静息和运动条件下环境温度对体温调节和认知反应的影响

《Journal of Thermal Biology》：Thermoregulatory and cognitive responses to ambient temperature under resting and exercise conditions

　　

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  轻度寒冷和中等程度的炎热与静息状态下探索性认知改变相关。
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  运动期间，认知表现在不同温度下相对稳定。
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  在轻度热应激下，皮温变化伴随热舒适感的出现。
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  静息与运动时，认知对温度的反应模式不同。
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  热感知提供了关于主观热应激反应的信息。

引言

人体体温通过代谢产热与环境热交换之间的平衡进行调节，这种平衡受环境温度、湿度、空气流动、辐射热以及衣物保温性影响（Cramer 等，2022；Taylor 等，2014）。热环境条件的变化会改变体热平衡，引发热效应器反应，包括皮肤血管收缩、血管扩张以及出汗（Cramer 等，2022）。这些反应会改变皮肤血流与蒸发散热，并伴随核心体温（Tcore）、平均皮温（Tsk）以及热感觉与舒适度的变化（Cramer 等，2022）。这些生理过程可能与包括认知表现在内的功能结果相关。

既往研究报告，暴露于极端温度与认知功能变化有关，尽管具体模式因热应激的性质与强度而异。一项系统综述与荟萃分析报道，在寒冷与炎热暴露下，总体认知表现均有所降低，尽管各认知领域及暴露条件下的效应量与方向有所不同（Yeganeh 等，2018）。针对热暴露期间认知变化的若干解释已被提出，包括与体温调节相关的生理需求以及热舒适度的变化。特别是，炎热暴露下的热不适感与复杂认知任务表现较差相关联（Gaoua 等，2012）。最近的理论框架也将热情感视为热暴露期间感知、注意与行为协调的一部分（Acevedo 等，2025）。然而，现有研究大多聚焦于极端环境条件，而对更贴近日常环境的轻度寒冷与中等程度炎热的影响仍缺乏充分理解。

注意由三个功能上不同的网络构成，即警觉（alerting）、定向（orienting）和执行控制（executive control），这些网络可通过注意网络测试（ANT）同时评估（Fan 等，2002）。既往使用 ANT 的研究报道，被动炎热暴露下执行控制发生改变，而警觉或定向表现无明显变化（Liu 等，2013；Sun 等，2012）。相反，关于寒冷暴露下注意网络表现的证据仍然有限，尤其是同时在同一任务中评估警觉、定向和执行控制的研究。因此，不同环境温度下注意网络表现仍需进一步探究。

反应抑制（RI）是执行功能的关键组成部分，反映抑制不适当或占优势反应的能力。既往使用 Stroop 任务的研究报道，在炎热与寒冷暴露下抑制控制均发生改变（Malcolm 等，2018；Muller 等，2012；Ward 等，2021）。然而，Stroop 任务主要评估干扰控制，并不能直接评估行为抑制中涉及的停止过程（Verbruggen 和 Logan，2008）。停止信号任务（SST）通过改变启动刺激与停止信号之间的延迟来评估反应抑制，从而可通过多个行为指标考察停止过程。但其在温度相关认知表现研究中的使用仍有限。

运动代表一种与被动静息不同的生理状态，在热环境中进行的研究报道了运动期间多样的认知反应。在极端热环境中运动的相关研究报道了不一的认知结果。有研究报道寒冷条件下中等强度运动期间认知表现发生改变（Adam 等，2008），而在热应激下开展的研究在不同运动方案与时长下得出了不同结果（Aljaroudi 等，2020；MacLeod 等，2018；Yeoman 等，2022）。然而，在不同环境温度下，体温调节、感知与认知反应在静息与运动两种状态下的研究尚不充分。

因此，本研究考察了轻度寒冷（10°C）与中等程度炎热（32°C）条件下，在独立的被动静息与中等强度运动环节中体温调节、感知与认知反应的变化。各反应在各环节内分别进行评估，以刻画两种生理状态下观察到的模式。我们假设，在各环节中，体温调节、感知、注意及反应抑制各项指标随时间的变化将在不同环境温度条件下存在差异。

章节摘要

参与者

48名18至26岁、身体健康、右利手、坚持规律锻炼的男大学生参与了本研究。他们均具有正常或经矫正的正常视力，认知功能正常（定义为MMSE评分≥27）（Markwick 等，2012），从而能够成功完成认知任务。额外的排除标准包括认知障碍、个人或家族癫痫或精神疾病史、影响脑部状况的疾病

生理反应

在静息条件下，Tcore（F (12, 82) = 4.314，P < 0.001，ηp² = 0.387；图2A）、Tsk（F (12, 82) = 8.370，P < 0.001，ηp² = 0.551；图2B）和心率HR（F (12, 80) = 2.022，P = 0.033，ηp² = 0.233；图2C）在环境温度与时间之间存在显著交互作用。Tcore、Tsk和HR随时间呈现显著的温度依赖性变化。相较于R10组和R22组，R32组的Tcore随时间变化更为显著。Tsk和HR表现出不同模式

讨论

本研究旨在探索在两种不同体力活动状态下对不同环境温度下的体温调节、感知与认知反应。寒冷暴露与Tsk降低相关，而炎热暴露与Tcore和Tsk升高相关，表明存在不同的体温调节反应。同时，认知结果的一致性较低。探索性比较提示，在所选注意及反应抑制指标下出现变化

结论

本研究显示，轻度寒冷与中等程度炎热产生了不同的体温调节与感知反应。在静息状态下，所选注意及反应抑制相关指标出现探索性变化；而在运动期间未观察到认知结果存在显著的环境温度×时间交互作用。在静息和运动时，对环境温度的认知反应模式有所不同。总体而言，这些发现强调了

CRediT作者贡献声明

He Liu（刘贺）：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法学，调查，数据整理，概念化。Yuhao Chen（陈宇豪）：撰写——初稿，调查，数据整理。Ahmad Munir Che Muhamed：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，项目管理，方法学，概念化。Xinyan Zheng（郑心言）：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，监督，项目管理，方法学，调查，资金获取，数据整理，

伦理声明

所有参与者或其法定代表均已书面同意参与本研究并同意发表该文章。已尊重参与者的隐私权利。

本研究遵守研究所在地相关的法律、监管框架与指南。本研究经上海体育大学科学研究伦理委员会批准（批准号：102772022RT007）。

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资金

本研究得到国家自然科学基金委（编号：32171172）和上海市东方英才计划（青年项目）的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文工作所报告结果的任何已知竞争性经济利益或个人关系。

He Liu|Yuhao Chen|Ahmad Munir Che Muhamed|Xinyan Zheng