有意识的心脏感知与内感受觉注意对心跳引发的神经活动具有不同的调节作用

《NeuroImage》：Conscious cardiac awareness and interoceptive attention differentially modulate heartbeat-evoked neural dynamics

本研究通过新型任务设计，结合事件相关电位、相位连接和微状态分析，区分了心脏意识与内感受性注意的神经机制。结果显示，心脏意识与早期前额叶皮层（DMPC）的HER调制相关，并增强β频段相位连接；而内感受性注意则影响右侧体感皮层及岛叶的HER，并在更晚阶段出现。研究证实心脏意识与内感受性注意存在时空和频段差异，支持两者通过整合自上而下预测与自下而上感觉信号实现动态网络重组的假说。

　　
这项研究聚焦于心搏触发的脑电信号（HER）与两种不同心理过程的关联：一种是专注心脏活动的注意状态（interoceptive attention），另一种是心脏意识的自觉体验（conscious cardiac awareness）。通过设计新型实验任务，研究者成功分离了这两种心理过程对应的神经机制，揭示了其时空特征和功能关联的差异。

研究团队开发了包含视觉提示的5秒钟表旋转任务，要求被试在观察旋转指针的同时感知并记录心跳。与传统的HCT任务相比，该设计通过实时PPG信号反馈强化了主观体验的可信度。被试在完成实验后需要标注每颗心搏的感知时间点，并验证与PPG检测的心跳位置是否一致。这种双重验证机制有效规避了回忆偏差和主观臆断。

在神经机制分析方面，研究结合了时频分析（HER）、相位连接性（wPLI）和微状态分析（microstate）三种方法。时频分析显示，当被试报告感知到心跳时，前额叶皮层（dorsomedial prefrontal cortex）在300毫秒左右出现显著增强的神经响应。相位连接性分析发现，在β频段（13-30Hz）中，涉及心脏感觉的核心脑区（如岛叶、前扣带回）之间出现相位同步增强，这种同步性在未感知到心跳时显著降低。微状态分析则揭示了不同意识状态对应的脑功能状态组合，特别是与视觉加工相关的状态在专注心脏活动时出现增强。

研究证实了两种意识状态在神经层面的分化：
1. **前额叶驱动型意识**（约300ms）
- 前额叶皮层（dmPFC）激活增强
- 伴随β频段相位同步性提升
- 微状态分析显示视觉-前额叶网络协同增强
- 与主观认知自信度存在正相关

2. **边缘系统驱动型注意**（约400ms）
- 右顶叶皮层（somatosensory cortex）激活增强
- 晚期出现岛叶与颞叶的协同激活
- 微状态分析显示视觉-前额叶网络整合
- 与任务执行效率显著相关

关键发现包括：
- 意识体验存在神经可塑性窗口（289-322ms）
- β频段同步性反映预测误差整合
- 微状态特征呈现任务特异性激活模式
- 意识体验与生理信号存在约20ms的时序偏移

研究局限性：
1. 反馈机制可能影响主观体验的真实性
2. 未涉及临床群体的神经机制比较
3. 高频信号（>30Hz）的神经编码机制未明确
4. 微状态与认知功能的对应关系仍需验证

该研究为理解心身交互提供了新视角，发现意识体验的神经基础不仅涉及感觉整合，更包含高级预测加工和状态切换机制。这为焦虑症、抑郁症等与躯体感知障碍相关的疾病治疗提供了新的理论切入点，提示可能通过调节前额叶-边缘系统网络同步性来改善症状。后续研究可结合fNIRS或EEG-fNIRS多模态记录，进一步解析意识体验的时空动态特征，以及不同频段信号在意识形成中的协同作用。