Successful control of affect partly depends on the capacity to modulate negative emotional responses through the use of cognitive strategies (i.e., reappraisal). Recent studies suggest the involvement of frontal cortical regions in the modulation of amygdala reactivity and the mediation of effective emotion regulation. However, within-subject inter-regional connectivity between amygdala and prefrontal cortex in the context of affect regulation is unknown. Here, using psychophysiological interaction analyses of functional magnetic resonance imaging data, we show that activity in specific areas of the frontal cortex (dorsolateral, dorsal medial, anterior cingulate, orbital) covaries with amygdala activity and that this functional connectivity is dependent on the reappraisal task. Moreover, strength of amygdala coupling with orbitofrontal cortex and dorsal medial prefrontal cortex predicts the extent of attenuation of negative affect following reappraisal. These findings highlight the importance of functional connectivity within limbic-frontal circuitry during emotion regulation.

Background Successful control of affect partly depends on the capacity to modulate negative emotional responses through the use of cognitive strategies. Although the capacity to regulate emotions is critical to mental well-being, its neural substrates remain unclear. Methods We used functional magnetic resonance imaging to ascertain brain regions involved in the voluntary regulation of emotion and whether dynamic changes in negative emotional experience can modulate their activation. Fourteen healthy subjects were scanned while they either maintained the negative affect evoked by highly arousing and aversive pictures (e.g., experience naturally) or suppressed their affect using cognitive reappraisal. In addition to a condition-based analysis, online subjective ratings of intensity of negative affect were used as covariates of brain activity. Results Inhibition of negative affect was associated with activation of dorsal anterior cingulate, dorsal medial prefrontal, and lateral prefrontal cortices, and attenuation of brain activity within limbic regions (e.g., nucleus accumbens/extended amygdala). Furthermore, activity within dorsal anterior cingulate was inversely related to intensity of negative affect, whereas activation of the amygdala was positively covaried with increasing negative affect. Conclusions These findings highlight a functional dissociation of corticolimbic brain responses, involving enhanced activation of prefrontal cortex and attenuation of limbic areas, during volitional suppression of negative emotion. Successful control of affect partly depends on the capacity to modulate negative emotional responses through the use of cognitive strategies. Although the capacity to regulate emotions is critical to mental well-being, its neural substrates remain unclear. We used functional magnetic resonance imaging to ascertain brain regions involved in the voluntary regulation of emotion and whether dynamic changes in negative emotional experience can modulate their activation. Fourteen healthy subjects were scanned while they either maintained the negative affect evoked by highly arousing and aversive pictures (e.g., experience naturally) or suppressed their affect using cognitive reappraisal. In addition to a condition-based analysis, online subjective ratings of intensity of negative affect were used as covariates of brain activity. Inhibition of negative affect was associated with activation of dorsal anterior cingulate, dorsal medial prefrontal, and lateral prefrontal cortices, and attenuation of brain activity within limbic regions (e.g., nucleus accumbens/extended amygdala). Furthermore, activity within dorsal anterior cingulate was inversely related to intensity of negative affect, whereas activation of the amygdala was positively covaried with increasing negative affect. These findings highlight a functional dissociation of corticolimbic brain responses, involving enhanced activation of prefrontal cortex and attenuation of limbic areas, during volitional suppression of negative emotion.

Because of their increased sensitivity to spatially extended signals, cluster-size tests are widely used to detect changes and activations in brain images. However, when images are nonstationary, the cluster-size distribution varies depending on local smoothness. Clusters tend to be large in smooth regions, resulting in increased false positives, while in rough regions, clusters tend to be small, resulting in decreased sensitivity. Worsley et al. proposed a random field theory (RFT) method that adjusts cluster sizes according to local roughness of images [Worsley, K.J., 2002. Nonstationary FWHM and its effect on statistical inference of fMRI data. Presented at the 8th International Conference on Functional Mapping of the Human Brain, June 2–6, 2002, Sendai, Japan. Available on CD-ROM in NeuroImage 16 (2) 779–780; Hum. Brain Mapp. 8 (1999) 98]. In this paper, we implement this method in a permutation test framework, which requires very few assumptions, is known to be exact [J. Cereb. Blood Flow Metab. 16 (1996) 7] and is robust [NeuroImage 20 (2003) 2343]. We compared our method to stationary permutation, stationary RFT, and nonstationary RFT methods. Using simulated data, we found that our permutation test performs well under any setting examined, whereas the nonstationary RFT test performs well only for smooth images under high df. We also found that the stationary RFT test becomes anticonservative under nonstationarity, while both nonstationary RFT and permutation tests remain valid under nonstationarity. On a real PET data set we found that, though the nonstationary tests have reduced sensitivity due to smoothness estimation variability, these tests have better sensitivity for clusters in rough regions compared to stationary cluster-size tests. We include a detailed and consolidated description of Worsley nonstationary RFT cluster-size test.

