孤独情境下年轻人的心理韧性：静息状态及面对挑战时自主神经系统活动的调节作用

《Biological Psychology》：Young Adults’ Resilience in the Context of Loneliness: The Moderating Role of Autonomic Nervous System Activity at Rest and in Response to Challenge

　　劳伦·E·菲尔布鲁克 | J·本杰明·希南特 | 萨拉·M·加西亚
科尔盖特大学心理与脑科学系

**摘要**
孤独感与自主神经系统活动都被认为是影响年轻人心理健康与幸福感的因素。近期研究开始探讨静息状态及面对挑战时自主神经系统的功能模式如何共同预测心理健康状况。例如，静息状态下副交感神经活性较高，而在面对挑战时该活性下降，这类人出现内化症状的概率较低。目前很少有研究同时考察孤独感与自主神经系统功能模式对年轻人健康的影响，针对交感神经活性相关指标的研究也较为有限。本研究通过测量副交感神经（高频心率变异性）和交感神经（预收缩期）的活性，探讨静息状态及面对挑战时的自主神经系统活动如何调节孤独感对年轻人自我报告的心理适应状况的影响。研究对象为188名大学生。研究结果表明，在孤独感较强的情况下，静息状态下高频心率变异性较高，且面对挑战时其变化幅度较小，这类人出现抑郁症状和睡眠障碍的风险较低；而静息状态下预收缩期较低（表明交感神经活性较高），且面对挑战时该值下降幅度较大，则能降低孤独年轻人的焦虑和抑郁症状风险。无论是哪种系统在静息状态下活性较高，只要面对挑战时生理反应更为强烈，都有助于更好地应对孤独感。

**引言**
自主神经系统在静息状态及面对挑战时的功能都与心理健康与幸福感密切相关。以往大多数研究都是分别探讨自主神经系统的这两方面功能，但近期研究开始将二者结合起来，以更全面地理解个体的适应机制（如Battaglini等人，2024年；Hinnant与El-Sheikh，2009年；Yaroslavsky等人，2013a和2013b年）。这些新兴研究主要聚焦于自主神经系统的副交感分支。本研究则探讨了在普遍存在的社交压力——孤独感作用下，副交感神经与交感神经在静息状态及面对挑战时的功能模式如何影响年轻人的风险承受能力与恢复能力。当前年轻人中的孤独感比例很高且呈上升趋势（Buecker等人，2021年；Flesaker等人，2024年），这对他们的健康与幸福感造成了诸多负面影响，包括心理健康问题加剧、物质滥用增加（Flesaker等人，2024年；Horigian等人，2021年；Lee等人，2020年），以及睡眠质量下降（Matthews等人，2017年）。因此，识别出那些能够抵御孤独感带来的负面影响并帮助个体应对的自主神经系统功能特征，对于制定针对年轻人健康问题的干预措施具有重要意义。

孤独感，即认为自己的社会关系不够充足的感受（de Jong-Gierveld，1987年），会提升个体的唤醒水平，增加应对压力的难度（Cacioppo等人，2002年）。由于自主神经系统功能指标能够反映个体的唤醒状态，因此可用来了解与孤独感相关的压力体验及负面情绪状态。理论认为，面对压力时，副交感神经系统会首先通过抑制活动作出反应（Porges，2007年）。而交感神经系统则会促使身体消耗更多能量，当压力强度增大——比如涉及潜在奖励、风险或威胁的情况时，交感神经系统就会被激活。实际上，与其说交感神经系统激活的同时副交感神经系统完全抑制，从而产生最大的自主神经唤醒，不如说在副交感神经系统适度抑制而交感神经系统影响较小的状态下，才能形成最适合应对那些不涉及身体或心理威胁的轻度或中度压力的生理状态，比如需要复杂认知功能的解决问题或社交互动（Porges & Furman，2011年）。这种自主神经系统活动模式被认为体现了个体通过高效利用生理资源而具备的灵活快速的自我调节能力（Thayer & Lane，2009年）。

根据“自主空间理论”（Berntson等人，1991年；Berntson与Cacioppo，2004年），副交感神经系统与交感神经系统可能会根据情境及个体差异以相互协调或非协调的方式运作。当两者相互协调时，它们会共同引发同一类型的自主神经反应，即提升或降低个体的唤醒水平。此外，副交感神经与交感神经活动还可能存在协同激活、相互抑制或脱节的状态。这两种系统之间的协调程度在个体之间存在差异，并且可能会随着外界挑战的变化而改变（Gatzke-Kopp等人，2020年）。当副交感神经与交感神经的功能以相反方式运作时——比如一个促进唤醒，另一个则抑制唤醒——这可能表明压力反应系统中缺乏跨系统协调，会出现功能紊乱，这类情况通常——但并非总是——会导致不太理想的心理健康结果（Beauchaine等人，2007年；El-Sheikh等人，2009年）。

