《Biological Psychology》：Respiration–action coupling during self-initiated action: Evidence for action alignment with ongoing breathing
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自愿动作与呼吸周期相耦合，然而这种耦合主要反映的是动作时间相对于持续呼吸的调整，还是呼吸对预期动作的调节，目前仍不清楚。这项预先注册的研究使用修改后的Libet时钟任务（Libet clock task）比较了三种条件下的呼吸-动作耦合（Respiration
自愿动作与呼吸周期相耦合，然而这种耦合主要反映的是动作时间相对于持续呼吸的调整，还是呼吸对预期动作的调节，目前仍不清楚。这项预先注册的研究使用修改后的Libet时钟任务（Libet clock task）比较了三种条件下的呼吸-动作耦合（Respiration-action coupling）。三十名参与者完成了任务，29名参与者的数据被纳入最终分析。参与者在自我发起（Self-initiated，自由选择时间）、延迟（Delayed，一次完整时钟旋转后的可预测时间）和即时（Immediate，对刺激开始的速度反应）条件下执行按键。使用预先注册的基于希尔伯特变换（Hilbert transform）的分析方法，圆形均匀性检验（circular uniformity test）显示，在自我发起条件下，按键时呼吸相位出现显著集中，但在延迟或即时条件下则没有。时间分辨相位一致性分析（Time-resolved phase consistency analysis）进一步显示，仅自我发起条件下存在包括按键前时间点的显著聚类。这些发现表明，自我选择的动作时间优先与持续呼吸节律耦合，超出了准备时间或可预测性单独的影响。此外，在所有条件下，吸气期间执行的动作之后会出现更短且更深的呼吸，表明在吸气期间动作对持续呼吸的扰动更大。这些结果表明，当动作时间是自我选择时，呼吸-动作耦合最为明显，并且吸气期间动作可能比呼气期间动作更强烈地扰动持续呼吸。
呼吸作为一种身体节律，深刻影响着感知、认知和情绪加工。已有证据表明，呼吸相位（特别是吸气和呼气）调节感知与认知功能，其神经基础在于呼吸节律诱发全脑神经活动，并使视觉和运动皮层的兴奋性随呼吸周期波动。同时，呼吸与外部事件及自愿动作存在耦合：个体在自由发起认知任务时倾向于选择特定呼吸相位，而离散的自愿动作（如按键）也表现出对呼气相位的偏向（Park等人，2020）。然而，当前研究存在两个未解决的核心问题：第一，这种耦合的方向性尚不明确——是动作时间相对于持续呼吸节律进行调整，还是个体为预期动作调整呼吸模式？在自我发起范式中，两种过程难以分离，因为二者均可产生相似的相位锁定模式。第二，虽然呼气偏向被一致报告，但其功能意义仍不清楚——为何动作倾向于发生在呼气阶段而非吸气阶段？
为回答上述问题，研究人员开展了一项预先注册的研究，使用修改后的Liber时钟任务比较三种条件下的呼吸-动作耦合。来自名古屋大学的30名日本大学生（最终有效样本29人）参与了实验。研究通过区块设计施加三种条件：自我发起条件（Self-initiated，参与者自由选择按键时机）、延迟条件（Delayed，时钟点旋转一整圈后按键，动作时间可预测但非自由选择）和即时条件（Immediate，刺激出现后尽快按键，无准备时间也无时间自由）。通过对比延迟条件与自我发起条件，研究旨在分离时间自由与准备时间/可预测性的影响；即时条件则作为反应性基线。研究还通过分析动作前后的呼吸间隔与深度变化，探索呼气偏向的功能意义。该论文发表在《Biological Psychology》上。
