心脏迷走神经活动（HRV）与体细胞标记（SCR）对直觉决策的交互作用：无应激条件下男性中的关联及应激暴露后的减弱

《Psychophysiology》：Vagal Activity Is Associated With Intuitive Decision-Making in Men Under Stress-Free Conditions but Not Following a Stressor

　　

尽管应激似乎会增加风险承担，但其相关机制仍不清楚。体细胞标记假说（Somatic Marker Hypothesis）提出，由皮肤电反应（skin conductance responses, SCR）索引的体细胞标记（直觉信号）可有利地引导决策，从而有助于探究其潜在机制。体细胞标记的脑整合被认为通过迷走神经发生，而迷走神经活动会在应激情境中受到调节。本研究检验在应激条件和对照条件之后，迷走神经活动是否调节体细胞标记引导决策的能力。由于在决策中已观察到性别差异，性别也被视为可能的调节因素。年轻成人（n = 111；57名女性）被随机分配到特里尔社会应激测试（Trier Social Stress Test, TSST）或对照条件，随后完成爱荷华赌博任务（Iowa Gambling Task, IGT）。任务期间记录以心率变异性（heart rate variability, HRV）索引的心脏迷走神经活动以及SCR。贝叶斯逻辑多层模型（Bayesian logistic multilevel modeling）显示，仅在对照条件下具有高心脏迷走神经活动的男性中，SCR可预测决策。更具体地，当高HRV男性经历相对于其均值下降的SCR时，其在任务结束时选择风险牌组的可能性降低。尽管这些发现未在女性中观察到，但其提示迷走神经活动可能促进非应激条件后的直觉决策，而应激暴露可能阻碍这些有益效应。

研究背景与问题：人类选择常并非理性，尤其在应激下更为明显。医疗管理和军事行动等职业常要求在高压力或应激后作出决策。既有资料提示应激暴露会增加风险承担和即时奖赏寻求，但该关系并不总出现，并可受不同变量调节，因此需要识别应激影响决策的机制。体细胞标记假说（Somatic Marker Hypothesis, SMH）是解释该机制的首选框架：先前决策后果引发自主神经系统激活模式，未来类似决策时这些生理信号被再激活，即体细胞标记，以引导有利选择，该过程依赖腹内侧前额叶皮层（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC）。SCR常被用于索引体细胞标记，非应激条件下其与决策表现呈正相关。应激诱导的皮质醇可调节vmPFC活动并影响反馈学习；Duplessis-Marcotte等近期资料显示，男性高应激诱导皮质醇与决策中体细胞标记解释受损相关。体细胞标记被认为首先经迷走神经传至中枢神经系统，静息迷走活动与vmPFC活动、执行功能及决策正相关，任务中迷走活动调节尤受关注。然而迷走活动与体细胞标记的交互仍研究不足；二者均与前额神经活动相关，并可能受应激诱导皮质醇调节。本研究旨在检验非应激和应激情境后决策任务中迷走活动与体细胞标记的交互，并考虑性别差异。假设在非应激条件下，体细胞标记与决策的关联仅在任务中迷走活动保持较高时出现或更强；应激情境后该关联应缺失或较弱。

研究人员开展的研究与意义：研究人员将年轻成人随机分配至TSST或对照条件，随后完成IGT，同时记录HRV和SCR，并以贝叶斯逻辑多层模型检验时间、RMSSD、SCR、性别和组别的五阶交互。结果显示，SCR仅在对照条件下高心脏迷走活动的男性中预测风险承担；当这些男性SCR相对其均值降低时，任务末选择风险牌组的可能性降低。女性中未观察到该效应，应激后该效应亦不显著。研究提示迷走活动可能促进非应激条件下的直觉决策，而应激暴露可能阻碍这些有益效应；该发现将迷走活动置于SMH的“身体环路”传入侧，并为通过调节迷走活动影响决策的临床与职业应用提供线索，但普遍性受仅男性观察结果限制。

关键技术与方法：样本通过在线平台和社交网络（如Facebook）招募，为111名18—35岁年轻成人（54名男性、57名女性；n = 111），随机接受TSST或对照条件。实验于12:00—17:00进行以控制皮质醇昼夜节律，采集7次唾液样本，以基线浓度相对增加的曲线下面积（AUC_i）量化皮质醇应激反应；完成100次选牌的IGT，同步记录皮肤电活动和心电图（electrocardiogram, ECG）；以相邻RR间期差值的均方根（root mean square of successive differences, RMSSD）索引HRV。采用贝叶斯逻辑多层模型检验五阶交互，报告后验中位数、95%可信区间（credible interval, CI）、方向概率（Probability of Direction, pd）、实际等价区域（Region of Practical Equivalence, ROPE）及贝叶斯因子（Bayes factor, BF），并用事后对比分解交互。

