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背景
目击暴力和成为暴力受害者都与一系列不利影响有关,包括对心理健康的不利影响 [ 1 ]、学业评估表现较差 [ 2 ]、认知缺陷 [ 3 ] 以及情绪和行为失调 [ 4 ]。5 ]。一些关于暴力暴露的神经影像学工作利用了对剧烈暴力暴露的实验操作,例如,暴力视频游戏、显示媒体暴力的视频剪辑以及含有暴力内容的图像[ 6,7,8 ]]。其他研究使用了各种接触暴力的措施,例如自我报告的家庭暴力或儿童虐待经历,来预测儿童和青少年基于任务的 [ 9 , 10 ] 和静息状态 [ 11 ] 的连通性。据我们所知,还没有研究探讨儿童时期接触社区暴力对成人情绪调节和工作记忆回路的静息状态连接的累积影响。静息状态连接已被证明是大脑整体组织和区域之间沟通的衡量标准[ 12 , 13 , 14 ]]。因此,我们的研究通过检查暴露于暴力对参与情绪调节的明确大脑回路的长期影响,为逆境神经回路的文献做出了贡献[ 15 , 16 ]。
遭受暴力往往与低社会经济地位(SES)以及其他一些与SES相关的因素同时发生,包括孕产妇匮乏、难以获得医疗保健以及接触噪音和毒素[ 17 ]。研究广泛证明了这些因素对情感和认知功能的不利影响,包括工作记忆和情绪调节障碍, [ 17、18、19、20、21 ]]。尽管这是一项具有挑战性的任务,但区分通常与低社会经济地位相一致的因素的影响对于确定如何优先考虑干预工作至关重要。例如,以减轻贫困为重点的干预措施可能无法解决系统性因素,例如学校教育差距和遭受暴力的机会。神经影像学方法的使用有可能阐明特定因素(例如遭受暴力)的神经后果,从而提供更精确的信息,最终为新型干预措施的开发奠定基础。目前的研究旨在确定除 SES 影响之外的静息状态连接与社区暴力暴露之间的精确差异。
接触暴力:对情绪调节回路的影响
逆境是一种包括但不限于接触暴力的概念,已被证明会对情绪调节产生有害影响[ 20,22,23,24 ] 。基于任务的神经影像学研究证明了童年逆境对杏仁核对威胁刺激的反应的影响[ 20,25,26,27 ]。对威胁的反应性增加被认为与前额皮质(PFC)调节活动的减少有关[ 25 ],前额皮质通过影响杏仁核来调节威胁和奖励反应。具体来说,杏仁核激活增加对应于 PFC 活性降低 [ 28、29、30、31、32 ]。_ _ _ _ _ 逆境不仅与情绪调节缺陷和杏仁核反应性增加有关,还与额叶杏仁核连接性下降有关[ 11,23,33,34,35 ] ,迄今为止,很少有神经影像学研究旨在分解逆境的维度[ 23 ]。神经生物学的影响,例如儿茶酚胺(包括去甲肾上腺素)释放的增加,被认为是这种连接性变化的原因[ 36 ]。
几项研究表明,接触暴力(逆境的一种亚型)也会产生类似的影响 [ 5 , 37 ]。在行为上,遭受暴力的儿童调节负面情绪反应的能力下降,导致在存在威胁刺激时目标导向行为受损[ 3,38,39,40 ]。神经科学研究与这些行为发现一致,儿童时期的虐待和家庭暴力暴露与神经杏仁核对威胁的反应增强有关[ 41 , 42]。同样与逆境引起的前额叶-杏仁核连接性减少相一致,与遭受过身体暴力、性暴力或家庭暴力的儿童相比,与遭受过身体暴力、性暴力或家庭暴力的同龄人相比,在看到恐惧的面孔时前扣带皮层(ACC)的激活减少了[ 43 ]。没有遭受过暴力。ACC 涉及多种认知和情感功能,包括但不限于情绪调节(例如[ 44 , 45 ]、冲突监控和错误检测[ 46 , 47 , 48 ]以及避免威胁线索[ 43]。此外,前额叶皮层已被证明会受到逆境的影响。例如,对暴力暴露的急性操纵——玩暴力视频游戏——也对应于抑制任务期间前额皮质活动的减少[ 49 ]。最后,在一项与我们最相似的研究中,与那些自称经历过至少一种形式创伤的 9-15 岁城市青年相比,那些自称没有经历过创伤的城市青年的杏仁核-前额叶功能连接性较低[11 ]。然而,在该研究中,遭受创伤的群体报告的父母收入水平较低,p < 0.05 [ 11]; 相比之下,我们的研究使用线性回归来解释父母社会经济地位的个体差异。此外,我们不是检查单一的创伤事件,而是根据儿童遭受暴力的自我报告累积测量来回归杏仁核种子区域的功能连接。根据之前的研究,我们预计童年时期接触暴力会导致杏仁核和 ACC 之间的连通性下降。此外,我们根据荟萃分析的结果预测杏仁核和 ACC 之间的连通性下降,该荟萃分析得出的结论是,多项研究中逆境的峰值效应集中在 ACC 处 [ 34 ]。
接触暴力:对工作记忆电路的影响
许多研究还表明,童年时期的逆境,包括身体和情感虐待,与工作记忆以及其他执行功能的缺陷有关[ 20,50,51,52 ] 。神经影像学研究也追踪这种行为证据。dlPFC 与背内侧前额叶皮层 (dmPFC) 和下顶叶皮层一起组成额顶叶网络 [ 53 ],参与工作记忆和认知控制 [ 53 , 54 ]。多项研究表明,该网络与逆境相关的连通性降低[ 10,49,55,56 ]。