Converging evidence from animal and human lesion studies implicates the amygdala and orbitofrontal cortex (OFC) in emotional regulation and aggressive behavior. However, it remains unknown if functional deficits exist in these specific brain regions in clinical populations in which the cardinal symptom is impulsive aggression. We have previously shown that subjects diagnosed with intermittent explosive disorder (IED), a psychiatric disorder characterized by reactive aggressive behavior, perform poorly on facial emotion recognition tasks. In this study we employed a social-emotional probe of amygdala-OFC function in individuals with impulsive aggression.Ten unmedicated subjects with IED and 10 healthy, matched comparison subjects (HC) underwent functional magnetic resonance imaging while viewing blocks of emotionally salient faces. We compared amygdala and OFC reactivity to faces between IED and HC subjects, and examined the relationship between the extent of activation in these regions and extent of prior history of aggressive behavior.Relative to controls, individuals with IED exhibited exaggerated amygdala reactivity and diminished OFC activation to faces expressing anger. Extent of amygdala and OFC activation to angry faces were differentially related to prior aggressive behavior across subjects. Unlike controls, aggressive subjects failed to demonstrate amygdala-OFC coupling during responses to angry faces.These findings provide evidence of amygdala-OFC dysfunction in response to an ecologically-valid social threat signal (processing angry faces) in individuals with a history of impulsive aggressive behavior, and further substantiate a link between a dysfunctional cortico-limbic network and aggression.

Significance Childhood poverty has been linked to emotion dysregulation, which is further associated with negative physical and psychological health in adulthood. The current study provides evidence of prospective associations between childhood poverty and adult neural activity during effortful attempts to regulate negative emotion. Adults with lower family income at age 9 exhibited reduced ventrolateral and dorsolateral prefrontal cortex activity and failure to suppress amygdala activation at age 24. Chronic stressor exposure across childhood mediated the relations between family income at age 9 and prefrontal cortex activity. The concurrent adult income, on the other hand, was not associated with neural activity. The information on the developmental timing of poverty effects and neural mechanisms may inform early interventions aimed at reducing health disparities.

Background Previous functional brain imaging studies of social anxiety have implicated amygdala hyperactivity in response to social threat, though its relationship to quantitative measures of clinical symptomatology remains unknown. The primary aim of this study was to examine the association between response to emotionally harsh faces in the amygdala, a region implicated in social and threat-related processing, and severity of social anxiety symptoms in patients with generalized social phobia (GSP). Methods Ten subjects with GSP naive to psychotropic medications and without psychiatric comorbidity and ten healthy comparison subjects matched on age, gender, ethnicity, and education completed the Liebowitz Social Anxiety Scale and underwent high-field (4Tesla) functional magnetic resonance imaging while viewing blocks of emotionally salient faces. Results Relative to happy faces, activation of the amygdala in response to harsh (angry, disgusted, fearful) faces was greater in GSP patients than in controls, and the extent of amygdala activation was positively correlated with severity of social anxiety symptoms, but not general state or trait anxiety levels. Conclusions Our findings suggest that amygdala activation to interpersonal threat can be specifically linked to the severity of social anxiety symptoms of individual GSP patients, and thus, may serve as a useful functional marker of disease severity. Previous functional brain imaging studies of social anxiety have implicated amygdala hyperactivity in response to social threat, though its relationship to quantitative measures of clinical symptomatology remains unknown. The primary aim of this study was to examine the association between response to emotionally harsh faces in the amygdala, a region implicated in social and threat-related processing, and severity of social anxiety symptoms in patients with generalized social phobia (GSP). Ten subjects with GSP naive to psychotropic medications and without psychiatric comorbidity and ten healthy comparison subjects matched on age, gender, ethnicity, and education completed the Liebowitz Social Anxiety Scale and underwent high-field (4Tesla) functional magnetic resonance imaging while viewing blocks of emotionally salient faces. Relative to happy faces, activation of the amygdala in response to harsh (angry, disgusted, fearful) faces was greater in GSP patients than in controls, and the extent of amygdala activation was positively correlated with severity of social anxiety symptoms, but not general state or trait anxiety levels. Our findings suggest that amygdala activation to interpersonal threat can be specifically linked to the severity of social anxiety symptoms of individual GSP patients, and thus, may serve as a useful functional marker of disease severity.

