiatry
杂志，文章大致分为四个部分：
第一个部分对
vmPFC
在解剖学上定义的方式
做简要描述；
第二部分广泛引用各种研究结果，依次说明
vmPFC
在
①基于奖赏和价值的决策②对
负性情绪的产生和
调节③社会认知和“自我”有关信息的加工处理这
3
个方面，
和其他脑区、脑网络相互配合，共同发挥的
作用；
第三部分在第二部分的基础上，
使用荟萃分析，揭示了
vmPFC
中与这三种功能相对应的不同
亚区，以
及这些亚区与各种精神疾病之间的关联；
最后一部分介绍了临床研究的几种可能的转化途径，包括如何利用
vmPF
C
的影像结果对治疗效果做出
预测、判断，
vmPFC
如何作为治疗靶标等。
本文为
< br>vmPFC
的结构和功能提供了一个宏观框架，有助于读者
迅速了解当前的各种研究成果和前进方向。
引言
表征在疾病中受到破坏的大脑环
路，是建立以神经病理生理学为基础的精神疾病诊断和治疗系统的核
心。腹内侧前额叶皮
层（
ventromedial prefrontal cortex
，
vmPFC
）在社会情感功能方面有重要的作用，<
/p>
因此一直是这方面实证研究的主要脑区之一。本文的目的是整理和总结在神经系统水平上有
关
vmPFC
功能
的研究成果，以突出
以往研究的相同和不同之处，探讨未来将研究成果进行临床转化的可能性。
1.
vmPFC
的解剖特征
在灵长类动物的大脑中，“
vmPFC
”一般是指下
内侧前额叶和眶额叶皮层里一块相互连接的网络区域。
通常认为，
啮齿类动物的下边缘皮质
（
infralimbic
cortex
）与人类和猴子的
Brodma
nn25
区（
BA25
）
有关。
BA25
即是
vmP
FC
的一个组成部分。
需要注意的是
，
术语“
vmPFC
”并不是指一个独
立的大脑结构，它实际上并没有清晰和统一的解剖学
边界，比方说特定的核团或脑回。<
/p>
因此，
“
vmPFC
”的使用取决于实验方法的解剖学精度。例如，在人类脑
损伤的研究中，
同一个人的损伤部位可能包括多个
Brodmann
区，
而个体之间损伤区域可能既有重叠也有差
异。在这些研究
中，“
vmPFC
”可以相对比较准确地概括这些脑区。与之相
对的，人类的功能成像研究通常
关注
vmPFC
内部的一些子区域的激活位点，有时这些激活可以用更具体的解剖学术语来报告，如“前内侧
眶额皮层”
（
anterior
medial
orbitofrontal
cortex
）
或
“亚属扣带
皮层”
（
subgenual
cingulate
cortex
）
。
针对
vmPFC
内特定的沟回或
Brodmann
区的非人灵长类动物研究
常常使用一些更特殊的解剖学术语来描述那
些脑区，而非
vmP
FC
。啮齿类动物、猴子和人类之间同源脑区的识别使得研究人员在各种水平上对
vmPFC
展开大量研究，取得了丰硕的成果。
2.
vmPFC
参与的三大心理功能
2.1
价值与决策
临床观察显示，尽管局灶
性
vmPFC
损害患者的在常规的智力测验中表现完好，但在基
于价值的决策
（
value-based
decision
making
）方
面存在严重缺陷。在实验室研究中，这类缺陷的首次发现来源于一项
赌博任务，
该任务要求被试分别在风险、模糊和反转的情景下对奖赏和惩罚进行学习。此后的很多研究者
应用多种研究范式，记录了
vmPFC
病变
患者在基于价值的决策任务中的表现。这些研究范式包括风险赌博
（
risky
gambles
）
，
概率强化学习
（
probabilit
y
reinforcement
learning
）
，
经济交换
（
economic
exchange
）
和简单二元项目偏好（
simple binary item
preference
）。
大量人类
功能成像研究显示，各种决策背景下的
vmPFC
活动与个体对
价值和奖赏的加工和表征都有关
联。一些动物研究表明，
vmP
FC
在表征和更新刺激与结果的奖赏价值方面起着关键作用。例如，猴子和大
鼠的电生理研究都表明，
vmPFC
编码刺激的奖
赏特性，且猴子
vmPFC
的靶向损伤会破坏基于奖赏的决策过
程。
从脑网络的观点来看，
vmPFC
的奖赏加工和决策功能部分依赖于腹侧纹状体（
ventral striatum
）和
杏仁核（<
/p>
amygdala
）的相互作用
。
功能成像数据表明，
vmPFC
和腹侧纹状体