关于遭受暴力的情况,与对照组相比,在童年时期遭受虐待的个体在持续注意力任务期间额顶叶网络的连通性降低了[ 10 ]。青少年自我报告的暴力经历也与执行控制任务期间额顶叶区域活动减少有关[ 9 ]。虽然这些研究表明额顶叶连接性下降与遭受暴力有关,但其他研究结果却好坏参半。一种有影响力的方法,逆境和精神病理学的维度模型[ 57],区分了威胁(定义为威胁或伤害的经历)和剥夺暴露(定义为缺乏预期的社会、身体和情感环境刺激)[ 57 ]。该模型提出,威胁暴露(包括身体虐待、直接社区暴力和家庭暴力虐待)会影响情绪调节;而包括低收入需求比和父母教育在内的剥夺暴露会影响工作记忆[ 57 , 58 ]。一项符合该模型的研究发现,剥夺(父母教育程度低和童年忽视)而非虐待与工作记忆缺陷有关[ 55]。总体而言,有证据表明,包括身体虐待、直接社区暴力和家庭暴力虐待在内的威胁暴露会影响情绪调节;而包括低收入需求比和父母教育在内的剥夺暴露会影响工作记忆[ 57 , 58]。然而,需要进一步的证据来测试暴露于暴力是否预示着额顶叶连通性下降。我们的研究可以帮助阐明与社区暴力相关的额顶叶连接减少的特殊性,因为我们测量了父母的社会经济地位和暴力暴露。因此,我们可以在考虑父母社会经济地位后评估接触暴力的影响。然而,由于我们使用的是社会经济地位(SES)而不是直接测量剥夺,因此我们无法得出关于剥夺的影响的结论。
在当前的研究中,我们使用前额皮质的工作记忆相关区域(右侧 dlPFC)作为种子,来测试与大脑其他部分的连通性随暴力暴露的变化。根据之前的研究,我们预计,对于童年暴力暴露程度较高的个体而言,与工作记忆相关的右侧 dlPFC 种子和顶叶区域(例如顶内沟和周围皮层)之间的连接性会减少。或者,我们可能会发现,在考虑了社会经济地位后,基于暴力暴露的工作记忆回路没有差异。
认知控制和情绪调节
这里考虑的逆境的两个后果——情绪调节和工作记忆——是截然不同的,但却是相关的[ 59,60,61,62 ]。例如,一项荟萃分析发现了工作记忆和情绪调节网络(例如 ACC)之间的重叠,但也发现了与每个域相关的不同区域 [ 44 ]。这些相互关联的领域都与逆境广泛相关,但对于每个领域是否与威胁与剥夺暴露独立相关,研究尚无定论[ 23 , 57 ]。
在当前的研究中,我们检查情绪调节和工作记忆网络,使用双侧杏仁核和 dlPFC 作为种子来测试与暴力暴露相关的神经连接差异。我们预计这两个不同但相关的网络的连接性会减少,右侧 dlPFC 和双边杏仁核种子都显示出内侧前额叶区域的连接性减少,并且遭受暴力的机会增加。如前所述,我们还测试了以下可能性:在考虑了 SES 后,接触暴力将预测额杏仁核回路的连接性下降,但不会导致额顶叶回路的连接性下降。
目前的研究
在这里,我们研究了年轻人自我报告的童年时期遭受暴力的经历是否调节了情绪调节和工作记忆回路之间的内在功能连接。具体来说,我们研究了童年时期和青春期早期遭受暴力的累积影响。我们使用功能磁共振成像 (fMRI) 来测试特定的神经区域,这些区域的连通性会因童年时期遭受暴力的情况而有所不同。
为了研究与这些功能相关的区域,在当前的研究中,我们选择了杏仁核的两个种子区域和右侧背外侧前额叶皮层的一个种子区域。我们首先对遭受高水平暴力和低水平暴力的个人进行了分组比较。这些组在当前的 SES 上是匹配的。对一部分参与者进行了后续分析,这些参与者的社会经济地位(父母社会经济地位)具有更相关的衡量标准。在第二次分析中,暴力暴露和社会经济地位被作为静息状态功能连接回归的连续预测因子。完成这项分析是为了确认我们的结果证明了在儿童社会经济地位之上和之外接触暴力的具体影响。
材料和方法
参加者
罗格斯大学纽瓦克分校社区招募了 52 名以英语为母语的右利手,使用以下来源:本科生参与者测试库、罗格斯研究生列表服务、Craigslist、社交媒体团体以及在多个校园地点张贴的传单。参与者被纳入由语言行为和脑成像实验室进行的五项独立研究中,所有这些研究都使用相同的采集参数在单独的运行中收集静息态功能磁共振成像数据。所有参与者都根据机构审查委员会的指导方针提供了书面知情同意书,并因其在扫描仪中的工作时间而获得每小时 30 美元的补偿。参与者经过预筛选,以排除那些报告有创伤性脑损伤、精神疾病、学习障碍、自闭症诊断、或注意力缺陷多动障碍。还根据参与者的自我报告对当前吸毒、吸烟和适度饮酒(每周饮酒超过 5 杯)进行筛查。
