急性应激改变男性在反复气味暴露过程中的情感习惯化与嗅觉-边缘系统活动

《Behavioural Brain Research》：Acute stress alters affective habituation and olfactory-limbic activity during repeated odor exposure in men

　　

# 急性应激加速重复嗅觉暴露中的情感适应过程

• 急性应激加速重复嗅觉暴露过程中的情感习惯化
• 急性应激改变海马、梨状皮层和前额叶皮层（OFC）的整体反应
• 探索性分析表明应激下海马反应动态发生改变
• 海马反应动态的改变需要独立复制验证

## 引言

情感习惯化是指重复暴露于某刺激后，情感反应逐渐减弱的过程 [17], [41]。通过降低对反复出现的刺激的反应，情感习惯化可能释放处理资源用于后续显著事件，从而促进适应性的情感功能。在嗅觉领域，情感习惯化是指反复暴露于具有情感效价的odor会导致情感反应的逐渐降低并转向愉悦中性 [20], [47], [8]。

嗅觉习惯化与嗅觉适应密切相关，但概念上有区别。习惯化通常指反复嗅觉暴露后行为或知觉反应性的降低，而适应则指导致这种反应减少的外周和中枢神经过程 [49]。嗅觉习惯化不仅仅是外周感觉适应或疲劳的结果，还涉及更高级的认知和情感过程 [62]。人类嗅觉处理依赖于一个分布广泛的皮层和边缘系统网络，包括梨状皮层、杏仁核、海马-内嗅皮层区域以及眶额皮层（OFC）[61], [73]。该网络中的神经反应在重复或持续嗅觉刺激过程中会发生变化。梨状皮层作为初级嗅觉皮层的核心组成部分，在持续或重复嗅觉暴露期间显示出快速反应衰减，这已被动物电生理学研究、动物fMRI研究 [68], [75] 以及人类神经影像学研究所证实 [56]。与重复相关的变化也延伸到涉及情感评估、记忆和高级odor表征的边缘和额叶区域。人类fMRI研究报告了在 prolonged odor刺激过程中杏仁核和海马反应的下降，同时OFC表现出更持续的激活，表明嗅觉-边缘网络中存在区域差异化的时间动态 [52]。持续的odor体验可进一步改变梨状皮层和OFC中的神经表征，与重复相关的反应降低延伸至杏仁核和前部海马 [42]。近期颅内记录提供了单神经元水平的直接人类证据，显示在重复odor呈现过程中梨状皮层、杏仁核和海马均出现重复抑制 [34]。重要的是，嗅觉习惯化的时间动态可能因情感效价不同的odor刺激而异。尽管令人愉悦和令人厌恶的odor在前部梨状皮层中引发重叠的空间表征，但它们表现出不同的时间动态，在重复暴露期间对令人愉悦odor的持续反应而对令人厌恶odor的反应降低 [23]。同样，电生理学研究表明对令人厌恶odor存在情感习惯化，而对令人愉悦odor的重复暴露产生的odor诱发反应变化有限 [12]。

情感习惯化反映了刺激表征在重复暴露过程中被更新时情感反应的变化，可能涉及情感相关和记忆相关过程 [21]。急性心理应激可改变许多与重复嗅觉处理相关的相同边缘和额叶系统的神经处理。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的激活增加了糖皮质激素的释放，糖皮质激素通过盐皮质激素受体和糖皮质激素受体作用于应激反应区域（包括海马、杏仁核和额叶皮层）的突触传递、神经元兴奋性和可塑性 [13], [33]。海马对糖皮质激素在突触可塑性和记忆相关处理方面的影响特别敏感 [18], [35]，而应激相关的杏仁核调节可影响情感处理及其与海马和额叶系统的相互作用 [53]。这些效应也随时间演变。急性应激诱发大规模神经网络的动态重组 [29]，人类神经影像研究表明，应激相关的边缘连接变化可在应激源结束后持续存在，包括以杏仁核为中心的连接改变 [66] 以及与皮质醇反应个体差异相关的杏仁核-海马耦合的持续变化 [64]。皮质类固醇对人类脑功能的影响本身是时间依赖的，在激素升高后的不同时间段出现杏仁核反应性和连接的差异性变化 [28]。

此外，已有研究表明急性应激可改变对令人厌恶odor的感知 [3], [48]，以及嗅觉-情感区域（包括梨状皮层、杏仁核、OFC和岛叶）对令人愉悦odor的神经反应 [2]。应激增加负性情感并可能降低正性情感体验的维持 [27], [58]。近期研究表明，急性心理应激加速了对令人愉悦odor的情感习惯化，同时减弱了对令人厌恶odor的习惯化，皮质醇反应的个体差异进一步与对令人厌恶odor的情感习惯化相关 [72]。然而，急性应激是否也改变重复嗅觉刺激过程中的神经反应，以及这些神经变化是否与应激相关的知觉和情感体验变化平行，仍不清楚。

