综述：迈向发展科学中基于生物学基础的自主神经功能理解

《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》：Toward a biologically grounded understanding of autonomic function in developmental science

　　

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  发展理论与数据依赖于一个百年前建立的自主神经系统模型
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  自主神经系统的整合性通常被认为比实际更强
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  呼吸性窦性心律不齐（RSA）和觉醒代表了许多生物过程
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  对 316 篇发展类论文的调查显示，RSA 的测量描述非常稀疏
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  我们呼吁采用多模态、数据驱动的方法来测量自主神经活动

引言

近 70 年来，发展科学家一直测量自主神经系统（ANS）的活动，以期理解婴儿行为和认知背后的生物机制（Bartoshuk, 1962a, Bartoshuk, 1962b; Bradshaw et al., 2021; Bridger & Reiser, 1959; Forte et al., 2019; Richmond & Lustman, 1955），从自我调节（Fox et al., 2023; Pinto & Figuerido, 2023; Zeytinoglu et al., 2022）和注意力（de Barbaro et al., 2017; Lansink et al. Richards, 1985, Richards, 2010, Richards, 2011; Richards & Cameron 1989; Richards & Casey, 1991; Tonnsen et al., 2018; Wass et al., 2016, Wass et al., 2019; Zhang et al., 2025），到依恋（Burgess et al., 2003, Roder et al., 2020, Madden-Rusnak et al., 2025）、情绪（Abney et al., 2021a; Gatzke-Kopp & Ram, 2018, Lewis et al., 2006; Weiss et al., 2024; Zeskind, 2013），以及新兴的社会互动（Curtindale et al., 2019, Feldman, 2007, Feldman et al., 2011, Grochowska et al., 2024, Leclère et al., 2014, Stallworthy et al., 2024）。源自心率变异性的生理测量（Boris, 2022, Fox, 1989, Porges et al., 1973, Richards and Casey, 1991），如呼吸性窦性心律不齐（RSA）（Abney et al., 2021b, Bradshaw et al., 2025, Richards, 1985, Richards, 1987, Steffen et al., 2026, Yurkovic‐Harding et al., 2026），被广泛用于推断婴儿在基于屏幕的任务（Richards & Casey, 1991）、自然主义游戏环境（Borjon et al., 2024, Maitha et al., 2020）以及在家中的行为状态和认知。关于自主神经活动如何影响行为和认知的解释，通常由一个将自主神经系统分为交感神经和副交感神经分支的概念模型所引导，该模型基于解剖学起源和假定的功能对立（Box 1; Fig. 1）。这种二元推拉框架可以追溯到一个多世纪以前（Barboi and Macefield, 2025, Langley, 1903, Langley, 1921），并深深嵌入发展科学领域，塑造实验、启发理论并影响干预措施。

在本综述中，我们追溯了传统自主神经系统模型的历史起源（第 2 节），并评估揭示传统二分法例外情况并更倾向于整合型自主神经系统功能模型的解剖学、分子和生理学证据（第 3 节）。对传统二元模型的批评并不新鲜；挑战交感神经和副交感神经活动的严格分离和功能对立的证据已经积累了数十年（Barboi and Macefield, 2025, Ernsberger and Rohrer, 2018）。本综述力求引起发展科学家对该证据的关注，并探讨这对发展科学应如何接近自主神经功能有何后果。我们考察了关于自主神经系统二元性质的长期假设如何塑造了过去六年半间发表的 316 篇同行评审论文中的关键测量指标和发展理论（第 4 节）。我们更具体地反思了重新审视发展理论和构念的必要性，包括多迷走神经理论（第 5 节）、RSA（第 6 节）和觉醒（第 7 节）。在这些例子中，我们的目的是引起人们对由这些嵌入式假设产生的连接生理和心理功能之间的推断性主张的关注。我们进一步概述了基于多维、数据驱动动态的实验方法和测量与分析实践的建议未来方向，以便为发展科学提供更全面、可重复的关于内部生理状态如何塑造早期行为的解释（第 8 节）。

章节片段

历史起源

传统自主神经系统模型建立在一个多世纪前对非人类物种的解剖学和药理学观察之上，但其根源延伸得更远。希腊医生盖伦（公元 129-216 年左右）描述了控制内脏（包括心脏、胃和肠道）的不自主运动神经。他将这些与受自主控制的肌肉神经区分开来，但并未将它们定义为一个独立的系统（May, 1968）。盖伦的

