共情视频 | 从3岁到12岁，社会大脑的发育
Hello，
这里是行上行下，我是喵君姐姐~
今天，邀请小卷 带来一篇2018年发表在《Nature Communication》上关于儿童共情脑区发展的文章解析，材料中就包含共情视频哟~
身体上的感觉，如饥饿与疼痛；精神状态，如信仰和欲望，都是他人的内在状态。以往研究表明，成人对他人身体内部状态优先反应和对他人思想内部状态的优先反应的区域之间存在显著的差异。而这两点对观察者推断他人行为以及反应都很重要，也就是我们常说的共情的一个重要组成部分。
那么这种对身体和精神反应的分离是何时出现的呢？
在TOM心智理论的逻辑中，可以根据儿童完成错误信念任务作为心智理论是否发展完善的参考，但是在之前的研究中没有涉及测量神经方面的变化。
于是研究者准备利用fMRI研究3-12岁儿童在观看影片时的脑区活动，该短片中包含可以激发人身心状态反应的片段，已被证实可以激活成年人的疼痛脑区（身体状态）和TOM脑区（心理状态）。
故而研究者假设，儿童在TOM脑区和疼痛网络上有不同的反应，年龄越大这种不同越明显。并结合不同的统计方法，测量儿童这两个脑区的区域内相关和区域间相关。
2.1 被试
122名3-12岁的儿童（M（sd）= 6.7（2.3）；64名女性）；65名6岁以下的儿童额外参加了错误信念任务；另外有33名成年人参加了fMRI部分的任务。所有儿童和成年被试都是从当地招募的，儿童的参加获得了监护者和本人的同意。
2.2 刺激
无声版的《暴力云与送子鹤》，是一部5.6分钟的短片，用作fMRI刺激。5岁及5岁以上的儿童在看这部短片前还需要完成其他的任务，听故事或者阅读故事。刺激在分析时如下：
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2.3 流程
在扫描结束过后，所有的儿童都完成了一项行为任务及定制的TOM任务。孩子听实验人员讲一个故事，并需要对角色的心理状态进行推理和判断。
2.4 fMRI数据采集和分析
使用3T扫描仪，每一次功能性扫描获得168个横向切片，5岁以下的孩子完成了两次功能性扫描，其余的只完成一次扫描。之后用SPM8进行数据分析。
数据收集过后进行标准化（MMI），之后与成人数据集中创建的兴趣组区域(ROI)进行比较，经过反相分析，识别出7个TOM脑区和9个疼痛脑区。使用一般线性模型来分析这些参与者的BOLD活动作为条件的函数。二级随机效应分析用于检验对心理>疼痛和疼痛>心理的小组水平反应。
为了测试网络内和网络间的发展变化，采取了线性回归：成人组和儿童组之间的差异；把儿童的年龄作为连续变量，TOM脑区表现和工作时间点数量的显著影响；通过和未通过错误信念任务的儿童的群体差异。另外，根据数据的特点选择了时间序列分析法。
3.1 行为结果
包括错误信念任务的得分和对儿童反应抑制的测量、DCCS任务。结果表明，儿童通过错误信念任务与DCCS任务的比例与年龄呈正相关；DCCS任务与错误信念任务得分呈正相关。
3.2 区域间相关性分析
网络之间的关联在3-12岁随着年龄增长（p ＜.00005），与儿童相比，成年人的网络内和跨网络相关性明显更高；但是其他网络（例如，面部网络和主要视觉区域）中的区域间相关性未显示与年龄相关的变化。
在最小的一组儿童中，两个网络在功能上已经不同，但是网络内相关性高于网络间相关性。
另外，在3-5岁儿童完成错误信念任务时发现，通过组和未通过组的TOM网络内部之间存在显著差异，但是两组之间的跨网络相关性没有差异。