研究人员采用了以下关键技术方法：首先，使用MP160数据采集系统配合RSP100C放大器（Biopac Systems Inc., Goleta, CA, USA）以200Hz采样率连续记录呼吸运动（呼吸带置于腹部），同时记录心电图。任务采用修改后的Libet时钟任务，三个条件以区块设计呈现，顺序在参与者间平衡，每个条件50个试次。数据处理方面，研究人员对呼吸信号进行0.2–0.8Hz带通滤波，通过希尔伯特变换（Hilbert transform）计算瞬时呼吸相位，并排除呼吸暂停周期和异常呼吸周期。主要统计分析方法包括：圆形均匀性检验（Hodges-Ajne检验）结合置换检验评估相位集中性；配对相位一致性（Pairwise Phase Consistency, PPC）分析结合聚类置换检验考察时间分辨的相位一致性；线性混合效应模型分析呼吸间隔和呼吸深度的变化。样本来源于日本名古屋大学健康学生。
研究结果主要分为三部分：
**3.1 基本测量（Basic measurements）**：经过预处理排除后，最终有效每分钟每个条件平均有效试次数约为42–46个。自我发起条件下按键到点启动的平均间隔为5.81秒，延迟条件为5.12秒，即时条件平均反应时0.34秒。平均呼吸间隔在三种条件间相似（约3.3秒）。敏感性分析显示，使用更严格的试次数阈值（≥30）后结果模式不变。
**3.2 呼吸-动作耦合（Respiration–action coupling）**：通过圆形均匀性检验发现，仅在自我发起条件下按键时的呼吸相位分布显著偏离均匀（Hodges-Ajne统计量M
sum = 411，校正后p = .018），延迟条件和即时条件均无显著相位集中。时间分辨的PPC分析显示三个条件均存在显著聚类，但自我发起条件的聚类涵盖按键前时间点（-0.41至1.00秒），而延迟条件和即时条件的聚类仅局限于按键后时段（延迟：0.22–1.00秒；即时：0.14–1.00秒）。此外，对机会校正的呼气比率进行的重复测量方差分析显示条件主效应显著，自我发起条件呼气比率高于即时条件（效应量d = 0.50），但自我发起条件的呼气偏向在多重比较校正后不显著。探索性任务显示，参与者报告感觉在呼气时按键比吸气时更自然（中位数75分，符号秩检验p = .005）。多数参与者（22/29）报告未有意使用呼吸时机，排除报告有意控制呼吸的两名参与者后结果模式不变。
**3.3 按键周围的呼吸变化（Respiratory changes around key press）**：对按键前后三个呼吸周期（前、中、后）的呼吸间隔进行线性混合效应模型分析，发现条件×呼吸相位×时间三重交互作用显著。在所有条件下，当按键发生在吸气期间时，动作后的呼吸间隔显著缩短、呼吸深度显著增加，而按键发生在呼气期间时这种变化减弱。呼吸深度分析同样显示呼吸相位×时间交互作用显著，且方向一致。这表明吸气时执行动作会引起后续呼吸的补偿性调整（间隔缩短、幅度加深），而呼气时动作扰动较小。
在讨论部分，研究人员指出本研究的核心发现支持了自我选择动作时机优先与持续呼吸节律对齐的观点。延迟条件保留了准备时间和可预测性但未表现出与自我发起条件相同的相位集中，说明单纯的可预测性不足以产生强耦合，时间自由是关键因素。呼吸变化结果揭示了一个潜在的功能解释：吸气期动作导致更大的呼吸扰动（间隔缩短、深度增加），而呼气期动作扰动较小，这为普遍观察到的呼气偏向提供了生理成本层面的解释——个体可能隐含地选择呼气期间动作以最小化对呼吸节律的干扰。基于主动推理框架，研究人员推测自我发起动作可能通过最小化内感受预测误差来影响动作时机选择，但强调这需要直接检验。研究局限包括：任务设计尚不能完全分离呼吸对动作与动作对呼吸的影响；简单二分法（吸气/呼气）可能掩盖更精细的相位效应；样本量（N=29）不足以对问卷个体差异做出强推断。
研究结论（Conclusion）翻译如下：总之，本研究支持了自我选择的动作可以与持续呼吸节律进行时间对齐的观点。延迟条件保留了准备时间和可预测性，但在预先注册的主要分析中未显示出与自我发起条件相同的按键耦合模式，表明仅凭可预测的动作时机不足以产生可比较的耦合。吸气期间动作导致更大的呼吸变化这一发现，为普遍观察到的自愿动作倾向于发生在呼气阶段提供了潜在的功能解释：在主动吸气之外动作可减少呼吸扰动。这些发现有助于理解内部生理状态如何塑造自愿行为的时间安排。
