鋼絲表演過程中的腦電動力學(xué)和“心流”的神經(jīng)發(fā)生器

“心流”（Psychoogical flow）：伴隨非凡表現(xiàn)的一種獨(dú)特的心理狀態(tài)，后來普遍被定義為“處于狀態(tài)”中。人們普遍認(rèn)為，這種特殊狀態(tài)產(chǎn)生于一種清楚的目標(biāo)，這種目標(biāo)需要行動和在專業(yè)技能和挑戰(zhàn)之間的完美匹配。這是一種獨(dú)特的感覺，伴隨著時間的變化，最常發(fā)生在從事高技能運(yùn)動練習(xí)的人，運(yùn)動員、音樂家。心流，也可被認(rèn)為是一種特殊的意識狀態(tài)，需要參與意識神經(jīng)相關(guān)的皮層區(qū)域。

我們假設(shè)，群體認(rèn)同可能是一種突現(xiàn)的意識體驗(yàn)，涉及NCC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的特定招募。它的觀點(diǎn)是由這樣一種觀點(diǎn)支持的:大腦某些功能需要一個有效的連接網(wǎng)絡(luò)，一旦達(dá)到這種協(xié)調(diào)的復(fù)雜性，意識的突現(xiàn)特性就會發(fā)生，產(chǎn)生心流感覺。當(dāng)這種感覺伴隨著或跟隨運(yùn)動時，外在力和內(nèi)在力之間的功能“交易”必須被持續(xù)地控制。心流感覺會在一種特定的生理狀態(tài)下出現(xiàn)：（1）適當(dāng)?shù)闹袠徐o息狀態(tài)，包括記憶項目和動機(jī)，（2）最初的意圖必須通過下降的運(yùn)動命令“翻譯”到肌肉，以產(chǎn)生力量和位移，（3）上升的軀體信號必須產(chǎn)生理想的反饋感覺，關(guān)閉動作和感覺的回路。

我們進(jìn)一步想要研究前額葉和中顳葉的外顯系統(tǒng)與內(nèi)隱系統(tǒng)之間的復(fù)雜對話，其中包括在線的自上而下的注意調(diào)節(jié)，以及基于皮質(zhì)-基底節(jié)環(huán)的快速和直覺的內(nèi)隱系統(tǒng)，促進(jìn)基于技能的知識學(xué)習(xí)。由于對人類個體的獨(dú)特性越來越感興趣，我們最近開展了一項實(shí)驗(yàn)研究，以尋找與心理學(xué)上的“心流”相對應(yīng)的單一狀態(tài)的出現(xiàn)。盡管存在各種各樣與執(zhí)行全身動作有關(guān)的研究，但使用EEG記錄代表一個新的興趣領(lǐng)域。此外，高密度EEG加上源定位分析方法，用于檢測神經(jīng)皮層和皮層下的發(fā)生器，為電生理學(xué)探索人類經(jīng)歷的“心流”狀態(tài)鋪平了道路。

2.研究方法

2.1 被試

被試是一名專業(yè)人士，他接受了參與這種獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)，在一個培訓(xùn)或重復(fù)會議的2天前，在公眾面前進(jìn)行最終陳述。為了避免對訓(xùn)練習(xí)慣的心理干擾，表演者在沒有任何實(shí)驗(yàn)者的特別指示的情況下，以自己合適的節(jié)奏進(jìn)行表演。在這種情況下，他可能會遇到像在公眾面前經(jīng)歷的那種轟動。采用心流短量表(Flow Short Scale)進(jìn)行心理測量，并通過視頻說明其表現(xiàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

圖1 . 實(shí)驗(yàn)場景

在室外條件下的進(jìn)行走鋼絲表演，并錄制整個實(shí)驗(yàn)過程的視頻。

a實(shí)驗(yàn)設(shè)置的時間表，包括交叉前(Pre-CR)和交叉后(Post-CR)休息時間。走鋼索者配備了腦電帽，包括EKG、EOG和EMG電極，在正常工作條件下，在15米的高度穿過導(dǎo)線。在交叉(CR)中定義了四個不同的階段:b心流期(FLOW)、c預(yù)期問題期(EP)、d意外問題期(UP)和e應(yīng)激期(STRESS)。白色箭頭表示鉤環(huán)的變化(c)，意外鉤環(huán)堵塞(d)，以及對這個問題的關(guān)注(e)。

2.3 數(shù)據(jù)采集與處理

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2. 心不同條件下的心電信號分析結(jié)果圖

圖a-圖d，顯示的是心電信號，在整個實(shí)驗(yàn)過程中的不同階段。圖e，顯示的是表演者在靜止時，11Hz的alpha波，在四種狀態(tài)下（心流期，預(yù)期問題期，意外問題，壓力應(yīng)急期）。