在静息态时就具有很强的功能
连接（
functional <
/p>
connectivity
），并且在奖赏加工任务中经常呈现出
共激活（
co-activation
）。此外，
有动物研究证明
vmPFC
和腹侧纹状体活动之间具
有因果关系。
啮齿类动物的研究表明，
vmPFC
的谷氨酸能神经元可以直接投射到腹侧纹状体，并且
vmPFC
的失活也
会影响腹侧纹状体的神经元活动。
同时损伤
vmPFC
和腹侧纹状体
/
伏隔核或使它们失活均会损害奖赏学习任
务的表
现，
这说明适应性的决策依赖于这两个区域的共同激活。类似的，最近一项研究发现，<
/p>
vmPFC
损伤
患者在对奖赏的预期过程
中，腹侧纹状体活动减弱。一些其他的研究还证明了
vmPFC
和杏仁核的相互作用
在奖赏加工和决策中必不可少。对于啮齿类动物，刺激杏仁核中央至
vmPFC
的神经投射可以调节奖赏相关
的行为；对于猴子，切断杏仁核和
vmPFC
的连接会损害依
照刺激的奖赏价值灵活调整选项的能力，且靶向
的杏仁核损伤会减少
vmPFC
中编码奖赏价值的神经元的百分比。一项针对
2
名双侧杏仁核局灶性损伤患者
的
fMR
I
研究发现，他们的
vmPFC
与预期
奖赏价值相关的活动出现了异常。
2.2
情绪调节
vmPFC
的第二个主要功能是负性情绪的调节。以恐惧条件化（
conditionin
g
）和恐惧记忆退化
（
extinct
ion
）为范式的一系列啮齿动物研究为这个理论提供了重要的支持。
< br>最初的证据表明，
vmPFC
损
伤的患者在恐惧记忆退化阶段，条件性恐惧反应会有所加强；随后的电生理学研究表明，
vmPFC
神经元在
退化后的回忆期间（
extinction
recall
）激活，出现明显的神
经振荡，而刺激
vmPFC
神经元会减弱记忆退
化阶段的条件性恐惧反应。此外，研究表明杏仁核对条件性恐惧的表达至关重要，而刺激
vmPFC
会抑制杏
仁核活动。
这一切都证实了
vmPFC
通过抑制杏仁核来调节恐惧反应。
更进一步地，在啮齿动物和非人灵长
类动物中的解剖追踪研究发
现，
vmPFC
直接投射到杏仁核内的抑制性中间神经元（
inhibitory
interneuron
< br>）。
人类功能成像研究表明：
vmPFC
和杏仁核在条件性恐惧的消退和负性情绪的主动抑制过程
中是负相关的；相对于
条件刺激，
vmPFC
对非条件刺激的响应更大，并且
vmPFC
的损伤会导致杏仁核对厌
恶性视觉刺
激的响应增强。
vmPFC
还能帮助
条件性恐惧泛化（
generalization
），
即对知觉上与条件性刺激相似的刺激做出恐惧
反应。
一系列分子水平的啮齿动物研究为这种说法提供了神经环路的证据：
早先的研究表明
，
内侧
PFC
（
mPFC
）
突触传递的整体性损伤导致恐惧记忆的过度泛化；
随后的研究显示，
抑制
mPFC
到特定
丘脑核（继而投射到
海马并返回至
mPFC
）的输入，也会增加恐惧记忆的泛化。实际上，
mPFC
，
丘脑和海马之间确实具有解剖上
的直接连接。以上发现提示我们，
vmPFC
可能通过这个回路来调节恐惧记忆的泛化。此外，功能成像研究
显示：当一种刺激和条件刺激越来越不相似时，
vmPFC
和海马的活动越来越强了。上述研究说明，当威胁
性刺激和个体距离变远，或是
该刺激不再像威胁刺激时，
vmPFC
活动增强。
然而另一项研究表明，在调节负性情绪方面，
vm
PFC
可能通过安慰剂或者调控预期期望来减轻疼痛。
最近的一
项荟萃分析（
meta-analysis
）表明，安慰剂效应
和对疼痛减轻的期望会增强
vmPFC
活动，同时与
厌恶性或伤害性刺激相关的区域（如杏仁核，岛叶和背侧前扣带皮层）的脑活动会降低。此外，安慰 剂治
疗增强了
vmPFC
和导水管周围
灰质（
periaqueductal
gray
）之间的连接，反映出与疼痛相关的自主神经反
应的下调。综上所述，
vmPFC
的活动与恐惧消退，恐惧泛化和安慰剂镇痛联系在一起，说
明它对于抑制负
性情绪、在威胁场景下释放安全信号等方面的普遍作用。
尽管大量证据表明
vmPFC
介导负性情绪的抑制，
还是有人认为
vmPFC
在负性情绪的产生中发挥着作用。
正如抑制模型的预测，有的患者在
vmPFC
损伤后不会表现出负面情绪（如恐惧、焦虑、内疚）的增加。
相
反，另一些
vmPFC
损伤患者对厌
恶性刺激表现出情感钝化和生理反应性减弱，他们对抑郁（
