Abstract Controllability over stressors has major impacts on brain and behavior. In humans, however, the effect of controllability on the responses to stressors themselves is poorly understood. Using functional magnetic resonance imaging, we investigated how controllability altered responses to a shock-plus-sound stressor. Using a between-group yoked design, participants in controlled and uncontrolled groups experienced the same amount of stressor exposure. Employing both Bayesian multilevel analysis targeting regions of interest and standard voxelwise analysis, we found that controllability decreased stressor-related responses across key threat-related regions, notably in the bed nucleus of the stria terminalis (part of the extended amygdala) and the anterior insula. The posterior cingulate cortex, the posterior insula, and possibly the medial frontal gyrus (in exploratory analyses) were uncovered as sites where control over the stressor increased brain responses. Our findings support the idea that the aversiveness of the stressor is reduced when controllable, leading to decreased responses across key regions involved in anxiety-related processing, even at the level of the extended amygdala.

Abstract During real-life situations, multiple factors interact dynamically to determine threat level. In the current functional MRI study involving healthy adult human volunteers, we investigated interactions between proximity, direction (approach vs. retreat), and speed during a dynamic threat-of-shock paradigm. As a measure of threat-evoked physiological arousal, skin conductance responses were recorded during fMRI scanning. Whereas some brain regions tracked individual threat-related factors, others were also sensitive to combinations of these variables. In particular, signals in the anterior insula tracked the interaction between proximity and direction where approach vs. retreat responses were stronger when threat was closer compared to farther. A parallel proximity-by-direction interaction was also observed in physiological skin conductance responses. In the right amygdala, we observed a proximity by direction interaction, but intriguingly in the opposite direction as the anterior insula; retreat vs. approach responses were stronger when threat was closer compared to farther. In the right bed nucleus of the stria terminalis, we observed an effect of threat proximity, whereas in the right periaqueductal gray/midbrain we observed an effect of threat direction and a proximity by direction by speed interaction (the latter was detected in exploratory analyses but not in a voxelwise fashion). Together, our study refines our understanding of the brain mechanisms involved during aversive anticipation in the human brain. Importantly, it emphasizes that threat processing should be understood in a manner that is both context sensitive and dynamic.