静息态EEG非周期指数与特质焦虑的关联由神经质等人格特质统计中介：面向负性情绪易感性的神经生理标记研究

《Brain and Behavior》：Resting-State EEG Aperiodic Activity and Negative Affective Vulnerability: The Mediating Role of Big Five Personality Traits

　　

引言：静息态脑电（EEG）非周期参数表征神经活动的宽带背景成分。偏移量（aperiodic offset）反映总体宽带功率，并与群体水平放电相关；指数（aperiodic exponent）在理论框架内常被解释为皮层兴奋/抑制（E/I）平衡的间接代理。因此，这些指标可能为负性情绪易感性提供候选神经生理特质标记，但其与特质焦虑和特质抑郁的关联是直接的，还是可由稳定人格特质统计解释，仍不清楚。方法：164名健康成人完成大五人格特质、特质焦虑和特质抑郁测量，并接受闭眼静息态EEG记录。使用谱参数化在全脑和区域水平估计非周期指数和偏移量。控制性别、年龄和教育年限，进行偏相关、分层回归和自举法（bootstrap）中介分析。结果：神经质与非周期指数呈最强且空间分布最广的正相关。特质焦虑的关联较有限，主要涉及全脑和额区非周期参数。将大五人格特质纳入模型后，全脑指数与特质焦虑的关联不再显著。自举法中介分析发现该关联存在显著间接效应，其中神经质间接效应最大，尽责性也显著。特质抑郁与非周期参数无直接关联，但通过人格特质存在显著间接效应。结论：静息态EEG非周期活动，尤其指数，与稳定人格倾向的关联比与负性情绪易感性的直接关联更一致。人格特质，尤其神经质，可能统计解释非周期指数与特质焦虑之间部分关联。由于数据为横断面，无法确定这些关联的时间及因果方向。

研究背景与问题：人格特质反映相对稳定的情绪与行为模式，为理解个体在相同应激下负性情绪易感性（negative affective vulnerability）差异提供框架。特质焦虑（trait anxiety）和特质抑郁（trait depression）是该易感性的核心表现，也是情绪障碍的重要易感因素。静息态EEG具有高时间分辨率，既往多关注α、β等周期振荡，但非周期成分（aperiodic component）并非背景噪声，其偏移量（aperiodic offset）和指数（aperiodic exponent）具有生理意义；指数在理论框架内被视为皮层兴奋/抑制（E/I）平衡的间接代理。既有研究对非周期成分与人格、负性情绪易感性的具体维度及方向尚无共识，且多孤立考察人格或情绪变量，较少在同一框架内检验人格特质、负性情绪易感性与非周期神经活动之间的层级关系；非周期成分与特质焦虑、特质抑郁的关联是直接还是主要经稳定人格倾向间接表达，以及偏移量与指数敏感性差异，均不清楚。为此，研究人员在健康成人队列中刻画静息态EEG非周期参数、大五人格（Big Five personality traits）与负性情绪易感性的关联，并用中介分析检验人格特质是否统计解释非周期参数与负性情绪易感性的关联。研究结论为：非周期活动尤其指数更一致地与稳定人格倾向相关，而非直接与负性情绪易感性相关；人格特质尤其神经质可能统计解释非周期指数与特质焦虑的部分关联。其意义在于从神经生理、人格与情绪多水平视角提示分离周期与非周期EEG成分在个体差异研究中的潜在价值，但横断面设计限制因果推断。

关键技术方法（≤250字）：样本来源于2025年4月至2026年2月北京安定医院、首都医科大学及周边社区现场广告、校园广告和在线招募，最终纳入164名健康成人。研究人员采集闭眼静息态64通道EEG，经0.5–45 Hz带通、48–52 Hz陷波、降采样、平均重参考、坏段剔除、坏导插值和独立成分分析（independent component analysis, ICA）去除眼电、肌电及运动伪迹；以Welch法估计功率谱，并用FOOOF（Fitting Oscillations and One-Over-F）在1–40 Hz拟合提取全脑及前额、额、中央、顶、颞、枕六区域非周期指数与偏移量；采用控制性别、年龄、教育年限的偏相关、分层回归及10,000次自举法（bootstrap）中介分析，偏相关采用错误发现率（false discovery rate, FDR）校正。