圖3. 交叉前和交叉后休息期間的swLORETA結(jié)果

在delta,theta,alpha和beta頻帶的振蕩。分別在交叉前和交叉后180s內(nèi)的分析結(jié)果，白色箭頭表示不同的布魯?shù)侣鼌^(qū)。根據(jù)swLORETA，在交叉前休息時alpha振蕩起源于雙側(cè)頂葉皮層(BA7)，而在交叉后休息時僅識別出左側(cè)頂葉上小葉(BA7)。它由包括右側(cè)中央后和邊緣回(BA40)和楔前葉(BA19)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。頂葉皮層(BA7)也被鑒定為交叉前休息期間delta和theta振蕩的發(fā)生器。在此條件下，右側(cè)角回(BA39)、邊緣上回(BA40)和左側(cè)頂葉下回(BA40)也被確認(rèn)是 delta波發(fā)生器；中額回(BA8)和中央前回(BA9)被認(rèn)為是theta波發(fā)生器。在交叉前休息期間，beta振蕩主要由頂下回(BA40)、顳上橫回(BA39)和中央后回(BA3)形成的右側(cè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。相反，在交叉后休息期間，只有右側(cè)頂葉回被識別為beta發(fā)生器.

圖4

對FLOW和STRESS期間左TA肌肉長脈沖激活的第一秒進(jìn)行了事件相關(guān)光譜擾動(ERSP)分析，結(jié)果顯示，這兩個周期之間存在明顯差異。在TA激活后的前100 ms，觀察到在“心流”過程中，額中央電極上的β振蕩(14 25 Hz)與功率增加(被認(rèn)為是事件相關(guān)同步(ERS))的對比動力學(xué)，以及在應(yīng)激過程中出現(xiàn)的β能量下降[被認(rèn)為是與事件相關(guān)的去同步(ERD)]。此外，在TA激活400-500 ms期間，觀察到在“心流”期間的α (10 Hz) ERS，但在STRESS期間沒有。

應(yīng)用swLORETA進(jìn)行腦電動力學(xué)分析，識別了兩個時段的右側(cè)左小腦丘、左副海馬(BA28)、運(yùn)動前區(qū)和運(yùn)動皮層(BA4/BA6)。另一方面，右側(cè)蒼白球、左側(cè)丘腦和右側(cè)BA41僅在FLOW中被識別，右側(cè)BA31僅在STRESS中被識別。

圖5. 四個期間的swLORETA alpha振蕩

在交叉前休息期間，alpha發(fā)生器主要位于頂葉皮層(BA7)。然而，在交叉期間，BA7的貢獻(xiàn)是雙側(cè)的，在右側(cè)額下皮層(BA46)也發(fā)現(xiàn)了一個新的區(qū)域。在 “心流”過程中，alpha發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)被包括左額上回(BA8)、右中央后軀體感覺皮層(BA2)和右顳上回(BA22)的另一個網(wǎng)絡(luò)所取代。在EP過程中，主要的alpha發(fā)生器是次級視覺皮層、左楔和右枕中皮層(BA19)，這是根據(jù)改變扣鉤的強(qiáng)烈視覺需求。在UP時，確定的alpha發(fā)生器包括右側(cè)顳中回(BA37)、島葉(BA13)和右側(cè)梭狀回(BA19)。在這一意外事件發(fā)生后，應(yīng)激表現(xiàn)為左額上回(BA9)、右顳葉邊緣上回(BA40)和右額下回(BA46)作為alpha發(fā)生器的“招募”。

4.結(jié)論

本研究中使用swLORETA分析，一種是基于自我報告的心理狀態(tài)，另一種是基于運(yùn)動命令的。兩種分析之間互補(bǔ)，能夠識別參與走鋼絲表演的運(yùn)動控制的腦區(qū)，以及與表演相關(guān)的不同精神狀態(tài)時期。

在TA期間識別的腦電信號發(fā)生器在在心流期和應(yīng)激壓力期間，同側(cè)小腦和對側(cè)感覺運(yùn)動皮層施加的在線控制一致。

當(dāng)腦電信號由TA活動觸發(fā)時，可以識別右側(cè)蒼白球，只在心流期間開始，這加強(qiáng)了心流期相對于應(yīng)激壓力期的相同識別。

總的來說，這些發(fā)現(xiàn)支持了這樣的觀點(diǎn)，即“心流”狀態(tài)伴隨著額外的EEG發(fā)生器(白球)的“招募”，這與那些已經(jīng)和技能運(yùn)動的在線控制(小腦和副海馬)相關(guān)的EEG發(fā)生器不同。

5.參考文獻(xiàn)及DOI號

Leroy,A., & Cheron, G..(2020). EEG dynamics and neural generators of psychological flow during one tightrope performance. Scientific Reports, 10(1).

DOI：10.1038/s41598-020-69448-3