基于贝叶斯大脑理论揭示新冠后综合征患者呼吸困难感知增强的神经机制

本研究针对新冠后综合征(PCS)患者呼吸困难症状与生理指标脱节的现象，通过CO2再呼吸实验范式，结合贝叶斯大脑理论框架，首次证实患者呼吸模式与生理参数正常但主观呼吸困难显著增强。研究发现20%患者存在过度通气现象，但症状增强主要源于大脑对呼吸信号处理的内部模型错误，为理解功能性症状的神经机制提供了新视角。

　　

新冠疫情后，大量康复者持续遭受新冠后综合征(PCS)困扰，其中呼吸困难是最常见的症状之一。令人困惑的是，这些患者往往表现出严重的主观症状，却缺乏相应的生理异常指标。这种症状与生理指标脱节的现象，成为临床诊断和治疗的重大挑战。传统医学检查如肺功能测试(FEV₁/FVC)、弥散功能(DLCO)等常显示正常结果，但患者仍主诉明显不适。这种矛盾现象促使科学家们开始从大脑感知机制的角度寻找答案。

德国勃兰登堡工业大学医疗技术研究所(Dina von Werder团队)与慕尼黑工业大学心身医学系合作，创新性地运用贝叶斯大脑理论框架，对40名PCS患者和40名健康对照者展开研究。通过标准化的CO₂再呼吸实验，研究人员系统测量了呼吸频率(RR)、潮气量(Vt)、呼气末CO₂分压(FetCO₂)等生理参数，同时记录主观呼吸困难评分。研究结果发表在《Scientific Reports》期刊，为理解功能性呼吸困难提供了新的理论解释。

研究采用三项关键技术方法：(1)标准化CO₂再呼吸实验范式，包含基线期(60秒室内空气)、再呼吸期(150秒5%CO₂混合气)和恢复期(150秒)三个阶段；(2)多模态生理参数同步采集系统，实时监测呼吸流量、CO₂浓度和心率；(3)贝叶斯重复测量方差分析(Bayesian repeated-measures ANOVA)，量化组间差异的证据强度(BF₁₀)。所有参与者均来自专科PCS门诊，经严格筛选排除肺部、心脏和神经系统器质性疾病。

Intact breathing patterns
数据分析显示两组在呼吸模式和生理反应上无显著差异(0.307<>₁₀<0.704)。肺功能参数(FEV₁/FVC、DLCO等)均在正常范围，证实PCS患者呼吸控制系统完整。值得注意的是，20%患者出现过度通气(FetCO₂<3.5%)，但排除后症状差异仍然存在。

Dysfunctions in symptom perception
呼吸困难评分在三个阶段均显著增高：基线期(BF₁₀=8.029)、再呼吸期(BF₁₀=11636)和恢复期(BF₁₀=43662)。这与既往功能性呼吸困难研究不同，即使在强刺激下症状差异仍持续存在。

Potentially transdiagnostic mechanism
有/无PCS呼吸困难病史的患者在再呼吸期和恢复期症状无差异，提示这种异常感知可能是跨诊断的共性机制。贝叶斯模型分析表明，患者可能使用更高且更确定的症状先验期望(prior expectation)，导致感知偏离实际感觉输入。

Hyperventilation
8名患者出现过度通气，主要发生在恢复期。研究者提出两种解释：颈动脉体功能异常导致的传感器错误，或应激性前馈调节引发的过度通气反应。

Internal models
研究提出两种计算机制解释现象：(1)呼吸控制与症状感知使用不同内部模型，后者具有更高权重的错误先验；(2)相同的后验分布但应用不对称成本函数(cost function)，采取"安全优于遗憾"的决策策略。前岛叶等脑区可能参与维持这些内部模型。

这项研究首次在PCS背景下验证了贝叶斯大脑理论对功能性症状的解释力。发现不仅拓展了我们对长新冠神经机制的认识，更重要的是为开发新型干预措施指明了方向——通过虚拟现实暴露疗法或认知行为治疗调整错误的内部模型。未来研究可结合fMRI等技术，直接观察相关脑区活动与症状感知的关系，推动精准医疗在功能性障碍领域的应用。