研究结果：4.1 特质测量的描述统计与初步分析：最终164人中女性110人（67.1%），平均年龄20.08 ± 2.00岁，平均教育14.13 ± 1.70年；心理测量内部一致性McDonald's ω为0.872–0.916，大五人格方差膨胀因子（variance inflation factor, VIF）为1.14–1.69。特质焦虑与特质抑郁强正相关（r = 0.774），神经质与特质焦虑（r = 0.679）和特质抑郁（r = 0.595）正相关最强，外向性与特质抑郁负相关（r = ?0.604），尽责性与特质焦虑负相关（r = ?0.587）。4.2 EEG非周期成分与心理变量的偏相关：控制性别、年龄、教育年限并经FDR校正后，特质焦虑与全脑和额区指数正相关，与前额、额、颞区偏移量正相关；特质抑郁与任何非周期参数无显著关联。神经质与全脑、前额、额、中央、顶、颞区指数正相关，并与全脑、前额、额、中央、颞区偏移量正相关；尽责性与全脑、前额、顶、枕区指数负相关并与前额偏移量负相关；宜人性与全脑和颞区指数负相关；外向性和开放性无显著关联。4.3 分层回归分析：4.3.1 全脑非周期参数与心理变量的关联：控制人口学变量后，全脑指数最强预测神经质（ΔR² = 0.114，β = 0.369），并显著预测尽责性、特质焦虑、宜人性和开放性，未显著预测外向性和特质抑郁；全脑偏移量呈相似但较弱模式，显著预测神经质、特质焦虑和尽责性。4.3.2 大五人格维度对全脑指数与负性情绪易感性关联的解释：全脑指数在第二步显著预测特质焦虑（β = 0.224，p = 0.009），纳入大五人格后不再显著（β = ?0.034，p = 0.577），最终模型解释59.2%方差，神经质（β = 0.487）和尽责性（β = ?0.348）预测最强，外向性和宜人性亦显著；偏移量呈相似模式。全脑指数未显著预测特质抑郁，但纳入大五人格显著改善模型，最终解释52.3%方差，外向性和神经质预测最强。4.4 中介分析：简单中介显示全脑指数经神经质到特质焦虑的间接效应显著，直接效应不显著；平行中介总间接效应显著，神经质间接效应最大，尽责性亦显著，宜人性呈较小反向间接效应。特质抑郁总效应不显著，但经神经质以及神经质和尽责性的间接效应显著。全脑偏移量平行分析呈相似模式，特质焦虑和特质抑郁均为直接效应不显著而间接效应显著；部分总效应百分比超过100%源于直接与间接效应方向相反，提示不一致中介或统计抑制。因所有变量横断面测量，间接效应不建立时间顺序或因果中介。

讨论与结论：讨论总结指出，神经质与非周期指数的关联最稳健、效应量最大且空间分布最广，可由E/I平衡框架解释：Gao et al. (2017)认为较高指数提示皮层抑制相对占优；磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS）研究提示神经质与左背外侧前额叶谷氨酰胺及谷氨酰胺/谷氨酸比正相关（Hasler et al. 2019），Hettema and colleagues (2006)报告神经质与GAD1（谷氨酸脱羧酶1）多态变异相关，GAD1编码GABA（γ-氨基丁酸）合成限速酶，提示神经质与GABA能抑制性神经传递存在内在耦合。Pacheco et al. (2024)首先在人格研究中系统分离周期与非周期EEG信号，其多变量模式分析提示宜人性是唯一可由非周期指数地形一致解码的特质；Fruehlinger et al. (2024)在更大独立样本中未重复其主要发现，提示关联不稳定并可能受方法、样本和文化影响；指数作为E/I代理仍是间接且模型依赖的理论框架。全脑指数与特质焦虑的关联在大五人格进入后不显著，神经质间接效应最大、尽责性次之、宜人性反向较小，统计上兼容人格解释部分关联，但不能解释为既定时间序列。特质抑郁与非周期参数无直接关联而间接效应显著，提示焦虑与抑郁可能存在部分可分离的非周期神经特征，并与焦虑以生理唤醒、抑郁以低正性情感为特征的三因素模型 broadly 一致；Li et al. (2025)报告首发未用药重性抑郁障碍（major depressive disorder, MDD）患者顶枕区偏移量降低。地形上，神经质与指数关联广泛分布于额、中央、顶、颞区，特质焦虑更集中于全脑和额区，提示前者偏全局背景特征、后者与前额调控过程更相关。局限包括横断面设计、样本集中于年轻女性且多为大学人群、特质抑郁变异受限、仅闭眼静息态、月经周期与激素避孕等未控制、情绪调节未测量及E/I解释仍有争议。研究结论（译）：总之，静息态EEG非周期参数与人格和情绪特质存在系统性关联；将大五人格特质纳入模型后，全脑非周期指数与特质焦虑的关联不再具有统计学显著性，并观察到显著间接效应，尤其通过神经质；这些发现提示人格特质可能统计解释非周期活动与特质焦虑之间部分关联；由于数据为横断面，无法确定这些关联的时间及因果方向；研究结果强调在考察人格和负性情绪易感性的个体差异时，分离周期与非周期EEG成分的潜在效用；鉴于样本年龄分布较窄，这些发现对中年和老年人群的推广性仍有待确定。