为了解决我们感兴趣的主要问题(与暴力暴露相关的连通性差异),我们根据社区暴力暴露调查 (SECV) 改编版本的自我报告分数中位数选择了两个亚组 [ 63]。根据他们是否报告在童年时期遭受过严重的暴力,他们被选为两组之一。为了隔离之前接触过暴力的神经影响,选择了两组以匹配多个相关变量。匹配过程从两个初始组(HighViol 与 LowViol)开始。使用受试者间 t 检验测试连续值变量的组间差异,而使用卡方检验测试分类变量。两组最初在除种族外的所有变量上均匹配,χ 2 (4, N = 52) = 12.36,p = 0.01,以及当前暴力暴露情况,t [ 50] = 2.41,p = 0.02。根据在最大化样本量的同时生成匹配组的特征删除参与者。所得样本为 N = 46。 HighViol 组由 23 人组成,其中 7 名女性;LowViol 组由 23 人组成,其中 13 名女性,χ 2 (1, N = 46) = 02.21,p = 0.137。根据分配,各组在自我报告的儿童时期遭受暴力、高暴力(M = 20.30,SD = 5.97)、低暴力(M = 6.0,SD = 3.10)、t [ 33] = 10.19,p < 0.0001。这些是基于自我报告量表的无单位数字,如下文进一步所述。匹配后,当前 SES、年龄和过去一年遭受暴力的连续值变量在各组之间没有可靠的差异(所有 p > 0.1,表1)。各组还根据种族 χ 2 (3, N = 46) = 6.83、种族 χ 2 (2, N = 46) = 3.09 以及所使用的语言(单语与双语)进行匹配,χ 2 (1, N = 46) = 0.57(所有 p > 0.05,表1)。两名参与者的语言数据缺失。为了解决这个问题,数据被估算为这两名参与者所有可能的语言组合;结果发现,无论这两名参与者是单语还是双语,组间语言仍然匹配,所有 p > 0.6。最后,R [ 64 ]中使用 alpha = 0.05 和功效 = 0.80 的功效分析表明,样本量 (N = 46) 足以检测中到大的效应 (Cohen's d > 0.8)。
表 1 组内比较参与者的特征
全尺寸桌子
对于我们的第二个问题,即这些影响与 SES 的可分离性,我们使用了也具有父母 SES 的完整样本的子集,并进行了线性回归分析。父母 SES 分数仅适用于一小部分,因为在招募了大约一半的参与者后,确定对父母 SES 进行更具体的衡量,而不是当前的 SES,将有助于确定儿童时期遭受暴力的影响童年社会经济地位。因此,在原始完整样本 (N = 52) 的参与者子集 (N = 25) 中收集了父母 SES 的测量结果。对于该组,父母 SES 与当前 SES 之间的相关性为 0.41,p = 0.04。在这个样本中,平均自我报告的童年时期遭受暴力的次数为 15 (SD = 10.47),去年遭受暴力的次数为 7.92 (SD = 9.21),平均年龄为 21.72 (SD = 2.57);5 名参与者(20%)为女性。R 中的功效分析 [[64 ] 使用 alpha = 0.05 和 power = 0.80 证明样本量 (N = 25) 足以检测中到大的效应 (Cohen's f 2 > 0.35)。
程序
在每次扫描结束时(完成任何实验任务后)收集静息态数据。参与者被告知静静地躺着,看着固定十字架,让他们的思绪飘游。在其中三项研究中,参与者在脑部扫描后立即完成了相关调查问卷。对于其他三项研究,参与者在参与研究后被联系,并被邀请在线填写问卷。
行为测量
社区暴力暴露调查(Richters & Saltzman [ 63 ])是一项经过验证的自我报告措施,用于评估个人成为暴力受害者的发生率(例如,您是否被某人殴打或殴打?)以及目击者暴力行为(例如,你听到枪声吗?)。完整的调查由 11 个评估受害情况和 35 个评估目击暴力的项目组成,具有很高的重测信度(0.81,Richters & Martinez [ 65 ])。在当前的研究中,我们使用类似于 Boxer 等人的方法选择了最相关项目的子集。[ 38]。有 2 个项目评估成为受害者的频率,13 个项目评估目击暴力的频率。每个问题包含四个回答选项(1 是,很多次;2 是,几次;3 是,一次或两次;4 否。) 回答采用反向编码,选择 4 得 0 分,选择 1 得 3 分使用这种编码方案是为了使更高的数字可以直接解释为更多地遭受暴力。询问帮助行为的两个项目(例如,其他人是否帮助过您做某事?)未得分。向所有参与者提供了两份调查副本。其一,参与者被要求根据他们 3 至 16 岁的童年经历来回答。在我们的分析中,该指标的得分(童年遭受暴力的程度)被用作主要预测因素。
修改后的 Kuppuswamy SES 量表改编自 Kuppuswamy [ 66 ]。这是一项评估户主教育程度、职业以及人均收入的三项指标。每个问题提供了 7 个答案选择,高 SES(例如“专业”)的答案编码为 7,低 SES(例如“失业”)编码为 1。因此,分数范围从 3 到 21,分数较低表示较低的 SES(表1中标记为“SES 当前” )。在对 20 名参与者进行这项调查后,我们确定,如上所述,获得儿童社会经济地位的衡量标准也很有用。因此,根据储备能力模型实施了一项额外措施[ 67]]。它要求参与者报告家庭收入、就业状况以及其父母或监护人(表1中标记为“SES父母” )的最高教育程度。完整样本中的 25 名参与者 (N = 52) 完成了该任务。在 25 名完成该研究的参与者中,父母社会经济地位与儿童时期遭受暴力的相关性为 − 0.34,p = 0.09。
