揭示星形胶质细胞钙信号参与调控情绪唤醒度的神经机制

情绪维度理论提出情绪具有两个重要的维度：唤醒度（arousal）和效价(valence)。尽管有无数的文章探讨了情绪维度理论，但目前尚未有实证研究能够确定唤醒度和效价的神经基础。在当前众多情绪大脑定位的研究趋势下，实验室独创性地提出决定情绪维度的不是大脑定位，而是神经递质，尤其是单胺类神经递质可能是情绪最重要的神经基础，他们提出Emotion is nothing but neuromodulator，肾上腺素（NE）是唤醒度的神经递质，多巴胺(DA)是效价的神经递质。关于情绪唤醒度的神经调控机制，揭示了肾上腺素可以通过调控星形胶质细胞的功能来对大脑的情绪唤醒度进行调节。在该文章中，该团队对肾上腺素调节唤醒度的机理进行了探讨，发现肾上腺素是调节唤醒度最重要的神经递质，而且这种调节作用可以通过星形胶质细胞的钙信号进行增强。

研究人员通过对自由活动的小鼠的唤醒度研究，发现可以把小鼠的唤醒度区分为三个水平：睡眠状态-清醒状态-激惹状态。研究发现注入肾上腺素或者电刺激蓝班核可以诱发星形胶质细胞的钙活动。这些钙活动可以诱发大脑的唤醒度，而且这些唤醒活动可以特异性地被肾上腺素受体阻断剂所阻断（图1）。

图1. 肾上腺素可以通过调节星形胶质细胞钙信号来改变情绪的唤醒度。

( Wang, et al., Nature communications, 2023 )

然后，通过在体脑电实验研究发现，星形胶质细胞的钙信号可以直接影响感觉传入。诺贝尔奖获得者CaJal曾经提出，星形胶质细胞最重要的功能便是在睡眠的时候阻断神经传入，在清醒的时候退出这个阻断。实验人员研究发现，处于睡眠阶段时感觉信号仍然可以传入到中枢，但此传入会受到胶质细胞的钙信号影响（图2）。该研究为肾上腺素对不同唤醒度的调节作用提供了实验证明，而且证实了星形胶质细胞可以作为一个中间放大器来增强肾上腺素对唤醒度的调节作用。

图2. 星形胶质细胞钙信号可以影响大脑唤醒度，从而影响感觉信息的传入

( Wang, et al., Nature communications, 2023 )

情绪的维度理论：情绪维度理论对当今情绪的研究提供了强有力的坐标，可是该理论仍然有许多问题存在。比如，不同层度的喜悦是体现在效价上呢，还是体现在唤醒度上？或者说情绪的强度如何在坐标上体现？对“唤醒”的含义及其与情绪的关系进行了总结分析，并进一步深入讨论了“唤醒”所涉及的认知神经生理基础。

情绪唤醒是心理学一直探索和感兴趣的主题，其在心理学及相关领域的应用十分广泛。然而，先前研究中，唤醒常被简单地等同于情绪的强度。因此，该文对以上问题进行探讨，提出唤醒度是情绪的核心特征，衡量了机体的清醒程度和做出反应前的准备程度，它受非预期、新颖度等影响。而“效价”同样也只是情绪的一个特征，被表示为从不愉悦-愉悦的连续体。唤醒度和效价强度共同影响情绪的强度。故文章首次指出，情绪的强度可在情绪维度的坐标中使用效价和唤醒的“和向量”表示出来（图3）。在此基础上，该文对唤醒的内涵与心理机制进行了深入解析。认为预期性及其形成机制（不确定性、习惯化等）是唤醒度的重要认知加工机制。此外，唤醒度的神经机制主要涉及一条起源于脑干蓝斑核，并投射杏仁核的通路。该文不仅指出了唤醒度与情绪强度之间的区别与联系，且进一步从“预期性”这一认知机制的视角对唤醒的本质进行详细阐述，在此基础上系统整合了“唤醒度”所涉及到的神经生理机制，并且探讨了非预期与唤醒度它们所涉及到的脑区之间的重叠与连接。

图3 唤醒度与情绪强度的关系

( Wang, et al., Nature communications, 2023 )

基本情绪理论：和情绪维度理论并存的是基本情绪理论（Basic Emotional Theory）。情绪是由离散的几个基本情绪组成，还是连续分布在坐标轴上的不可分割的连续情绪？美国当今心理学学会会长Lisa Barrett撰文提出，情绪维度理论和基本情绪理论之间的争论已经有一百多年的历史，情绪维度最早是由冯特（Wundt）提出，最早的基本情绪是由达尔文提出。基本情绪也是情绪，应该也可以在坐标轴上找到他们的位置，它们独特的地方在于他们处于坐标轴上。因此，情绪坐标的两个重要坐标轴：唤醒度和效价分别代表喜悦和恐惧（愤怒）。

图4. 情绪维度理论和基本情绪理论

( Wang, et al., Nature communications, 2023 )

三原色理论：基本情绪理论被当今大部分心理学家所承认，但是人们对于有几种基本情绪却莫衷一是，而且基本情绪之间的关系也不清楚。大家所引用最多的是Ekman的六种基本情绪。Ekman最早提出了七种，后来缩减为六种。唤醒度的神经基础是肾上腺素，坎农（Cannon）在1920年就提出肾上腺素的最主要功能是“或战或逃”（fight-or-flight）。提出“或战或逃”（fight-or-flight）也就是恐惧和愤怒。因此，唤醒度坐标体现了恐惧（愤怒），而效价右侧体现了喜悦（喜欢），效价的左侧体现了厌恶（不喜欢）。这三个坐标轴也就构成了三种最基本的情绪，可以称之为三原色。因此，情绪就如同色彩一样，可能只有三种最基本的情绪组成：红绿蓝（喜悦、厌恶、恐惧）。就如同牛顿通过使用三棱镜分离白色光成为七色板，提出了七种基本色彩一样，情绪可能也不是Ekman的七种基本情绪。就像色彩是有三原色组成的一样，情绪可能也是有三种原始情绪组成。这三种原始情绪的神经递质就是：喜悦-多巴胺、厌恶-五羟色胺、恐惧（愤怒）-肾上腺素。该文获得34万多欧美读者、119篇引用。

文章结论与讨论，启发与展望

为了推进三原色理论的实验研究，王福顺教授实验室首先对三种单胺类神经的情绪调节功能进行了探讨，发表在Nature Communication上面的这个文章便是其中之一，探明了肾上腺素的唤醒功能和恐惧功能。另外，学生们也从行为学进行探讨。冯特在建立世界上第一个心理学实验室的时候，就从感觉开始研究心理学，导致现在认知心理学飞速发展。情绪心理学也需要从感觉开始，通过对感觉诱发情绪的行为学研究发现，在感觉水平，也就是最简单的能够诱发感觉的刺激只能诱发出三种基本情绪。比如一个气味、一个声音，人们可以喜欢（喜悦）、可以不喜欢（厌恶）、也可以害怕（恐惧）。这些研究为情绪的三原色提供了初步实验支持。期待更多的实验研究来证实三原色理论。