depression
）
和创伤后应激障碍（
PTSD
）的易感性也有所降低。
这种效应可能和其下白质的损伤有关，
因为猴子研究表
明，如果
vmPFC
损伤同时包括了白质，该患者对威胁诱导的恐惧反应会有所减弱，而不伤及白质的
vmPFC
损伤没有这种效应，甚至会强化恐惧反应。
vmP
FC
对于情绪产生的作用可能来源于其向①杏仁核的基底外
侧核
团（
basolateral
）和中枢核团（
< br>central nuclei
），以及②和内脏运动有关的结构，如下丘脑
（
hypothalamus
）和中脑导水
管周围灰质的密集投射。
vmPFC
损伤对情绪反应产生的影响也可能与
BA 32
有关，该脑区与
啮齿类动物边缘前区同源，与驱动
（而非抑制）恐惧情绪有关。此外，在猴子和人类中，
vmPFC
的损伤会降低终纹床核（
b
ed
nucleus
of
the
stria terminalis
，一种与焦虑有关的皮层下
结构）的活动。
2.3
社会认知与“自我”有关信息加工
除
了价值加工，决策和情绪调节，
vmPFC
还参与了许多与精神
疾病有关的社会认知功能。
例如，
vmPFC
< br>损伤患者在移情和面部情感识别方面有缺陷。最近的眼部追踪数据表明，和杏仁核损伤一样，
vmPFC
损伤
导致对眼部的视觉注意力降低。此时
指导这些患者多去注意眼部，可以提升这两类患者的情绪识别能力，
这表明这些大脑区域
都负责把视觉注意力分配给社会
-
情感特性显著的刺激。在人类
道德认知的
fMRI
研究
中，
vmPFC
也被持续激活，
对该区域的损伤会导
致道德判断的异常。
对
fMRI
数据的
荟萃分析也表明了
vmPFC
在心智理论（
Theory of Mind
）有关能力中发挥着作用。
vmPFC
还促进和“自我”（
self
）有关的信息的
加工处理。功能成像研究稳定地显示了需要专注于自我的任务中
vmPFC
的活动，例如判断一种人格特质是
否符合自己、想象一个人在某假设情境中的感觉、回忆一段自传体记忆（
autobio
graphical
memory
）。对
于这种“自我”相关的功能，
vmPFC
和默认模式网络（
default mode network
）中的脑区产生相
互作用，
包括背内侧
PFC
以及后扣带
皮层（
posterior cingulate cortex
）和楔前叶（
precuneus
）。
3.
vmPFC
的亚区及其与精神病理学的关联
< br>由于
vmPFC
主管各种心理功能，且它和很多其他脑区
都有相互作用，研究人员试图寻找
vmPFC
内在解
剖和功能上更为特化的亚区。
为了研究这个问题
，他们下载了一系列使用
Neurosynth
[]
进行的人类
fMRI
数据
的荟萃分析，以识别
vmPFC
内部与每种功能（价值和决策、情绪、社会认知）相关的亚区，以及与每个功
能特化的亚区共激活的其他脑区。
如
图
1
所示，对于每一种功能，使用
3<
/p>
个关键词搜索与
vmPFC
活动有关的激
活位点（以深浅不同的绿
色表示在图中）
。
价值和决策功能以
“
value
”
“
reward
”
和
“
decision-mak
ing
”
为关键词；
社会用
“
social
”
，
“
moral
”和“
theory of mind
”为关键词；情感功能以“
t
hreat
”“
emotional
”
和“
conditioning
”为
关
键词。值得注意的是，即使关键词有所变化，例如使用“
fear
”代替“
threat
”，使用“
e
mpathy
”代替
“
moral
”，或者“
reward anticipation
”代替“
reward
”），得到的结果都是类似的
。图
1
最后一排的
图像综合了前三排的
结果，展示了每个功能内各种关键词对应区域的交集（即前面红色部分）。
这一分析得出了与上述功能相关的脑网络：
价值和决策对应于前
vmPFC
和腹侧纹状体；情绪对应于后
部
vmPFC
和杏仁核；社会认知则对应于前
vmPFC
和背内侧
PFC
，楔前叶和颞顶皮层。
这些荟萃分析结果支
持先前
提出的分区理论，即
前
vmPFC
区与
正效价（奖赏，价值等）相关联，后区则与负效价（威胁，恐惧
等）相关联。
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