精神分裂症的心脑关联：患者的认知抑制控制缺陷与副交感神经失调特别相关

背景

在认知和行为方面，最常见的抑制形式之一是“认知控制”，它是指抑制不相关的反应或刺激。抑制控制与前额叶皮层的最佳功能及其与从基底神经节和丘脑到迷走神经和心脏的各种皮层下区域的连接有关。因此，它被认为是一种更高级的大脑功能。

反扫视任务被广泛用于测量精神分裂症患者的抑制控制和前额叶皮质功能障碍。以往研究发现反扫视任务中对目标的错误扫视百分比与额侧介导的抑制控制以及参与行为意志控制的认知和神经机制有关。

副交感神经活动水平降低的精神分裂症患者其自主神经系统（ANS）失衡。心率变异性（HRV）可用于评估副交感神经活动。副交感神经活动减少可能是易患精神分裂症个体的一种生理特征假设。神经内脏整合模型（the Neurovisceral Integration Model, NIM）提出了高频心率变异性（HF-HRV）与认知抑制控制之间的联系。基于NIM，与执行功能有关的大脑皮层区域和参与心脏迷走神经控制的皮层下区域相互连接，并形成一个回路。在这个前额皮层-皮层下的回路中，通过某些抑制性途径存在双向交流。允许选择对环境要求的最佳反应和实现复杂目标导向的行为。因此，抑制可以被看作是一个具有生理/自律神经和认知/行为结果的特征。

本研究在神经内脏整合模型（NIM）的框架内，研究了精神分裂症患者两种显著缺陷之间的联系：副交感神经调节的缺陷和认知抑制控制的缺陷。以反扫视任务中的 ER 增加衡量认知抑制控制缺陷，以HF-HRV作为衡量副交感神经调节缺陷的标准。

方法

参与者

本研究依据DSM-5标准纳入30名精神分裂症患者（年龄28.06±6.77）和30名健康对照（年龄27.06±4.96）。

实验程序

将三个表面电极附着在胸部，以获得心电图（ECG）数据。用5分钟记录基线HRV。在此之后，给出任务指令，240次试验，分为5个block。每个block之间有1分钟的休息。任务完成后，有一个5分钟的恢复阶段。参与者在基线前、任务执行的中间阶段和恢复后完成了视觉模拟压力评分量表。

每次试验开始时，中央复位保持1秒，左移或右移，视角振幅为10°，并再保持1秒。目标是白色背景上的黑色十字形状（0.5°的视角）。在 prosaccade中，参与者被要求移动中心目标并向外周目标位置扫视，在antisaccade中，参与者被指示从外周目标向镜像位置扫视。参与者被要求尽可能快、准确地做出反应。该任务的总持续时间在25~40min之间。

图1 实验总体设计

测量指标

1、眼动指标

(1)扫视任务 ：平均反应时（pro-RTM）、标准差（pro-RTSD）。

(2)反扫视任务：对目标的错误扫视百分比（ER）；正确反扫视的平均反应时 （anti-RTM）、标准差（anti-RTSD）；错误反扫视的平均反应时（anti_er-RTM）、标准差（anti_er-RTSD）；校正扫视的平均反应时（anti_cor-RTM）、标准差 （anti_cor-RTSD）。

2、使用KubiosHRV软件对心电图数据进行检查和分析。检测伪影和异位搏动：

①由连续序列RR间隔之间的差异组成的时间序列；②时变阈值。

结果

1、对两组动眼肌功能和HF-HRV差异进行探索性分析

在除pro_RTM和Anti_er_RTM外，患者的所有测量均有显著差异。与对照组相比，在所有时期内，患者的HF-HRV均显著下降。HF-HRV测量值在不同时期之间高度相关（所有皮尔逊相关系数均为r>0.9）（表1）。

2、对组间有显著差异的动眼肌功能参数与HF-HRV测量值的相关性分析

在患者组中，只有anti-ER与anti_HF-HRV的相关性显著，具有较大的效应量（r>0.5），而BF为支持这些变量相关的假设提供了强有力的证据（表2）。所有其他相关性均不显著，效应量较小（r<0.3），其中最大的是对照组中 anti-ER与anti_HF-HRV的相关性。

3、中介分析

中介分析认为，在anti_ER患者和对照组之间的差异完全是由副交感神经激活的减少（anti_HF-HRV的减少）介导。下图为对反扫视ER（τ’）的直接群体效应和由反扫视HF-HRV（α，β）介导的间接效应中介模型（图2）。

4、药物影响

研究结果显示所有相关性均未达到显著性，除pro_RTSD外，效应量均较小（r<0.3）。这些相关性的BF提供了支持这些变量不相关假设的基本证据或中度证据（表3）。

使用抗精神病药物每日剂量和anti_HF-HRV 预测患者的anti_ER，线性回归显示具有显著性（F2= 5.37，P = .011）。HF-HRV 的系数非常显著（β = -0.491，t = -2.962，P = .006），而抗精神病药物每日剂量的系数则不显著（β = 0.134，t = 0.809，P = .426)。

讨论

本研究发现精神分裂症患者与对照组的扫视平均反应时没有差异，这意味着患者在视觉引导扫视的控制方面没有缺陷。研究结果显示，反扫视的平均反应时和校正扫视的平均反应时增加，支持患者在与意志扫视相关的扫视启动决策过程中存在缺陷。患者在扫视、反扫视和校正扫视方面也表现出更大的RT-ISV，这与先前认为精神分裂症高阶过程稳定性减弱的结果一致。最后，与对照组相比，精神分裂症患者表现出更多的anti_ERs，这与先前研究表明抑制控制缺陷有关。

精神分裂症患者anti-ER的增加表明抑制性认知控制缺陷与副交感神经激活缺陷HF-HRV的减少高度相关。中介分析结果进一步表明，患者和对照组之间的组间差异完全是由HF-HRV的差异介导。基于这些结果，抑制性认知控制和副交感神经激活缺陷以一种相关的方式，即一组患者中一个的存在预测另一个的存在。

与研究最初假设一致，HF-HRV与所有其他精神分裂症患者表现出其他动眼肌测量缺陷之间没有关系，即反扫视和纠正性扫视的平均RT增加，以及前扫视和反扫视任务中RT-ISV增加。

结论

本研究验证了神经内脏整合模型（NIM）理论，即认知抑制与副交感神经调节具有共同的生理基础。未来研究可以在其他精神疾病中测试这种心脑关联，特别是那些抑制性认知功能明显缺陷的疾病。

思考

本研究依据NIM模型，假设认知抑制控制缺陷和副交感神经失调这两种缺陷可能表明抑制性皮层-皮层下神经网络受损。首先研究理论依据充足，未来的研究可以探讨精神分裂症患者两种缺陷之间关系的动态性和方向性，并检验针对一种缺陷的行为或神经药理学干预是否会导致另一种缺陷的修饰。

本研究发现患者的HF-HRV缺陷在所有记录时间段内都是稳定的，基线期间测量的ER与HF-HRV的关系与反扫视任务中测量的ER与HF-HRV的关系同样强。因此，HF-HRV可能成为一种稳健且易于使用的生物标志物，可用于未来的精神分裂症认知研究，特别是治疗干预后患者的纵向研究。

原文：Lazaridi M, Panagiotaropoulou G, Covanis P, et al. Brain-Heart Link in Schizophrenia: Cognitive Inhibitory Control Deficit in Patients is Specifically Related to Parasympathetic Dysregulation[J]. Schizophrenia Bulletin, 2022. https://doi.org/10.1093/schbul/sbac033.

翻译：陈  苗

审核：李  月

排版：毛悟宇