脑与智能实验室首次发文揭示岛叶在感觉信息到情绪信息转化过程中有重要作用

1月12日，清华大学脑与智能实验室教授王小勤研究组在《大脑皮层》（Cerebral Cortex）期刊发表了题为《人的岛叶各分区在情绪感知和听觉信息处理中的作用》（“The Roles of Subdivisions of Human Insula in Emotion Perception and Auditory Processing”）的论文，通过与临床医师合作直接获取人清醒状态下的高时空分辨率的大脑神经电活动，并结合磁共振和皮层电刺激等多种方法，揭示了岛叶皮层的前后各分区在听觉信息处理和情绪信息处理的不同作用。此项工作指明了岛叶可能是人类实现从外界刺激感知到内在自我情绪认知的一个重要节点。

岛叶的情绪选择性。

该研究结合了弥散张量成像（DTI），静息态功能磁共振成像（rs-fMRI），颅内脑电（iEEG）和皮层电刺激（ECS）四种技术手段，从结构连接，功能连接，神经电生理和临床金标准的皮层电刺激四个方面综合分析了人的岛叶各分区对感觉信息和情绪信息的处理情况。弥散张量成像用于分析大脑各区域之间的纤维物理连接，该研究发现人的岛叶后部主要和感觉运动、听觉等感觉系统有纤维连接，而岛叶的前部主要和杏仁核、前额叶等情绪相关的边缘系统有纤维连接。静息态功能磁共振成像主要分析大脑各区域之间的功能连接，该研究发现人的岛叶后部主要和感觉运动、听觉等感觉系统有功能连接，而岛叶的前部主要和前额叶、前扣带回等情绪相关的边缘系统有功能连接。这两方面的数据揭示岛叶前后两部分与大脑其他部位的连接是不同的，岛叶后部主要连接感觉系统，而岛叶前部主要连接情绪相关的边缘系统。

为了进一步揭示岛叶前后两部分的响应特性，本项研究在病人神经电生理监测期间用带情绪和不带情绪的声音刺激进行测试。研究组发现，岛叶后部的电极对于有情绪和没有情绪的声音响应类似，但是岛叶前部的电极对于有情绪的声音有明显的选择性。此外，该研究还通过对这些电极的电刺激纪录了病人的主观反应。研究组发现，电刺激岛叶后部的电极，病人多报告听到水声、感觉运动等感官反应，但是当电刺激岛叶前部的电极时，病人多报告心慌、恶心等情绪反应。这一发现进一步揭示岛叶前后部在感觉信息和情绪信息处理中的不同作用。

综合这四方面的数据结果，该研究从连接性，电生理和电刺激等多个方面交叉验证了岛叶前后两部分在感觉信息处理和情绪信息处理中的功能。其中岛叶后部处理感觉信息，岛叶前部处理情绪信息。这样的结果指明了人的岛叶在从感觉信息到内在情绪信息转化过程中的重要作用。

清华大学脑与智能实验室王小勤教授是论文的通讯作者，生物医学工程系2004级博士生张杨为论文第一作者，生物医学工程系洪波研究员为论文共同通讯作者。清华大学第二附属医院癫痫中心主任周文静以及多位医生作为临床合作者参加了该项研究。本项研究中的磁共振成像得到了清华大学生物医学影像中心的支持。该研究获得了国家自然科学基金项目和清华大学基金项目的资助。

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清华大学脑与智能实验室于2017年12月15日成立。此文是清华大学脑与智能实验室发表的首篇学术论文。清华大学校长邱勇院士担任实验室管委会主任。脑与智能实验室主要研究领域为系统及计算神经科学与人工智能的交叉研究。实验室的主要研究方向包括：开发新型的脑活动测量和调控等下一代关键技术，运用工程技术和计算模型等手段探索脑科学中复杂的前沿科学问题，解决脑疾病及脑健康领域的核心技术问题，攻关类脑技术、推动通用人工智能系统研究等。

论文链接：https://doi.org/10.1093/cercor/bhx334

来源：清华大学新闻网