高频心率变异性是指与呼吸相关的心率变化，是在严格控制条件下衡量副交感神经系统对心脏调控作用的有效指标。由于呼吸作用导致的心率变化可出现在高频段（成年人约为0.15 – 0.40赫兹），因此要确保高频心率变异性的测量结果具有有效性，就必须准确判断呼吸状态（Shader等人，2018年）。静息状态下较高的高频心率变异性被视为一种适应性表现，因为它表明个体能够灵活地应对环境变化，反映出副交感神经系统在维持体内稳态方面的作用，包括降低心输出量、稳定血压和血流速度（Menuet等人，2023年）。而面对挑战时，高频心率变异性往往会下降，因为此时副交感神经系统的抑制作用减弱，使得机体更容易被激活以应对压力。

研究认为，静息状态下较高的高频心率变异性，以及面对挑战时该值适度下降，有助于支撑那些有利于维护心理健康与幸福感的情绪与行为调节过程（Beauchaine，2015年）。以往的研究大多支持这一理论，即静息状态下较高的高频心率变异性，以及面对挑战时该值下降幅度较小，都与更好的心理适应状况相关（Gentzler等人，2009年；Rottenberg等人，2007年；Yaptangco等人，2015年），同时也与更好的睡眠质量相关（Elmore-Staton等人，2012年；El-Sheikh与Buckhalt，2005年）。不过需要指出的是，现有研究结果并不一致，尤其是在面对挑战时高频心率变异性变化这一方面。有研究认为，面对挑战时高频心率变异性下降幅度过大，反而可能与不良心理结果相关（Beauchaine等人，2019年；Byrd等人，2022年；Fanti等人，2019年），这可能是因为机体为了应对日常压力而过度调动了生理资源。

此外，近期研究开始探讨静息状态下的高频心率变异性以及面对挑战时该值的变化如何共同预测个体的心理适应状况，因为同时分析这两个指标能更全面地揭示风险因素。例如，静息状态下高频心率变异性较低，且面对挑战时其下降幅度较小，这类年轻人出现外化行为的风险较高（Hinnant等人，2009年）。当静息状态下高频心率变异性本来就较低时，可能会出现一种“下限效应”，使得面对挑战时该值无法进一步显著下降。短期内，这种情况可能具有优势，因为较低的副交感神经活性有助于更快激活交感神经系统，以便应对强烈的压力。但从长远来看，较低的静息状态高频心率变异性也可能导致个体在面对轻度或中度压力时持续处于交感神经兴奋状态，从而因长期的身体负担而增加患心理疾病的风险（Thayer & Sternberg，2006年）。相反，静息状态下高频心率变异性较高，且面对挑战时该值下降幅度较大，这类人出现抑郁症状的风险最低（Yaroslavsky等人，2013a，2013b年）。这种自主神经系统活动模式反映出副交感神经系统对心脏的较强调控能力，以及个体能够灵活且恰当地应对压力。不过需注意的是，现有研究结果并不一致，也有其他研究认为静息状态及面对挑战时的不同高频心率变异性模式具有保护作用（例如，基线值较高，且面对挑战时其下降幅度较小；Battaglini等人，2024年），因此还需要更多研究来明确哪种自主神经系统功能模式更具适应性，适用于哪些人，以及在何种情境下有效。

在控制良好的实验条件下，预收缩期被视为衡量心脏交感神经系统活性的有效指标（Sch?chinger等人，2001年）。预收缩期是指左心室去极化与血液从心脏射入主动脉之间的时间间隔。较高的预收缩期意味着交感神经系统活性较低，这在静息状态下是较为理想的，因为此时个体预期处于较低唤醒状态。而面对挑战时，预收缩期往往会下降，以便个体能够做出相应的行为、情绪或注意力反应。事实上，以往研究已表明，静息状态下较高的预收缩期，以及面对挑战时该值下降，都与年轻人更好的心理适应状况相关，包括物质滥用风险降低（Hinnant等人，2022年；Rahal等人，2022年），以及违法行为和外化行为风险降低（Beauchaine等人，2007年；Hinnant等人，2016年），同时还表现为恐惧感降低（Buss等人，2004年），以及睡眠质量更高、持续时间更长（El-Sheikh等人，2017年）。然而据我们所知，目前还没有研究探讨静息状态下的预收缩期以及面对挑战时该值的变化如何共同预测个体的心理适应状况。

