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自然療愈的科學(xué)背書(shū):從大腦活動(dòng)數(shù)據(jù),看自然對(duì)身心的積極影響

瀏覽次數(shù):284 發(fā)布日期:2026-1-29  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
自然療愈的科學(xué)背書(shū):從大腦活動(dòng)數(shù)據(jù),看自然對(duì)身心的積極影響
引言

“在自然中走一走往往能感覺(jué)更好”——這一普遍的生活體驗(yàn)背后,藏著自然與大腦互動(dòng)的深層關(guān)聯(lián)。生物親和性假說(shuō)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(lái)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(zhǎng)期未被明確。與之相對(duì)的是,隨著全球城市化進(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(wèn)題的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),城市成長(zhǎng)更是精神分裂癥的重要環(huán)境誘因,推測(cè)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(duì)照的干預(yù)研究來(lái)驗(yàn)證壓力相關(guān)腦區(qū)激活的因果效應(yīng),同時(shí)也未能厘清自然帶來(lái)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(duì)象,通過(guò) fMRI 掃描對(duì)比一小時(shí)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(dòng),發(fā)現(xiàn)在自然環(huán)境中步行后杏仁核活動(dòng)顯著降低,而在城市環(huán)境里步行后杏仁核活動(dòng)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(duì)有意識(shí)和無(wú)意識(shí)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(duì)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”。 

研究方法
該研究以63名健康成年人為研究對(duì)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最大綠地和繁忙街道(圖1)進(jìn)行一小時(shí)步行,步行過(guò)程通過(guò)GPS追蹤路線、腕帶設(shè)備監(jiān)測(cè)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(jiàn)圖2)主要分為步行前,步行中,步行后,分別對(duì)應(yīng)基線階段,干預(yù)階段和后測(cè)階段:
基線階段:簽署知情同意→填寫(xiě)問(wèn)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(shí)步行(被試單獨(dú)進(jìn)行,GPS 追蹤路線,佩戴腕表監(jiān)測(cè)皮膚電(EDA),心率(HR)等);
后測(cè)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(xiě)感知恢復(fù)度等問(wèn)卷→知情說(shuō)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(guò)統(tǒng)計(jì)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(shí)間(步行前/后)對(duì)杏仁核、前扣帶回皮質(zhì)(ACC)等壓力相關(guān)腦區(qū)活動(dòng)的交互效應(yīng)。

恐懼面孔任務(wù)(FFT)是用于測(cè)量杏仁核等壓力相關(guān)腦區(qū)活動(dòng)的功能成像范式,任務(wù)中會(huì)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(duì)應(yīng)被試有意識(shí)地感知到面部表情(恐懼或中性)和無(wú)意識(shí)地接觸面部表情兩種情況(已有研究證實(shí),即使個(gè)體未意識(shí)到刺激存在,杏仁核仍會(huì)對(duì)情緒相關(guān)刺激(如恐懼面孔)產(chǎn)生反應(yīng))。通過(guò)記錄參與者觀看刺激時(shí)的腦活動(dòng),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(jiàn)圖3),目的在于通過(guò)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(dòng)變化。該任務(wù)包含三種條件:實(shí)驗(yàn)條件下,有時(shí)間限制作答時(shí)間,每次反饋?zhàn)鞔鹪u(píng)判結(jié)果,以及個(gè)人表現(xiàn)與所有參與者“模擬平均表現(xiàn)” 的對(duì)比,以誘導(dǎo)壓力,連續(xù)3次正確,則時(shí)間限制縮短至其平均用時(shí)的 90%,反之,連續(xù)3次錯(cuò)誤,則延長(zhǎng)10%。最終正確率維持在約 20%-45%;控制條件下難度相同但無(wú)時(shí)間限制和表現(xiàn)對(duì)比,正確率約 80%-90%;休息條件下無(wú)任務(wù),僅被動(dòng)注視屏幕。
 
圖3. MIST社交壓力任務(wù)
 
社交評(píng)價(jià)威脅任務(wù)(SET)是特里爾社會(huì)壓力測(cè)試的改良版本,核心目的是誘導(dǎo)社交壓力,僅在研究后測(cè)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(cè)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(gè)好朋友”),并被告知演講會(huì)進(jìn)行音視頻錄制;采集完腦成像數(shù)據(jù)后,會(huì)告知參與者無(wú)需實(shí)際演講(實(shí)驗(yàn)結(jié)束后說(shuō)明所有參與者均無(wú)需演講)。 

主要結(jié)果
環(huán)境(自然/城市)與時(shí)間(步行前/后)對(duì)杏仁核、前扣帶回皮質(zhì)(ACC)等壓力相關(guān)腦區(qū)活動(dòng)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(duì)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(shí)間” 交互效應(yīng)。這種交互效應(yīng)沒(méi)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(dòng)的 “環(huán)境 × 時(shí)間” 交互效應(yīng)主要是由城市環(huán)境中的活動(dòng)增加還是自然環(huán)境中的活動(dòng)減少所驅(qū)動(dòng),研究者對(duì)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(shí),自然環(huán)境步行后杏仁核活動(dòng)均有所下降。因此,“環(huán)境 × 時(shí)間” 交互效應(yīng)是由自然環(huán)境步行后杏仁核活動(dòng)的顯著降低所驅(qū)動(dòng)。

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

蒙特利爾成像壓力任務(wù)的“環(huán)境 × 時(shí)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(dòng)降低所驅(qū)動(dòng) (P=0.070),而城市環(huán)境步行后杏仁核活動(dòng)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(dòng)情況
 
自我報(bào)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(shí)間” 交互效應(yīng)。

結(jié)論與展望 
本實(shí)驗(yàn)以63名參與者為對(duì)象,通過(guò)偽隨機(jī)分組探究60分鐘自然與城市環(huán)境步行對(duì)大腦壓力相關(guān)腦區(qū)及身心狀態(tài)的影響,結(jié)合fMRI、問(wèn)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(dòng)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(dòng)、心率等生理指標(biāo)未出現(xiàn)顯著的環(huán)境×時(shí)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(lái)可擴(kuò)大樣本并納入不同年齡、健康狀況的人群,通過(guò)縱向研究探究長(zhǎng)期影響,同時(shí)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(chǎng)景,對(duì)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。

原文信息鏈接
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). 

https://doi.org/10.1038/s41380-022-01720-6
 
研究團(tuán)隊(duì)
本研究由來(lái)自德國(guó)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(kāi)展。

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