种子投资回报率生成
双侧杏仁核 ROI(见图 1 A)是根据 Talairach 图集的解剖学名称获得的 [ 68 ]。根据右侧 dlPFC 中与逆境相关的连通性差异 [ 69 ]、募集 [ 70 ] 和灰质差异 [ 71 ] 的证据,选择右侧 dlPFC 作为附加种子。此外,我们最初研究的一个重点是探索逆境相关的工作记忆缺陷在从负反馈中学习中的作用,这使我们从反馈学习研究中选择了正确的 dlPFC 种子 [ 72]。在这项研究中,右 dlPFC 的募集参与了从负反馈中学习,其参与归因于工作记忆过程 [ 72 ],这与我们当前的研究问题相关。这个右 dlPFC ROI(图 1 B)是通过创建一个以本研究 [ 72 ]坐标为中心的 6 mm 球体生成的,并从 MNI 转换为 Talairach 空间,即 x = 43、y = 33、z = 31 [ 73 ] 74 ]。由此产生的 ROI 是额中回的一部分,并且在多项荟萃分析中已被证明与工作记忆有关[ 75、76、77 ]],从而证实了它在工作记忆中的作用。值得注意的是,ROI 与工作记忆 fMRI 研究的一项有影响力的荟萃分析中的最高峰右侧 dlPFC 结果(x = 40,y = 32,z = 30)基本相同(79;参见附加文件 1:图 1 )。 S4 为使用来自此荟萃分析的 ROI 的结果)。
生成三个种子 ROI 后,通过反转已计算的用于将单个图像配准到组空间的变换矩阵,将它们与每个受试者的原始静息状态功能图像空间对齐。
功能磁共振成像采集和分析
MRI 数据是在带有 12 通道头部线圈的 3-T 西门子 Magnetom TrioTim 扫描仪上收集的。使用 3 维磁化准备的快速梯度回波 (MPRAGE) 序列收集每位参与者的 T1 高分辨率解剖脑扫描,TR 为 1900 毫秒 (ms),TE 为 2.52 毫秒(矩阵 = 256) × 256 体素,176 个连续的 1 mm 轴向切片,视野,FOV = 256 mm,翻转角 = 9 度)。使用梯度回波平面成像 (EPI) 序列(TR = 3000 ms、TE = 31 ms、FOV = 240 mm、矩阵 = 96 × 96)收集血氧水平相关 (BOLD) 数据的七分钟静息态扫描体素,翻转角 = 90 度),产生 140 个 TR 和 41 个倾斜轴向切片,大致平行于前连合-后连合平面,体素大小为 2.5 × 2.5 × 2.5 mm。
所有 MRI 数据均使用 AFNI 软件套件进行预处理(http://afni.nimh.nih.gov/afni;[73 ]。将切片计时和运动校正应用于时间序列图像,并进行高分辨率结构扫描然后与这些图像对齐[ 78]。由于初始饱和度,每次运行中的前 6 张图像均被忽略。对图像时间序列应用 0.01 至 0.1 Hz 之间的高通和低通滤波。使用最小二乘多元线性回归 AFNI 程序 3dDeconvolve 将心室和白质中的信号以及全局平均值分别建模为干扰回归量。使用 AFNI 程序 3dmaskave 对给定种子 ROI 中每个体素的时间序列进行平均,以创建该 ROI 的单个平均时间序列,并输入单个受试者全脑分析作为每个受试者感兴趣的回归量。每个受试者的解剖扫描都与 Talairach 图集对齐 [ 79 ],并且该对齐解决方案用于将每个受试者的图像回归结果注册到同一图集。
使用 AFNI 的 3dttest + + 对每个 ROI 的每个功能连接图进行两样本t检验,通过比较高暴力暴露组与低暴力暴露组 (n = 46) 之间的情况进行组级分析。这些组在当前的 SES 上是匹配的。作为后续行动,我们完成了一项分析,将暴力暴露作为连续因素,同时还包括儿童社会经济地位作为对照协变量(仅在一部分参与者中可用,n = 25)。在此分析中,父母 SES 和童年暴力经历作为预测因子输入 AFNI 中的 3dttest++ 函数。
将排除大部分白质和脑脊液的脑掩模应用于所有生成的图像。组 z 得分图像以体素 p < 0.005 为阈值,簇范围校正为 532 mm 3(地图校正 p < 0.05,由 AFNI 程序 3dClustSim 确定)。分别对杏仁核和 dlPFC 种子区域进行分析。
为了从聚类中提取 beta 值(连通性值)以进行绘图,使用 3dmerge 命令生成每次分析的阈值化、聚类校正图像结果。然后使用 3dcalc 命令提取在相关全脑连接性分析中具有重要意义的特定簇,例如 ACC 区域,该区域显示出与儿童时期遭受暴力程度较高相关的连接性降低。最后,使用 3dROIstats 命令提取与聚类对应的区域内每个受试者的平均连接值。
