自然疗愈的科学背书：从大脑活动数据，看自然对身心的积极影响
2026-01-29 来源:本站 点击次数:109
自然疗愈的科学背书：从大脑活动数据，看自然对身心的积极影响
引言
“在自然中走一走往往能感觉更好”——这一普遍的生活体验背后，藏着自然与大脑互动的深层关联。生物亲和性假说指出人类天生具有与自然连接的倾向，大量实证研究也证实，接触自然不仅能带来心理上的舒适感，还能改善工作记忆、恢复注意力、缓解负面情绪与压力，甚至降低心率、血压及压力相关激素水平。然而，这种“自然疗愈”的神经机制却长期未被明确。与之相对的是，随着全球城市化进程加速，超半数人口已居住在城市，并且这一比例还在攀升，但城市环境却与焦虑、抑郁症、精神分裂症等精神健康问题的高风险相关，城市成长更是精神分裂症的重要环境诱因，推测与城市社交压力的增加密切相关。
另外现有研究发现城市居民在压力任务中杏仁核（关键压力相关脑区）激活程度更高，但缺乏与自然环境对照的干预研究来验证压力相关脑区激活的因果效应，同时也未能厘清自然带来的压力缓解是源于其自身属性，还是因为只是排除了城市环境的负面影响。
为此，一项发表于《Molecular Psychiatry》2022 年的干预研究，以 63 名健康参与者为对象，通过 fMRI 扫描对比一小时城市环境（繁忙街道）与自然环境（柏林城市森林）步行前后的大脑活动，发现在自然环境中步行后杏仁核活动显著降低，而在城市环境里步行后杏仁核活动保持稳定；该效应在恐惧面孔任务（FFT）和社交压力任务（MIST）中均存在，且对有意识和无意识呈现的刺激均有效，支持了压力恢复理论（SRT），表明自然暴露对压力相关脑区具有有益作用，可为城市规划增加绿色空间、预防精神疾病提供参考。文章题为“How nature nurtures: Amygdala activity decreases as the result of a one-hour walk in nature”。
研究方法
该研究以63名健康成年人为研究对象，采用伪随机分组方式将参与者分为自然组（32人）和城市组（31人），分别安排在柏林城市最大绿地和繁忙街道（图1）进行一小时步行，步行过程通过GPS追踪路线、腕带设备监测生理压力指标，且要求参与者单独步行、避免分心；研究流程（见图2）主要分为步行前，步行中，步行后，分别对应基线阶段，干预阶段和后测阶段：
基线阶段：签署知情同意→填写问卷→工作记忆任务→fMRI 扫描（FFT 恐惧面孔任务 + MIST 社交压力任务）；
干预阶段：一小时步行（被试单独进行，GPS 追踪路线，佩戴腕表监测皮肤电（EDA），心率（HR）等）；
后测阶段：重复 fMRI 扫描（FFT 恐惧面孔任务 + MIST 社交压力任务+ SET 社交威胁任务）→填写感知恢复度等问卷→知情说明。
通过统计参数映射软件（SPM12）分析脑成像数据，重点探究环境（自然/城市）与时间（步行前/后）对杏仁核、前扣带回皮质（ACC）等压力相关脑区活动的交互效应。
恐惧面孔任务（FFT）是用于测量杏仁核等压力相关脑区活动的功能成像范式，任务中会展示恐惧和中性两种表情的面孔，每种表情又分为非掩蔽（清晰呈现1000毫秒）和掩蔽（短暂呈现17毫秒后，用 983 毫秒中性面孔掩蔽）两种呈现方式，分别对应被试有意识地感知到面部表情（恐惧或中性）和无意识地接触面部表情两种情况（已有研究证实，即使个体未意识到刺激存在，杏仁核仍会对情绪相关刺激（如恐惧面孔）产生反应）。通过记录参与者观看刺激时的脑活动，可分析不同条件下压力相关脑区的激活差异，是研究情绪加工与压力反应的常用工具。
MIST 社交压力任务（见图3），目的在于通过心算任务诱发参与者的社交压力，以探究大脑压力相关脑区的活动变化。该任务包含三种条件：实验条件下，有时间限制作答时间，每次反馈作答评判结果，以及个人表现与所有参与者“模拟平均表现” 的对比，以诱导压力，连续3次正确，则时间限制缩短至其平均用时的 90%，反之，连续3次错误，则延长10%。最终正确率维持在约 20%-45%；控制条件下难度相同但无时间限制和表现对比，正确率约 80%-90%；休息条件下无任务，仅被动注视屏幕。
社交评价威胁任务（SET）是特里尔社会压力测试的改良版本，核心目的是诱导社交压力，仅在研究后测阶段呈现以保证范式可信度。任务流程参与者在fMRI扫描仪中先完成2分钟基线测量，随后需在2分钟内准备一篇7分钟的主题演讲（如“我为何是个好朋友”），并被告知演讲会进行音视频录制；采集完脑成像数据后，会告知参与者无需实际演讲（实验结束后说明所有参与者均无需演讲）。
主要结果
环境（自然/城市）与时间（步行前/后）对杏仁核、前扣带回皮质（ACC）等压力相关脑区活动的交互效应主要体现在FFT面孔任务和蒙特利尔成像压力任务（MIST）中。