3.3 反相关分析
用反相关分析来识别驱动TOM网络和疼痛网络的活动事件。比如说梭状回的响应是面部刺激驱动的。在成年人中，反向相关分析产生了七个心理理论事件和十二个疼痛事件，例如所有七个心理理论事件都改变了短片中角色的信念。如图所示：
儿童ToM脑区和疼痛脑区激发事件的平均时程与成年人高度相关。
3.4 功能成熟度与区域间相关
我们测试了儿童电影驱动的时程的功能成熟度（即与成年人的相似性）是否与衡量儿童网络属性的区域间相关性相关。研究者发现，ToM网络和疼痛网络中由电影驱动的时程的成熟度是通过跨网络区域的反相关性来预测的。对于在两个网络中的区域显示出更多不同响应的孩子，每个网络中对电影的平均响应更像成人。如图所示：
在社会认知方面，幼儿对他人的欲望、思想和情感形成了一种非常复杂的理解，与他们身体的反射、疼痛和疾病截然不同;这种发展发生在孩子6岁前。我们测量用于身体推理的皮层网络的发育变化(疼痛矩阵)和心智(心智网络理论)，并将ToM网络的发展与心智理论中的行为变化联系起来，弥补了之前fMRI研究之间的不足。
这个实验的第一个目标是测量疼痛矩阵和心智网络理论的发展变化。从多种不同的分析方法中得出的一个关键结果是:社会大脑发展的一个核心方面是，大脑皮层对他人身体和思想的描述的自发反应的区别。ToM和pain神经网络之间的反相关性随着年龄的增长表现出了特别显著的变化:这两个神经网络的区域在3岁的儿童中不相关，但在较大的儿童和成人中显著地负相关。另一方面，缺点是我们不能区分内在的和任务驱动的对区域间相关关系的贡献。例如，ToM和pain网络之间反相关性的发展可能反映了网络结构的内在变化和单个区域中电影驱动响应功能选择性的增加。
第二个目标是如何改变TOM网络中涉及到儿童心理认知能力理论的部分。我们的数据在一定程度上与预测一致，即ToM在特定领域内对他人心理状态的自发处理是相似的，不管他在明确的错误信念任务中的表现如何。在目前的研究中，虽然三岁的儿童在系统地失败的错误信念任务中，仍然在电影中相似的时间激活了ToM的大脑区域——作为一个不同于疼痛矩阵的网络。
总的来说，我们的结果似乎与预测的结果最一致，即不同的神经系统对他人思想和身体的反应是不同的（在孩子明确错误信念之前就很好地发展了）。在T04事件中，ToM区域活动的增加可能反映了儿童在考虑当前事件与(过去)未明确描述的信念或情绪的相关性方面能力的提高。这些功能磁共振成像结果与心智理论缓慢、持续发展的发展心理学证据是一致的。个别儿童正确认识错误信念是渐进上升的。
此外，掌握明确的错误信念任务并不等于拥有完全成熟的心智理论。年龄稍大的孩子仍在学习推断隐藏的情绪，辨别道德上的过错程度，以及理解诸如讽刺和反讽等非文字的语言。从这个观点来看，错误信念的任务表现很可能只是对他人思维日益复杂的理解过程中的一步。
局限及未来的研究方向，相比于静息态数据，我们所测量的儿童的心理状态在看电影期间可能更相似（跨越年龄的），但是缺点是不能分清内在的和任务驱动的对区域内相关的贡献。例如，ToM和pain网络之间反相关性的发展可能反映了网络结构的内在变化和单个区域中电影驱动响应功能选择性的增加。未来研究考虑收集同一个孩子在静息状态下和任务状态下的数据，但是可能会有困难。
总而言之，报告的证据表明，当人们自发地观看一部唤起他人内心状态的动画电影时，大脑皮层区域的不同网络被用来处理那些使大脑与身体的内在状态变得突出的事件。这些网络在3岁儿童中已经有了明显的功能差异，但在整个儿童时期，这些网络内的相关性不断增强，而跨网络的相关性却在下降。