进行联合分析以确定右侧 dlPFC 和右侧杏仁核静息状态连接分析结果之间的重叠区域 [ 80 ]。通过使用 AFNI 中的 3dmerge 和 3dcalc 命令运行联合分析,生成 ACC 区域的两个二进制图,这些图是使用右侧 dlPFC 种子和右侧杏仁核种子进行回归分析得出的结果。然后使用 3dcalc 命令将这些图像相互相乘,以便仅保留重叠区域。
结果
杏仁核静息态功能连接
分组比较:杏仁核种子
首先,我们建立了每个组的整体连通性模式,然后对比了组之间的连通性。对于两组来说,检查杏仁核种子区域与整个大脑的静息状态功能连接的分析导致与整个大脑的许多区域呈正连接,左右种子在质量上没有差异。这些包括内侧和眶额皮质、背额皮质区域(额上回)、双侧杏仁核、海马旁回、尾状核、颞叶、顶叶下叶和顶叶上叶、后扣带回、岛叶和双侧枕叶皮质(参见附加文件1:图 S1)。
高暴力暴露率减去低暴力暴露率的对比预计会显示,高暴力暴露率组的杏仁核种子和涉及情绪认知控制的额叶区域(例如 ACC)之间的连通性较弱。与这一假设一致,与低暴力暴露相比,高暴力暴露下右侧杏仁核和 ACC 之间的对比产生的连通性显着减少(图 2A,表2)。然而,与左侧杏仁核的功能连接对比显示,各组之间没有显着差异。
连续分析:杏仁核种子
该分析将暴力暴露视为连续变量,对父母社会经济地位进行统计控制,显示出与上述分类分析类似的结果。暴力暴露水平的增加显着预示着右侧杏仁核和 ACC 之间的连通性下降(见图 2B,表2)。左侧杏仁核种子的结果相似,其中较高的暴力暴露预示着与 ACC、双侧壳核和右侧 dlPFC 的连通性较低(见图 2C,表2)。
对整个样本 (N = 52) 进行了事后静息态连接分析,并使用相同的杏仁核种子,但使用当前的 SES 作为协变量输入,而不是亲本的 SES。与主要回归分析一样,暴力暴露被作为预测变量输入。该分析表明,考虑到当前的 SES 后,暴力暴露的增加预示着左侧杏仁核和丘脑之间的连接性下降(附加文件1:图 S2A)以及右侧杏仁核和左前颞中回之间的连接性(附加文件1:图S2B)。
右背外侧 PFC 种子静息状态功能连接
组间比较:右 dlPFC 种子
对于暴露于低水平和高水平暴力的两组,检查右 dlPFC 种子区域和整个大脑之间的静息状态功能连接的分析结果显示与外侧、背外侧和背内侧额叶皮层、岛叶、丘脑、壳核、楔前叶、双侧顶下小叶和顶上小叶以及双侧枕叶。
暴力暴露高减低的对比显示,右侧 dlPFC 种子与左侧 IPS、左侧额下回、ACC、双侧 vlPFC 和左侧岛叶周围皮层之间的连通性显着下降(见图 3A, 表3 )。
连续分析:正确的 dlPFC 种子
使用正确的 dlPFC 种子进行连续分析,对亲代 SES 进行统计控制,产生的结果与离散组分析基本一致,但在空间上更广泛。随着儿童时期遭受暴力的报道不断增加,右侧 dlPFC 与 ACC、vmPFC、左侧角回、左侧尾状核和双侧前颞叶之间的连通性逐渐减弱(见图 3 B、表3)。
与杏仁核种子一样,使用正确的 dlPFC 种子对整个样本 (N = 52) 进行另一项事后回归分析,以当前 SES 而不是亲本 SES 作为协变量。该分析表明,考虑到当前的 SES 后,暴力暴露的增加预示着右侧 dlPFC 种子与双侧额中前回和双侧 IPS 之间的连接性下降(参见附加文件1:图 S3)。
连词分析
从右侧 dlPFC 和杏仁核种子的连续分析结果来看,似乎 ACC 的一个区域与右侧 dlPFC 和右侧杏仁核种子的连接性降低,报告的儿童时期遭受暴力的情况较高。为了证实这一点,进行了联合分析[ 80 ]以确定是否存在空间重叠。我们对两个种子区域的两个结果图进行二值化并确定它们的交集。这导致了 ACC 中 159 个体素的重叠区域(见图 4)。
讨论
童年逆境,包括遭受虐待、创伤史和典型环境经历的剥夺,已被证明与情感和认知调节的差异有关[ 20,23,26,81,82 ] 。目前的研究结果表明,在控制了SES之后,发育过程中接触暴力与情绪调节和认知控制相关的神经回路的差异特别相关。特别是,与低水平相比,报告童年时期遭受暴力的参与者表现出杏仁核和前额叶区域(尤其是与情绪调节有关的 ACC)之间的功能连接较少。34、47 ] 。 _ 在另一项专门针对父母社会经济地位的分析中,报告的暴力行为越高,预示着杏仁核和前额叶区域(例如 ACC)之间的联系就越少。我们右侧 dlPFC 连接性分析的结果不太清楚。虽然组比较表明右侧 dlPFC 和顶内沟之间的连接性降低,但我们的第二次分析(专门考虑父母 SES)显示右侧 dlPFC 和不同顶叶区域角回 (AG) 之间的连接性降低。我们的研究结果表明,考虑到社会经济地位后,发育过程中接触暴力(看到和听到暴力行为)与成人情感和认知功能相关的神经回路的差异有关。
杏仁核连通性