综上所述，现有研究表明，静息状态下较高的高频心率变异性，以及面对挑战时该值较大幅下降，以及静息状态下较高的预收缩期，以及面对挑战时该值较大幅下降，这两种组合都可能预示着更好的心理适应状况。不过这类研究尚处于起步阶段，数量较少，因此还需要更多研究来深入探讨这些机制，尤其是关于预收缩期的研究。此外，据我们所知，目前还没有研究专门探讨在孤独感这样的压力情境下，这些自主神经系统功能组合究竟是作为风险因素还是保护因素起作用。高水平的孤独感可能会提升个体的唤醒水平和压力感，因此在这样的情境下，研究自主神经系统的功能模式尤为重要，因为它们影响着个体的唤醒、注意力、情绪和行为调节，进而影响其应对困境的能力。那些在调节唤醒和压力方面能力较弱的个体，出现更多心理健康问题及睡眠障碍的风险可能最高。

已有部分研究探讨了个体自主神经系统的具体参数如何在年轻人面临社交压力时加剧或缓解心理适应不良的风险。例如，对于静息状态下高频心率变异性较低的大学生成员来说，较高的社交恐惧感会加剧其身体健康问题（Xing等人，2019年）；而对于那些在观看悲伤电影时高频心率变异性下降幅度较小的大学生成员来说，更多负面的生活事件（如学业、人际关系、经济问题等）会进一步增加他们出现抑郁症状的风险（Stange等人，2017年）。目前在这一研究领域中使用预收缩期参数的研究非常少，但Hinnant等人（2022年）发现，那些既有较高的异常同伴交往倾向，又面临挑战时预收缩期下降幅度较小的青少年，其物质滥用风险较高。总体而言，这些研究表明，在自主神经系统调节能力较弱的年轻人中，社交压力与较差的心理健康及幸福感之间的关系可能更为明显。

本研究旨在探讨多种自主神经系统功能指标——包括静息状态及面对挑战时的指标——如何共同调节孤独感对年轻人自我报告的心理适应状况的影响。这项研究主要在两个方面拓展现有文献：首先，虽然有一些研究已经探讨了静息状态及面对挑战时的自主神经系统活动如何共同预测年轻人的心理适应状况（Battaglini等人，2024年；Hinnant等人，2009年；Yaroslavsky等人，2013a和2013b年），但据我们所知，尚未有研究探讨在孤独感这样的压力情境下，这些指标是如何共同作用、进而加剧或缓解风险的。其次，以往研究在评估静息状态自主神经系统活动及面对挑战时的反应性时，主要关注副交感神经系统。而本研究则探讨了交感神经系统和副交感神经系统在调节孤独感相关风险中的作用。通过研究自主神经系统两个分支的指标，不仅可以更全面地了解风险与保护机制在多个系统中的运作方式，还能更精准地识别出在高孤独感状态下处于最高风险的人群。另有研究指出，自主神经系统的某些功能是可改变的（Dormal等人，2021年；Obradovi?等人，2021年），因此可以通过干预措施来改善年轻人的心理健康与幸福感。由于自我报告的焦虑、抑郁症状以及睡眠障碍与孤独感及大学生的生活状态密切相关，这些指标被选为研究结果指标。基于先前的研究，我们提出了以下假设：1）较高的静息状态心率变异性，再加上在面对挑战时心率变异性更大的下降幅度，能够减弱高孤独感与适应不良（高焦虑和抑郁症状、更多睡眠障碍）之间的关联。相反，我们认为当参与者静息状态的心率变异性较低，且在面对挑战时其下降幅度较小时，孤独感与适应不良的关联会最为显著。2）较高的静息状态肺动脉压，再加上在面对挑战时肺动脉压更大的下降幅度，也能减弱高孤独感与适应不良之间的关联。与心率变异性类似，我们预期当参与者静息状态肺动脉压较低，且在面对挑战时其下降幅度较小时，孤独感与适应不良的关联会最为强烈。

研究对象
共有188名本科生参与了这项研究，他们就读于美国东北部的一所四年制大学，其中71.8%为女性，27.7%为男性，0.5%拒绝回答。这些参与者是通过心理学导论及神经科学课程招募的，他们因参与研究而获得了课程学分作为补偿。样本的种族/族裔构成中，77.1%为白人，9.1%为亚洲人，3.2%为黑人或非裔美国人，2.1%为西班牙裔或拉丁裔，6.4%为混血儿。

