Рассмотрим два варианта развития событий. В первом случае вы проливаете чашку горячего кофе на предплечье и испытываете сильную боль. Во втором случае вы смотрите на фотографии своего бывшего романтического партнера, человека, с которым вы недавно пережили нежелательный разрыв; просматривая каждую фотографию, вы чувствуете себя отвергнутым и испытываете другого рода “боль”. На первый взгляд, эти два события кажутся совершенно разными. В то время как первое связано с вредным физическим раздражителем, второе связано с прекращением социальных отношений. Однако культуры по всему миру используют один и тот же язык — такие слова, как “обида” и “боль”, — для описания обоих переживаний (1), что поднимает вопрос: насколько похожи социальное неприятие и физическая боль?
В нескольких недавних исследованиях была предпринята попытка решить эту проблему путем изучения нейронного взаимодействия между физической болью и социальным неприятием. Сложившийся консенсус заключается в том, что сеть областей мозга, которые поддерживают отвращение к физической боли (“аффективный” компонент), главным образом передняя поясная извилина (dACC) и передний островок (AI), также лежат в основе чувства социального отторжения. Напротив, области мозга, которые поддерживают соматическую репрезентацию физической боли и наиболее тесно связаны с “сенсорно-дискриминационным” компонентом, включая оперкуло—островковую область [т.е. вторичную соматосенсорную кору (S2) и дорсальный задний островок (dpINS)], не активируются в результате социального отторжения и не принимайте во внимание современные теории о нейронном совпадении между социальным неприятием и физической болью (1, 2).
На первый взгляд, эти выводы кажутся интуитивными. Как социальное неприятие, так и физическая боль вызывают беспокойство, и как dACC, так и искусственный интеллект широко реагируют на стимулы, которые вызывают негативный эффект (3). Однако неприятие, каким бы мучительным оно ни было, отличается от физической боли; оно не является результатом наличия вредных телесных раздражителей. Таким образом, неспособность наблюдать активацию в областях мозга, которые поддерживают соматическую репрезентацию физической боли в ответ на отказ, не вызывает удивления.
Каким бы правдоподобным ни было это обоснование, здесь мы предлагаем альтернативу: нейронное совпадение между социальным неприятием и физической болью является более обширным, чем предполагают современные данные. В частности, мы предполагаем, что переживания социального неприятия, когда они проявляются достаточно сильно, задействуют области мозга, участвующие как в аффективных, так и в сенсорных компонентах физической боли.
Этот прогноз основан на исследованиях, показывающих, что области мозга, отвечающие за сенсорные компоненты физической боли, с большей вероятностью активизируются в ответ на интенсивные болевые раздражители (4-6, ср. 7). Это открытие заслуживает внимания, поскольку существующие исследования с помощью МРТ вызывали чувство отторжения, которое может быть не особенно сильным. (Единственное исключение - ссылка 8, о которой мы упоминаем в обсуждении). Например, в ходе таких исследований участники были отстранены от участия в компьютерной игре по подбрасыванию мяча под названием “Кибербол” (см. 9-11), показывали им картины на тему неприятия (12) или оставляли анонимные отзывы о том, что они не нравятся незнакомцу (13). Хотя эти манипуляции вызывают стресс, мало кто может отнести их к тому же уровню интенсивности, что и боль, возникающую при нежелательном разрыве романтических отношений (14-16). Таким образом, возможно, что социальное неприятие активирует области мозга, специфичные для соматических процессов, но только тогда, когда стимул достаточно интенсивен (т.е. стимул неприятия оценивается как интенсивный, как физически болезненный стимул по сопоставимой шкале).
Мы проверили эту гипотезу, набрав 40 человек, которые чувствовали себя сильно отвергнутыми в результате недавнего разрыва нежелательных романтических отношений (см. раздел "Методы"). Во время функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ) участники выполняли два сбалансированных задания: задание на социальное неприятие и задание на физическую боль (схема приведена на рис. 1). Вкратце, в задаче о социальном отвержении сравнивались испытания с бывшими партнерами, в которых участники рассматривали снимок головы своего бывшего партнера и думали о своем конкретном опыте отвержения, и испытания с друзьями, в которых участники рассматривали снимок головы друга того же пола, что и их бывший партнер, и думали о недавнем положительном опыте они поделились с этим человеком. Задание на определение физической боли также состояло из двух типов испытаний: "Горячие испытания", в ходе которых участники испытывали вредную тепловую стимуляцию левого предплечья, и "Теплые испытания", в которых участники испытывали безвредную тепловую стимуляцию в той же области. Участники оценивали свои ощущения после выполнения каждого задания по пятибалльной шкале, причем более низкие показатели свидетельствовали о большем расстройстве.