传统自主神经系统模型的陷阱

传统将自主神经系统组织为解剖和功能上不同的交感神经和副交感神经部分，基于三个相互关联的假设：(1) 颅神经和骶神经流出形成一个与胸腰交感神经部分截然不同的连贯副交感系统；(2) 每个部分由统一且排他的神经递质类型特征化；(3) 两个部分对共享靶点施加相互控制。大多数与自主神经生理相关的现代讨论

对发展和心理学研究的启示

我们对自主神经系统的模型具有生物效度，这对发展科学家有直接且重要的影响。近年来，人们越来越关注理解自主神经系统如何影响发展结果，通常使用自主神经测量指标来推断调节能力（Gower et al., 2011; Taylor et al., 2015）、压力易感性（Pereira et al., 2017）和社会功能（Patriquin et al., 2014）。自主神经测量和干预通常被解释

重新评估多迷走神经理论

多迷走神经理论在塑造心理学家如何解释自主神经活动方面发挥了重要作用，特别是在与情绪（Austin et al., 2007）、自我调节（Della Longa & Farroni, 2025）和社会行为（Welch, 2016）相关的方面。该理论于 20 世纪 90 年代引入，提出自主神经系统副交感神经分支内的层级组织，反映防御反应的进化阶段。它在发展和临床研究中得到广泛采用，影响着

重新评估呼吸性窦性心律不齐（RSA）

呼吸性窦性心律不齐（RSA）是指心率和呼吸的耦合，其特征是在吸气时心率加速，在呼气时心率减速。RSA 通常归因于通过迷走神经来自疑核的信号，该信号诱导呼气时心脏减速（Porges 1995; McAllen and Spyer, 1978a, McAllen and Spyer, 1978b）。然而，RSA 本身是多种生理过程的结果。呼吸

重新评估觉醒

在神经科学中，觉醒长期以来被视为一种影响感觉处理、运动准备和情绪反应性的基本脑 - 体状态；觉醒程度较高的有机体往往对刺激更敏感、更活跃、反应更强烈（Pfaff, 2006）。在大多数发展和行为文献中，觉醒被概念化为控制有机体状态的单一旋钮，使其对刺激更敏感或更不敏感。与 RSA 一样，觉醒已被用作

对发展科学中研究设计和测量的启示

此处回顾的证据对我们发展科学家如何设计研究和解释自主神经数据具有实际意义。我们概述了六个领域，在这些领域中，更新的生物学假设可以指导测量和分析实践。(1) 与单指标方法相比，多模态测量能更好地捕捉自主神经功能的分布性质。尽可能用运动、呼吸、心率、皮电活动等连续测量指标补充 RSA，提供了

结论：走向发展科学中基于生物学的自主神经功能理解

一个多世纪以来，自主神经系统一直通过二元模型进行研究，该模型继续塑造着发展科学和心理学。虽然这种分类为早期发现提供了脚手架，但当代神经生物学倾向于一种围绕器官特异性、情境依赖性模块组织的整合系统，而不是两个僵硬对立的分支。这种重构对解释心理生理指数（如 RSA 和复合觉醒测量）以及

未引用参考文献

(Armstrong‐Carter et al., 2021, Ben‐Tal et al., 2012, Bradshaw and Abney, 2021, Brain-Body, 2016, de Groat, 2013, de Groat et al., 2015, Gatzke‐Kopp and Ram, 2018, Giuliano and Clement, 2005, Gower and Crick, 2011, Lansink et al., 2001, Pinto and Figueiredo, 2023, Raiturkar et al., 2016, July, Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology, 1996)

致谢

作者感谢 Michael Zucco 绘制图 1。本综述受益于与休斯顿大学发展系统实验室现任和前任成员的许多对话，他们的持续工作继续为这些想法提供信息。作者感谢 J. Leigh Leasure, Therese A. Kosten, Hanako Yoshida 和 Johanna R. Bick 对本文稿的许多草稿进行了仔细阅读和深思熟虑的反馈，以及 Drew H. Abney 和 Grace Steffen 的

Valerie P. Bambha|Brooke E. Franklin|Manash Sahoo|Giang X. Le|Bryce E. Dubois|Diana Martinez|Laura A. Greenwald|Soumya Gupta|Lydia J. Borjon|Jeremy I. Borjon