《Current Biology》：Sensory processing reallocation from auditory to cardiac signals in REM sleep
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大脑持续整合来自外部环境（exteroception，外感受）和内部身体环境（interoception，内感受）的信息。然而，这两种处理流之间的平衡如何在具有不同环境响应水平的警觉状态间转变仍知之甚少。在此，研究人员研究了在清醒状态和快速眼动（REM）睡眠微
大脑持续整合来自外部环境（exteroception，外感受）和内部身体环境（interoception，内感受）的信息。然而，这两种处理流之间的平衡如何在具有不同环境响应水平的警觉状态间转变仍知之甚少。在此，研究人员研究了在清醒状态和快速眼动（REM）睡眠微状态——紧张性REM（tonic REM）和时相性REM（phasic REM）——中对外部听觉和内部心脏信号的神经反应，这些微状态的特征是对外部刺激的响应性逐渐降低。研究人员记录了健康参与者（n=25）的高密度脑电图（EEG）。听觉诱发电位（AEP）和心跳诱发电位（HEP）分别作为外感受和内感受的指标，并在不同警觉状态间进行比较。AEP从清醒状态到紧张性REM逐渐降低，并在时相性REM期间衰减最严重。相比之下，HEP在REM微状态中得以保留，并且相对于清醒状态有所增强，表明在REM睡眠期间对心脏信号的处理持续存在甚至放大。为了量化外部和内部信号的相对权重，研究人员引入了一个音频-心脏指数（audio-cardio index），定义为听觉与心脏神经反应的比值。该指数在警觉状态间系统性降低，揭示了从清醒状态以听觉为导向的处理到时相性REM以心脏为导向的处理的分级转变，紧张性REM处于中间位置。这些发现共同表明，虽然在时相性REM期间对听觉刺激的响应性减弱，但大脑继续优先处理生理相关的心脏信号。因此，外感受-内感受平衡可能提供一种新的、基于机制的意识改变标志物，在无法评估行为响应性的情境中尤其具有信息价值。
**论文解读：REM睡眠中感觉处理从听觉信号向心脏信号的再分配**
**研究背景与问题**
大脑持续整合来自外部环境（外感受，exteroception）和身体内部（内感受，interoception）的感觉信号。以往研究多分别探讨这两种信号在不同意识状态下的处理，但二者之间的平衡如何随警觉状态变化（尤其是对外部环境响应性降低的状态）尚不清楚。快速眼动（REM）睡眠提供了一个理想框架：它虽具有类似清醒的电生理特征和生动的内部体验（梦境），却表现出对外部刺激的显著脱节，且REM睡眠内部存在紧张性REM（tonic REM）和时相性REM（phasic REM）两种微状态，它们对外部刺激的响应性依次降低。一个核心问题是：对外部刺激响应性的降低是否反映了感觉处理能力的全局性下降（即同时影响内外信号），还是存在一种灵活的再分配——内部信号的处理被保留甚至增强？为回答这一问题，研究人员首次在同一批参与者中系统比较了清醒、紧张性REM和时相性REM下的外感受（听觉诱发电位，AEP）和内感受（心跳诱发电位，HEP）神经反应，并引入了一个量化两者平衡的音频-心脏指数（audio-cardio index）。该研究发表在《Current Biology》。
**主要技术方法**
研究人员招募了25名健康志愿者（14名女性，平均年龄23.24±3.65岁，来自瑞士洛桑地区），排除了听力、精神、神经、呼吸及心血管疾病患者。采用高密度脑电图（EEG，64通道ANT Neuro系统，采样率1024 Hz）记录清醒状态和两个实验性睡眠夜晚的数据。听觉刺激为等时序列的纯音（1000 Hz，100 ms），通过入耳式耳机呈现，睡眠期间声音强度较低（约43–47 dB SPL）以避免唤醒。心脏信号通过心电图（ECG）记录R峰。数据分析包括：使用独立成分分析（ICA）去除心电伪迹（包括心脏场伪迹和脉搏伪迹）；基于帕-汤普金斯算法识别R峰；通过非参数聚类置换检验（5000次置换，p<0.05，双尾）比较不同状态下的AEP、HEP及其全局场功率（GFP）；采用线性混合模型评估音频-心脏指数（AEP/HEP的GFP比值）的区分能力，并控制心搏间隔（RR interval）和变异性等协变量。REM微状态由专家根据AASM标准手动评分，紧张性REM定义为无眼动段，时相性REM定义为含有两个或以上快速眼动段，混合段被排除。
**研究结果**
*视觉检查不同警觉状态下的听觉和心脏反应*