Результаты
Самоотчет о бедствии
Как и ожидалось, участники сообщили, что испытывали больший стресс в испытаниях с бывшим партнером (M = 1,72, SD = 0,36), чем в испытаниях с друзьями [M = 4,23, SD = 0,41; t(39) = -26,05, P < 0,001]; и в испытаниях с горячими (M = 1,88, SD = 0,57), чем в испытаниях с теплыми испытания [M = 4,46, SD = 0,52; t(39) = -19,45, P < 0,001]. Важно отметить, что участницы испытывали больше страданий по отношению к бывшему партнеру, чем к другим. Дружеские испытания (M = -2,50, SD = 0,61) и на горячем против Теплые испытания (M = -2,59, SD = 0,84) были эквивалентны [t(39) = -0,56, ns], что позволяет предположить, что эти два задания были сопоставимы по своей субъективной интенсивности (см. рис. 1 для описания шкал привязок).Нейронное совпадение между социальным неприятием и физической болью
Основные гипотезы исследования касались того, может ли активность МРТ, связанная с социальным неприятием и физической болью, активировать общие области в сетях, связанных с сенсорными и аффективными компонентами физической боли. Мы изучили этот вопрос, проведя анализ взаимосвязи между активацией, связанной с социальным неприятием (бывший партнер > Друг) и физической болью (Горячий > Теплый). Хотя наши гипотезы были анатомически обоснованы, мы установили статистический порог, который определяет частоту семейных ошибок (FWER) на основе степени кластеризации при P < 0,05 с поправкой на весь мозг (P < 0,001; порог протяженности 11 вокселей). Этот анализ всего мозга показал, что оба типа переживаний привели к дублирующему увеличению активности в областях, вызывающих эмоциональную боль, обнаруженных в предыдущих исследованиях, включая dACC и AI. Важно отметить, что мы также обнаружили перекрывающееся увеличение в таламусе и правой теменной оперкулярной/островковой коре (т.е. S2), противоположных участку тепловой стимуляции (рис. 2A и таблица 1; индивидуальные результаты контрастирования приведены в таблицах S1 и S2). Серия последующих регрессионных анализов, в ходе которых учитывался порядок выполнения заданий и несколько теоретически значимых переменных [например, пол, чувствительность к отказу (17), самооценка (18) и продолжительность отношений участников с их бывшим романтическим партнером и другом], существенно не изменили эти результаты.Анализ интересующего региона
Чтобы дополнительно проверить нашу гипотезу, мы провели априорный анализ области интереса (ROI) в областях сети обработки боли, определенных независимым локализатором физической боли. Чтобы определить области, которые кодируют интенсивность физической боли, мы сравнили горячую и теплую тепловую стимуляцию левой руки у отдельной группы людей (n = 75), отобранных по результатам трех отдельных исследований тепловой боли (см. Методы). Этот локализатор идентифицировал сеть распространенных областей физической боли, включая оперкуло-островковую область, таламус, dACC и AI. Рис. На рис. 2B показано сочетание областей, активированных в независимом локализаторе, и контрастов между физической болью и социальным неприятием. Результаты снова показывают, что каждая из областей, кодирующих интенсивность боли, была активирована в ответ на социальное неприятие (P < 0,05 с поправкой на FWER) (таблица 2).Предыдущие исследования выявили две области в оперкуло-островковой области, которые специфически вовлечены в соматосенсорную обработку, связанную с болью: OP1, наиболее каудальная область теменной крышки, и dpINS (19-23). Чтобы определить, влияют ли социальное неприятие и физическая боль на эти области, мы провели априорный анализ рентабельности инвестиций в этих регионах (подробнее об определении рентабельности инвестиций смотрите в разделе Методы). Как показано на рисунке. Как показано на рис. 3, перекрытие между социальным неприятием и физической болью происходило в обеих этих областях на двусторонней основе (P < 0,05 с поправкой на FWER для каждого ROI) (см. фиг. 3 А и В для статистики).
