• 一项新的研究表明,焦虑与大脑对身体内部信号的感知有关;
  • 心跳加速、呼吸急促以及掌心冒汗等现象是大脑对潜在威胁的应对措施;
  • 但对于焦虑程度较高的人来说,这些生理反应可能会使他们陷入恶性循环。

在最新技术的帮助下,研究者们进一步了解了焦虑与大脑和身体的互动之间的关系。他们首次揭示了大脑如何感知和预测呼吸状态的变化,量化地展现了焦虑和大脑对身体内部信号的感知之间的关系。

心跳加速、呼吸急促以及掌心冒汗等现象都是焦虑的表现,同时也是身体在大脑指挥下对潜在威胁的应对措施。这些现象是人体的正常反应,持续时间也不长,但对于焦虑程度较高的人来说,这些反应可能会使他们陷入恶性循环。大脑感知到心率和呼吸等生理变化后,焦虑的感觉会再次被加强——而一开始,正是焦虑感引发了这些生理变化。之前,由于技术限制,很难准确地研究这一恶性循环发生在大脑的什么部位,以及它在高焦虑人群中有什么不同。如今,研究者们首次展示了焦虑程度不同的人的大脑分别是如何处理身体发来的信号的。

焦虑和呼吸感知误差

烟雾报警器会提醒人们注意火灾风险,而我们的大脑深处也有类似的机制。大脑前岛叶区域的皱褶负责调控大脑对于呼吸、心跳以及肠胃痛等身体内部情况的感知。有一种影响深远的科学理论认为,大脑的这一区域建立了不同的身体模型,用于预测和解读身体发来的信号。根据这种理论的推测,这一区域的任务是预测身体可能受到的威胁,并在发现身体将要受到伤害时发出警告。这一点可以很好地帮助我们理解心理健康问题,比如说,长期以来,学界一直认为,焦虑和前岛叶中预测信号的变化有关。最近,Oliva Harrison以主要作者的身份在《神经元》期刊上发表了一篇文章,证实了这一观点。她和研究团队发现,在焦虑程度较高的人的大脑中,前岛叶会对预测到的呼吸阻力变化作出不同的反应。与此同时,他们也发现了,较高程度的焦虑和大脑对身体信号感知的改变有关。

Harrison现在是新西兰奥塔哥大学的研究员,她在博士后期间和Klaas Stephan教授以及转化神经建模单元(Translational Neuromodeling Unit)的研究团队一起完成了这项实验。这个团队来自苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院联合生物医学工程研究所。她的实验一共研究了60名焦虑程度很低或中等的被试,首次证明了前岛叶建立身体状态模型这一理论。 论文的共同作者Stephan评论道,“了解大脑是如何建立模型来保护身体的,可以促进对精神障碍的去污名化。这一角度提醒我们,我们可以把焦虑看作一种对个人经历的适应性反应。”

新技术在研究中至关重要

在一项新技术的帮助下,神经科学家可以在实验中控制呼吸阻力,而且也能在历史上首次观察到预测身体状况和感知潜在危险有关的大脑活动。他们也成功观察到了焦虑可能如何影响这种预测和感知。Oliva Harrison从大脑与身体的互动、相关的研究以及自己对高强度体育活动的观察中汲取了灵感,研发了一套与MRI兼容的呼吸循环系统。这个装置是在她之前和牛津大学Breathe Oxford团队共同的研究成果的基础上改造的。在与牛津大学的物理学家和医学工程师Sebastian Rieger的合作下,Harrison完成了这个呼吸循环系统的自动化。

这项发明使她能够对先前的理论进行更精确的检测,补充一直以来缺失的实证数据。她的研究团队使用这种新技术,开发了一项呼吸学习任务,并研究了与呼吸预测和预测误差相关的动态大脑活动。研究者使用认知的计算模型,正式评估了和呼吸有关的学习过程以及元认知过程(也就是对思考过程的认知)。这一研究是在该领域内第一次对逐次试验学习的计算评估。

理解我们的身体

这项研究为焦虑和大脑对身体内部信号的感知之间关系的研究带来了很多首创性成果,不过,依然有很多问题有待解答。“我们可能会认为我们和自己的身体‘步调一致’”,Harrison说道,“但我们研究的结果表明,焦虑其实和我们不能很好地注意到呼吸变化有关。” 如果我们没有感知到焦虑的早期症状,或者说忽视了它们,这些情况就可能会一直持续下去,甚至加重我们的焦虑。也就是说,这项研究的结果可以帮助我们初步理解焦虑是如何破坏大脑和身体之间的交流的。

尽管研究者们还有很多问题需要回答,但Harrison注意到,东方医学中一直有利用呼吸来改善心理状况的传统。她也指出,人们在练习瑜伽、冥想以及锻炼身体时,常常会感到平静,但也表示,科学家们并不理解背后的机制。她希望,我们能更进一步地理解大脑和身体之间的联系,并让人们能够以新的方式感知自己的身体,打破焦虑的恶性循环,更好地解决焦虑问题。

本文作者:

Marianne Lucien,国际交流负责人,苏黎世联邦理工学院

本文由世界经济论坛和苏黎世联邦理工学院联合发布,转载请注明来源并附上本文链接

翻译:张一凡

校对:游友琪