对FFT面孔任务数据分析，双侧杏仁核在恐惧条件下 (图 3a)和中性条件下(图 3b)均存在显著的 “环境 × 时间” 交互效应。这种交互效应没有出现在前扣带回皮质（ACC）和背外侧前额叶皮质（dlPFC）中。
为探究杏仁核活动的 “环境 × 时间” 交互效应主要是由城市环境中的活动增加还是自然环境中的活动减少所驱动，研究者对有交互效应的因素进一步做事后检验，发现单独分析恐惧条件 (图 3a)和中性条件(图 3b)时，自然环境步行后杏仁核活动均有所下降。因此，“环境 × 时间” 交互效应是由自然环境步行后杏仁核活动的显著降低所驱动。
另外，仅分析掩蔽刺激下的双侧杏仁核活动时，也发现了显著的 “环境 × 时间” 交互效应，表现为自然环境暴露后杏仁核活动降低。
蒙特利尔成像压力任务的“环境 × 时间”交互效应与FFT面孔任务的结果一致，且也只发生于杏仁核。事后检验表明是由由自然环境步行后杏仁核活动降低所驱动 （P=0.070），而城市环境步行后杏仁核活动保持稳定（P=0.211）。
自我报告量表得分，其他认知任务和压力生理指标均未出现显著的“环境 × 时间” 交互效应。
结论与展望
本实验以63名参与者为对象，通过伪随机分组探究60分钟自然与城市环境步行对大脑压力相关脑区及身心状态的影响，结合fMRI、问卷与生理设备收集数据。结果显示，自然环境步行后双侧杏仁核活动显著降低，参与者感知恢复度和步行享受度也显著高于城市环境，但积极情感、感知压力等行为指标及皮肤电活动、心率等生理指标未出现显著的环境×时间交互效应，为自然环境的压力调节作用提供了实证支持。该研究存在样本量较小、仅关注短期效应、环境核心恢复性元素未明确等局限，未来可扩大样本并纳入不同年龄、健康状况的人群，通过纵向研究探究长期影响，同时量化环境中植被覆盖率、噪音等关键变量，明确核心作用因子。
给其他研究者的建议是拓展研究场景，对比不同类型自然环境（如森林、湿地）、室内外模拟自然环境的效果，为缺乏自然资源地区的干预提供方案。
原文信息链接
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
研究团队
本研究由来自德国柏林马克斯・普朗克人类发展研究所等机构的研究团队开展。
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引言
“在自然中走一走往往能感觉更好”——这一普遍的生活体验背后，藏着自然与大脑互动的深层关联。生物亲和性假说指出人类天生具有与自然连接的倾向，大量实证研究也证实，接触自然不仅能带来心理上的舒适感，还能改善工作记忆、恢复注意力、缓解负面情绪与压力，甚至降低心率、血压及压力相关激素水平。然而，这种“自然疗愈”的神经机制却长期未被明确。与之相对的是，随着全球城市化进程加速，超半数人口已居住在城市，并且这一比例还在攀升，但城市环境却与焦虑、抑郁症、精神分裂症等精神健康问题的高风险相关，城市成长更是精神分裂症的重要环境诱因，推测与城市社交压力的增加密切相关。
另外现有研究发现城市居民在压力任务中杏仁核（关键压力相关脑区）激活程度更高，但缺乏与自然环境对照的干预研究来验证压力相关脑区激活的因果效应，同时也未能厘清自然带来的压力缓解是源于其自身属性，还是因为只是排除了城市环境的负面影响。
文章信息
为此，一项发表于《Molecular Psychiatry》2022 年的干预研究，以 63 名健康参与者为对象，通过 fMRI 扫描对比一小时城市环境（繁忙街道）与自然环境（柏林城市森林）步行前后的大脑活动，发现在自然环境中步行后杏仁核活动显著降低，而在城市环境里步行后杏仁核活动保持稳定；该效应在恐惧面孔任务（FFT）和社交压力任务（MIST）中均存在，且对有意识和无意识呈现的刺激均有效，支持了压力恢复理论（SRT），表明自然暴露对压力相关脑区具有有益作用，可为城市规划增加绿色空间、预防精神疾病提供参考。文章题为“How nature nurtures: Amygdala activity decreases as the result of a one-hour walk in nature”。
研究方法
该研究以63名健康成年人为研究对象，采用伪随机分组方式将参与者分为自然组（32人）和城市组（31人），分别安排在柏林城市最大绿地和繁忙街道（图1）进行一小时步行，步行过程通过GPS追踪路线、腕带设备监测生理压力指标，且要求参与者单独步行、避免分心；研究流程（见图2）主要分为步行前，步行中，步行后，分别对应基线阶段，干预阶段和后测阶段：
基线阶段：签署知情同意→填写问卷→工作记忆任务→fMRI 扫描（FFT 恐惧面孔任务 + MIST 社交压力任务）；