Чтобы исключить возможность того, что активизация, наблюдаемая в этих показателях чувствительности к боли, была результатом тестирования участников на выполнение заданий, связанных как с физической болью, так и с социальным неприятием, мы повторно проанализировали эти результаты на подгруппе участников, которые выполняли задание на социальное неприятие перед заданием на физическую боль (n = 19). В соответствии с нашим ковариационным анализом, который показал, что контроль за порядком выполнения задач существенно не изменяет структуру результатов, полученных всем мозгом, эти анализы выявили активность в обоих сенсорных болевых ROI (правый воксель OP1: 88; правые точки доступа: 54 вокселя).*
Анализ специфичности боли.
Чтобы дополнительно проверить специфичность этих активаций для соматической обработки информации, связанной с болью, мы использовали метааналитическую базу данных из 524 исследований, чтобы сравнить частоту, с которой опубликованные исследования физической боли (24) приводили к активациям в пределах 10 мм от координат пика в правом и левом OP1 и dpINS (см. рис. 1). 3С для координат), по сравнению с опубликованными исследованиями по целому ряду задач, которые не связаны с физической болью или сильным социальным неприятием; последнее включало исследования положительных и отрицательных эмоций (25), устранения когнитивных помех (26), кодирования и извлечения информации из долговременной памяти (27), переключения внимания (28) и рабочей памяти (29). В соответствии с предыдущими исследованиями, активация в OP1 [правое полушарие: χ2(5) = 92,32, P < 0,001; левое полушарие: χ2(5) = 37,21, P < 0,005] и dpINS [правое полушарие: χ2(5) = 91,83, P < 0,001; левое полушарие: χ2(5) = 32,19, Р < 0,01] были избирательны в отношении физической боли. Как показано на рис. На рис. 3С показано, что из 524 исследованных нами исследований положительная прогностическая ценность физической боли (т.е. вероятность того, что исследование включало физическую боль при активации) составила 0,88 в правом OP1, 0,74 в левом OP1, 0,87 в правом dpINS и 0,75 в левом dpINS. Короче говоря, сильное социальное неприятие активировало соматосенсорные области, которые тесно связаны с физической болью и которые практически никогда не связаны с эмоциями, как это обычно изучается.
Обсуждение
Эти результаты придают новое значение идее о том, что социальное неприятие “причиняет боль”. Современные теории предполагают, что системы мозга, лежащие в основе социального неприятия, развиваются благодаря взаимодействию мозговых цепей, которые поддерживают эмоциональный компонент физической боли (1, 2, 9). Нынешние результаты существенно расширяют эти представления, демонстрируя, что социальное неприятие и физическая боль схожи не только в том, что они оба причиняют беспокойство, но и в том, что они имеют общую репрезентацию в соматосенсорных системах мозга.Эти результаты дают новое представление о том, как переживания отвержения могут приводить к различным физическим болевым расстройствам (например, соматоформным расстройствам; фибромиалгии), подчеркивая роль, которую соматосенсорная обработка может играть в этом процессе. Они также согласуются с исследованиями по “воплощению”, которые предполагают, что соматосенсорная обработка является неотъемлемой частью переживания эмоций (30-32), и результатами недавнего исследования, в котором наблюдалась активность DPIN в ответ на манипуляцию социальным неприятием, аналогичную той, которая использовалась здесь (8). Эти результаты также согласуются с двумя недавними исследованиями, указывающими на то, что биологические уязвимости, которые предрасполагают людей к повышенной чувствительности к физической боли, связаны с активацией в соматосенсорной коре головного мозга или вокруг нее в задаче "Отклонение кибербола" (33, 34), в задаче, которая ранее не выявляла соматосенсорной активации (для обзора см. ссылку 2).. Тем не менее, неясно, наблюдалась ли активация, наблюдавшаяся в этих предыдущих исследованиях, в соматосенсорных областях, специфичных для боли.
