Neural Pattern Signature of Social Exclusion Predicts Loneliness in Older Adults

Abstract

Social isolation is a critical factor that impacts our mental and physical health in late-life. A specific instance of social isolation is the experience of being ignored or unnoticed by others, namely social exclusion. As the brain is the key organ for forming and maintaining salutary connections with others, understanding the brain mechanisms of social exclusion is important for understanding psychological processes that would complement the existing self-report measures. In addition, examining the relationship between the neural signature response of social exclusion and loneliness outcome can provide insight into the social cognitive aspect of loneliness. This study aims to identify a neural pattern signature of social exclusion in older adults, using multivariate pattern analysis of neural activations during a Cyberball task, and to verify loneliness-related individual differences in the signature. A predictive model was developed to distinguish between a social exclusion and inclusion condition, using a widely distributed neural activation pattern of 88 older adults. The fMRI pattern classifier distinguished social exclusion and inclusion with an accuracy of 0.632 and AUC of 0.693. Voxel-level and region-level feature importance analysis demonstrated that areas contributing most to the prediction are the bilateral inferior parietal lobe, dorsomedial prefrontal cortex, precuneus, amygdala, and the ventral striatum. In relation to individual differences in loneliness, those who perceived more loneliness showed higher neural signature responses during social exclusion. These findings demonstrate that the neural signature of social exclusion is characterized by distributed networks of functional regions, especially the mentalizing and amygdala networks, and that older adults who are lonely may be more sensitive to being socially excluded.

사회적 고립은 노년기 정신 건강과 신체 건강에 영향을 미치는 주요요인이다. 그 중 사회적 배제는 다른 사람으로부터 무시되거나 주목 받지 못하는 구체적인 사회적 고립 경험이다. 사회적 존재로서 인간의 뇌는 유익한 사회적 관계를 형성하고 유지하는 기능을 한다. 사회적 배제의 신경기전을 이해하면 사회적 배제 경험과 관련된 심리기제에 대한 통찰을 얻을 수 있다. 또한, 사회적 배제의 신경반응패턴과 고독감의 관계를 확인함으로써, 고독감이 만성적으로 유지되도록 하는 사회인지 특성을 이해할 수 있다. 본 연구는 가상의 공놀이 게임 (Cyberball) 과제 중 신경활성화의 다변량 패턴분석을 통해 한국 노인 샘플에서 사회적 배제의 신경반응패턴을 찾았다. 또한, 발견된 사회적 배제의 신경반응패턴이 고독감과 관련된 개인차를 보이는지 확인했다. 88명의 한국 노인을 대상으로 과제 중 신경활성화로 사회적 배제조건과 참여조건을 구분하는 예측모델을 개발했으며, 이 모델은 정확도 0.632, AUC 0.693의 예측력을 보였다. 복셀과 영역의 예측자 중요도를 분석한 결과, 모델의 예측에 가장 많이 기여한 영역은 양측 하두정소엽, 배내측 전전두피질, 설전부, 편도체, 복측선조체였다. 이 영역은 마음을 추론하는 능력과 관련된 mentalizing 네트워크 그리고 편도체를 중심으로 연결된 amygdala 네트워크에 속한다. 또한, 평소 고독감을 높게 지각할수록 사회적 배제 경험 시에 높은 신경반응성을 보였다. 본 연구는 사회적 배제의 신경반응성이 다양한 사회적 기능을 하는 영역에 넓게 분산된 형태의 패턴을 보이며, 고독감을 많이 느끼는 노인은 사회적 배제 상황에 더 민감하게 반응하는 특성이 있음을 확인했다. 한국 노인 샘플에서 사회적으로 배제되는 고립 경험 시에 사용되는 인지적 특성에 대한 이해를 제공하고, 고독감에 대한 개입 시 사회인지 특성에 초점을 두는 개입방법의 중요성을 시사한다.