“在自然中走一走往往能感覺更好”——這一普遍的生活體驗(yàn)背后，藏著自然與大腦互動的深層關(guān)聯(lián)。生物親和性假說指出人類天生具有與自然連接的傾向，大量實(shí)證研究也證實(shí)，接觸自然不僅能帶來心理上的舒適感，還能改善工作記憶、恢復(fù)注意力、緩解負(fù)面情緒與壓力，甚至降低心率、血壓及壓力相關(guān)激素水平。然而，這種“自然療愈”的神經(jīng)機(jī)制卻長期未被明確。與之相對的是，隨著城市化進(jìn)程加速，超半數(shù)人口已居住在城市，并且這一比例還在攀升，但城市環(huán)境卻與焦慮、抑郁癥、精神分裂癥等精神健康問題的高風(fēng)險相關(guān)，城市成長更是精神分裂癥的重要環(huán)境誘因，推測與城市社交壓力的增加密切相關(guān)。

另外現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)城市居民在壓力任務(wù)中杏仁核（關(guān)鍵壓力相關(guān)腦區(qū)）激活程度更高，但缺乏與自然環(huán)境對照的干預(yù)研究來驗(yàn)證壓力相關(guān)腦區(qū)激活的因果效應(yīng)，同時也未能厘清自然帶來的壓力緩解是源于其自身屬性，還是因?yàn)橹皇桥懦顺鞘协h(huán)境的負(fù)面影響。

文章信息

為此，一項(xiàng)發(fā)表于《Molecular Psychiatry》2022 年的干預(yù)研究，以 63 名健康參與者為對象，通過 fMRI 掃描對比一小時城市環(huán)境（繁忙街道）與自然環(huán)境（柏林城市森林）步行前后的大腦活動，發(fā)現(xiàn)在自然環(huán)境中步行后杏仁核活動顯著降低，而在城市環(huán)境里步行后杏仁核活動保持穩(wěn)定；該效應(yīng)在恐懼面孔任務(wù)（FFT）和社交壓力任務(wù)（MIST）中均存在，且對有意識和無意識呈現(xiàn)的刺激均有效，支持了壓力恢復(fù)理論（SRT），表明自然暴露對壓力相關(guān)腦區(qū)具有有益作用，可為城市規(guī)劃增加綠色空間、預(yù)防精神疾病提供參考。文章題為“How nature nurtures: Amygdala activity decreases as the result of a one-hour walk in nature”。

該研究以63名健康成年人為研究對象，采用偽隨機(jī)分組方式將參與者分為自然組（32人）和城市組（31人），分別安排在柏林城市綠地和繁忙街道（圖1）進(jìn)行一小時步行，步行過程通過GPS追蹤路線、腕帶設(shè)備監(jiān)測生理壓力指標(biāo)，且要求參與者單獨(dú)步行、避免分心；研究流程（見圖2）主要分為步行前，步行中，步行后，分別對應(yīng)基線階段，干預(yù)階段和后測階段：

基線階段：簽署知情同意→填寫問卷→工作記憶任務(wù)→fMRI 掃描（FFT 恐懼面孔任務(wù) + MIST 社交壓力任務(wù)）；

干預(yù)階段：一小時步行（被試單獨(dú)進(jìn)行，GPS 追蹤路線，佩戴腕表監(jiān)測皮膚電（EDA），心率（HR）等）；

后測階段：重復(fù) fMRI 掃描（FFT 恐懼面孔任務(wù) + MIST 社交壓力任務(wù)+ SET 社交威脅任務(wù)）→填寫感知恢復(fù)度等問卷→知情說明。

圖1. 自然環(huán)境與城市環(huán)境步行的地點(diǎn)分布

圖2. 研究流程示意圖

通過統(tǒng)計參數(shù)映射軟件（SPM12）分析腦成像數(shù)據(jù)，重點(diǎn)探究環(huán)境（自然/城市）與時間（步行前/后）對杏仁核、前扣帶回皮質(zhì)（ACC）等壓力相關(guān)腦區(qū)活動的交互效應(yīng)。

恐懼面孔任務(wù)（FFT）是用于測量杏仁核等壓力相關(guān)腦區(qū)活動的功能成像范式，任務(wù)中會展示恐懼和中性兩種表情的面孔，每種表情又分為非掩蔽（清晰呈現(xiàn)1000毫秒）和掩蔽（短暫呈現(xiàn)17毫秒后，用 983 毫秒中性面孔掩蔽）兩種呈現(xiàn)方式，分別對應(yīng)被試有意識地感知到面部表情（恐懼或中性）和無意識地接觸面部表情兩種情況（已有研究證實(shí)，即使個體未意識到刺激存在，杏仁核仍會對情緒相關(guān)刺激（如恐懼面孔）產(chǎn)生反應(yīng)）。通過記錄參與者觀看刺激時的腦活動，可分析不同條件下壓力相關(guān)腦區(qū)的激活差異，是研究情緒加工與壓力反應(yīng)的常用工具。