Текущие результаты также имеют значение для фундаментальных исследований эмоций. Хотя переживание социального отторжения обычно сопровождается сообщениями о различных эмоциях (например, страхе, печали, гневе, тревоге и стыде), обычно предполагается, что эти чувства в совокупности приводят к уникальному переживанию “социальной боли” (35-37). Результаты мета-анализа, проведенного нами в этом исследовании, которые показали, что ФМРТ-исследования определенных эмоций редко активируют OP1 и dpINS, согласуются с этой точкой зрения. Только в 3 из 164 исследований и в 1 из 164 исследований активировался левый OP1 и правый OP1 соответственно, и только в 3 из 164 исследований активировался каждый из левых и правых DPIN; ни в одном из этих исследований пропорции не были значительно выше, чем ожидалось случайно (cf, 25). Таким образом, объединенные результаты ФМРТ и мета-анализа позволяют предположить, что дистресс, возникающий в ответ на сильное социальное неприятие, может представлять собой особое эмоциональное переживание, которое однозначно ассоциируется с физической болью.
Наш мета-анализ, который включал в себя несколько исследований, в которых сравнивались высокие и низкие эмоциональные стимулы низкой интенсивности, не связанные с физической болью, также демонстрируют, что любое интенсивное вызывание эмоций не активирует S2/dpINS. Этот вывод согласуется с исследованиями, в которых непосредственно изучалась взаимосвязь между эмоциональной интенсивностью (не связанной с физической болью) и нейронной активностью, и не удалось обнаружить активность в соматосенсорных областях (например, S2) (38, 39).
Важно понимать, что это не первое исследование, демонстрирующее активацию S2 в отсутствие физического болевого стимула. Исследование эмпатии к боли показывает, например, что при некоторых обстоятельствах S2 активизируется, когда люди наблюдают, как другие люди испытывают физическую боль (см. ссылки). 40 и 41 для ознакомления). Текущие результаты отличаются от этих результатов, демонстрируя, что S2 (а также DPIN) также реагируют на стресс, связанный с социальным неприятием, когда оно проявляется интенсивно. Важный вопрос для будущих исследований заключается в том, задействует ли наблюдение за тем, как кто-то другой испытывает сильную социальную (а не физическую) боль (например, родитель становится свидетелем отвержения своего ребенка), также области сенсорной обработки боли.
Прежде чем завершить, важно отметить, что все участники этого исследования были обучены выполнению задания на социальное неприятие и физическую боль перед сканированием и знали, что во время МРТ им придется выполнять оба задания. Таким образом, возможно, что участники были настроены на то, чтобы испытывать физическую боль во время испытаний на социальное неприятие, что, в свою очередь, могло сыграть определенную роль в объяснении соматосенсорных активаций, связанных с социальным неприятием, которые мы наблюдали. Три аспекта нашего исследования противоречат этой интерпретации. Во-первых, участникам было недвусмысленно сказано, что задания, связанные с социальным неприятием и физической болью, будут выполняться отдельно, и во время сканирования они были проинформированы о том, когда каждое задание должно было начаться и когда оно заканчивалось. Во-вторых, термодатчик не был надет на предплечья участников во время выполнения задания на социальное неприятие, поэтому они знали, что во время испытаний на социальное неприятие они не смогут получить тепловую стимуляцию. Наконец, участники были обучены заново переживать свой опыт неприятия в ходе испытаний на социальное неприятие, чтобы эффективно манипулировать социальным неприятием и минимизировать влияние мыслей, не относящихся к задаче. Оценки участников и интервью после проверки показали, что они выполнили эти инструкции. Несмотря на эти предостережения, необходимы исследования, чтобы определить, может ли мощное манипулирование социальным неприятием в отсутствие каких-либо манипуляций с физической болью также вызывать соматосенсорную активацию. По мере продолжения исследований по этой теме также будет важно изучить, способно ли ожидание того, что в будущем кто-то будет отвергнут, активировать сенсорные болевые зоны, как это, как было показано, происходит при ожидании физической боли (например, ссылки. 42 и 43).
