在愛情中，我們常說“心有靈犀一點(diǎn)通”，河南大學(xué)陳亞楠課題組最新研究印證了這一點(diǎn)：在親密接觸時，相較于陌生人，情侶之間的腦間同步性會增強(qiáng)。
摘要
本研究主要聚焦于人際接觸的神經(jīng)模式是特定于親密關(guān)系還是普遍適用于其他社會關(guān)系，關(guān)注浪漫愛情的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)和神經(jīng)過程。通過記錄情侶與陌生人分別在不牽手和牽手條件下的靜息態(tài)超掃描腦電信號（EEG），計(jì)算動態(tài)人際功能連通性（dynamic interpersonal functional connectivity, dIFC），探討情侶與陌生人在人際接觸時腦間同步模式的差異。
研究背景
人際接觸在社會關(guān)系中是必不可少的，在社會情感、認(rèn)知和神經(jīng)發(fā)育中起著重要作用。研究表明，社會接觸會影響情緒，減少悲傷和痛苦。而戀愛關(guān)系通常是親密的，有很高的人際接觸；這種人際接觸提高了非語言肢體交流的質(zhì)量。通過關(guān)注戀人和陌生人，能夠幫助我們了解關(guān)系如何調(diào)節(jié)人際接觸的神經(jīng)效應(yīng)。
超掃描能夠同時記錄兩個大腦的信號，進(jìn)而分析人際功能連通性（IFC），通過相關(guān)、協(xié)方差和來自不同大腦區(qū)域的時間序列的互信息來量化腦間同步性。dIFC考察這些連接隨著時間的變化。利用基于腦電圖的超掃描捕捉大腦之間的實(shí)時dIFC，能夠捕捉快速神經(jīng)變化所需的時間精度。
研究方法
1.被試
共有110名大學(xué)生參加這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)（27對情侶和28對陌生人，男女各占一半）。
超掃描記錄使用兩套32通道腦電圖采集系統(tǒng)（BrainAmp ， Brain Products, Germany，國內(nèi)由瀚翔腦科學(xué)總代理），男生坐在左側(cè)，女生坐在右側(cè)。每名被試根據(jù)國際10-20導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)放置31個EEG+1個EOG電極，如圖1C所示。
2.實(shí)驗(yàn)流程
實(shí)驗(yàn)過程如圖1A所示。被試被分為情侶組和陌生人組，進(jìn)行了兩次靜息狀態(tài)的腦電（EEG）信號記錄：不牽手和牽手條件。每次采集4分鐘靜息腦電信號。考慮到牽手可以傳遞情緒和調(diào)節(jié)情緒，為了避免情緒的延續(xù)效應(yīng)影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將不牽手條件作為控制的基線條件，放在牽手條件的前面。
圖1：實(shí)驗(yàn)流程說明
3.評估動態(tài)功能連接
從時域角度出發(fā)，采用神經(jīng)耦合指標(biāo)，基于皮爾遜相關(guān)系數(shù)提取數(shù)據(jù)特征。
通過滑動窗口相關(guān)性（SWC）方法計(jì)算動態(tài)人際功能連接（dIFC）。
4.SVM分類
使用支持向量機(jī)（SVM）來預(yù)測關(guān)系類型，將所有時間點(diǎn)作為樣本，每個通道作為特征進(jìn)行預(yù)測。
數(shù)據(jù)集隨機(jī)打亂并分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集（70%）和測試數(shù)據(jù)集（30%）。
使用10折交叉驗(yàn)證（10-fold CV）建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)集分類模型，并使用網(wǎng)格方法找到最優(yōu)參數(shù)。
研究結(jié)果
1. 感興趣區(qū)域（ROI）
在關(guān)系組別（情侶或陌生人）這一因素上，前額中央?yún)^(qū)（FC1, FC5）、中央頂區(qū)（CP1, CP2, CP5）和額區(qū)（F7）顯示出顯著差異，如圖2所示。然而，在牽手條件（牽手或不牽手）上沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。
圖2：情侶組與陌生人組的電壓幅值
2. 動態(tài)人際功能連接（dIFC）
圖3展示了關(guān)系組別（情侶或陌生人）與牽手條件（牽手或不牽手）在不同時間點(diǎn)（TP）和不同通道的交互作用。
TP7時間點(diǎn)：
F8-FC5 和 FC6-FC5 顯示出顯著的交互作用效應(yīng)（情侶在不牽手條件下的dIFC大于牽手條件；而陌生人則在牽手條件下的dIFC大于不牽手條件）。
FC1-C4 在TP7顯示出在情侶中接觸條件下的功能連接大于不接觸條件，而在陌生人中不接觸條件下的功能連接大于接觸條件。
TP25時間點(diǎn)：
FP2-CP5：情侶在牽手條件下的dIFC大于不牽手條件，而陌生人在不牽手條件下的dIFC大于牽手條件。
TP26（FC6-FC5）與TP28（F4-FC5, F8-FC5, FC6-FC5）：顯示與tp25相似的趨勢。
結(jié)果顯示，在測試的早期階段（例如時間點(diǎn)TP7），牽手對情侶和陌生人來說都是一種壓力，兩組被試的腦間同步性在不同通道間波動。而在測試的晚期階段（例如時間點(diǎn)TP26和TP28），大腦同步性的結(jié)果更加一致，情侶的dIFC在牽手條件下穩(wěn)步上升并達(dá)到峰值，而陌生人的dIFC則下降。
圖3：dIFC結(jié)果圖。熱圖展示了通過方差分析（ANOVA）得到的交互作用結(jié)果。熱圖中的數(shù)值表示當(dāng)前通道在多個時間點(diǎn)上的顯著差異總和，這些差異是由關(guān)系組別和是否牽手因素之間的交互作用所產(chǎn)生的。熱圖中的紅色圓圈標(biāo)出了在感興趣區(qū)域（ROI）之間存在顯著差異的通道。
3. SVM分類結(jié)果
使用支持向量機(jī)（SVM）對dIFC進(jìn)行分類，結(jié)果顯示對測試晚期部分?jǐn)?shù)據(jù)集的分類效果好于測試早期數(shù)據(jù)集。第一部分的精確度約為71%，F(xiàn)1分?jǐn)?shù)、召回率和準(zhǔn)確率均高于70%，ROC曲線（一種評估分類模型性能的工具）的AUC（曲線下面積）達(dá)到0.77。第二部分的精確度約為73%，F(xiàn)1分?jǐn)?shù)、召回率和準(zhǔn)確率均高于70%，ROC的AUC達(dá)到0.80。這些結(jié)果表明，通過SVM建立的分類模型是穩(wěn)健的。
總結(jié)與討論
本研究表明，在自然任務(wù)中，靜息狀態(tài)下的EEG數(shù)據(jù)能展示人際接觸如何影響大腦同步性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靜息狀態(tài)的大腦活動具有動態(tài)性，且人際接觸在緩解壓力和改變大腦同步性方面表現(xiàn)出兩階段模式，EEG信號的高時間分辨率可能是研究結(jié)果的一個關(guān)鍵因素。本研究對規(guī)劃觸覺干預(yù)在社會和醫(yī)療護(hù)理中的應(yīng)用具有重要意義。
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