自主神经系统活动
对自主神经系统活动的检测总共进行了9分钟。前3分钟用于让参与者适应电极及实验室环境，接下来的3分钟用于获取静息状态数据。之后，参与者需要完成镜像追踪任务（Model 58024E；Lafayette Instrument Company Inc., Lafeyette, IN），要求他们使用电子笔尽可能快速且准确地在3分钟内追踪一个星形图案，只能依据星形在镜子中的反射图像进行操作。

研究流程
参与者参加了“大学生睡眠与压力研究”，数据收集工作于2021年开展。参与者前往校园内的实验室，在那里他们了解了研究流程并签署了书面同意书。在研究助理的协助下，他们在胸部、背部和腹部贴上电极，这些电极连接到移动设备上，用于采集心电图和胸腔阻抗数据，进而计算出心率变异性和肺动脉压。研究助理负责全程监督。

统计分析
采用配对样本t检验来分析参与者在完成镜像追踪任务后，心率变异性和肺动脉压相对于静息状态的变动情况。描述性统计数据显示了样本中存在心理健康或睡眠问题且超出临床阈值的比例。双变量相关性分析则用于探究连续型协变量（社会经济地位、年级）与主要研究变量之间的关联。独立样本t检验则用于比较不同类别协变量（性别、种族、睡眠状况）下主要研究变量之间的差异。

初步分析
从整体样本来看，完成镜像追踪任务后，心率变异性从静息状态的均值6.09（标准差1.19）下降到5.93（标准差1.07），t(180) = 2.56，p =.011，Cohen’s d =.19（95%置信区间为.043至-.337）。肺动脉压也从静息状态的均值102.50（标准差11.83）下降到98.98（标准差11.56），t(140) = 4.88，p <.001，Cohen’s d =.41（95%置信区间为.24至-.358）。不过，孤独感水平并未导致心率变异性或肺动脉压出现显著差异。按孤独感水平分层的心率变异性和肺动脉压的描述性统计数据如下：

主要分析
回归分析显示，孤独感对三个适应变量均有显著影响，即孤独感程度越高，焦虑和抑郁症状越严重，睡眠障碍也越多（见表1）。在后续内容中，将首先介绍基于孤独感及心率变异性变量预测适应情况的回归分析结果，然后再介绍基于孤独感及肺动脉压变量预测适应情况的分析结果（尽管所有分析都是同时进行的）。

讨论
本研究旨在在现有文献基础上，进一步探讨自主神经系统在静息状态以及面对挑战时的多种活动指标之间的相互作用，以此作为调节年轻人孤独感与其适应状况之间关联的因素。总体而言，研究结果表明，在高孤独感环境下，有两种生理调节模式能够起到保护作用，避免出现适应不良：一是静息状态心率变异性较高，同时在面对挑战时心率变异性下降幅度更大；二是静息状态肺动脉压较低，同时在面对挑战时肺动脉压下降幅度更大。

结论
总体来说，这些研究结果首次提供了证据，表明两种特定的自主神经系统功能模式可能有助于保护年轻人免受孤独感的负面影响：即静息状态心率变异性较高，且在面对挑战时心率变异性下降幅度更大；以及静息状态肺动脉压较低，且在面对挑战时肺动脉压下降幅度更大。因此，只要年轻人仍能保持一定的副交感神经或交感神经对心脏的控制能力，这两种控制模式对他们而言都具有适应性意义。

伦理审批
本研究的研究流程已获得科尔盖特大学机构审查委员会的批准。

未引用参考文献
(Grossman and Taylor, 2007; Houtveen et al., 2005; Menuet et al., 2025; Rahal et al., 2023)

资金支持
这项研究得到了科尔盖特大学为Lauren Philbrook提供的启动基金和研究委员会资助。

作者贡献说明
Lauren Philbrook：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法设计、研究实施、资金筹集、正式分析、数据整理、概念构建。James Benjamin Hinnant：撰写——审稿与编辑、监督、正式分析、概念构建。Sara M. Garcia：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、资源协调、项目管理、概念构建。

关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
作者们使用ChatGPT生成了补充图1和图2中箱线图的模板。

利益冲突声明
作者们不存在任何需要声明的利益冲突。

致谢
这项研究得到了科尔盖特大学为Lauren Philbrook提供的启动基金和研究委员会资助。我们感谢Grace Chen、Riley Decker、Lucy Khaner和Virginia Morley在数据收集方面所做的努力。同时，我们也感谢所有参与这项研究的同学们。