Методы
Образец
Сорок человек (21 женщина) дали информированное согласие. Все участники испытали нежелательный разрыв романтических отношений в течение последних 6 месяцев (M = 2,74 месяца; SD = 1,70 месяца) и указали, что размышления о своем опыте разрыва привели к тому, что они почувствовали себя отвергнутыми; все участники набрали от 1 балла выше среднего (совсем не отвергнуты) до 7 баллов (очень отвергнутый) шкала, по которой испытуемым предлагалось оценить, насколько отвергнутыми они себя чувствовали, когда думали о своем опыте отвержения (M = 5,60, SD = 1,06). Институциональный наблюдательный совет Колумбийского университета одобрил это исследование.Участники были набраны с помощью листовок, расклеенных по всему Манхэттену, и рекламных объявлений, размещенных в Facebook и Craig's List. Выборка состояла из 60% белых, 20% азиатов, 10% афроамериканцев и 10% других людей. Средний возраст участников составил 20,78 лет (средний балл - 2,59). Все участники были правшами, для которых английский был родным, и получили за свое участие 175 долларов. Участники прошли обследование, чтобы убедиться, что они не страдают какими-либо неврологическими или психическими заболеваниями, не испытывают хронической боли, не принимают психоактивные препараты, антигистаминные препараты или стероиды, не содержат металлов в своем организме и не злоупотребляли психоактивными веществами в прошлом.
Дизайн
Схема исследования приведена на рис. 1.†Стимулы, вызывающие социальную боль
Задача социального отторжения была смоделирована на основе (i) МРТ-исследования, в ходе которого использовались фотографии, предоставленные участниками, для выявления сильных эмоций, включая материнскую любовь, романтическую влюбленность и отторжение (8, 44-46), и (ii) поведенческого исследования, показывающего, что побуждение людей вспомнить автобиографические переживания отторжения является эффективным способом активизации социального взаимодействия. дистресс, связанный с отвержением (например, ссылки 36, 47 и 48). Стимулами для выполнения этого задания были: (i) фотография бывшего партнера каждого участника и друга того же пола, с которыми у них были общие положительные впечатления во время расставания (M = 2,46 месяца; SD = 1,70 месяца), и (ii) ключевые фразы появляясь под каждой фотографией, участники должны были сосредоточиться на конкретном опыте, которым они поделились с каждым человеком. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с методами SI.Стимулы для выполнения заданий, связанных с физической болью
Стимулы для задания "Физическая боль" состояли из тепловых воздействий на левое предплечье, которые участники оценили как безболезненные (уровень 2 по 10-балльной шкале) и близкие к пределу переносимости боли (уровень 8 по 10-балльной шкале). В соответствии с предыдущими исследованиями (49-51) мы использовали калиброванные значения болезненных и неболезненных температур для каждого участника, чтобы убедиться, что субъективная интенсивность раздражителей у всех участников была постоянной. Температура этих болезненных (т.е. горячих) и безболезненных (т.е. теплых) ощущений была определена с помощью задания по калибровке боли, которое проводилось перед экспериментом в день сканирования. Подробнее о калибровке физической боли см. в разделе Методы SI.Тренировка по выполнению заданий
Перед сканированием экспериментатор знакомил участников с каждым этапом задания на социальное неприятие (для участников это задание называлось “фотография”) и задание на физическую боль (для участников это задание называлось “тепло”). Им сказали, что во время задания “сфотографировать” они увидят фотографии своего бывшего партнера и друга. Экспериментатор объяснил, что под каждой фотографией будут появляться фразы-подсказки, которые они сгенерировали ранее. Когда они увидели каждую фотографию, их попросили посмотреть прямо на нее и подумать о том, что они чувствовали во время конкретного переживания, связанного с ключевой фразой. Таким образом, когда участники рассматривали фотографию своего бывшего партнера, им предлагалось подумать о том, что они чувствовали во время расставания с этим человеком; когда они рассматривали фотографию своего друга, им предлагалось подумать о том, что они чувствовали во время позитивного общения с этим человеком. Во время выполнения задания по испытанию физической боли участникам было предложено сосредоточиться на фиксирующем кресте, который появлялся на экране во время испытаний, и подумать об ощущениях, которые они испытывали, когда термодатчик на их руке нагревался. Затем они были проинструктированы о том, как оценить свой эффект после каждого типа исследования и как выполнить задачу визуального контроля (описание этих задач и событий приведено на рис. 1).Получение и анализ результатов функциональной МРТ