干预阶段：一小时步行（被试单独进行，GPS 追踪路线，佩戴腕表监测皮肤电（EDA），心率（HR）等）；
后测阶段：重复 fMRI 扫描（FFT 恐惧面孔任务 + MIST 社交压力任务+ SET 社交威胁任务）→填写感知恢复度等问卷→知情说明。
图1. 自然环境与城市环境步行的地点分布
图2. 研究流程示意图
通过统计参数映射软件（SPM12）分析脑成像数据，重点探究环境（自然/城市）与时间（步行前/后）对杏仁核、前扣带回皮质（ACC）等压力相关脑区活动的交互效应。
恐惧面孔任务（FFT）是用于测量杏仁核等压力相关脑区活动的功能成像范式，任务中会展示恐惧和中性两种表情的面孔，每种表情又分为非掩蔽（清晰呈现1000毫秒）和掩蔽（短暂呈现17毫秒后，用 983 毫秒中性面孔掩蔽）两种呈现方式，分别对应被试有意识地感知到面部表情（恐惧或中性）和无意识地接触面部表情两种情况（已有研究证实，即使个体未意识到刺激存在，杏仁核仍会对情绪相关刺激（如恐惧面孔）产生反应）。通过记录参与者观看刺激时的脑活动，可分析不同条件下压力相关脑区的激活差异，是研究情绪加工与压力反应的常用工具。
MIST 社交压力任务（见图3），目的在于通过心算任务诱发参与者的社交压力，以探究大脑压力相关脑区的活动变化。该任务包含三种条件：实验条件下，有时间限制作答时间，每次反馈作答评判结果，以及个人表现与所有参与者“模拟平均表现” 的对比，以诱导压力，连续3次正确，则时间限制缩短至其平均用时的 90%，反之，连续3次错误，则延长10%。最终正确率维持在约 20%-45%；控制条件下难度相同但无时间限制和表现对比，正确率约 80%-90%；休息条件下无任务，仅被动注视屏幕。
图3. MIST社交压力任务
社交评价威胁任务（SET）是特里尔社会压力测试的改良版本，核心目的是诱导社交压力，仅在研究后测阶段呈现以保证范式可信度。任务流程参与者在fMRI扫描仪中先完成2分钟基线测量，随后需在2分钟内准备一篇7分钟的主题演讲（如“我为何是个好朋友”），并被告知演讲会进行音视频录制；采集完脑成像数据后，会告知参与者无需实际演讲（实验结束后说明所有参与者均无需演讲）。
主要结果
环境（自然/城市）与时间（步行前/后）对杏仁核、前扣带回皮质（ACC）等压力相关脑区活动的交互效应主要体现在FFT面孔任务和蒙特利尔成像压力任务（MIST）中。
对FFT面孔任务数据分析，双侧杏仁核在恐惧条件下 (图 3a)和中性条件下(图 3b)均存在显著的 “环境 × 时间” 交互效应。这种交互效应没有出现在前扣带回皮质（ACC）和背外侧前额叶皮质（dlPFC）中。
为探究杏仁核活动的 “环境 × 时间” 交互效应主要是由城市环境中的活动增加还是自然环境中的活动减少所驱动，研究者对有交互效应的因素进一步做事后检验，发现单独分析恐惧条件 (图 3a)和中性条件(图 3b)时，自然环境步行后杏仁核活动均有所下降。因此，“环境 × 时间” 交互效应是由自然环境步行后杏仁核活动的显著降低所驱动。
另外，仅分析掩蔽刺激下的双侧杏仁核活动时，也发现了显著的 “环境 × 时间” 交互效应，表现为自然环境暴露后杏仁核活动降低。
蒙特利尔成像压力任务的“环境 × 时间”交互效应与FFT面孔任务的结果一致，且也只发生于杏仁核。事后检验表明是由由自然环境步行后杏仁核活动降低所驱动 （P=0.070），而城市环境步行后杏仁核活动保持稳定（P=0.211）。
图4. 城市与自然环境步行前后，FFT面孔任务中双侧杏仁核的活动情况
自我报告量表得分，其他认知任务和压力生理指标均未出现显著的“环境 × 时间” 交互效应。
结论与展望
本实验以63名参与者为对象，通过伪随机分组探究60分钟自然与城市环境步行对大脑压力相关脑区及身心状态的影响，结合fMRI、问卷与生理设备收集数据。结果显示，自然环境步行后双侧杏仁核活动显著降低，参与者感知恢复度和步行享受度也显著高于城市环境，但积极情感、感知压力等行为指标及皮肤电活动、心率等生理指标未出现显著的环境×时间交互效应，为自然环境的压力调节作用提供了实证支持。该研究存在样本量较小、仅关注短期效应、环境核心恢复性元素未明确等局限，未来可扩大样本并纳入不同年龄、健康状况的人群，通过纵向研究探究长期影响，同时量化环境中植被覆盖率、噪音等关键变量，明确核心作用因子。
给其他研究者的建议是拓展研究场景，对比不同类型自然环境（如森林、湿地）、室内外模拟自然环境的效果，为缺乏自然资源地区的干预提供方案。
原文信息链接
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
研究团队
本研究由来自德国柏林马克斯・普朗克人类发展研究所等机构的研究团队开展。
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