MIST 社交壓力任務(wù)（見圖3），目的在于通過心算任務(wù)誘發(fā)參與者的社交壓力，以探究大腦壓力相關(guān)腦區(qū)的活動變化。該任務(wù)包含三種條件：實(shí)驗(yàn)條件下，有時間限制作答時間，每次反饋?zhàn)鞔鹪u判結(jié)果，以及個人表現(xiàn)與所有參與者“模擬平均表現(xiàn)” 的對比，以誘導(dǎo)壓力，連續(xù)3次正確，則時間限制縮短至其平均用時的 90%，反之，連續(xù)3次錯誤，則延長10%。最終正確率維持在約 20%-45%；控制條件下難度相同但無時間限制和表現(xiàn)對比，正確率約 80%-90%；休息條件下無任務(wù)，僅被動注視屏幕。

圖3. MIST社交壓力任務(wù)

社交評價威脅任務(wù)（SET）是特里爾社會壓力測試的改良版本，核心目的是誘導(dǎo)社交壓力，僅在研究后測階段呈現(xiàn)以保證范式可信度。任務(wù)流程參與者在fMRI掃描儀中先完成2分鐘基線測量，隨后需在2分鐘內(nèi)準(zhǔn)備一篇7分鐘的主題演講（如“我為何是個好朋友”），并被告知演講會進(jìn)行音視頻錄制；采集完腦成像數(shù)據(jù)后，會告知參與者無需實(shí)際演講（實(shí)驗(yàn)結(jié)束后說明所有參與者均無需演講）。

環(huán)境（自然/城市）與時間（步行前/后）對杏仁核、前扣帶回皮質(zhì)（ACC）等壓力相關(guān)腦區(qū)活動的交互效應(yīng)主要體現(xiàn)在FFT面孔任務(wù)和蒙特利爾成像壓力任務(wù)（MIST）中。

對FFT面孔任務(wù)數(shù)據(jù)分析，雙側(cè)杏仁核在恐懼條件下 (圖 3a)和中性條件下(圖 3b)均存在顯著的 “環(huán)境 × 時間” 交互效應(yīng)。這種交互效應(yīng)沒有出現(xiàn)在前扣帶回皮質(zhì)（ACC）和背外側(cè)前額葉皮質(zhì)（dlPFC）中。

為探究杏仁核活動的 “環(huán)境 × 時間” 交互效應(yīng)主要是由城市環(huán)境中的活動增加還是自然環(huán)境中的活動減少所驅(qū)動，研究者對有交互效應(yīng)的因素進(jìn)一步做事后檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)分析恐懼條件 (圖 3a)和中性條件(圖 3b)時，自然環(huán)境步行后杏仁核活動均有所下降。因此，“環(huán)境 × 時間” 交互效應(yīng)是由自然環(huán)境步行后杏仁核活動的顯著降低所驅(qū)動。

另外，僅分析掩蔽刺激下的雙側(cè)杏仁核活動時，也發(fā)現(xiàn)了顯著的 “環(huán)境 × 時間” 交互效應(yīng)，表現(xiàn)為自然環(huán)境暴露后杏仁核活動降低。

蒙特利爾成像壓力任務(wù)的“環(huán)境 × 時間”交互效應(yīng)與FFT面孔任務(wù)的結(jié)果一致，且也只發(fā)生于杏仁核。事后檢驗(yàn)表明是由由自然環(huán)境步行后杏仁核活動降低所驅(qū)動 （P=0.070），而城市環(huán)境步行后杏仁核活動保持穩(wěn)定（P=0.211）。

圖4. 城市與自然環(huán)境步行前后，F(xiàn)FT面孔任務(wù)中雙側(cè)杏仁核的活動情況

自我報告量表得分，其他認(rèn)知任務(wù)和壓力生理指標(biāo)均未出現(xiàn)顯著的“環(huán)境 × 時間” 交互效應(yīng)。

本實(shí)驗(yàn)以63名參與者為對象，通過偽隨機(jī)分組探究60分鐘自然與城市環(huán)境步行對大腦壓力相關(guān)腦區(qū)及身心狀態(tài)的影響，結(jié)合fMRI、問卷與生理設(shè)備收集數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，自然環(huán)境步行后雙側(cè)杏仁核活動顯著降低，參與者感知恢復(fù)度和步行享受度也顯著高于城市環(huán)境，但積極情感、感知壓力等行為指標(biāo)及皮膚電活動、心率等生理指標(biāo)未出現(xiàn)顯著的環(huán)境×?xí)r間交互效應(yīng)，為自然環(huán)境的壓力調(diào)節(jié)作用提供了實(shí)證支持。該研究存在樣本量較小、僅關(guān)注短期效應(yīng)、環(huán)境核心恢復(fù)性元素未明確等局限，未來可擴(kuò)大樣本并納入不同年齡、健康狀況的人群，通過縱向研究探究長期影響，同時量化環(huán)境中植被覆蓋率、噪音等關(guān)鍵變量，明確核心作用因子。

給其他研究者的建議是拓展研究場景，對比不同類型自然環(huán)境（如森林、濕地）、室內(nèi)外模擬自然環(huán)境的效果，為缺乏自然資源地區(qū)的干預(yù)提供方案。

原文信息

Sudimac, S., Sale, V. & Kühn, S. How nature nurtures: Amygdala activity decreases as the result of a one-hour walk in nature. Mol Psychiatry 27, 4446–4452 (2022). 

研究團(tuán)隊(duì)

本研究由來自德國柏林馬克斯?普朗克人類發(fā)展研究所等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)開展。

關(guān)于維拓啟創(chuàng)

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