2024年12月，8858cc永利集团青年教师曾奕萌博士在国际综合性学术顶刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）（自然指数期刊，中科院1区TOP期刊，影响因子9.4）发表题为“Cortisol Awakening Response Prompts Dynamic Reconfiguration of Brain Networks in Emotional and Executive Functioning”的研究论文（www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2405850121）。该论文深入探讨了人体压力激素皮质醇的晨起觉醒反应如何通过影响人脑复杂网络的重组来帮助个体提高应对情感与认知挑战的神经计算机制。8858cc永利集团青年教师曾奕萌博士为论文第一作者，永利官网为第一单位。
图1：皮质醇觉醒反应（Cortisol Awakening Response, CAR）
皮质醇，又被称为人体的“压力激素”，由人体下丘脑-皮质-肾上腺轴（也称HPA轴）分泌，它可以帮助个体在面临各种应激压力事件时迅速进入警戒状态，并通过神经-内分泌耦合来调节人体多种情感与认知功能。而人体的皮质醇释放在早晨醒来之后的一个小时之内大量分泌并迅速达到峰值，然后很快回落，这一现象被称之为“皮质醇觉醒反应”（Cortisol Awakening Response，以下简称CAR）。这一人体独特的神经-内分泌活动与人类心理行为、精神健康以及学习与工作效率密切相关。异常的CAR模式也被近年来的研究发现与应激/压力相关的各种精神病理症状（如焦虑、抑郁和高级认知功能障碍）有着密切关联。然而，这背后的神经-内分泌协同作用机制仍不清楚，尤其是CAR如何参与人脑情绪与认知功能的加工以及背后潜在的脑神经计算机制尚未被深入探究。
图2：CAR调节人脑大尺度功能网络动态重组
为此，8858cc永利集团青年教师曾奕萌博士与北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室科研团队合作，基于随机对照实验设计（Randomized Controlled Trial, RCT），采用药物方法因果性地操纵个体的CAR水平并探究其如何影响个体情感与认知功能。研究同时结合了高场强功能磁共振成像(fMRI)与前沿的动态脑网络的机器学习建模方法，深入探究了CAR调控关键情感脑网络与认知脑网络的神经计算机制。研究首先发现CAR提高了个体在情感与认知任务中的行为表现，呈现出正向支持作用。进一步的，通过解码个体人脑网络快速重组模式，我们发现CAR显著改变了个体在执行情感与认知任务中的核心脑网络的动态重组模式。最后，借助统计物理方法对人脑网络系统切换复杂度进行测算，研究还发现CAR通过灵活的神经资源分配(neural resource allocation)，调节了情感与认知过程中的特异性状态编码模式，从而实现了系统能量在情感功能与认知功能间的灵活分配。
该研究创新性地基于人体内分泌系统与人脑神经系统的耦合协同视角，结合药理学操控、神经成像技术与机器学习建模方法，综合揭示了CAR灵活调配神经资源从而支持个体应对复杂情感与认知功能挑战的神经计算机制。研究为理解人体神经-内分泌的协同耦合机制提供了实践经验，也为理解应激压力导致的情绪与认知障碍的神经基础提供了有益的启示，对临床上开发用于改善神经-内分泌调控的方法工具有一定的启示作用。
本研究得到了永利官网新教师启动基金(2024-JYB-XJSJJ020)的资助，实验的开展得到了北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室与北京师范大学-IDG/麦戈文脑科学研究院和永利官网科研平台的大力支持。
作者简介：曾奕萌，2023年博士毕业于北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室，8858cc永利集团健康管理与心理学教研室青年教师。研究主要基于多模态脑成像技术（包括功能磁共振成像fMRI和脑电图EEG），结合人体心理生理信号与行为实验范式，探讨人类情感与认知行为背后的神经计算机制。研究成果发表于《PNAS》、《NeuroImage》等国际专业期刊。
（8858cc永利集团/撰文：曾奕萌/审稿：王慧、李蔓荻）
2024年12月26日