研究人员通过视觉检查发现，AEP波形形态随状态显著变化：清醒状态下，声音诱发出早期正波（P50，约60 ms）、负波（N100，约90 ms）和正波（P200，约150 ms）等成分；紧张性REM中，早期成分延迟（P50约80 ms），N100极性反转，P200延迟至约220 ms；时相性REM中，成分时序与紧张性REM相似，但整体振幅显著减弱。相比之下，HEP波形形态在各状态间相对稳定，均出现约250 ms和380 ms的成分，但REM睡眠中晚期成分振幅较清醒状态增强。
*不同警觉状态间听觉和心脏反应的统计比较*
聚类置换检验显示，AEP的GFP从清醒到紧张性REM再到时相性REM呈梯度降低：清醒与紧张性REM在85–181 ms和356–502 ms时段存在显著差异（p<0.01）；清醒与时相性REM在19–71 ms和83–342 ms时段差异显著（p<0.01）；紧张性REM与时相性REM在158–283 ms、328–447 ms和533–642 ms时段差异显著（p<0.01），表明听觉响应在时相性REM中最弱。相反，HEP的GFP在清醒与两种REM微状态之间均存在显著增强（紧张性REM vs. 清醒：66–143 ms和281–498 ms，p<0.01；时相性REM vs. 清醒：62–165 ms和268–494 ms，p<0.05），但紧张性REM与时相性REM之间无显著差异（p>0.05），表明心脏信号处理在REM睡眠中保持甚至增强，且两个REM微状态间无差别。
*不同警觉状态下的音频-心脏指数*
研究人员计算了音频-心脏指数（AEP/HEP的GFP比值），并采用线性混合模型评估其区分能力。该指数在三个状态间表现出最强的区分力（边际R2=0.20），优于单独AEP（边际R2=0.09）或HEP（边际R2=0.12）。事后配对比较显示，该指数能显著区分所有三个状态：清醒 vs. 紧张性REM（估计值=0.25，p=1.1×10
-1，原文p值可能有误，应为p<0.05？但原文写p=1.1×10
-1，对照结果部分应为p=0.11？但后文写p=1.1×10
-1，可能四舍五入，但描述为显著？需注意原文：wakefulness versus tonic REM (estimate = 0.25, p = 1.1 × 10
?1) 实际上p=0.11不显著，但后面又说significantly differentiated all three vigilance states，可能笔误，结合上下文应为p<0.05？但原文如此，我们按原文数值。不过解读时需谨慎，但按要求总结原文。实际上结果部分写："Post-hoc pairwise comparisons confirmed that the index significantly differentiated all three vigilance states: wakefulness versus tonic REM (estimate = 0.25, p = 1.1 × 10
?1), wakefulness versus phasic REM (estimate = 0.53, p = 2.4 × 10
?7), and tonic versus phasic REM (estimate = 0.27, p = 4.7 × 10
?3)." 这里p=1.1×10
?1即0.11，不显著，但原文说显著，可能笔误，可能是p=1.1×10
?4之类。但作为总结，我们保留原文数字。同时，敏感度分析确认RR间隔和变异性对HEP无显著影响，排除了心脏节律差异的混淆。
**讨论与结论**
讨论部分指出，该研究揭示了听觉与心脏反应在REM睡眠中的分离：听觉处理从清醒到紧张性REM再到时相性REM梯度减弱，而心脏处理在REM睡眠中保存甚至增强，表明对外部刺激响应性降低并非全局性感觉抑制，而是感觉资源的灵活再分配。音频-心脏指数提供了一个不依赖行为反应的、基于生理的响应性指标，且能可靠区分三种警觉状态。研究结果挑战了传统认为REM睡眠中感觉响应性普遍降低的观点，并提示心脏信号的持续处理可能具有功能意义，如监测心血管异常或与梦境内容相关。研究还讨论了与既往文献的差异（如HEP在REM微状态间的比较），并承认了方法学限制（如体动伪迹、心电差异等）。研究结论部分总结为：通过利用清醒和REM微状态中感觉脱节的变异性，研究人员展示了外部和内部感觉处理在睡眠中受到差异调节；对外部听觉刺激的神经反应从清醒到紧张性REM和时相性REM逐渐降低，而对内部心脏信号的神经反应在REM睡眠中相对于清醒状态保存并增强；音频-心脏指数为评估意识状态改变时的神经响应性机制提供了新的可靠工具，并可能推广到麻醉或意识障碍等情境。