Функциональные данные всего мозга были получены на сканере GE 1.5 T в виде 24 аксиальных срезов (вокселы размером 3,5 × 3,5 × 4,5 мм) параллельно линии передняя спайка-задняя спайка (AC-PC) с использованием взвешенной по T2* последовательности спиральных входов и выходов, разработанной доктором Гэри Гловером [время повторения (TR) = 2000 мс, время эхо-сигнала (TE) = 40 мс, угол поворота = 84, поле зрения (FOV) = 22 см]. Структурные данные были получены с помощью взвешенной по времени T1 последовательности с восстановленным градиентом (1 × 1 × 1 мм; TR = 19 мс, TE = 5 мс, угол поворота = 20).Функциональные сканы были предварительно обработаны с помощью SPM5 с использованием коррекции по времени среза, коррекции движения, пространственной нормализации к пространству MNI и пространственного сглаживания с использованием 6-миллиметрового изображения полной ширины с половинным максимальным гауссовым ядром. Пространственная нормализация была выполнена путем предварительной регистрации искаженного градиента T1 (SPGR) для среднего функционального изображения, нормализации T1 к шаблону SPM с использованием алгоритма “унифицированной сегментации”, применения параметров нормализации к функциональным изображениям и выборки полученных изображений с разрешением 3 × 3 × 3 мм.
Статистический анализ проводился с использованием общей линейной модели, реализованной в Brain Voyager. Регрессоры товарного вагона, объединенные с функцией канонической гемодинамической реакции, смоделировали периоды для 15-секундного фото-/теплового периода, 5-секундной оценки воздействия и 18-секундной задачи визуального пространственного контроля. В качестве неявной базовой линии была использована эпоха фиксации-пересечения. Для каждого участника были рассчитаны воксельные статистические параметрические карты, суммирующие различия между типами испытаний, а затем введены в групповой анализ с учетом случайных эффектов, при этом пороговое значение статистических карт составляло P < 0,05 с поправкой на FWER для множественных сравнений по серому и белому веществу. Эта коррекция привела к тому, что первичный порог был равен P < 0,001, а порог протяженности - 11 вокселов, который был определен с использованием метода моделирования Монте-Карло, который был рассчитан с использованием экземпляра AlphaSim (52) от NeuroElf . Этот метод управляет FWER путем моделирования нулевых наборов данных с той же пространственной автокорреляцией, что и на остаточных изображениях, и создает частотное распределение кластеров разного размера. Кластеры, размер которых превышает минимальный размер, соответствующий заранее выбранному FWER, затем сохраняются для дополнительного анализа. Этот метод определения порога на основе кластеров часто более чувствителен к активации, когда можно обоснованно ожидать наличия нескольких смежных активированных вокселов (52, 53), и широко используется в исследованиях с помощью МРТ.
Анализ локализации физической боли
Мы выделили области, отвечающие за обработку боли, в отдельную группу людей (n = 75), отобранных по результатам трех отдельных исследований термической боли, в которых сравнивалась высокая (уровень 8) и низкая (уровень 2) стимуляция (рис. S1). Дополнительные подробности см. в разделе Методы SI.Поверхностно-изолированный ROI.
Мы использовали SPM Anatomy Toolbox (версия 1.6) для создания ROI с двух сторон вокруг OP1 на основе цитоархитектонического картирования боковой крышечки (54). Мы выполнили анализ рентабельности инвестиций в dpINS на двусторонней основе, построив сферу диаметром 10 мм вокруг: (i) максимальной координаты dpINS (34, -14, 19), которая вызывала болезненную стимуляцию, ограниченную верхней конечностью, при исследовании островка прямой электрической стимуляцией (19); и (ii) зеркала. участок в левом полушарии (-34, -14, 19). Моделирование методом Монте-Карло, рассчитанное с использованием разработанного NeuroElf экземпляра AlphaSim, показало, что минимальный размер кластера в 15 вокселей при P < 0,05 сохранял пороговое значение FWER α = 0,05 как для OP1, так и для dpINS ROI. Для этих анализов были использованы односторонние тесты, поскольку у нас были априорные гипотезы о повышении активности при физической боли и социальном неприятии.