我们目前发现,与低水平暴力相比,暴露于高水平暴力的个体的右侧杏仁核和头侧 ACC 之间的连接性降低,这与之前的证据一致,即急性 [ 83 ] 和慢性压力 [ 11 , 22 , 84、85 ] 。 _ 这也与逆境引起的对威胁的敏感性增加相一致[ 56,86,87 ] ,这被认为与前额叶控制区域对皮质下区域(如杏仁核)的调节减少有关[ 24,25,34 , 88、89、90、91、92 ] 。 _ _ _ _ _ 我们发现,对于遭受高强度暴力的个体,杏仁核和头侧 ACC 之间的连通性降低,这也与大脑结构的发现相一致,例如与逆境相关的连接额叶和内侧颞区的白质束完整性降低 [ 93 , 94 ],遭受家庭暴力的儿童额叶皮层灰质体积[ 95 ]。
对具有父母 SES 评分的参与者子集的持续分析结果证实了这些发现,并为以下结论提供了额外支持:接触暴力会导致杏仁核 - ACC 连通性降低,其影响超出了 SES 的影响。
因此,虽然父母社会经济地位低和接触暴力都代表逆境的亚型,但当前研究的贡献是开始将逆境的结构分解为多个组成部分,表明早期接触暴力对情绪调节回路有独立的影响。此外,报告的暴力暴露程度越高,连通性就越差,这证明了长期接触暴力会产生持续的复合效应,而不是与暴露阈值相关的“全有或全无”类型的效应。
最后,我们的研究结果也与荟萃分析一致,该分析表明杏仁核和头侧 ACC(而不是 vmPFC)之间的连接性下降与逆境有关 [ 34 ]。我们的研究对文献做出了贡献,因为它提供了额外的证据,证明 ACC 在压力引起的额杏仁核连接性下降中的作用的特异性。
背外侧前额叶皮层连接
高暴力暴露组与低暴力暴露组之间的静息态功能连接图对比显示,右侧 dlPFC 种子与双侧 IPS、左额下回、ACC、双侧 vlPFC 和左岛叶之间的连接性降低。dlPFC 和 IPS 先前已被证明参与工作记忆 [ 75 , 96 ] 以及其他认知要求较高的任务 [ 97 ]]。虽然我们的小组分析显示,遭受高度暴力的群体的右侧 dlPFC-IPS 连接性降低,但对父母 SES 评分 (N = 25) 的参与者子集的连续分析揭示了略有不同的模式。具体来说,在连续分析中考虑 SES 后,右侧 dlPFC 不再表现出与 IPS 的连接减少,从而导致更高的暴力风险。因此,考虑到社会经济地位后,标准工作记忆回路与接触暴力无关。
多项研究表明工作记忆缺陷和额顶叶连接减少与逆境有关[ 69,87,98,99 ] 。然而,逆境和精神病理学的维度模型表明,工作记忆缺陷可能特定于与剥夺相关的逆境,而不是与威胁相关的逆境 [ 58 , 100 ]。我们的 dlPFC 连接分析结果支持了这一点,因为在考虑 SES 后,dlPFC-IPS 连接不再重要。
除了压力引起的额顶叶连接性下降外,额叶区域也表现出与逆境相关的差异[ 26,40,100 ]。事实上,一项荟萃分析发现,在几种逆境亚型中,包括性虐待、情感虐待和忽视,额叶区域的体积都会减少[ 101 ]。另一项荟萃分析发现,经历过童年创伤的人右侧 dlPFC 以及杏仁核的灰质体积减少 [ 71 ]。dlPFC 体积的这种减少可能是连接性减少的基础[ 102]。总体而言,我们的 dlPFC 静息态连通性分析结果与这项研究一致,因为组比较和连续分析都表明,额叶区域的连通性降低,导致儿童遭受暴力的风险较高。
在连续分析中,在考虑了更精确的 SES(父母 SES)测量后,发现随着暴力暴露程度的增加,dlPFC-AG 下降,但 dlPFC-IPS 没有下降。虽然这一发现并未被预测到,但它与另一项研究相一致,该研究表明,在青少年执行抑制任务期间,接触暴力会导致 IPS 之外但顶叶后叶区域的活动减少 [ 9 ]。更广泛地说,它也符合情绪调节电路的文献。由于童年逆境已被证明可以预测情绪调节[ 11 , 89 ],因此这些发现在这里似乎是相关的。例如,一项研究发现,回转减少,表明存在潜在的连通性差异[103 ],在 AG 中针对有情绪调节困难的参与者[ 104 ]。另一项荟萃分析表明,dlPFC 参与情绪调节,而 AG 则参与情绪调节的执行[ 16 ]。我们的回归分析结果与研究结果一致,研究表明暴力暴露(而非贫困)与情绪调节困难相关。贫困(而非暴力)与认知控制缺陷相关[ 105 ]。此外,这两种形式的逆境都与情绪条件下的抑制力下降有关[ 105]。因此,虽然没有预测到更高程度的暴力暴露会导致 dlPFC-AG 连接性降低,但它支持了以下观点:暴露于暴力会改变情绪调节回路(额叶杏仁核和额叶 AG)的连接性,但不会改变工作记忆本身(额叶-AG)的连接性。 IPS)。这些结果值得在后续研究中进一步关注顶叶的不同方面。
最后,在分组比较和连续分析中,随着暴力暴露程度的增加,dlPFC 与 ACC 的连通性逐渐减弱。先前的研究表明,dlPFC 介导 ACC 和杏仁核之间的关系 [ 30 , 106 ],因此与情绪调节回路相关。我们对 dlPFC 种子的连通性分析结果表明,虽然接触暴力可能无法解释工作记忆回路连通性的下降,但它可能是与情绪调节相关的广泛网络连通性下降的原因。