因此，本研究将急性心理应激操纵与结合重复在线评定odor愉悦度和强度的嗅觉习惯化fMRI范式相结合。我们考察了急性应激如何改变对两种情感效价不同的odor刺激重复暴露期间的行为和神经反应轨迹。基于重复嗅觉刺激涉及一个对急性应激同样敏感的分布广泛的嗅觉-边缘网络，先验分析聚焦于梨状皮层、杏仁核、海马和OFC。我们假设急性应激将改变这些区域内重复odor暴露过程中的神经反应轨迹。我们进一步考察了应激相关的行为习惯化和神经反应动态变化是否在两种odor刺激之间有所不同。

## 分节摘要

### 参与者

为消除月经周期相关的激素水平波动 [37]、应激反应性 [37] 和嗅觉感知 [14] 的潜在影响，本研究仅纳入男性参与者。研究招募了26名成年男性参与者，其抑郁水平、感知应激水平和特质焦虑水平处于低至中等水平。其他排除标准包括：(1) 左利手；(2) 自述急性或慢性上呼吸道疾病或嗅觉功能障碍；(3) 影像学数据获取与预处理

### 影像学数据获取与预处理

结构MR和功能MRI数据在西门子Prisma 3T扫描仪上采集。功能扫描使用20通道头线圈和T2*加权EPI进行：TR = 2000 ms，TE = 30 ms，FoV = 224 × 224 mm2，翻转角 = 90°，体素尺寸 = 2 × 2 × 2 mm3，层数 = 62。结构图像采用MPRAGE序列采集：TR = 2530 ms，TE = 2.98 ms，FoV = 256 × 256 mm2，翻转角 = 7°，体素尺寸 = 0.5 × 0.5 × 1 mm3。预处理使用MATLAB中的SPM12进行，包括DICOM到NIFTI的转换，

### 急性应激操纵检查

疼痛评定观察到显著的应激 × 时间交互作用（F (3, 168) = 24.79, p < 0.001），以及感知应激（F (3, 168) = 2.80, p = 0.042）。状态焦虑的应激 × 时间交互作用不显著（F (3, 168) = 2.57, p = 0.056）。后续比较显示，在T2时，应激组产生了更高的疼痛评定（估计值 = -29.33, SE = 3.01, p < 0.001）和更高的感知应激（估计值 = -11.5, SE = 3.30, p < 0.001）（图3）。唾液皮质醇也显示讨论

## 讨论

本研究调查了急性心理应激如何改变重复odor暴露过程中的情感反应和神经反应。在行为层面，急性应激改变了重复刺激过程中的情感习惯化，但没有可靠证据表明该效应在两种odor之间存在差异。在神经层面，应激与在海马、梨状皮层和OFC中超过预定义ROI校正的整体反应降低相关。更直接相关的Limitations

## 局限性

应承认若干局限性。首先，相对较小的样本量，特别是对于fMRI分析，限制了统计功效和估计效应的精度。基于模拟的敏感性分析表明，对于低于估计最小可检测效应量的应激相关斜率效应，敏感性有限，尤其对于高阶交互作用。因此，神经发现应谨慎解释，非显著的交互效应应Conclusion

## 结论

本研究提供了证据，表明急性应激改变重复odor暴露过程中的情感习惯化并调节嗅觉-边缘脑反应。应激加速了情感习惯化，并与海马、梨状皮层和眶额皮层中整体反应降低相关。探索性分析还表明可能存在应激相关的海马反应动态改变；然而，该效应未通过多重比较校正Ethics Declaration

## 伦理声明

所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并发表文章。已遵守参与者的隐私权。本研究包含器官或组织捐赠者。本研究包含人类生物材料，已从捐赠者或其近亲属或法定代理人处获得用于本研究和发表文章的同意。本研究使用的样本未来源于已执行Informed Consent and Patient Details

## 知情同意与患者信息

所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并发表文章。已遵守参与者的隐私权。Human and Biological Material

## 人类与生物材料

本研究包含人类生物材料，已从捐赠者处获得用于本研究和发表文章的同意。本研究使用的样本未来源于已执行的囚犯或良心犯。Studies in Human

## 人类研究

本研究按照相关法规执行CRediT Authorship Contribution Statement

## CRediT作者贡献声明

Pengfei Han（韩鹏飞）：写作 – 审阅与编辑、监督、资源、资金获取、概念化。Chaoqin Jiang（蒋超琴）：写作 – 初稿、形式分析、数据管理、概念化。Haiyang Yu（余海洋）：调查研究、数据管理、概念化。Conflict of Interest

## 利益冲突

作者声明不存在潜在利益冲突。Acknowledgement

## 致谢

本研究获得国家自然科学基金（32100881）和重庆人才计划项目（2024YC049）资助，授予PH（韩鹏飞）。Chaoqin Jiang | Haiyang Yu | Pengfei Han

蒋超琴 | 余海洋 | 韩鹏飞