Emotional Engagement Driven by Complex Visual Stimuli: Neural Dynamics Revealed by Multimodal Imaging

项目总结

Project Summary    Emotional dysfunction is at the core of many psychiatric disorders, in particular fear, anxiety, post-­traumatic,  and mood disorders. Describing the neural mechanisms associated with emotional processing is therefore a  critical issue in mental health care. Previous attempts to define the neurophysiology of human emotions in the  cognitive  neuroscience  laboratory  have  been  hampered  by  the  unavailability  of  conceptual  and  methodological  frameworks  for  studying  complex  emotional  responses  in  context  and  with  conflicting  information present. The proposed research establishes a novel technique for combining electrophysiological  recordings,  high  in  temporal  precision,  with  functional  brain  imaging,  which  is  high  in  spatial  precision.  This  approach, called steady-­state potential frequency-­tagging, achieves stimulus specificity, temporal, and spatial  resolution across the whole brain. It is unique in that it allows researchers to identify distinct brain networks  selectively activated by different elements of a complex visual scene—even when the elements are spatially  overlapping  and  accompanied  by  stimulation  in  other  sensory  modalities.  We  combine  this  innovative  approach with a novel conceptual framework that considers changes in visual perception an active part of an  observer’s  emotional  response,  to  address  the  following  Aims:  (1)  We  characterize  the  large-­scale  brain  dynamics  mediating  the  emotional  response  to  an  element  that  is  embedded  in  a  complex  visual  array.  (2)  We  determine  how  conflicting  appetitive  and  aversive  information,  visual  and  auditory,  affects  these  brain  dynamics.  (3)  Finally,  we  translate  this  novel  method  to  socially  anxious  observers,  testing  mechanistic  hypotheses  regarding  the  interactive  effects  of  trait  anxiety  and  chronic  stress  on  short-­term  reactivity  to  emotional  challenge.  The  long-­term  clinical  implications  of  the  proposed  research  are  manifold:  For  diagnostic assessment and for monitoring treatment efficacy, a quantitative brain-­based marker of emotional  engagement  opens  avenues  for  objectively  evaluating  pre-­  to  post-­treatment  changes  in  appetitive/aversive  neural  reactivity.  It  also  enables  measuring  neural  circuit  function  to  enable  quantitative  measurements  of  specific psychopathology and for identifying treatment targets in a personalized medicine framework.