杏仁核和 dlPFC 连接差异在 ACC 中汇聚
右侧杏仁核和右侧 dlPFC 种子连接分析均显示与 ACC 的连接减少,分析之间存在空间重叠。选择正确的 dlPFC 种子是因为它在工作记忆中的作用,选择正确的杏仁核是因为它与威胁反应相关。我们在 ACC 中的连通性分析结果表明它处于认知和情绪控制的交叉点。根据这种解释, ACC与认知和情绪处理的调节有关[ 47,107,108,109 ]。此外, ACC 已被证明会影响边缘区域[ 48、110、111、112 ]],并参与负面情绪的评估和调节[ 111 ]。其他相关工作表明,情绪调节取决于前额叶-扣带皮层和皮质-皮质下回路之间的相互作用[ 48 , 113 ]。
我们的分析结果与该提议一致,并提供证据表明 dlPFC-ACC 连接可能与杏仁核-ACC 连接减少有关。重要的是,由于连续分析中考虑了 SES,因此本研究提供的证据表明,皮层和皮层下电路差异是特定于威胁暴露的,超出了 SES 的其他影响。总体而言,虽然结果不支持工作记忆回路中与威胁相关的差异,但它们确实支持额叶区域中与威胁相关的差异,这反过来可能与情绪调节回路有关。然而,考虑到我们的分析包括静息状态数据而没有相应的情感或认知测量,我们不能将结果解释为与特定情感或认知过程具体相关。而且,16 , 114 ],冲突监控[ 115 ],错误检测[ 47 , 116 ],情绪调节[ 16 , 34 , 47 , 117 ];因此,不能假设单个进程与连接差异有关。然而,考虑到受威胁暴露影响的个体情绪调节受损[ 11、39、40、58、118 ] ;ACC 与逆境之间的关系 [ 34 , 119 , 120]; 以及 ACC 在处理负面情绪和对边缘区域的影响中的作用的证据 [ 111 ],ACC 和杏仁核之间与逆境相关的差异连接可能对应于情绪的认知调节。
威胁与剥夺暴露
我们以父母 SES 作为协变量进行连续分析,证实即使考虑了 SES 因素,右杏仁核-ACC 连接性下降也与儿童时期遭受暴力有关。这些结果与逆境的维度模型一致(引用 53,95),这表明威胁暴露而不是剥夺本身与右杏仁核-ACC 连接性下降有关。然而,虽然剥夺是一个广泛的概念,与缺乏预期的环境投入有关[ 57],我们测量了 SES,它可能会也可能不会捕捉到剥夺暴露的一些个体差异。具体来说,我们对父母社会经济地位的衡量包括父母的收入、教育和就业。其他可以衡量的剥夺来源包括忽视。此外,个人可能会报告父母社会经济地位较低,但拥有足够的支持(社区、大家庭等),因此低社会经济地位并不对应于剥夺。因此,父母的社会经济地位并不是剥夺的明确衡量标准,因此我们无法得出剥夺对神经连接的影响的结论。鉴于缺乏明确的剥夺措施,在将我们的结果解释为与威胁暴露唯一相关时也应谨慎。因此,58 , 82 ],需要进一步研究来证实这一说法。我们可以说的是,我们的研究提供的证据表明,接触暴力对右杏仁核-ACC 连接的影响超出了父母收入、教育和就业的影响。
最后,我们的事后分析考虑了当前的社会经济地位,而不是父母的社会经济地位,可能会为未来的研究提供支持,探索当前的社会经济地位在缓解儿童遭受暴力的影响方面的作用。具体来说,使用杏仁核作为种子区域对当前 SES 进行分析(附加文件1:图 S2)显示与我们的假设相关的基本无效结果,没有涉及额叶电路。以正确的 dlPFC 种子和当前 SES 作为协变量的分析结果与我们在高暴力暴露组和低暴力暴露组之间进行离散对比分析的结果一致,该分析将总体 SES 与组进行匹配,而没有具体区分当前的 SES 与父母的 SES。这两项结果都表明,接触暴力的次数增加预示着右 dlPFC 与左 IPS 连接性的降低。然而,在解释这种明显收敛的结果时需要谨慎,因为离散对比结果(图 3 A)显示前部 IPS 与右侧 dlPFC 连接,而当前 SES 的连续分析(附加文件1):图 S3)显示了更后验的 IPS 结果,右侧 IPS 中有额外的连接。鉴于测量大学生的 SES 存在困难,当前的 SES 分析也应谨慎解读 [ 121 ]。然而,它们确实为未来的研究提供了支持,探索当前社会经济地位如何减轻儿童遭受暴力的影响。关于逆境的维度模型[ 58 , 82 ],未来的研究可能旨在查明威胁和剥夺暴露时间的影响。
影响
在这里,我们发现,在童年时期遭受高度暴力的人,右侧杏仁核和 ACC 之间的连接性会降低。在之前的研究中, ACC 和杏仁核之间的连通性下降已被证明与威胁反应调节受损有关 [ 35,91,92 ]。因此,如果受逆境影响的个体 ACC 和右侧杏仁核之间的连接性较差,他们调节对负面或威胁性信息的注意力和情绪反应的能力也可能较差。