Patients with generalized social anxiety disorder (GSAD) exhibit heightened activation of the amygdala in response to social cues conveying threat (eg, fearful/angry faces). The neuropeptide oxytocin (OXT) decreases anxiety and stress, facilitates social encounters, and attenuates amygdala reactivity to threatening faces in healthy subjects. The goal of this study was to examine the effects of OXT on fear-related amygdala reactivity in GSAD and matched healthy control (CON) subjects. In a functional magnetic resonance imaging study utilizing a double-blind placebo-controlled within-subjects design, we measured amygdala activation to an emotional face matching task of fearful, angry, and happy faces following acute intranasal administration of OXT (24 IU or 40.32 μg) and placebo in 18 GSAD and 18 CON subjects. Both the CON and GSAD groups activated bilateral amygdala to all emotional faces during placebo, with the GSAD group exhibiting hyperactivity specifically to fearful faces in bilateral amygdala compared with the CON group. OXT had no effect on amygdala activity to emotional faces in the CON group, but attenuated the heightened amygdala reactivity to fearful faces in the GSAD group, such that the hyperactivity observed during the placebo session was no longer evident following OXT (ie, normalization). These findings suggest that OXT has a specific effect on fear-related amygdala activity, particularly when the amygdala is hyperactive, such as in GSAD, thereby providing a brain-based mechanism of the impact of OXT in modulating the exaggerated processing of social signals of threat in patients with pathological anxiety.

The amygdala has been consistently isolated as a key neural substrate for processing facial displays of affect. Recent evidence from human lesion and functional neuroimaging studies have begun to challenge the notion that the amygdala is reserved for signals of threat (fear/anger). We performed a 4 T fMRI study in which 20 subjects viewed a contemporary set of photographs displaying 6 different facial expressions (fearful, disgusted, angry, sad, neutral, happy) while performing a task with minimal cognitive demand. Across subjects, the left amygdala was activated by each face condition separately, and its response was not selective for any particular emotion category. These results challenge the notion that the amygdala has a specialized role in processing certain emotions and suggest that the amygdala may have a more general-purpose function in processing salient information from faces.

Accurate appraisal of meaningful environmental signals involves the interpretation of salient information for their intrinsic emotional value and personal relevance. We examined the neural basis for these components of endogenous salience during such appraisals using trial-related functional magnetic resonance imaging (fMRI). Subjects viewed affective pictures and assessed either the emotional intensity or extent of self-relatedness of the content of those pictures. In a parametric factorial design, individualized subjective ratings of these two dimensions were correlated with brain activity. The nucleus accumbens (NAcc) responded to both increasing emotional intensity and self-relatedness. Activity in the amygdala was specifically related to affective judgments and emotional intensity. The volitional act of appraising the extent of personal association specifically engaged the ventral medial prefrontal cortex (MPFC), and additionally recruited dorsal medial frontal regions and insula as the extent of self-relatedness increased. The findings highlight both overlapping and segregated neural representations of intrinsic value and personal relevance during the appraisal of emotional stimuli.

Studies using emotionally salient stimuli have demonstrated neural activation in limbic and paralimbic brain regions. In some studies, subjects passively perceive evocative stimuli, while in other studies, they perform specific cognitive tasks. Evidence is emerging that even a simple cognitive task performed on emotionally salient stimuli can affect neural activation in emotion-associated brain regions. We tested the hypothesis that rating the subjective experience of an aversive visual stimulus would decrease limbic/paralimbic activation and increase activity in medial frontal regions. Ten healthy subjects underwent 15O PET scans while they viewed pictures of aversive (AV) and nonaversive (NA) content, taken from the International Affective Picture System. Subjects appraised pictures on a scale of pleasantness/unpleasantness during one set of scans (RTNG), and they passively viewed pictures during another set (PSVW). After each scan, emotional responses were assessed. RTNG was associated with significantly less intensity of sadness and significantly less activation (AV − NA) of the right insula/amygdala and left insula, relative to PSVW. RTNG also activated the dorsal medial prefrontal cortex and the anterior cingulate sulcus, which were not differentially activated during PSVW. For both RTNG and PSVW, subjects activated the left fusiform gyrus. The results support the proposition that task instructions about how subjects should process evocative stimuli can affect neural activity.