研究结果：3.1 初步结果（Preliminary Results）：卡方检验显示TSST组与对照组男女分布无差异（p = 0.999）。对皮质醇AUC_i的方差分析显示组别主效应（F(1, 107) = 23.06，p < 0.001，η² = 0.18）和性别主效应（F(1, 107) = 5.44，p = 0.022，η² = 0.05），并存在组别×性别交互（F(1, 107) = 7.52，p = 0.007，η² = 0.07），表明接受TSST的男性皮质醇AUC_i高于接受TSST的女性，而对照男性与对照女性无差异；对RMSSD的方差分析未发现组别、性别主效应或二者交互（p > 0.900）。视觉检查显示应激诱导皮质醇反应峰值出现在IGT期间。由此得出TSST有效诱导生理应激且男女皮质醇反应不同，但未发现TSST对任务期RMSSD的显著影响。3.2 主要结果（Main Results）：贝叶斯逻辑多层模型收敛良好（ESS > 2500），五阶交互呈负效应（β = ?0.62，95% CI [?1.21, ?0.04]，pd = 98.28%，ROPE = 0.17%）；含五阶交互的全模型相较仅去除该交互的简化模型BF = 6.72，提供中等证据支持全模型。由此得出时间×RMSSD×SCR×性别×组别的五阶交互具有可信方向。3.3 五阶交互事后分析（The 5-Way Interaction Post Hoc Analysis）：3.3.1 SCR效应（Effect of SCR）：对照条件下高RMSSD男性在IGT结束阶段（第100张牌，block 5）出现高度可信的SCR负效应（β = ?0.15，95% CI [?0.24, ?0.06]，OR = 0.86，pd = 99.90%，ROPE = 0%），即相对自身均值降低的SCR对应较低风险选择概率；第80张（block 4；β = ?0.12，95% CI [?0.20, ?0.04]，OR = 0.89，pd = 99.89%，ROPE = 0.86%）和第60张（block 3；β = ?0.08，95% CI [?0.14, ?0.02]，OR = 0.92，pd = 99.50%，ROPE = 14.64%）亦显示该效应。接受TSST且高RMSSD男性在IGT开始阶段第20张牌（block 1）出现边缘可信效应（β = ?0.08，95% CI [?0.17, 0.00]，OR = 0.92，pd = 96.89%，ROPE = 22.62%）。女性中SCR无论RMSSD水平或应激条件均未显著预测风险承担。由此得出体细胞标记预测决策主要见于非应激条件下高迷走活动男性，应激后仅任务早期呈边缘效应。3.3.2 高与低RMSSD效应（Effect of High Versus Low RMSSD）：高RMSSD男性在TSST与对照条件任务末风险承担无差异（β = 0.03，95% CI [?0.08, 0.14]，OR = 1.03，pd = 70.09%，ROPE = 59.63%）；对照条件下高与低RMSSD男性任务末风险承担亦无差异（β = 0.01，95% CI [?0.12, 0.11]，OR = 1.01，pd = 54.36%，ROPE = 64.92%）。3.3.3 性别效应（Effect of Sex）：任务末男性风险承担低于女性，该差异在TSST条件（β = 0.13，95% CI [0.04, 0.21]，OR = 1.14，pd = 99.88%，ROPE = 0.96%）和对照条件（β = 0.15，95% CI [0.06, 0.23]，OR = 1.16，pd = 99.91%，ROPE = 0%）均达到可信标准。

讨论总结与研究结论翻译：讨论指出，结果与假设一致：男性中SCR仅在IGT期间HRV升高时预测风险承担，且仅见于对照条件第3至第5阶段，即参与者应已学习牌组奖惩关联之后；高HRV男性SCR相对均值降低时风险选择概率降低。该结果看似与将100次SCR平均化的研究相反，但区分个体内与个体间SCR可避免生态谬误；其与SMH原始报告一致，即任务进展中风险牌组选择前预期性SCR升高，反映体细胞标记作为不利选项的预期风险信号。低HRV者体细胞标记从未预测决策，提示其可能不依赖体细胞标记；这与迷走神经作为沟通通路一致，岛叶皮质整合躯体信号，其活动与IGT期间前额活动相关，低迷走活动可能减少体细胞标记在前额皮层的整合。应激条件下，高迷走男性中体细胞标记未显著预测决策，但效应接近显著，提示迷走活动可能促进任务早期体细胞标记指导的决策；任务期迷走活动在对照与应激条件间无差异，可能反映应激后迷走活动恢复至基线及有效应对，但本研究未在应激任务中评估迷走活动，无法检验恢复动态；皮质醇反应或工作记忆负荷等其他应激成分可能降低体细胞标记有效性。女性中未观察到上述结果：对照条件下SCR无论HRV如何均未显著预测风险承担，应激条件下亦无关联，提示女性可能较少依赖体细胞标记；研究重复了男性总体表现高于女性的结果，解释包括女性对损失频率更敏感、优势牌组中应抑制损失后换牌倾向，女性可能采用启发式策略，男性可能接受损失作为长期获胜策略并依赖体细胞标记；女性反馈相关负波（Feedback-Related Negativity component, FRN）幅值更大。研究未控制月经周期和口服避孕药，统计效能不足以检验其调节作用；月经周期可影响奖赏相关神经网络、HRV和应激反应，少数研究未发现月经周期阶段对IGT表现的影响，但其他决策任务有影响。局限包括TSST仅在男性中诱导显著生理应激反应，未能解释女性中HRV不调节体细胞标记效应，因非应激条件下女性亦无体细胞标记效应；对照条件与TSST条件在认知参与、社会互动和皮质醇分泌等方面存在差异，使TSST组缺乏调节的原因难以完全解释。研究结论翻译：研究基于先前显示IGT期间迷走活动与决策关系的研究，通过考察迷走活动在SMH中的作用加以扩展。结果显示，个体内体细胞标记仅在非应激条件后、IGT期间高迷走活动的男性中为决策提供信息。因此，迷走活动似乎作为“身体环路”的传入侧在SMH中起关键作用。在模糊决策情境中保持高迷走活动可能促进体细胞标记的指导，尤其在非应激情境。尽管由于仅在男性中观察到，其普遍性可能有限，但该发现提出有前景的临床途径，因为存在多种调节迷走活动的方法，如慢呼吸；一次慢呼吸与迷走活动增加相关，规律HRV生物反馈影响参与决策的情绪相关神经网络活动。未来研究可检验操纵迷走活动是否影响健康成人（处于涉及应激决策情境的职业）以及临床人群（如有益决策困难的成瘾患者）的决策过程。