先前的研究将逆境视为经历过童年创伤,例如身体或情感虐待;或经历过与例如在机构中长大相关的剥夺[ 21,26,43,57,82,122,123,124,125 ] 。_ _ _ 其他人研究了 SES 的影响 [ 17]。然而,我们的研究的独特之处在于我们检查了与自我报告的童年时期遭受暴力相关的大脑差异。在我们进行的社区暴力调查中,15 个项目中有 13 个与目击暴力事件相对应,例如看到某人被枪支射击、看到有人在邻居中持枪或持刀、看到人们被击打或推搡,以及看到人们打破汽车或建筑物的窗户。只有两项与受害者相关(您是否被人打或推?其他人是否威胁要伤害您?)。通过将 15 个项目的回答相加而生成综合分数,不可避免的是,分数在很大程度上代表了暴力的暴露程度,而不是暴力的受害者。尽管这两个结构可能彼此相关,我们的研究提供的证据表明,额叶和额边缘连接的减少可能与“仅仅”接触暴力有关。此外,我们的研究证实,即使考虑了父母的社会经济地位,大脑连接的这种差异仍然存在。
在考虑了 SES 后,暴力暴露与 dlPFC 和 IPS 之间的连通性之间缺乏显着关系,这表明工作记忆缺陷可能与暴力暴露本身无关,但可能与通常与此类暴露同时发生的其他因素有关。联合分析的结果表明,针对 dlPFC-ACC 连接的干预措施可能有助于缓冲暴力暴露对额边缘回路的影响。这与之前的研究一致,例如,实时功能磁共振成像神经反馈可以有效增加 dlPFC-ACC 连接并减少高度焦虑个体的焦虑[ 126]。从目前的结果来看,这种神经反馈干预对于受暴力影响的个人来说也可能是有希望的。
局限性
这项研究提供了对与暴力暴露相关的神经连接的深入了解。然而,我们意识到一些限制。其一,社会经济地位较低的社区遭受暴力的风险通常较高[ 127 ],而且社会经济地位已被证明与多种其他环境因素相关,例如接触环境毒素[ 128 ]。尽管 SES 在我们的研究中是匹配的,但与 SES 同时发生的其他因素也可能在各组之间存在差异。遭受暴力还可能影响其他结果,例如体力活动水平[ 129 ]以及邻居之间社会凝聚力的看法[ 127]]。因此,群体之间连通性的差异可能归因于其他暴力或低社会经济地位相关因素,例如忽视。接触暴力也可能与吸毒和成瘾有关[ 130 ]。然而,在我们的样本中,参与者根据自我报告进行了预筛选,包括以前没有药物或酒精滥用治疗、目前没有使用娱乐性药物以及最少的饮酒和/或吸烟。
还有其他潜在兴趣的行为测量,例如感知压力、工作记忆能力和攻击行为,这些在本研究中没有测量。因此,不能得出结论说,遭受暴力的影响与这些变量的影响相同或不同。此外,我们研究中使用的 SECV [ 63 ] 的改编版本并没有区分家庭或伴侣暴力与邻里暴力。因此,本研究中暴露于暴力的影响不能归因于那些更具体的暴力形式。
此外,理想情况下,拥有父母 SES 分数的参与者数量应该更多;然而,对这部分参与者的回归分析是作为组比较的二次后续分析。此外,之前的研究已经通过具有可比样本量的回归分析发现了影响 [ 132 , 133]。此外,组比较(N = 46)和回归分析(N = 25)结果之间的重叠证实了我们的主要发现。两次分析之间的结果差异(在组比较中,IPS 与右侧 dlPFC 的连接显着较少;在回归分析中,AG 与右侧 dlPFC 的连接显着较少)应谨慎解释。然而,这些发现需要进一步的研究来检验额顶叶连接与暴力和社会经济地位之间的差异。
最后需要注意的是,这项研究当然不能断言暴力暴露与神经连接之间的因果关系,因为它依赖于自我报告数据,而不是一项干预研究。这使得一些参与者可能不准确地回忆起童年时期遭受暴力的可能性。然而,当前研究的结果确实与之前研究急性应激对神经激活影响的实验工作一致。例如,与对照组参与者相比,接受压力操纵的参与者杏仁核对威胁性和正价面部表情的反应增加了[ 134]]。这些趋同的发现表明了当前结果的有效性。如果急性压力的经历导致神经对威胁和奖励的反应增加,相应地PFC活动减少,那么在长期暴露于压力源后,PFC控制区域与情感皮质下和邻近皮质区域之间的内在功能联系将会减少是合乎逻辑的。
结论
现有文献揭示了与不良事件史相关的大脑功能连接的差异(有关评论,请参阅[ 26、118、119、135 ]])。虽然其中许多事件与低社会经济地位有关,但与低社会经济地位同时发生的情况(例如遭受暴力)是众所周知的难以解决。将低 SES 视为一个整体的结构也可能使得人们很难理解 SES 相关经历到底如何影响大脑的问题。在这里,我们表明,与低社会经济地位不同,接触暴力的历史与先前被证明对情绪调节和认知控制很重要的区域之间的连通性减少有关。这些结果表明,与情绪调节和认知控制相关的神经回路可能会因接触暴力而发生变化,这表明未来的干预措施可能通过针对暴力接触来提供更大的益处,而不必应对总体社会经济地位较低的问题。例如,旨在改善认知控制的干预措施可能对高犯罪率社区的个人有益。总体而言,这项研究证明了由于接触暴力而导致的神经连接差异,这为制定实际干预措施提供了神经基础。