心脏相位混淆:不一致的心跳标记如何模糊内感受研究视野

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:Biological Psychology 2.8

编辑推荐:

  针对心脏相位定义混乱导致内感受(interoception)研究结果难以复现的问题,研究人员系统分析了systole(收缩期)和diastole(舒张期)的两种定义方法——基于ECG的生理学方法和基于baroreceptor信号估计延迟方法,提出HEARTS标准化框架,包含术语统一、机制阐释等6项建议,为心脏-大脑交互研究建立方法论基石。

  

当你的心脏跳动时,大脑对外界世界的感知竟会随之改变——这个看似魔幻的现象,正是近年来神经科学热点"心脏内感受"研究的核心命题。科学家们发现,在心脏收缩期(systole)和舒张期(diastole)呈现的视觉、听觉或痛觉刺激,会被大脑区别处理。但令人困惑的是,有些研究显示收缩期抑制疼痛感知,另一些却报告收缩期增强情绪记忆,矛盾结果让领域陷入"相位混乱"的困境。

这种混乱的根源在于研究者对"收缩期"的定义各执一词:传统生理学将ECG的R波至T波末定义为systole,而神经科学界为探究baroreceptor对认知的影响,常将R波后300ms(估计的baroreceptor信号传至大脑时间)称为"systole"。这两种定义可能导致同一时间段在A研究被标记为systole,在B研究却属于diastole。更复杂的是,不同设备(ECG记录心肌电活动,PPG检测外周脉搏波)引入的脉冲传输时间(PTT)差异,以及心跳辨别任务(HDT)中同步/异步条件定义的不统一,进一步加剧了研究间的不可比性。

为破解这一困局,研究人员系统分析了61项关键研究,揭示出三大矛盾源头:1)心脏相位定义存在生理学与估计延迟两种对立范式;2)ECG与PPG设备捕获不同生理信号且存在时间差;3)内感受能力测量缺乏标准化。例如比较Pramme等(2016)与Ren等(2022)的视觉注意研究,前者定义R+180ms为systole发现感知增强,后者定义R+0ms为diastole也报告感知增强——实则两者时间窗可能重叠,本质结论一致却因术语差异显得矛盾。

基于此,团队提出革命性的HEARTS框架:

  1. 术语统一:区分"心脏收缩期"(R-T间期)与"估计baroreceptor收缩期"(eb-Systole)
  2. 机制溯源:建议同时分析生理相位与baroreceptor延迟数据
  3. 设备校准:使用ECG时需个体化校正R-T间期,PPG需测量实际脉冲传输时间
  4. 任务优化:心跳辨别任务(HDT)应采用个体化同步窗口

关键技术包括:1)系统回顾61项采用ECG/PPG的相位定义研究;2)建立心脏电活动(ECG)与血流动力学(PPG)信号的时间映射模型;3)提出基于BioRender的生物信号可视化标准。

核心发现

  1. 相位定义混乱图谱:通过Table 1量化显示,eb-Systole定义从R+100ms到R+300ms不等,跨度达200ms,而生理学systole平均持续约300-400ms
  2. 设备差异陷阱:PPG因记录部位不同(手指/耳垂)导致脉冲到达时间差异达150ms,而ECG的R波检测误差<10ms
  3. 内感受测量矛盾:HDT任务中"同步刺激"定义从R+120ms到脉搏波起始点,导致准确性评估偏差达20%

讨论与展望
这项发表于《Biological Psychology》的里程碑研究,首次构建了心脏内感受研究的"方法学罗盘"。其价值不仅在于化解现有矛盾——通过重新分析发现Garfinkel等(2014)与Makowski等(2020)看似相反的结果实际都支持diastole增强抑制控制;更开创性地提出跨学科术语体系,为呼吸、胃肠等新兴内感受节奏研究提供范式。未来采用HEARTS框架后,可精准解析不同afferent通路(如baroreceptor vs. chemoreceptor)的独立贡献,推动"具身认知"理论从现象描述迈向机制阐释。

正如作者强调,当我们在心脏跳动的交响乐中寻找认知密码时,首先需要统一乐谱的记谱法——这项研究正是那把打开精准解码之门的钥匙。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号